Bezpłatna biblioteka techniczna ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Obliczanie transformatora sieciowego zasilania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze W zasilaczach liniowych, które stały się już „klasykami”, głównym elementem jest transformator sieciowy, zwykle obniżający napięcie, który obniża napięcie sieciowe do wymaganego poziomu. Jak poprawnie to obliczyć (wybrać obwód magnetyczny, obliczyć średnicę drutu uzwojenia, liczbę zwojów w uzwojeniach itp.) Zostanie omówione w proponowanym artykule. Jak wybrać rdzeń magnetyczny? Z założenia obwody magnetyczne do transformatorów sieciowych są podzielone na zbrojone, prętowe i toroidalne, a zgodnie z technologią produkcji - na płytkowe (ryc. 1) i taśmowe (ryc. 2). na ryc. Wskazano 1 i 2 obwody magnetyczne: a) - pancerny, b) - prętowy, c) - toroidalny. W transformatorach małej (do 00 W) i średniej mocy (do 1000 W) częściej stosuje się taśmowe obwody magnetyczne [1]. A wśród rdzeni taśmowych najbardziej odpowiednie są obwody magnetyczne rdzenia. Mają szereg zalet w porównaniu np. ze zbroją [2]:
Jednak obwody magnetyczne prętowe mają również wady:
W transformatorach toroidalnych prawie cały strumień magnetyczny przechodzi przez obwód magnetyczny, więc ich indukcyjność rozproszenia jest minimalna, ale złożoność wytwarzania uzwojeń jest bardzo wysoka. Na tej podstawie wybieramy obwód magnetyczny z taśmą prętową [3]. Podobne obwody magnetyczne są wykonane z następujących typów: taśma PL-prętowa; PLV - taśma prętowa o najmniejszej masie; PLM - taśma prętowa o zmniejszonym zużyciu miedzi; PLR - taśma prętowa najniższej ceny. na ryc. 3 pokazuje oznaczenia ogólnych wymiarów obwodu magnetycznego: A - szerokość; H - wysokość; a jest grubością pręta; b - szerokość taśmy; c - szerokość okna; h - wysokość okna; h1 - wysokość jarzma. Obwody magnetyczne prętów mają skrócone oznaczenie, na przykład PL8x 12,5x16, gdzie PL to taśma w kształcie litery U, 8 to grubość pręta, 12,5 to szerokość taśmy, 16 to wysokość okna. Wymiary rdzeni magnetycznych PL i PLR podano w tabeli. 1 i 2. Opcje umieszczania cewek na obwodzie magnetycznym Różne opcje lokalizacji cewek na prętach obwodu magnetycznego porównuje jeden z głównych parametrów transformatorów - indukcyjność rozproszenia, którą obliczamy według wzoru z [2] gdzie μ0 = 4π 10-7 H/m to stała magnetyczna; w, - liczba zwojów uzwojenia pierwotnego; vsr.ob - średnia długość cewki uzwojeń, cm; b - grubość uzwojenia, cm; h jest wysokością uzwojenia, cm Wzór ten uzyskuje się pod warunkiem, że uzwojenia są cylindryczne, nieprzekrojone i ułożone koncentrycznie. Schematy połączeń uzwojenia dla wszystkich opcji pokazano na ryc. 4. Przeprowadzimy obliczenia porównawcze dla transformatora na obwodzie magnetycznym PLx10x12,5x40, który ma jedno uzwojenie pierwotne i jedno uzwojenie wtórne. Aby wszystkie opcje obliczeń były w jednakowych warunkach, przyjmujemy grubość uzwojeń b = c/4 i liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego w1 = 1000. Rozważ pierwszą opcję, gdy uzwojenie pierwotne i wtórne znajdują się na tym samym pręcie (ryc. 4, a). Rysunek cewki pokazano na ryc. 5. Najpierw oblicz średnią długość zwoju uzwojenia a następnie indukcyjność rozproszenia cewki pierwszej opcji W drugiej wersji uzwojenia pierwotne i wtórne są podzielone na dwie równe części, które są umieszczone na dwóch prętach (ryc. 4, b). Każda cewka składa się z połowy uzwojenia W1 i połowy uzwojenia w2. Rysunek cewek pokazano na ryc. 6. Oblicz indukcyjność rozproszenia jednej cewki (W1 = 500), a następnie podwoj wynik, ponieważ cewki są takie same: Dwa uzwojenia pierwotne w wersji trzeciej znajdują się w dwóch cewkach na różnych prętach, z których każdy zawiera 1000 zwojów. Oba uzwojenia pierwotne są połączone równolegle. Uzwojenie wtórne jest również umieszczone w dwóch cewkach na różnych prętach i możliwe są dwa przypadki: dwa półuzwojenia z pełną liczbą zwojów, połączone równolegle (ryc. 4, c) lub uzwojenie wtórne jest podzielone na dwie połowy -uzwojenia z połową liczby zwojów, połączone szeregowo (rys. 4d). Rysunek cewek pokazano na ryc. 6. W tym wariancie indukcyjność rozproszenia jest taka sama jak w wariancie drugim: LS3 = LS2 = 2,13 mH. Należy pamiętać, że w drugim i trzecim wariancie uzwojenia pierwotne i wtórne oraz półuzwojenia muszą być połączone zgodnie z tym, że strumienie magnetyczne, które wytwarzają w obwodzie magnetycznym, mają ten sam kierunek. Innymi słowy, strumienie magnetyczne należy dodawać, a nie odejmować. na ryc. 7, a pokazuje nieprawidłowe połączenie, a na ryc. 7b jest poprawny. Konieczność przestrzegania zasad łączenia uzwojeń i półuzwojeń jest wadą drugiej i trzeciej opcji. Dodatkowo w trzecim wariancie całkowity strumień magnetyczny z uzwojenia pierwotnego jest dwukrotnie większy niż w pozostałych, co może prowadzić do nasycenia obwodu magnetycznego i w efekcie do zniekształcenia sinusoidalnego przebiegu napięcia. Dlatego korzystanie z trzeciej opcji włączania uzwojeń w praktyce należy wykonywać ostrożnie. W czwartej wersji uzwojenie pierwotne jest całkowicie umieszczone na jednym rdzeniu obwodu magnetycznego, a uzwojenie wtórne na drugim (ryc. 4, e). Rysunek cewek pokazano na ryc. 8. Ponieważ uzwojenia nie są ułożone koncentrycznie, do obliczenia indukcyjności rozproszenia używamy wzoru z [2]: gdzie b \u4d c / 2 - grubość uzwojeń, cm; Rvn \u2d wob / (2π) - zewnętrzny promień uzwojenia, cm; vob \u2d 6,5a + 1,04b + 4πb - zewnętrzna długość zwoju uzwojenia, cm Oblicz zewnętrzną długość zwoju i zewnętrzny promień uzwojenia: \u88,2d XNUMX cm; Rin = XNUMX cm Podstawiając obliczone wartości do wzoru do obliczania indukcyjności rozproszenia, otrzymujemy LSXNUMX = XNUMX mH. Oprócz czterech rozważanych istnieje wiele innych opcji lokalizacji uzwojeń na prętach obwodu magnetycznego, jednak we wszystkich innych przypadkach indukcyjność rozproszenia jest większa niż w drugiej i trzeciej opcji. Analizując uzyskane wyniki, możemy wyciągnąć następujące wnioski:
Dlatego przy produkcji transformatorów małej mocy należy wybrać schemat połączeń i układ uzwojeń rozważany w drugim wariancie. Wtórne półuzwojenia można łączyć szeregowo, jeśli wymagane jest wyższe napięcie wyjściowe, lub równolegle, jeśli wymagany jest wyższy prąd wyjściowy. Krótka informacja o materiałach obwodów magnetycznych Do tej pory nie braliśmy pod uwagę strat w rzeczywistym transformatorze, na które składają się straty w obwodzie magnetycznym - dla prądów wirowych i odwrócenia namagnesowania (histerezy): w obliczeniach są one uwzględniane jako straty mocy w stali Rst, i straty w uzwojeniach - jak straty mocy w miedzi Rm. Zatem całkowita strata mocy w transformatorze wynosi: P∑ = Рst + Рm = Рv.t + Рg + Рm, gdzie Рв.т - moc strat prądu wirowego; Рг - strata mocy dla histerezy. Aby je zredukować, stal poddawana jest obróbce cieplnej - usuwa się węgiel, a także stopuje - dodaje się krzem, aluminium, miedź i inne pierwiastki. Wszystko to zwiększa przenikalność magnetyczną, zmniejsza siłę koercji i odpowiednio utratę histerezy. Dodatkowo stal poddawana jest walcowaniu na zimno lub na gorąco w celu uzyskania pożądanej struktury (tekstura walcowana). W zależności od zawartości pierwiastków stopowych, stanu strukturalnego, właściwości magnetycznych stale są oznaczane czterocyfrowymi liczbami, na przykład 3412. Pierwsza cyfra oznacza klasę stali elektrotechnicznej pod względem stanu konstrukcyjnego i klasy walcowania: 1 - gorącowalcowana izotropowa; 2 - walcowane na zimno izotropowe; 3 - walcowana na zimno anizotropowa o żeberkowej fakturze. Druga cyfra to procentowa zawartość krzemu: 0 - stal niestopowa o łącznej masie pierwiastków stopowych nie większej niż 0,5%; 1 - stopowe o masie całkowitej większej niż 0,5, ale nie większej niż 0,8%; 2 - 0,8...1,8%; 3 - 1,8 ... 2,8%; 4 - 2,8...3,8%; 5 - 3,8...4,8%. Trzecia cyfra to grupa według głównej znormalizowanej charakterystyki (straty właściwe i indukcja magnetyczna): 0 - straty właściwe przy indukcji magnetycznej 1,7 T przy częstotliwości 50 Hz (Pij/so); 1 - straty przy indukcji magnetycznej 1,5 T przy częstotliwości 50 Hz (P1,5 / 50); 2 - przy indukcji 1 T przy częstotliwości 400 Hz (P1/400); 6 - indukcja w słabych polach magnetycznych przy natężeniu 0,4 A/m (B0,4); 7 - indukcja w średnich polach magnetycznych o natężeniu 10 A/m (B10) lub 5 A/m (B5). Pierwsze trzy cyfry wskazują rodzaj stali elektrotechnicznej. Czwarta cyfra to numer seryjny typu stali. Obwody magnetyczne transformatorów do urządzeń gospodarstwa domowego wykonane są ze stali teksturowanej walcowanej na zimno w gatunkach 3411-3415 [3] o znormalizowanych stratach właściwych przy indukcji magnetycznej 1,5 T przy częstotliwości 50 Hz i rezystywności 60 10-8 Ohm·m . Parametry niektórych gatunków stali elektrotechnicznej podano w tabeli. 3. Stal elektrotechniczna walcowana na zimno ma wyższe właściwości magnetyczne. Dodatkowo gładsza powierzchnia umożliwia zwiększenie współczynnika wypełnienia objętości rdzenia magnetycznego (kT) do 98% [4]. Dane początkowe do obliczenia transformatora Obliczmy transformator mający uzwojenie pierwotne i dwa identyczne uzwojenia wtórne o następujących parametrach: napięcie skuteczne (skuteczne) uzwojenia pierwotnego U1 = 220 V; skuteczne (skuteczne) napięcie uzwojeń wtórnych U2 = U3 = 24 V; skuteczny (skuteczny) prąd uzwojeń wtórnych l2 = I3 = 2A. Częstotliwość napięcia sieciowego f = 50 Hz. Przekładnia transformacji jest równa stosunkowi napięcia na uzwojeniu pierwotnym do napięcia na otwartym uzwojeniu wtórnym (EMF). W takim przypadku pomija się błąd wynikający z różnicy między polem elektromagnetycznym a napięciem na uzwojeniu pierwotnym: gdzie w1 i w2 to odpowiednio liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego; E1 i E2 - EMF uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Prąd w uzwojeniu pierwotnym to: Całkowita moc transformatora to: W procesie obliczeń należy określić wymiary obwodu magnetycznego, liczbę zwojów wszystkich uzwojeń, średnicę i przybliżoną długość drutu uzwojenia, straty mocy, moc całkowitą transformatora, sprawność, wymiary maksymalne i waga. Obliczanie obwodu magnetycznego transformatora Metodologia obliczania rozmiarów i innych parametrów pochodzi głównie z [1]. Najpierw obliczamy iloczyn pola przekroju pręta i pola okna obwodu magnetycznego. Pręt nazywany jest odcinkiem obwodu magnetycznego (axbxh), na którym umieszczona jest cewka: gdzie B - indukcja magnetyczna, T; j - gęstość prądu w uzwojeniach, A/mm2; η to sprawność transformatora, n to liczba rdzeni rdzenia magnetycznego; ks jest współczynnikiem wypełnienia sekcji obwodu magnetycznego stalą; km to współczynnik wypełnienia okna obwodu magnetycznego miedzią. Zalecane wartości indukcji magnetycznej i średnie wartości gęstości prądu, wydajności i współczynnika wypełnienia okna dla częstotliwości f - 50 Hz podano w tabeli. 4. Współczynnik wypełnienia sekcji obwodu magnetycznego dla stali 3411-3415 wynosi 0,95 ... 0,97, a dla stali 1511-1514 - 0,89 ... 0,93. Do obliczeń bierzemy B \u1,35d 2,5 T; j = 2 A/mm0,95; η = 0,96; Kc = 0,31; km = 2; n=XNUMX: Grubość rdzenia obwodu magnetycznego oblicza się według wzoru Odpowiedni obwód magnetyczny dobiera się zgodnie z tabelą. 1 i 2. Przy wyborze należy dążyć do tego, aby przekrój obwodu magnetycznego był zbliżony do kwadratu, ponieważ w tym przypadku zużycie drutu uzwojenia jest minimalne. Szerokość taśmy obwodu magnetycznego oblicza się według wzoru Wybieramy obwód magnetyczny PLR18x25, w którym a wynosi 1,8 cm; b = 2,5 cm; h = 7,1 cm; Obliczanie uzwojeń transformatora Oblicz EMF jednego obrotu według wzoru Oblicz przybliżony spadek napięcia na uzwojeniach: Następnie obliczamy liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego: uzwojenia wtórne: Oblicz średnicę drutu nawojowego bez izolacji za pomocą wzoru Zastępując wartości liczbowe otrzymujemy średnicę drutu pierwotnego: i uzwojenia wtórne: Zgodnie z tabelą 5 wybrać markę i średnicę drutu nawojowego w izolacji [5]: dla uzwojenia pierwotnego - PEL lub PEV-1 di = 0,52 mm; dla wtórnego - PEL lub PEV-1 d2 = d3 = 1,07 mm. Określamy liczbę zwojów uzwojeń. Aby to zrobić, najpierw określamy spadek napięcia na uzwojeniach: Oblicz średnią długość cewki, korzystając z ryc. 5 lub 6: a następnie długość drutu w uzwojeniach: Podane wartości spadku napięcia na uzwojeniach to: Biorąc pod uwagę uzyskane wartości, obliczamy liczbę zwojów pierwotnej: i uzwojenia wtórne: Oblicz masę drutu nawojowego: gdzie m1 i m2 to odpowiednio masa liniowa drutów uzwojenia pierwotnego i wtórnego z tabeli. 5. Masę obwodu magnetycznego określa się z tabeli. 2: Mm = 713 g. Masa transformatora bez uwzględnienia masy elementów mocujących wynosi M = = 288+2-165+713 = 1331 g. Wymiary maksymalne: (b+c)x(A+c)xH = 43x72x107 mm. Współczynnik transformacji k \u1d W2 / W1640 \u192d 8,54/XNUMX \uXNUMXd XNUMX. Obliczanie strat mocy Straty w obwodzie magnetycznym są równe: gdzie ruda - określone straty w obwodzie magnetycznym z tabeli. 3. Załóżmy, że obwód magnetyczny jest wykonany z taśmy stalowej 3413 o grubości 0,35 mm, a następnie zgodnie z tabelą. 3 stwierdzamy, że straty właściwe w takim obwodzie magnetycznym wynoszą 1,3 W/kg. Odpowiednio straty w obwodzie magnetycznym Рst = 0,713-1,3 = 0,93 W. Straty w uzwojeniu - na rezystancji czynnej przewodów - obliczamy według wzoru gdzie r1, r2 - rezystancja czynna odpowiednio uzwojenia pierwotnego i wtórnego, I'1 - prąd uzwojenia pierwotnego z uwzględnieniem strat: gdzie r1m, r2m - rezystancja liniowa odpowiednio drutów uzwojenia pierwotnego i wtórnego z tabeli. 5. Przeliczamy prąd uzwojeń wtórnych na prąd uzwojenia pierwotnego: Prąd uzwojenia pierwotnego z uwzględnieniem strat wynosi: gdzie η = 0,95 - sprawność transformatora z tabeli. 4 dla mocy 100W. Straty uzwojenia to: Całkowita moc transformatora z uwzględnieniem strat wynosi: Sprawność transformatora oblicza się według wzoru Produkcja transformatorów Wyprodukujemy transformator zgodnie z drugą opcją omówioną powyżej. Położenie cewek pokazano na ryc. 6. W tym celu należy wykonać dwie cewki, z których każda zawiera połowę zwojów uzwojenia pierwotnego i każdy z uzwojenia wtórnego: w'1 = 820 zwojów drutu PEL (lub PEV-1) o średnicy 0,52 mm; w'2=w'3= 96 zwojów drutu PEL (lub PEV-1) o średnicy 1,07 mm. Ponieważ transformator ma małą moc i wymiary, cewki mogą być wykonane bezramowo. Grubość zwoju b ≤ c/2 = 9 mm, jego wysokość hK ≤ 71 mm. Liczba zwojów w warstwie podstawowej liczba warstw Liczba zwojów w warstwie wtórnej liczba warstw Uzwojenia nawinięte są na drewnianym trzpieniu, wykonanym dokładnie zgodnie z wymiarami odcinka obwodu magnetycznego, na którym będą umieszczone cewki (18x25x71 mm). Policzki są przymocowane do końców trzpienia. Pomimo tego, że druty uzwojenia pokryte są emalią izolacyjną i dzięki temu mają dużą wytrzymałość elektryczną, to zazwyczaj pomiędzy warstwami uzwojenia układana jest dodatkowo np. papierowa izolacja. Najczęściej papier transformatorowy o grubości 0,1 mm służy do izolowania uzwojeń od obwodu magnetycznego i między sobą. Oblicz maksymalne napięcie między dwiema sąsiednimi warstwami uzwojenia pierwotnego Ponieważ naprężenia między warstwami są niewielkie, przez warstwę można położyć dodatkową izolację lub uczynić ją cieńszą, na przykład za pomocą papieru kondensatorowego. Pomiędzy uzwojeniem pierwotnym a wtórnym należy umieścić uzwojenie ekranujące - jeden otwarty zwój cienkiej folii miedzianej lub jedną warstwę drutu uzwojenia, co zapobiega przenikaniu zakłóceń z sieci do uzwojeń wtórnych i odwrotnie. Najpierw trzpień owija się trzema warstwami taśmy papierowej (ryc. 9), płatki taśmy przykleja się do policzków. Następnie uzwojenie pierwotne jest uzwojone, kładąc każdą warstwę izolacją. Pomiędzy uzwojeniem pierwotnym, ekranującym i wtórnym ułożone są dwie warstwy izolacji. Całkowita grubość produkowanych kręgów nie przekracza 8 mm. Sprawdzenie transformatora Zmontowany transformator jest najpierw sprawdzany w trybie jałowym - bez obciążenia. Przy napięciu sieciowym 220 V prąd w uzwojeniu pierwotnym napięcie uzwojenia wtórnego Napięcie na uzwojeniach wtórnych można dokładnie zmierzyć tylko za pomocą woltomierza o wysokiej impedancji. Wreszcie napięcie na uzwojeniach wtórnych transformatora jest mierzone przy obciążeniu znamionowym. literatura
Autor: V. Pershin, Iljiczewsk, obwód odeski, Ukraina Zobacz inne artykuły Sekcja Zasilacze. Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu. Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika: Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
Inne ciekawe wiadomości: ▪ Buraki to najniebezpieczniejsze warzywo ▪ Towarzyszący gaz będzie się opłacał spalać ▪ BALF-NRG-01D3 - balun do bezprzewodowych urządzeń BLE Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika
Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej: ▪ sekcja serwisu Technologia cyfrowa. Wybór artykułu ▪ artykuł Co dobrego może wyniknąć z Nazaretu? Popularne wyrażenie ▪ artykuł Jak rosną homary? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Szef wydziału tajnego reżimu. Opis pracy ▪ artykuł Stała gumowata masa. Proste przepisy i porady ▪ artykuł Pojawienie się ogromnej flagi. Sekret ostrości
Zostaw swój komentarz do tego artykułu: Komentarze do artykułu: gość W zasadzie obecne formuły pomogły piripeshowi i stronie [w górę] [w górę] Valery Doskonały stół [w górę] Nicholas dobre rzeczy [do góry] Анатолий Artykuł nominalnie użyteczny, krótko i zrozumiale o transformatorach prętowych. [w górę] gość Fajnie, że są tabele rozmiarów żelaznych. Wszystkie języki tej strony Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn www.diagram.com.ua |