A transzformátor tekercseinek kiszámítása a magon. Egy transzformátor számítása egy rúdmagon online. A transzformátor tekercseinek számítása
Erőátviteli transzformátor számítás
A transzformátor passzív energiaátalakító. Teljesítménytényezője (COP) mindig kisebb egynél. Ez azt jelenti, hogy a transzformátor szekunder tekercséhez csatlakoztatott terhelés által fogyasztott teljesítmény kisebb, mint a terhelt transzformátor által a hálózatról fogyasztott teljesítmény. Ismeretes, hogy a teljesítmény egyenlő az áramerősség és a feszültség szorzatával, ezért a fokozó tekercseknél az áramerősség kisebb, a lefelé irányuló tekercseknél pedig nagyobb, mint a transzformátor a hálózatról.
A transzformátor paraméterei és jellemzői.
Két különböző, azonos hálózati feszültségű transzformátor tervezhető úgy, hogy ugyanazokat a szekunder tekercsfeszültségeket fogadja. De ha az első transzformátor terhelése több áramot fogyaszt, és a második kicsi, akkor az első transzformátort nagyobb teljesítmény jellemzi a másodikhoz képest. Minél nagyobb az áramerősség a transzformátor tekercseiben, annál nagyobb a mágneses fluxus a magjában, ezért a magnak vastagabbnak kell lennie. Ezenkívül minél nagyobb az áram a tekercsben, annál vastagabbra kell feltekerni a vezetéket, és ehhez meg kell növelni a mag ablakát. Ezért a transzformátor méretei a teljesítményétől függenek. Ezzel szemben egy bizonyos méretű mag csak egy bizonyos teljesítményig alkalmas transzformátor gyártására, amelyet a transzformátor összteljesítményének nevezünk. A transzformátor szekunder tekercsének fordulatszáma határozza meg a kapcsai feszültségét. De ez a feszültség a primer tekercs menetszámától is függ. A primer tekercs tápfeszültségének bizonyos értékénél a szekunder feszültség a szekunder tekercs fordulatszámának és a primer tekercs fordulatszámának arányától függ. Ezt az arányt transzformációs aránynak nevezzük. Ha a szekunder tekercs feszültsége az átalakítási aránytól függ, lehetetlen önkényesen megválasztani az egyik tekercs fordulatszámát. Minél kisebb a mag mérete, annál nagyobbnak kell lennie az egyes tekercsek fordulatszámának. Ezért a transzformátor magjának mérete megfelel a tekercseinek egy volt feszültségre eső, jól meghatározott menetszámának, amelynél kevesebbet nem lehet venni. Ezt a jellemzőt a voltonkénti fordulatok számának nevezik.
Mint minden energiaátalakítónak, a transzformátornak is van egy hatékonysági tényezője - a transzformátor terhelése által fogyasztott teljesítmény és a terhelt transzformátor hálózatból fogyasztott teljesítmény aránya. A kis teljesítményű transzformátorok hatásfoka, amelyeket általában fogyasztói elektronikai berendezések táplálására használnak, 0,8 és 0,95 között mozog. A nagyobb teljesítménytranszformátorok magasabb értékekkel rendelkeznek.
A transzformátor elektromos számítása
A transzformátor kiszámítása előtt meg kell fogalmazni azokat a követelményeket, amelyeknek meg kell felelnie. Ezek lesznek a kezdeti adatok a számításhoz. A transzformátor műszaki követelményeit is számítással határozzák meg, melynek eredményeként meghatározzák azokat a feszültségeket és áramokat, amelyeket a szekunder tekercseknek biztosítaniuk kell. Ezért a transzformátor kiszámítása előtt az egyenirányítót kiszámítják, hogy meghatározzák az egyes szekunder tekercsek feszültségeit és az ezekből a tekercsekből fogyasztott áramokat. Ha az egyes transzformátortekercsek feszültségei és áramai már ismertek, akkor ezek a transzformátor műszaki követelményei. A transzformátor teljes teljesítményének meghatározásához meg kell határozni az egyes szekunder tekercsekből felvett teljesítményt, és össze kell adni azokat, figyelembe véve a transzformátor hatékonyságát is. Bármely tekercsből fogyasztott teljesítményt úgy határozzuk meg, hogy megszorozzuk a tekercs kivezetései közötti feszültséget a belőle felvett áram erősségével:
P a tekercs által fogyasztott teljesítmény, W;
U az ebből a tekercsből vett feszültség effektív értéke, V;
I az azonos tekercsben folyó áram effektív értéke, A.
A három szekunder tekercs által fogyasztott teljes teljesítményt a következő képlettel számítjuk ki:
P S \u003d U 1 I 1 + U 2 I 2 + U 3 I 3
A transzformátor összteljesítményének meghatározásához a P S összteljesítmény eredő értékét el kell osztani a transzformátor hatásfokával: P g = , ahol
P g - a transzformátor teljes teljesítménye; η a transzformátor hatásfoka.
Lehetetlen előre kiszámítani a transzformátor hatásfokát, mivel ehhez ismerni kell a tekercsekben és a magban lévő energiaveszteség mértékét, amely a tekercsek paramétereitől (huzalátmérők és hosszuk) és a magtól függ. paraméterek (mágneses erővonal hossza és acélminőség). Mind ezek, mind a többi paraméter csak a transzformátor kiszámítása után válik ismertté. Ezért a gyakorlati számításokhoz kellő pontossággal a transzformátor hatásfoka a 6.1. táblázatból meghatározható.
6.1. táblázat
|
Teljes teljesítmény, W |
||||
|
transzformátor hatékonysága |
A mag két formája a leggyakoribb: O-alakú és W-alakú. Általában két tekercs van az O-alakú magon, és egy tekercs a W-alakú magon. A transzformátor teljes teljesítményének ismeretében megtalálják a magjának munkamagjának keresztmetszetét, amelyen a tekercs található:
A munkamag keresztmetszete az a munkamag szélességének és a c csomagolás vastagságának szorzata. Az a és c méreteket centiméterben, a keresztmetszetet pedig négyzetcentiméterben adjuk meg.
Ezt követően kiválasztják a transzformátor acéllemezek típusát, és meghatározzák a magcsomag vastagságát. Először keresse meg a munkamag hozzávetőleges szélességét a következő képlet segítségével: a = 0,8
Ezután a kapott a értéknek megfelelően kiválasztjuk a transzformátor acéllemezek típusát a rendelkezésre állók közül, és meghatározzuk a tényleges a munkamagszélességet. ezt követően a magcsomag vastagságát a következőképpen határozzuk meg:
Az 1 voltos feszültségre jutó fordulatok számát a transzformátormag munkamagjának keresztmetszete határozza meg a következő képlet szerint: n = k/S, ahol N az 1 V-onkénti fordulatok száma; k a mag tulajdonságai által meghatározott együttható; S - a munkamag mag metszete, cm 2.
A fenti képletből látható, hogy minél kisebb a k együttható, annál kevesebb lesz minden transzformátortekercs. A k együttható azonban nem választható önkényesen. Értéke általában 35 és 60 között mozog. Mindenekelőtt a transzformátor acéllemezeinek tulajdonságaitól függ, amelyekből a magot összeállítják. A vékony szalagból csavart C-alakú magoknál k = 35. Ha O-alakú magot használunk, U- vagy L-alakú lemezekből összeszerelve, a sarkokban nincs lyuk, vegyen k = 40-et. k értéke és az USh típusú lapkák esetében, amelyeknél az oldalmagok szélessége több mint a középső mag szélességének a fele A lemezeken lyukak vannak, akkor k = 50. Így a k választása nagyrészt tetszőleges és változtatható bizonyos határokon belül, tekintettel arra, hogy a k csökkenése megkönnyíti a tekercset, de szigorítja a transzformátor üzemmódot. Kiváló minőségű transzformátoracél lemezek használatakor ez az együttható kis mértékben csökkenthető, alacsony acélminőség esetén pedig növelni kell.
Az egyes tekercsek szükséges feszültségének és az 1 V-onkénti fordulatok számának ismeretében könnyű meghatározni a tekercs meneteinek számát, meg kell szorozni ezeket az értékeket: W \u003d Un
Ez az arány csak a primer tekercsre érvényes, és a szekunder tekercsek fordulatszámának meghatározásakor hozzávetőleges korrekciót is be kell vezetni, hogy figyelembe vegyék a tekercs feszültségesését a vezetéken átfolyó terhelési áramból. : W = mUn
Az m együttható az adott tekercselésen átfolyó áram erősségétől függ (lásd a 6.2 táblázatot). Ha az áramerősség kisebb, mint 0,2 A, akkor m = 1. A vezeték vastagságát, amellyel a transzformátor tekercset feltekercselik, az ezen a tekercsen átfolyó áram erőssége határozza meg. Minél nagyobb az áramerősség, annál vastagabbnak kell lennie a vezetéknek, mint ahogy vastagabb cső szükséges a víz áramlásának növeléséhez. A tekercs ellenállása a huzal vastagságától függ. Minél vékonyabb a huzal, annál nagyobb a tekercs ellenállása, ezért növekszik a benne felszabaduló teljesítmény és jobban felmelegszik. Minden tekercshuzaltípushoz van egy megengedett fűtési határ, amely a zománcszigetelés tulajdonságaitól függ. Ezért a huzalátmérő a következő képlettel határozható meg: d = p, ahol d a rézhuzal átmérője, m; I - áramerősség a tekercsben, A; p - együttható (6.3 táblázat), amely figyelembe veszi egy adott márkájú huzal megengedett fűtését.
6.2. táblázat: Tényező meghatározása m
6.3. táblázat: A huzalátmérő kiválasztása.
|
Huzal márka |
||||
A p együttható kiválasztásával meghatározhatja az egyes tekercsek huzalának átmérőjét. Az átmérő talált értékét egy nagyobb szabványra kerekítjük.
A primer tekercs áramerősségét a transzformátor teljes teljesítményének és a hálózati feszültségnek a figyelembevételével kell meghatározni:
Praktikus munka:
U 1 = 6,3 V, I 1 = 1,5 A; U 2 \u003d 12 V, I 2 = 0,3 A; U 3 = 120 V, I 3 = 59 mA
A transzformátor az elektromos energia átalakításának legegyszerűbb példája. A váltakozó feszültségű transzformátorokon alapuló tápegységek az elektronikus eszközök és az ezekre épülő tápegységek folyamatos fejlesztése mellett sem veszítik el relevanciájukat.
A tápegység transzformátorai nagy méretűek és tömegűek, a megengedett bemeneti feszültség korlátozott tartományában működnek, de nagyon könnyen kivitelezhetők, rendkívül megbízhatóak és karbantarthatók.
A mágneses áramkörök típusai
Az AC transzformátor alapja egy mágneses áramkör, amelynek rendelkeznie kell bizonyos mágneses tulajdonságokkal. A transzformátorok speciális összetételű és meghatározott megmunkálású acélt használnak (transzformátorvas). A transzformátor működése során a mágneses körben örvényáramok képződnek, amelyek felmelegítik a magot és a transzformátor hatásfokának csökkenéséhez vezetnek. Az örvényáramok csökkentésére a mag nem monolit, hanem vékony acéllemezekből vagy nem vezető oxidréteggel bevont szalagokból van összeállítva.
A felhasznált fém típusától függően a magok a következőkre oszthatók:
- lamellás;
- Szalag.
Az első típusú magokat a megfelelő alakú egyedi lemezekből álló csomag formájában állítják össze, a második pedig egy szalagról van feltekercselve. A jövőben a szalagmag külön szegmensekre vágható a huzal feltekercselésének megkönnyítése érdekében.
A mágneses áramkör típusa szerint a magokat megkülönböztetik:
- Páncélozott;
- Rúd.
A felsorolt típusok mindegyike eltérhet a lemezek vagy szegmensek alakjában:
- Páncélozott;
- W alakú;
- Gyűrűs.
A mag alakja és típusa elméletben nem befolyásolja a számítási módot, de a gyakorlatban ezt figyelembe kell venni a hatásfok és a tekercsek menetszámának meghatározásakor.
A gyűrűs (toroidális) mag rendelkezik a legjobb tulajdonságokkal. Az ilyen mágneses áramkörön készült transzformátor maximális hatásfokkal és minimális üresjárati árammal rendelkezik. Ez indokolja a tekercselés legnagyobb fáradságosságát, mivel otthon ezt a munkát kizárólag kézzel, tekercsgép használata nélkül végzik.
Kezdeti adatok
A kezdeti adatok, amelyek alapján a transzformátort kiszámítják, hiba nélkül:
- Hálózati feszültség;
- Feszültség és a szekunder tekercsek száma;
- Terhelési fogyasztási áramok.
A lecsökkentő transzformátor teljes és pontos kiszámításához figyelembe kell venni a hőmérsékleti rendszert, a primer tekercs feszültségének megengedett eltéréseit és néhány más tényezőt, azonban a gyakorlat azt mutatja, hogy az egyszerűsített számítás szerint készült transzformátorok elég jó paraméterekkel rendelkeznek. Ezután elmondjuk, hogyan kell kiszámítani a transzformátort bonyolult és nehézkes számítások igénybevétele nélkül.
Számítási eljárás
A teljesítménytranszformátor számítása a teljes teljesítmény meghatározásával kezdődik. Először is meg kell határozni az összes szekunder tekercs teljes látszólagos teljesítményét:
A transzformátor összteljesítményét a hatásfok figyelembevételével az összteljesítményből kapjuk meg, amely a különböző teljesítményű készülékeknél eltérő. Empirikusan megállapították a következő hozzávetőleges hatékonysági értékeket:
- 50 W-ig - 0,6 (60%);
- 50-100 W - 0,7 (70%);
- 100-150 W - 0,8 (80%).
Egy erősebb transzformátor hatásfoka 0,85 lesz.
Így a teljes teljesítmény kiszámítása így néz ki:
Rg = Hatékonyság∙Rs, ahol Rs a teljes teljesítmény.
A transzformátor teljes teljesítménye alapján meg lehet határozni a mágneses áramkör keresztmetszeti területét:
E képlet szerint a kívánt keresztmetszeti területet négyzetcentiméterben kapjuk meg. A kapott adatok szerint egy közeli vagy valamivel nagyobb keresztmetszetű magot választanak ki. W és U alakú lemezekből összehajtható magok használatával lehetőség van a készlet vastagságának bizonyos határokon belüli változtatására több lemez hozzáadásával vagy eltávolításával.
Hogyan határozható meg egy ismeretlen transzformátor teljesítménye? A mag területének négyzetre kell számítani, négyzetcentiméterben kifejezve.
Jegyzet! A mágneses áramkör keresztmetszete lehetőség szerint négyzethez közeli alakú legyen.
A mágneses áramkör kiválasztása után kiszámítjuk a tekercselési adatokat. Ha rendelkezésre áll egy mágneses áramkör, és ismerjük a keresztmetszeti területét, akkor kiszámítható a transzformátor tekercselése (a tekercsek menetszáma). A számítás alapjaként elfogadott, hogy az 1 V feszültségre eső fordulatok számát vegyük, mivel ez a szám minden tekercsnél azonos, és a mágneses áramkör jellemzőitől és a tápfeszültség frekvenciájától függ. A teljes képlet, amely figyelembe veszi a hálózat frekvenciáját, a mágneses indukciót a magban, nagyon bonyolult, és szinte soha nem használják számításokhoz. Ehelyett egy egyszerűsített változatot használnak, amely csak a mag anyagát és kialakítását veszi figyelembe:
N=k/S, ahol k egy együttható a következő listából:
- A mágneses áramkör W és P alakú lemezei - k = 60;
- Szalagmag - k = 50;
- Toroid mágneses áramkör - k = 40.
Mint látható, toroid mag használatakor a fordulatok száma minimális lesz.
A voltonkénti fordulatok számának ismeretében könnyű meghatározni a tekercsek tekercselési adatait bármilyen feszültség esetén:
Az elsődleges tekercs esetében ez a következő lenne:
Jegyzet! Mivel a lecsökkentő transzformátoroknál a vezeték keresztmetszete és a hálózati tekercs menetszáma nagyobb, mint az összes többinél, a vezetékekben az ohmos veszteségek is nagyobbak lesznek, ezért kis teljesítményű transzformátoroknál (100 W-ig) ), ezeket a veszteségeket az elsődleges tekercs menetszámának 5%-os növelésével kell figyelembe venni.
Ha egy rúd típusú transzformátort számolunk, akkor általában a tekercseket félbe kell osztani, és mindkét rúdra egyenletesen feltekercselni. Ezután az azonos tekercsek részeit sorba kötik.
A transzformátor számításának ugyanolyan fontos lépése a tekercsvezetők keresztmetszetének meghatározása. Itt a vezetékekben lévő áramértéket veszik alapul, ami minimális melegítést okoz. Minél nagyobb a huzal keresztmetszete, annál kisebb az áramsűrűség egy egységnyi szakaszon keresztül, és ennek megfelelően annál kisebb a fűtés. De a tekercsvezetékek keresztmetszetének túlzott növekedése a transzformátor tömegének növekedéséhez, a költségek túlbecsléséhez, valamint annak a valószínűségéhez vezet, hogy a tekercsek egyszerűen nem illeszkednek a mágneses áramkör ablakaiba.
Általánosan elfogadott, hogy a tekercsekben az áramsűrűség 4-7 A 1 mm2-enként. A primer tekercs vagy bármely más, a mágneses áramkör magjához közelebb eső vezeték keresztmetszetének kiszámításához alacsonyabb sűrűségű értéket használnak. Ezeknek a tekercseknek a hűtési feltételei a legrosszabb.
Annak érdekében, hogy ne működjön áramsűrűségekkel és bonyolult képletekkel a keresztmetszeti terület átmérővé való konvertálására, az átmérőt kiszámíthatja az egyszerűsített változatuk segítségével:
- d = 0,7∙√I – primer tekercsvezetőknél;
- d = 0,6∙√I - szekunder tekercsek vezetőihez.
A tekercsekhez szigetelt tekercshuzalt használnak, amelynek keresztmetszete a legközelebb van a számítotthoz, de nem kisebb.
Fontos! A képlet a csupasz vezetékre számított értéket adja meg, szigetelés nélkül.
Egy mikrométerre van szükség egy ismeretlen vezeték átmérőjének mérésére. Az átmérőt megközelítőleg úgy határozhatja meg, hogy tíz fordulatot teker egy ceruzára, és megméri a tekercs hosszát.
Annak meghatározásához, hogy a tekercsek illeszkednek-e a mágneses áramkör ablakaiba, számítsa ki az ablak kitöltési tényezőjét:
K=0,008∙(d12 ∙w1+ d22 ∙w2+ d32 ∙w3+…)/Swindows.
Ha a kapott érték nagyobb, mint 0,3, akkor a tekercsek nem illeszkednek, és a félkész eszköz visszatekerése nem vezet jó eredményhez. Számos kimenet:
- Használjon nagy keresztmetszetű mágneses áramkört;
- Növelje az áramsűrűséget a tekercsekben (legfeljebb 5%);
- Csökkentse a fordulatok számát az összes tekercsben egyszerre (szintén legfeljebb 5%).
A fordulatok számának csökkentése megnövekedett üresjárati áramhoz és veszteségekhez vezet a transzformátorban, ami a hőmérséklet növekedésében fejeződik ki. Ezért az utolsó két módszer alkalmazása csak végső esetben javasolható.
Tekercselés készítése
A transzformátor tekercselései szigetelőanyagból készült kereten készülnek. A keret lehet tömör vagy összecsukható. A látszólagos bonyolultság ellenére könnyebb összecsukható keretet készíteni, emellett méretei könnyen átszámolhatók bármely meglévő maghoz. A keret anyagaiból getinaxot, textolitot vagy üvegszálat vehet fel. A keret arcán lyukakat kell biztosítania a következtetésekhez.
A tekercsvezetékek rugalmas sodrott huzallal készülnek, gondosan szigetelve a forrasztási pontot. Magát a tekercselést végezzük, ha lehetséges, forgassuk el. Az ilyen tekercs lehetővé teszi a szabad hely jobb kihasználását, csökkenti a huzalfogyasztást, és ami a legfontosabb, a rossz minőségű tekercselésű vezetékek metszéspontjában fennáll a szigetelés károsodásának és a rövidzárlatoknak a veszélye. Ez a szabály nem vonatkozik a 0,2 mm-nél kisebb átmérőjű vékony huzalra, mivel nagyon nehéz egy szokásos tekercset otthon elvégezni rajta.
Minden tekercset el kell különíteni egymástól, különösen az elsődleges tekercset. A szigeteléshez több réteg FUM szalagot használhat. PTFE-ből készül, amely jó elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik.
Fontos! A FUM szalag kis vastagságú, a fluoroplaszt pedig folyékony, ezért több réteg szigetelést kell készíteni.
Transzformátor szerelvény
A transzformátor minősége nagymértékben függ a mágneses áramkör helyes összeszerelésétől. A W-alakú páncélmag összeszerelésekor a szomszédos lemezeket felváltva kell elhelyezni különböző irányokban. A lemezcsomagot a lehető legszorosabban kell becsomagolni. Összeszerelés után csavarokkal szorosan meg kell húzni. A laza transzformátor nagy zajt ad működés közben. Különös figyelmet kell fordítani a W alakú lemezek szoros illeszkedésére az átlapoló lemezekkel. A köztük lévő rés miatt a mag megnyílik, és ebből a következő következik:
- Az üresjárati áram növekedése;
- Csökkentett hatékonyság;
- Megnövekedett mágneses szórt tér.
Az osztott szalagmag összeszerelésénél ügyelni kell az alkatrészek egymáshoz való megfelelésére, mivel a gyártás során köszörüléssel állítják be őket. A zaj csökkentése érdekében a lemezcsomagok végeit bevonhatjuk egy lakkréteggel.
Jegyzet! A szalag mágneses áramkörének egyes részei gondos kezelést igényelnek, mivel a leváló szalagokat szinte lehetetlen eredeti helyükre felszerelni. Az összehajtható maglemezeket nem szabad meghajlítani és ütéseknek kitenni, mert ez tönkreteszi a fém szerkezetét, elveszíti tulajdonságait. Extrém esetben a nagy sugárban meghajlított lemezeket kézzel óvatosan ki kell hajlítani, és az összeszerelés során a lemezcsomag közepére kell fektetni. További esztrichezéssel kiegyenlítődnek.
A hálózati transzformátor kiszámítása nem nehéz. Itt sokkal fontosabb a vele szemben támasztott követelmények meghatározása. A további számítások pontossága a feladat helyességétől függ. Erőátviteli transzformátor esetén a számítást kényelmes online számológép segítségével is elvégezni. A fokozatos transzformátor kiszámítása ugyanezzel a módszerrel történik.
Videó
Erőátviteli transzformátorok mágneses magjainak típusai.
A kisfrekvenciás transzformátor mágneses áramköre acéllemezekből áll. A monolit mag helyett lemezek használata csökkenti az örvényáramot, ami növeli a hatékonyságot és csökkenti a fűtést.
Az 1-es, 2-es vagy 3-as típusú mágneses áramköröket bélyegzéssel állítják elő.
A 4-es, 5-ös vagy 6-os típusú mágneses magokat acélszalag sablonra feltekerésével állítják elő, majd a 4-es és 5-ös típusú mágneses magokat félbevágják.
A mágneses áramkörök a következők:
1, 4 - páncélozott,
2, 5 - rúd,
6, 7 - gyűrű.
A mágneses áramkör keresztmetszetének meghatározásához meg kell szorozni az "A" és a "B" méreteket. A cikkben szereplő számításokhoz a szakasz centiméterben megadott méretét használják.
Transzformátorok csavart rúddal, 1. pozícióval és páncélozott 2. pozícióval.
Transzformátorok bélyegzett páncélzattal, 1. poz. és rúddal, 2. poz. mágneses áramkörrel.
Transzformátorok csavart gyűrűs mágneses áramkörökkel.
Hogyan határozzuk meg a transzformátor teljes teljesítményét.
A transzformátor teljes teljesítménye megközelítőleg meghatározható a mágneses áramkör keresztmetszete alapján. Igaz, a hiba akár 50%-os is lehet, és ez számos tényezőnek köszönhető. A teljes teljesítmény közvetlenül függ a mágneses áramkör tervezési jellemzőitől, a felhasznált acél minőségétől és vastagságától, az ablak méretétől, az indukció nagyságától, a tekercshuzal keresztmetszetétől és még a szigetelés minőségétől is. az egyes lemezek között.
Minél olcsóbb a transzformátor, annál kisebb a relatív összteljesítménye.
Természetesen lehetőség van kísérletekkel, számításokkal nagy pontossággal meghatározni a transzformátor maximális teljesítményét, de ennek nincs sok értelme, hiszen a transzformátor gyártásánál mindezt már figyelembe vették, ill. tükröződik a primer tekercs menetszámában.
Tehát a teljesítmény meghatározásakor navigálhat a kereten vagy kereteken áthaladó lemezkészlet keresztmetszete alapján, ha kettő van belőlük.
P = B * S² / 1,69
Ahol:
P- teljesítmény wattban,
B- indukció Teslában,
S- keresztmetszet cm²-ben,
1,69
egy állandó együttható.
Példa:
Először meghatározzuk a keresztmetszetet, amelyhez megszorozzuk az A és B méreteket.
S = 2,5 * 2,5 = 6,25 cm²
Ezután behelyettesítjük a szakasz méretét a képletbe, és megkapjuk a teljesítményt. 1,5Tc indukciót választottam, mivel páncélozott csavart mágneses áramköröm van.
P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Watt
Ha meg kell határozni a mágneses áramkör szükséges keresztmetszeti területét az ismert teljesítmény alapján, akkor a következő képlet használható:
S = ²√ (P * 1,69 / B)
Példa:
Egy 50 wattos transzformátor gyártásához ki kell számítani egy páncélozott bélyegzett mágneses áramkör keresztmetszetét.
S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8 cm²
Az indukció mértéke a táblázatban olvasható. Ne használja a maximális indukciós értékeket, mivel ezek nagymértékben változhatnak különböző minőségű mágneses áramkörök esetén.
Az indukció maximális közelítő értékei.
A háztartásban szükség lehet a világítás felszerelésére a nedves helyeken: pincében vagy pincében stb. Ezekben a helyiségekben fokozott az áramütés veszélye.
Ilyen esetekben csökkentett, legfeljebb 42 voltos tápfeszültségre tervezett elektromos berendezést kell használni.
Használhat elemes elektromos zseblámpát vagy lecsökkentő transzformátort 220 V-tól 36 V-ig.
Példaként számítsunk ki és gyártsunk le egy 220/36 voltos egyfázisú transzformátort.
Az ilyen helyiségek megvilágításához 36 V-os és 25-60 watt teljesítményű elektromos izzó alkalmas. Az ilyen izzók, amelyek alapja egy szabványos patronhoz, elektromos árukat árusítanak.
Ha talál egy eltérő teljesítményű, például 40 wattos izzót, az rendben van – megteszi. Csak annyi, hogy a transzformátorunk teljesítménytartalékkal készül majd.
KÉSZÍTSEN EGYSZERŰSÍTETT SZÁMÍTÁST A 220/36 V-OS TRANSZFORMÁTORRÓL.
Tápellátás a másodlagos áramkörben: P2 = U2 I2 = 60 watt
Ahol:
R2- teljesítmény a transzformátor kimenetén, 60 wattot állítunk be;
U2- feszültség a transzformátor kimenetén, 36 voltot állítunk be;
I2- áram a szekunder körben, a terhelésben.
Erőátviteli transzformátor hatékonysága 100 wattig
általában nem több, mint η = 0,8
.
A hatékonyság határozza meg, hogy a hálózat által fogyasztott áram mekkora része kerül a terhelésre. A többit a vezetékek és a mag melegítésére használják. Ez az erő helyrehozhatatlanul elveszett.
Határozzuk meg a transzformátor által a hálózatból fogyasztott teljesítményt, figyelembe véve a veszteségeket:
P1 \u003d P2 / η \u003d 60 / 0,8 \u003d 75 watt.
A teljesítmény a primer tekercsről a szekunder tekercsre a mágneses áramkörben lévő mágneses fluxuson keresztül kerül átadásra. Ezért az S mágneses áramkör keresztmetszete a P1 értékétől, a 220 voltos hálózatról fogyasztott teljesítménytől függ.
A mágneses áramkör egy W vagy O alakú mag, amelyet transzformátoracél lemezekből állítanak össze. A magon egy keret található primer és szekunder tekercsekkel.
A mágneses áramkör keresztmetszete a következő képlettel számítható ki:
S = 1,2√P1
Ahol:
S- terület négyzetcentiméterben,
P1- az elsődleges hálózat teljesítménye wattban.
S \u003d 1,2 √75 \u003d 1,2 8,66 \u003d 10,4 cm².
Érték szerint S a w fordulatok számát voltonként a következő képlet határozza meg:
w = 50/S
Esetünkben a mag keresztmetszete S = 10,4 cm.sq.
w \u003d 50 / 10,4 \u003d 4,8 fordulat 1 voltonként.
Számítsa ki a primer és szekunder tekercsek fordulatszámát!
A primer tekercs fordulatszáma 220 voltnál:
W1 = U1 w = 220 4,8 = 1056 fordulat.
A szekunder tekercs fordulatszáma 36 voltnál:
W2 = U2 w = 36 4,8 = 172,8 fordulat, kerekítsen 173 fordulatra.
Terhelési módban a feszültség egy része észrevehetően elveszhet a szekunder tekercs vezetékének aktív ellenállásán. Ezért számukra ajánlott a számítottnál 5-10%-kal több fordulatot venni. Vessünk W2 = 180 fordulat.
Az áram nagysága a transzformátor primer tekercsében:
I1 = P1 / U1 = 75 / 220 = 0,34 amper.
Áram a transzformátor szekunder tekercsében:
I2 = P2 / U2 = 60 / 36 = 1,67 amper.
A primer és szekunder tekercsek vezetékeinek átmérőjét a bennük lévő áramok értékei határozzák meg, a megengedett áramsűrűség, az amperek száma 1 négyzetmilliméter vezetőfelület alapján. Transzformátorok esetén a rézhuzal áramsűrűsége 2 A / mm².
Ezzel az áramsűrűséggel a huzal szigetelés nélküli átmérőjét milliméterben a következő képlet határozza meg:
s = 0,8d²
Ahol: d - huzal átmérője.
Például: a szekunder tekercshez nem találtunk 1,1 mm átmérőjű vezetéket.
Az 1,1 mm átmérőjű huzal keresztmetszete:
s = 0,8 d² = 0,8 1,1² = 0,8 1,21 = 0,97 mm²
Lekerekítve 1,0 mm²-ig.
A táblázatból kiválasztjuk a két vezeték átmérőjét, amelyek keresztmetszeti területeinek összege 1,0 mm².
Például ez két 0,8 mm átmérőjű vezeték. és 0,5 mm² területű.
Vagy két vezeték:
Az első 1,0 mm átmérőjű. és 0,79 mm² keresztmetszete,
- a második átmérő 0,5 mm. és 0,196 mm² keresztmetszete.
ami összesen: 0,79 + 0,196 \u003d 0,986 mm².
A tekercset egyszerre két vezetékkel tekercseljük, mindkét huzal azonos számú fordulatát szigorúan betartjuk. Ezeknek a vezetékeknek a kezdetei össze vannak kötve. Ezeknek a vezetékeknek a végei is össze vannak kötve.
Kiderült, hogy egy vezeték, amelynek teljes keresztmetszete két vezeték.
A transzformátorok olyan elektromágneses eszközök, amelyek két vagy több induktív csatolású tekercssel rendelkeznek, és a váltakozó áram (feszültség) értékének meghatározására szolgálnak. A készülék szerkezete egy mágneses magot tartalmaz, amelyen tekercsek vannak elhelyezve. Az egyfázisú kisfeszültségű egységek az áramkörök tápellátására szolgálnak.
A feszültségforráshoz csatlakoztatott tekercset primernek, az áramfogyasztókat pedig szekundernek nevezzük. Az egységeket a munka eredményétől függően osztják fel.
A rádióamatőrök tisztában vannak egy ilyen helyzettel, amikor olyan transzformátort kell készíteni, amelynek áram- és feszültségjelzői különböznek a szabványos jelzőktől. Néha lehet találni egy kész eszközt a szükséges tekercselési paraméterekkel, de gyakrabban a transzformátornak kell készítsd el magad.
Szükség van a transzformátor kiszámítására, ami ipari helyzetben összetett folyamat, de a rádióamatőrök egy viszonylag egyszerűsített séma szerint számíthatják ki egységeiket:
Először is a paraméterek értékével határozzák meg a jövőbeli eszköz kimenetén. Kiválasztják az optimális névleges teljesítményt, amelyet az összes szekunder tekercs teljesítményének összegzésével számítanak ki. Ezt a mutatót az egyes tekercseken úgy határozzuk meg, hogy megszorozzuk a feszültséget voltban és kimeneti áramerősség amperben.
A névleges teljesítmény lehetővé teszi a mag keresztmetszetének kiszámítását négyzetcentiméterben. A mag kiválasztását a központi lemez szélessége és a szedőréteg vastagsága befolyásolja. A mag keresztmetszetének meghatározásához szorozza meg ezt a két paramétert. A teljesítmény megváltozik, ahogy az áram folyik az elsődleges tekercsből a szekunder tekercsbe. Ez a magban lévő mágneses fluxusnak köszönhető, így a mag területének mérete közvetlenül függ a teljesítményjelzőtől.
Az optimális típus az páncélmag. Ha összehasonlításul a toroid vagy rúd típust vesszük, akkor másfélszer kevesebb huzalra lesz szükség a tekercselő berendezéshez a páncélozott gyártásához. A toroid kialakítás egy gyűrűből áll, amelyen a tekercsek találhatók, ez a típus rendelkezik a legkisebb mágneses sugárzással.
A rúd kialakítása két tekercs jelenlétét feltételezi, mindegyiken huzaltekerccsel. A tekercseket két részre osztják és sorba kapcsolják. Nehézségek merülnek fel a tekercselés irányának meghatározásával, a rúd típusú magokat általában erős transzformátorokhoz használják. A páncélozott mag kialakítást kis és közepes méretű transzformátorokhoz használják, és egyetlen tekercsből áll, kényelmes tekercselrendezéssel.
Annak ellenőrzésére, hogy az összes tekercs illeszkedik-e a kiválasztott egységhez, használja a gombot ablak kitöltési tényezője. Ennek ellenőrzéséhez számítsa ki az ablak területét a magban. Ezt követően egy együtthatót találunk, amely megmutatja, hogy hány fordulatot kell feltekerni, hogy a feszültség 1 voltos méretűre emelkedjen.
A menetek számát aszerint kell kiszámítani, hogy 50 cm2-enként egy tekercselés szükséges. Ha megméri a mag területét, akkor a fordulatok számát úgy tekintjük, hogy a kapott területet elosztjuk 50-nel. Például, ha a keresztmetszeti terület 100 cm, akkor két fordulatot kell tennie. a tekercs 1 voltonként.
A huzal teljes fordulatszámának kiszámítása úgy történik, hogy az 1 volttal kapott mennyiséget megszorozzuk a teljes feszültséggel. Például 2 fordulatot megszorozva 220-zal, egy tekercsben 440 fordulatot kapunk. A transzformátor terhelt üzemmódjában a feszültség egy része elveszhet a szekunder tekercsek ellenállásának leküzdéséhez. Javasolt fordulatok száma 5-9%-kal többet határozzon meg kapott a számításban.
A tekercsfeszültség-jelzőt megszorozzuk a kapott együtthatóval, ez a számítás minden transzformátortekercs esetében azonos. Az üzemi áramjelzőt a hálózat feszültségének és a transzformátor teljesítményének paramétereiből számítják ki. Az így kapott üzemi áramértéket átszámítják milliamperre, és kiszámítják a vezeték átmérőjét.
Táblázat segítségével
A vezetékek számának optimális mutatójának kiválasztásához speciális táblázatokat használnak, amelyek bemutatják, hogyan cserélik ki a kapott huzalátmérőt ahelyett, hogy a közös munka szempontjából kettő vagy több azonos legyen.
Például a számítás során kapott érték 0,52 mm, ezért a táblázat szerint megállapítható, hogy egy ilyen jelző két, egyenként 0,32 mm-es vezetékre cserélhető, vagy három 0,28 mm-es vezeték. Ez azt jelenti, hogy a huzalátmérő több átmérőből állhat, amelyek összértéke nem lehet alacsonyabb a számítás során kapott értéknél.
A választás helyességének ellenőrzése
Végül ellenőrizzük az ablak kitöltési tényezőjét. Nem lehet magasabb, mint 0,5, figyelembe véve a vezeték szigetelését. Ha az értéke nagyobb, akkor nagyobb részt kell venni a magból, és a teljes számítás megismétlődik.
A transzformátor online kiszámításának elve
Ez a számítás lehetővé teszi gyorsan módosíthatja a beállításokat, miközben csökkenti a transzformátor kapacitásának fejlesztéséhez szükséges időt. A kezdeti mutatók és az automatikus táblázatok adatai a különböző színű mezőkbe kerülnek. Az adatokat saját mutatóinak megadásával javíthatja. A számológép segítségével kiszámíthatja a szükséges huzalterületet és az egyes tekercsek fordulatszámát.
Az automatikus számológép mezőbe beírandó adatok
Mielőtt automatikusan kiszámolná a transzformátort online, meg kell tennie határozza meg a bemeneti mutatókat:
- feszültség a primer tekercsben, általában helyettesíti a 220 V értéket;
- a szekunder tekercs kimeneti feszültsége voltban (az Ön igényei szerinti adatokat helyettesíti);
- a szekunder tekercs kimeneti árama amperben (adja meg saját értékét);
- a mag külső és belső átmérőjének paraméterei (állítsa be az értéket);
- adja meg a mag magasságát a saját paraméterei szerint.
A transzformátor számítása a forrásokból kiválasztott képletek szerint meglehetősen lassan történik, fennáll a tévedés veszélye. Az online számítás lehetővé teszi a gyors és hatékony tervezést. Egy ilyen kényelmes számítás alkalmas kezdő rádióamatőrök számára, és a szakemberek nem kevesebb sikerrel használhatják. A számítás leggyorsabb módja az írja be az összes adatot, és kattintson a gombra.
Pozitív szempontok az automatikus számítással való munkavégzés során
A kézbe került régi transzformátor számításai most nem tűnnek nehéznek és hosszúnak. A transzformátor visszatekercselésénél kapott adatok ideálisak lesznek a táblázat mezőibe beírt kezdeti adatokhoz, valamint egy automatikus számológép sok előnye van:
Transzformátor kivitelezők megbízható asszisztenst kapott online számológép formájában most minden kezdő rádióamatőr megvalósítja álmait, hogy saját kezűleg készítsen transzformátort.
A házi készítésű hegesztőtranszformátorok számításának kifejezett sajátossága van, mivel a legtöbb esetben nem felelnek meg a tipikus sémáknak, és általában lehetetlen az ipari transzformátorokhoz kifejlesztett szabványos számítási módszereket alkalmazni. A sajátosság abban rejlik, hogy a házi termékek gyártása során az alkatrészeik paramétereit a már rendelkezésre álló anyagokhoz - elsősorban a mágneses áramkörhöz - igazítják. A transzformátorokat gyakran nem a legjobb transzformátorvasból szerelik össze, rossz vezetékkel vannak feltekerve, erősen felmelegszenek, vibrálnak.
Az ipari tervekhez hasonló kialakítású transzformátor gyártása során szabványos számítási módszereket használhat. Az ilyen technikák meghatározzák a transzformátor tekercselési és geometriai paramétereinek legoptimálisabb értékeit. Másrészt azonban ugyanaz az optimalitás a standard módszerek hátránya. Mivel teljesen tehetetlenek, ha bármely paraméter meghaladja a szabványos értékeket.
A mag alakja szerint páncélozott és rúd típusú transzformátorokat különböztetnek meg.A rúd típusú transzformátorok a páncélozott típusú transzformátorokhoz képest nagyobb hatásfokkal rendelkeznek, és nagyobb áramsűrűséget tesznek lehetővé a tekercsekben. Ezért a hegesztő transzformátorok ritka kivételekkel általában rúdteak.
A tekercselő berendezés jellege szerint megkülönböztetik a hengeres és a lemeztekercses transzformátorokat.
A transzformátor tekercsek típusai: a - hengeres tekercs, b - tárcsa tekercselés. 1 - primer tekercs, 2 - szekunder tekercs.
A hengertekercses transzformátorokban az egyik tekercs a másikra van feltekerve. Mivel a tekercsek minimális távolságra vannak egymástól, az elsődleges tekercs szinte teljes mágneses fluxusa a szekunder tekercs meneteihez kapcsolódik. A primer tekercs mágneses fluxusának csak egy bizonyos része, az úgynevezett szivárgási fluxus áramlik a tekercsek közötti résben, ezért nem kapcsolódik a szekunder tekercshez. Egy ilyen transzformátor merev karakterisztikával rendelkezik (olvassa el a hegesztőgép áram-feszültség jellemzőit). Az ilyen jellemzőkkel rendelkező transzformátor nem alkalmas kézi hegesztésre. A hegesztőgép leeső külső jellemzőinek eléréséhez ebben az esetben vagy előtétreosztátot, vagy fojtót használnak. Ezen elemek jelenléte bonyolítja a hegesztőgép berendezését.
A tárcsás tekercses transzformátorokban a primer és a szekunder tekercs el van választva egymástól. Ezért az elsődleges tekercs mágneses fluxusának jelentős része nem kapcsolódik a szekunder tekercshez. Azt is mondják, hogy ezek a transzformátorok elektromágneses szórást fejlesztettek ki. Egy ilyen transzformátor rendelkezik a szükséges leeső külső jellemzőkkel. A transzformátor szivárgási induktivitása függ a tekercsek egymáshoz viszonyított helyzetétől, konfigurációjuktól, a mágneses áramkör anyagától, sőt a transzformátor közelében lévő fémtárgyaktól is. Ezért a szivárgási induktivitás pontos kiszámítása gyakorlatilag lehetetlen. Általában a gyakorlatban a számítás az egymást követő közelítések módszerével történik, majd a tekercselési és tervezési adatok pontosítása egy gyakorlati mintán történik.
A hegesztőáram beállítása általában a mozgatható tekercsek közötti távolság változtatásával történik. Otthoni körülmények között nehéz mozgatható tekercsekkel rendelkező transzformátort készíteni. A kimenet lehet transzformátor gyártása során több rögzített hegesztőáram értékhez (a nyitott áramköri feszültség több értékéhez). A hegesztőáram finomabb, a csökkenés irányába állítása a hegesztőkábel gyűrűkbe fektetésével végezhető (a kábel nagyon forró lesz).
Különösen erős disszipációval és ennek következtében meredeken eső karakterisztikával rendelkeznek az U alakú transzformátorok, amelyekben a tekercsek különböző karokon vannak elhelyezve, mivel a tekercsek közötti távolság különösen nagy.
De sok energiát veszítenek, és előfordulhat, hogy nem adják le a várt áramot.
Az N 1 primer tekercs menetszámának és az N 2 szekunder tekercs menetszámának arányát az n transzformátor transzformációs arányának nevezzük, és ha nem vesszük figyelembe a különféle veszteségeket, akkor a következő kifejezés: igaz:
n \u003d N 1 / N 2 \u003d U 1 / U 2 \u003d I 2 / I 1
ahol U 1 , U 2 - a primer és szekunder tekercs feszültsége, V; I 1, I 2 - a primer és szekunder tekercs árama, A.
A hegesztő transzformátor teljesítményének kiválasztása
Mielőtt folytatná a hegesztőtranszformátor kiszámítását, egyértelműen meg kell határozni - milyen hegesztőáram értékkel kell üzemeltetni. A háztartási elektromos hegesztéshez leggyakrabban 2, 3 és 4 mm átmérőjű bevonatos elektródákat használnak. Ezek közül a legszélesebb körben használtak valószínűleg a 3 mm-es elektródák, mint a legsokoldalúbb megoldás, amely alkalmas mind a viszonylag vékony acél, mind a jelentős vastagságú fém hegesztésére. Kétmilliméteres elektródákkal történő hegesztéshez 70A nagyságrendű áramot kell kiválasztani; "trojka" leggyakrabban 110-120A áramerősséggel működik; mert a "négy" 140-150A áramot igényel.A transzformátor összeszerelésének megkezdésekor célszerű egy kimeneti áramkorlátot beállítani, és a tekercseket a kiválasztott teljesítményre felcsavarni. Bár itt egy adott minta maximális lehetséges teljesítményére összpontosíthat, tekintettel arra, hogy egyfázisú hálózatból valószínűleg nem tud bármely transzformátor 200 A feletti áramot kifejleszteni. Ugyanakkor világosan be kell látni, hogy a teljesítmény növekedésével a transzformátor fűtési és kopási foka növekszik, vastagabb és drágább vezetékekre van szükség, növekszik a súly, és nem minden elektromos hálózat képes ellenállni a transzformátor étvágyának. nagy teljesítményű hegesztőgépek. Az arany középút itt a transzformátor teljesítménye lehet, amely elegendő a leggyakoribb három milliméteres elektróda működtetéséhez, 120-130 A kimeneti árammal.
A hegesztőtranszformátor és a berendezés egészének energiafogyasztása egyenlő lesz:
P = U x.x. × I St. × cos(φ) / η
ahol U x.x. - nyitott áramköri feszültség, I St. - hegesztőáram, φ - fázisszög az áram és a feszültség között. Mivel maga a transzformátor induktív terhelés, a fázisszög mindig fennáll. Az energiafogyasztás kiszámítása esetén cos(φ) 0,8-nak tekinthető. η - hatékonyság. Hegesztő transzformátor esetén a hatásfok 0,7-nek tekinthető.
Szabványos transzformátor tervezési módszer
Ez a technika a megnövekedett mágneses szivárgású általános hegesztőtranszformátorok kiszámítására alkalmazható, a következő eszköz. A transzformátor egy U alakú mágneses áramkör alapján készül. Primer és szekunder tekercsei két egyenlő részből állnak, amelyek a mágneses áramkör ellentétes karjain helyezkednek el. A tekercsek felei egymás között sorba vannak kötve.
Például használjuk ezt a technikát az I 2 \u003d 160A szekunder tekercs üzemi áramára tervezett hegesztőtranszformátor adatainak kiszámításához, nyitott áramkörű kimeneti feszültséggel U 2 \u003d 50 V, hálózati feszültséggel U 1 \u003d 220 V , akkor a PR (munkaidő) értékét vesszük, mondjuk 20%-ot (a PR-ról lásd alább).
Bevezetünk egy teljesítményparamétert, amely figyelembe veszi a transzformátor időtartamát:
P dl \u003d U 2 × I 2 × (PR / 100) 1/2 × 0,001
P dl = 50 × 160 (20/100) 1/2 × 0,001 \u003d 3,58 kW
ahol PR a munka időtartamának együtthatója,%. Az üzemidő együttható azt mutatja meg, hogy a transzformátor mennyi időt (százalékban) dolgozik ív üzemmódban (felmelegszik), a többi időben pedig üresjáratban (lehűl). A házi készítésű transzformátorok esetében a PR 20-30% -nak tekinthető. Maga a PR általában nem befolyásolja a transzformátor kimeneti áramát, azonban a transzformátor fordulatszámához hasonlóan nem befolyásolja túlságosan a késztermék PR paraméterét. A PR inkább más tényezőktől függ: a huzal keresztmetszete és áramsűrűsége, szigetelés és huzalfektetés módja, szellőzés. A fenti módszertan szempontjából azonban úgy gondoljuk, hogy a különböző PR-k esetében a tekercsfordulatok száma és a mágneses áramkör keresztmetszete közötti kissé eltérő arányok lesznek optimálisabbak, bár minden esetben esetben a kimenő teljesítmény egy adott I 2 áramra számítva változatlan marad. Semmi sem akadályoz abban, hogy elfogadjuk a PR-t, mondjuk 60%-ban vagy mind 100%-ban, és a transzformátort alacsonyabb értéken üzemeltetjük, ahogy ez a gyakorlatban megesik. Bár a tekercselési adatok és a transzformátor geometria legjobb kombinációja biztosítja az alacsonyabb PR-érték kiválasztását.
A transzformátor tekercseinek fordulatszámának kiválasztásához ajánlott egy E fordulat elektromotoros erejének tapasztalati függését használni (volt per fordulat):
E = 0,55 + 0,095 × Pdl (Pdl kW-ban)
E = 0,55 + 0,095 × 3,58 \u003d 0,89 V / fordulat
Ez a függőség a teljesítmények széles skálájára érvényes, azonban az eredmények legnagyobb konvergenciája az 5-30 kW közötti tartományban adódik.
Az elsődleges és a szekunder tekercs meneteinek számát (mindkét felének összegét) rendre meghatározzák:
N 1 \u003d U 1 / E; N 2 \u003d U 2 / E
N 1 = 220 / 0,89 \u003d 247; N 2 \u003d 50 / 0,89 \u003d 56
A primer tekercs névleges árama amperben:
I 1 \u003d I 2 × k m / n
ahol k m =1,05-1,1 - együttható, figyelembe véve a transzformátor mágnesező áramát; n \u003d N 1 /N 2 - transzformációs arány.
n=247/56=4,4
I 1 \u003d 160 × 1,1 / 4,4 \u003d 40 A
A transzformátor acélmagjának keresztmetszetét (cm 2) a következő képlet határozza meg:
S = U 2 × 10000/(4,44 × f × N 2 × Bm)
S = 50 × 10000 / (4,44 × 50 × 56 × 1,5) \u003d 27 cm 2
ahol f=50 Hz - ipari áramfrekvencia; B m - mágneses tér indukció a magban, Tl. Transzformátoracélnál az indukció B m = 1,5-1,7 T vehető, ajánlott közelebb venni egy kisebb értékhez.
A transzformátor szerkezeti méretei a mágneses áramkör magszerkezetéhez viszonyítva vannak megadva. A mágneses áramkör geometriai paraméterei milliméterben:
- Az acéllemez szélessége a mágneses magcsomagból
a=(S×100/(p 1×k c)) 1/2=(27×100/(2×0,95)) 1/2=37,7 mm. - A mágneses áramkör karjának lemezkötege vastagsága
b=a×p 1=37,7×2=75,4 mm. - Mágneses áramkör ablakszélessége
c \u003d b / p 2 \u003d 75,4 × 1,2 \u003d 90 mm.
ahol p1=1,8-2,2; p 2 \u003d 1,0-1,2. Az összeszerelt transzformátor oldalainak lineáris méreteivel mérve a mágneses áramkör keresztmetszete valamivel nagyobb lesz, mint a számított érték, figyelembe kell venni a vaskészletben lévő lemezek közötti elkerülhetetlen hézagokat. , és egyenlő:
S ki \u003d S / k c
S ki \u003d 27 / 0,95 \u003d 28,4 cm 2
ahol k c =0,95-0,97 - acél kitöltési tényezője.
Az (a) értéket a transzformátor acél választékához legközelebb választják ki, a (b) végső értéket a korábban kiválasztott (a) figyelembevételével állítják be, az S és S által kapott értékekre összpontosítva.
A mágneses áramkör magasságát a módszer nem határozza meg szigorúan, és a vezetékes tekercsek mérete, a szerelési méretek, valamint a tekercsek közötti távolság, amelyet a transzformátor áramának beállításakor állítanak be, szintén figyelembe veszik. figyelembe. A tekercsek méreteit a huzal keresztmetszete, a fordulatok száma és a tekercselés módja határozza meg.
A hegesztőáram az elsődleges és a szekunder tekercs szakaszainak egymáshoz viszonyított mozgatásával állítható be. Minél nagyobb a távolság az elsődleges és a szekunder tekercs között, annál kisebb lesz a hegesztőtranszformátor kimeneti teljesítménye.
Így egy 160 A hegesztőáramú hegesztőtranszformátor esetében megkapták a fő paraméterek értékeit: a primer tekercsek teljes fordulatszáma N 1 = 247 fordulat és a mágnes mért keresztmetszete. S áramkör =28,4 cm 2 . A PR=100% kivételével ugyanazokkal a kezdeti adatokkal történő számítás némileg eltérő S from és N 1 arányt ad: 41,6 cm 2 és 168 azonos 160A áram mellett.
Mit kell figyelembe venni a kapott eredmények elemzésekor? Először is, ebben az esetben az S és N közötti arányok egy adott áramhoz csak a megnövelt mágneses disszipációval rendelkező séma szerint készült hegesztőtranszformátorra érvényesek. Ha az ilyen típusú transzformátorokra kapott S és N értékeket egy másik transzformátorra alkalmazzuk - a teljesítménytranszformátor áramkör szerint építettük (lásd az alábbi ábrát), akkor a kimeneti áram ugyanazon az S és N 1 értéken történik. jelentősen, feltehetően 1, 4-1,5-szeresére nőne, vagy az N 1 primer tekercs fordulatszámának kb. ugyanennyire növelésére lenne szükség az adott áramérték megtartásához.
A hegesztőtranszformátorok, amelyekben a szekunder tekercs szakaszai a primer tekercsre vannak tekercselve, széles körben elterjedtek a hegesztőgépek független gyártásában. Mágneses fluxusuk koncentráltabb és az energia racionálisabb átvitele, bár ez a hegesztési tulajdonságok romlásához vezet, ami azonban fojtó- vagy ballasztellenállással korrigálható.
A hegesztő transzformátor egyszerűsített számítása
A standard számítási módszerek elfogadhatatlansága sok esetben abban rejlik, hogy egy adott transzformátorteljesítményre csak olyan alapvető paraméterek egységes értékeit állítják be, mint a mágneses áramkör mért keresztmetszete (S of). és a primer tekercs menetszáma (N 1), bár ez utóbbiak tekinthetők optimálisnak. A fentiekben a mágneses áramkör keresztmetszete 160 A áramerősséghez 28 cm 2 -nek felel meg. Valójában a mágneses áramkör keresztmetszete ugyanazon a teljesítményen jelentősen változhat - 25-60 cm 2 és még magasabb, anélkül, hogy a hegesztőtranszformátor minősége jelentősen csökkenne. Ebben az esetben minden tetszőlegesen felvett szakaszra ki kell számítani a fordulatok számát, elsősorban a primer tekercsé, oly módon, hogy a kimeneten adott teljesítményt kapjunk. Az S és N 1 aránya közötti kapcsolat közel fordítottan arányos: minél nagyobb a mágneses áramkör (S) keresztmetszete, annál kevesebb mindkét tekercs fordulatára van szükség.A hegesztő transzformátor legfontosabb része a mágneses mag. Sok esetben a házi készítésű termékekhez mágneses áramköröket használnak régi elektromos berendezésekből, amelyeknek korábban semmi közük nem volt a hegesztéshez: mindenféle nagy transzformátor, autotranszformátor (LATR), villanymotor. Ezek a mágneses áramkörök gyakran nagyon egzotikus konfigurációval rendelkeznek, és geometriai paramétereik nem változtathatók. És a hegesztőtranszformátort arra kell kiszámítani, ami ez - egy nem szabványos mágneses áramkör, nem szabványos számítási módszerrel.
A számítás legfontosabb paraméterei, amelyektől a teljesítmény függ, a mágneses áramkör keresztmetszete, a primer tekercs fordulatszáma, valamint a transzformátor primer és szekunder tekercseinek elhelyezkedése a mágnesen. áramkör. A mágneses áramkör keresztmetszetét ebben az esetben az összenyomott lemezcsomag külső méreteivel mérik, anélkül, hogy figyelembe vennék a lemezek közötti hézagokból eredő veszteségeket, és cm 2 -ben fejezik ki. 220-240V hálózati tápfeszültség mellett, kis ellenállás mellett a primer tekercs fordulatszámának hozzávetőleges kiszámításához a következő képletek ajánlhatók, amelyek 120-180A áramok esetén pozitív eredményeket adnak sokféle típusú hegesztő transzformátorok. Az alábbiakban a tekercsek két szélső helyzetének képlete látható.
Az egyik vállon tekercselésű transzformátorokhoz (alábbi ábra, a):
N 1 \u003d 7440 × U 1 / (S × I 2)
Távol elhelyezett tekercsekkel rendelkező transzformátorokhoz (ábra lent, b):
N 1 \u003d 4960 × U 1 / (S × I 2)
ahol N 1 a primer tekercs hozzávetőleges fordulatszáma, S of a mágneses áramkör mért keresztmetszete (cm 2), I 2 a szekunder tekercs meghatározott hegesztőárama (A), U 1 a hálózat feszültség.
Ebben az esetben szem előtt kell tartani, hogy a különböző karok mentén elhelyezett primer és szekunder tekercsekkel rendelkező transzformátor esetében nem valószínű, hogy 140 A-nél nagyobb áramot lehet elérni - a mágneses mező erős disszipációja befolyásolja. Más típusú transzformátorok esetében sem lehet 200A feletti áramerősségre fókuszálni. A képletek nagyon közelítőek. Néhány különösen tökéletlen mágneses áramkörrel rendelkező transzformátor lényegesen alacsonyabb kimeneti áramot ad. Ezenkívül számos olyan paraméter létezik, amelyeket nem lehet teljes mértékben meghatározni és figyelembe venni. Általában nem tudni, hogy ez vagy az a régi berendezésből eltávolított mágneses áramkör milyen minőségű vasból készül. A hálózati feszültség nagymértékben változhat (190-250V). Még rosszabb, ha a tápvezeték jelentős, mindössze néhány ohmos belső ellenállással rendelkezik, az gyakorlatilag nem befolyásolja a nagy belső ellenállású voltmérő leolvasását, de nagymértékben csillapíthatja a hegesztési teljesítményt. Tekintettel a fentiekre, a transzformátor primer tekercselését 20-40 fordulatonként több csappal kell elvégezni.
Ebben az esetben mindig pontosabban meg lehet választani a transzformátor teljesítményét, vagy beállítani egy adott hálózat feszültségéhez. A szekunder tekercs fordulatszámát az arány határozza meg (kivéve a "fülűt", például két LATR-ből):
N 2 = 0,95 × N 1 × U 2 / U 1
ahol U 2 a kívánt szakadási feszültség a szekunder tekercs kimenetén (45-60 V), U 1 a hálózati feszültség.
A mágneses kör keresztmetszetének kiválasztása
Most már tudjuk, hogyan kell kiszámítani a hegesztőtranszformátor tekercseinek fordulatait a mágneses áramkör egy bizonyos szakaszára. De a kérdés továbbra is fennáll - hogyan kell pontosan kiválasztani ezt a részt, különösen, ha a mágneses áramkör kialakítása lehetővé teszi az érték megváltoztatását?A mágneses mag keresztmetszetének optimális értékét egy tipikus hegesztőtranszformátorhoz a számítási példában a standard módszer szerint kaptuk (160A, 26 cm 2). Az energetikai mutatók szempontjából messze nem mindig optimális értékek azonban konstruktív és gazdasági megfontolásból ilyenek, sőt általánosságban is lehetségesek.
Például egy azonos teljesítményű transzformátornak két mágneses áramköri szakasza lehet: mondjuk 30-60 cm 2. Ebben az esetben a tekercsek fordulatszáma is körülbelül kétszeresére változik: 30 cm 2 -nél kétszer annyi vezetéket kell feltekerni, mint 60 cm 2 -nél. Ha a mágneses áramkörnek kis ablaka van, akkor fennáll annak a veszélye, hogy az összes fordulat egyszerűen nem fér bele a térfogatába, vagy nagyon vékony vezetéket kell használnia - ebben az esetben meg kell növelni a keresztmetszetet mágneses áramkör a vezeték fordulatszámának csökkentése érdekében (sok házi készítésű transzformátor esetében releváns). A második ok gazdasági. Ha a tekercshuzal hiányos, akkor jelentős költsége miatt ezt az anyagot maximálisan meg kell takarítani, ha lehetséges, növeljük a mágneses áramkört nagyobb keresztmetszetre. Másrészt a mágneses mag a transzformátor legnehezebb része. A mágneses áramkör extra keresztmetszete plusz, ráadásul nagyon is kézzelfogható súly. A súlygyarapodás problémája különösen hangsúlyos, ha a transzformátor alumíniumhuzallal van feltekerve, amelynek súlya sokkal kisebb, mint az acél, és még inkább a réz. Nagy vezetékkészletek és elegendő méretű mágneses áramköri ablak esetén érdemes ezt a szerkezeti elemet vékonyabbra választani. Mindenesetre nem ajánlott 25 cm 2 alá süllyedni, a 60 cm 2 feletti szakaszok sem kívánatosak.
A transzformátor fordulatainak empirikus kiválasztása
Egyes esetekben a transzformátor kimenő teljesítménye a primer tekercs árama alapján ítélhető meg üresjáratban. Inkább itt nem a hegesztési üzemmód teljesítményének mennyiségi értékeléséről beszélhetünk, hanem arról, hogy a transzformátort arra a maximális teljesítményre állítjuk, amelyre egy adott kialakítás képes. Vagy a primer tekercs fordulatszámának szabályozásáról beszélünk, hogy megakadályozzuk azok hiányát a gyártási folyamatban. Ehhez szüksége lesz néhány felszerelésre: LATR (laboratóriumi autotranszformátor), ampermérő, voltmérő.Általános esetben az üresjárati áram nem használható a teljesítmény megítélésére: az áramerősség még azonos típusú transzformátoroknál is eltérő lehet. Azonban, miután megvizsgálta az áram függőségét az elsődleges tekercsben az üresjárati üzemmódban, magabiztosabban ítélheti meg a transzformátor tulajdonságait. Ehhez a transzformátor primer tekercsét a LATR-en keresztül kell csatlakoztatni, amely lehetővé teszi a feszültség zökkenőmentes megváltoztatását 0-ról 240 V-ra. Az áramkörbe ampermérőt is bele kell foglalni.
Fokozatosan növelve a tekercs feszültségét, megkaphatja az áram függőségét a tápfeszültségtől. Így fog kinézni.
Eleinte az áramgörbe finoman, szinte lineárisan kis értékig növekszik, majd a növekedés üteme nő - a görbe felfelé hajlik, majd az áramerősség gyors növekedése következik. Abban az esetben, ha a görbe 240 V feszültségig a végtelenbe hajlik (1. görbe), ez azt jelenti, hogy a primer tekercs kevés menetet tartalmaz, és vissza kell tekerni. Figyelembe kell venni, hogy az azonos feszültségre bekapcsolt transzformátor LATR nélkül körülbelül 30%-kal több áramot vesz fel. Ha az üzemi feszültség pont a görbe hajlításán fekszik, akkor hegesztés közben a transzformátor maximális teljesítményét adja ki (2. görbe). A 3-as, 4-es görbék esetében a transzformátor teljesítménye a primer tekercs fordulatainak csökkentésével növelhető, és jelentéktelen üresjárati árammal rendelkezik: a legtöbb házi készítésű termék erre a pozícióra van orientálva. A valóságban az üresjárati áramok különböző típusú transzformátoroknál eltérőek, a legtöbb esetben 100-500 mA tartományba esnek. Nem ajánlott az üresjárati áramot 2A-nál nagyobbra állítani.
Az oldal tartalmának használatakor aktív linkeket kell elhelyeznie erre az oldalra, amelyek láthatók a felhasználók és a keresőrobotok számára.
