Содержание
Посмотрим, как рассчитать трансформатор. Начнем простейшим примером, останется время – займемся сложными вещами. Рассмотрим общие вопросы, заставляющие спотыкаться новичков. Трансформатор – вещь простая, принцип действия известен не каждому. Сразу скажем, для расчетов проще пользоваться онлайн-калькуляторами, специальными компьютерными программами. Хотя, разумеется, старенький советский учебник по расчету трансформаторов найдете.
Работа трансформатора
Трансформатор преимущественно преобразует параметры сети в нужную форму. Понижает напряжение с 220 до 12 вольт. Тонких витков первичной обмотки много, вторичная обмотка уступает числом, жила потолще. Мощность трансформатора (учитывая КПД) передается полностью. Понижая напряжение, увеличиваем выходной ток. Замечали, если первичная обмотка трансформатора заведена на питание, вторичная лишена нагрузки, короткого замыкания не происходит. Провод медный, проводимость высокая… Происходит ввиду наличия реактивного индуктивного сопротивления трансформатора.
Принцип действия трансформатора на нерадивого рабочего
Витой провод начинает, грубо говоря, при протекании переменного тока взаимодействовать сам с собой. Напряжение трансформатора сдвигается фазой относительно начального, сопротивление резко возрастает. Выше частота сети, эффекты заметнее. Точнее, выведена строгая зависимость:
R = ω L,
ω = 2 П f – круговая частота; L – индуктивность. П = 3,14 – число Пи; f – частота сети, выраженная герцами. Сопротивление индуктивности трансформатора мнимая величина, пренебрегая вкладом медной жилы в активную составляющую. Вектор лежит перпендикулярно оси действительных чисел. Из-за наличия чисто мнимого сопротивления происходит сдвиг фаз меж током и напряжением. Равен 90 градусов (определяет соотношение омического сопротивления проволоки, величины индуктивности).
Получив питание розетке, трансформатор короткого замыкания не демонстрирует. Индуктивности 100 мГн дает сопротивление R = 2 х 3,14 х 50 х 100 / 1000 = 31,4 Ом. Приближенно соответствует току 7 А сети 220 вольт. Мощность получается 1,5 кВт. Величина индуктивности встречается выше. Чтобы холостой ход трансформатора (лишенный нагрузки вторичной обмотке) работал, входное сопротивление увеличивают. Провели расчет, отбрасывая вклад омической составляющей. Складывается с мнимой правилом прямоугольного треугольника. Гипотенуза станет искомой величиной. Величина получается комплексной, термин сопротивлением заменяются уместным словом импеданс.
Линии напряженности магнитопровода
Обсудим происходящее, когда трансформатор получает нагрузку. Первичная обмотка генерирует магнитное поле. Направлено перпендикулярно площади витков. Энергию доносит вторичной обмотке магнитопровод. Годится любая сталь (ферромагнитный материал). Электротехническая наделена двумя особенностями:
- Обычная сталь выказывает склонность перемагничиваться. Параллельно металл нагревается, забирая энергию магнитного поля. Считается паразитным эффектом трансформатора, сталь применяется специальная электротехническая. Проще достать, разобрав старый трансформатор. Во времена перестройки, развала СССР людям нечего было кушать, сдавали медь большими количествами. Магнитопроводы трансформаторов валялись повсеместно.
- Состоят из пластин. Магнитное поле идет вдоль оси провода. Траектория квадрата (см. рисунок). Возникают попытки наведения круговых токов в перпендикулярной плоскости (правило буравчика). Эффект блокируется разбиением единого магнитопровода изолированными взаимно пластинами, лежащими рядом подобно колоде карт. Для разделения используется специальный лак.
В одном месте магнитопровода трансформатора намотана первичная обмотка, в другом – вторичная. Поле идет, следуя заданной траектории, наводит на выходных витках ЭДС (полезные вихревые токи). Контакт вторичной обмотки трансформатора формируют напряжение. Бонусом использования трансформатора выступает гальваническая развязка. Трансформатором убирается связь по постоянному току.
Следуя числу витков первичной, вторичной обмоток, соотношению числа, возникает нужный коэффициент передачи. Выбираются сечения провода.
Собрать трансформатор своими руками
Ищем инструмент расчета трансформатора
Особенности расчета трансформатора
Вопрос способен вызвать улыбку мастера старой школы, для современного интернета проблема актуальна. Большинство вебмастеров неспособны описать, как ведется расчет трансформатора тока. Найдем нелепые предложения. Решили исследовать сеть, отыскивая дельные варианты. Предположим, перед тем, как сделать простейший трансформатор, производим поиск материала. Бьемся об заклад, большинство читателей лишены шанса раздобыть электротехническую сталь. Нарезать, следуя результатам расчета калькулятора, способен лишь технолог специализированного предприятия. Придется расчет, начиная концом:
- Потрудитесь найти побольше сформованной электротехнической стали старого трансформатора.
- Аккуратно измерить толщину пластин, другие размеры.
- Прикинуть, размеры, конфигурацию сердечника магнитопровода.
Отыскиваем числом витков, площадь сечения жил. Учтите, встык сердечник собирают редко. Образуются воздушные зазоры, вызывающие потери магнитного поля. Чаще пластины кладутся внахлест. КПД трансформатора напрямую определяет качество сердечника. Попытаемся инструмент расчета вычленить. Заходим сюда http://www.skrutka.ru/sk/tekst.php?id=19. Видим возможность посчитать параметры трансформатора, исключая сердечник.
Оценить типичные цифры попробуем:
- Мощность задается косвенно через ток вторичной обмотки. Посчитаем ватты, умножив на напряжение (см. ниже).
- Дается индуктивность сердечника… Полагаем, недосмотр вебмастера, ошибка.
Онлайн-калькуляторам верим далеко не всегда. Взяв для основы расчета ресурс http://energo-novgorod.ru/calcs/calc-trans/, видим схожий результат. Наблюдает также отличие. Чему верить? Первый нюанс информационного сообщества: авторы ленятся объяснять предпосылки (исключая портал ВашТехник), процесс не гарантирует правдивый результат. Результат желания хозяев ресурсов преподнести аудитории дешевой блюдо. Второй ресурс, видимо, забывает учесть КПД, давая возможность выбрать параметры сердечника. Заданным целям подходит больше. Остается проверить доводы авторов. Придется поискать третью программу (калькулятор).
Указанный выше ресурс ощутимо является урезанным вариантом http://astar3.ucoz.ru/index/0-6. Объясняется, для приведенных размера магнитопровода, напряжений подбираются идеальные параметры. Отсутствует возможность выбрать мощность. Лишаясь удобства, получаем возможность понять, пригодностью найденного сердечника задуманным целям.
Был найден рабочий вариант программы Trans50Hz. Сеть кишит урезанными версиями. Ниже помещаем скрин приложения, адрес, позволяющий скачать для личного пользования: http://audio-cxem.ru/programmyi/raschet-transformatorov/programma-dlya-rascheta-silovyih-transformatorov-s-chastotoy-50-gts-trans50hz-3700.html. Важная информация, отсеете миллиард неработающих вариантов, бестолковых приложений. Не подозревали, что розыск пособий, показывающих, как рассчитать мощность трансформатора и параметры, настолько сложный. Неоднократно попадались тематические заметки, дотошно не проверялись.
ПО Trans50Hz
Сборка трансформатора
Снабдив читателей подробной информацией, полностью спокойны. Добавим, интерфейс приложения предлагает выбрать один из пяти доступных вариантов сердечника. Читатели получают выбор.
Подберем лак. Предварительно очистим пластины от ржавчины. Подходят разные методики, придется перепробовать несколько. Обратите взоры средствам борьбы с накипью. Могут быть лимонная, уксусная кислоты, специальный descaler для чайников. Средства очистки монет вполне подходят, некоторые используют Комет (входит лимонная кислота). Иногда полезно воспользоваться шкуркой, болгаркой, шлифовальным диском. Главное, чтобы броневые пластины были очищены:
- Сок лайма смешать с солью, вымачивать сталь.
- Сода, щетка иногда помогают справиться.
- Намылить сталь, наложить сверху свежего резаного картофеля, выдержать часок-другой.
- Кило щавелевой кислоты идет ценой 890 рублей. Реактив пригоден целям очистки стали.
- Для настойчивых порекомендуем ортофосфорную кислоту, средство очистки бензобака авто. Риска меньше, шанс получить результат больше, нежели в борьбе с капризами иномарки. Средства часто называют преобразователями ржавчины. Найдете в магазине для автолюбителей.
Главное – промойте хорошенько детали, окончив операции. Дальше потребуется поработать с лаком, нужна идеальная чистота. Любители рекомендуют ПФ-238. Лак берите без ацетона. Способен повредить изоляцию проводов. Лаковая, растворяется ацетоном. Сообразно выбирайте материалы, конструируя сердечник. Лак КО 916 идет ценой порядка 330 рублей кг. Ходят слухи, для сборки стальных пластин магнитопровода трансформатора подходит идеально.
Способ ведения намотки определяет форма сердечника. Взять типичный прямоугольник с одной перемычкой по центру (пластины Ш), допустимо расположить первичную обмотку над вторичной. При этом желательно, чтобы высота после окончания операции была равномерной. Примерно оцените параметр, ориентируясь числом витков, сечением. Провод обычно берется с лаковой изоляцией. Программа Trans50Hz предлагает использовать марку ПЭТ-155 по-умолчанию. Полистайте listBox (выпадающий список), подыскивая нужные варианты.
Выбирайте трансформатор по предпочтению. Ознакомьтесь с существующими типоразмерами проводов. Найдите ГОСТ, посетите сайт производителя, пробежите прайс. Позволит точнее подобрать нужные параметры. Обзор заканчиваем, настоятельно рекомендуем посмотреть, как производится установка трансформаторов тока.
