Израчунавање навоја трансформатора и његовог језгра

Трансформатор, чија је историја била готово стотинак и по, верно служи човечанству све ово време. Њена сврха је претварање АЦ напона. Ово је један од ретких уређаја, чија ефикасност може досећи скоро 100%.

Шема вијка трансформатора заваривања

Шема намота заваривачког трансформатора.

Како рачунати и ветрови намотаја трансформатора, какво је његово језгро, које су дизајнерске карактеристике трансформатора за различите намене, како они раде - питања која могу бити од интереса за многе. Испод су одговори на већину ових питања.

Шта је трансформатор?

Назад на садржај

Мало историје

1870-их руски научник П.Н. Иаблоцхков је изумео електрични лучни извор светлости - "Иаблоцхковска свећа". У почетку су извори напајања лука били моћне галванске батерије, али у овом случају аноде су брже спалиле. Онда је научник одлучио да користи алтернатор као тренутни извор за свој проналазак.

У овом случају појавила се још једна потешкоћа: након што је упаљена једна електрична свећа, због смањења напона на прикључцима генератора, паљење других лампи је било тешко. Проблем је решен када је трансформатор кориштен за снабдевање сваког извора свјетлости. Ови први трансформатори имају отворене језгре снопова од челичне жице и, као резултат тога, имају ниску ефикасност. Трансформатори са затвореним језгрима, слично модерном, појавили су се тек након 9 година.

Назад на садржај

Како функционише трансформатор и како то функционише?

Шема најједноставнијег трансформатора

Слика 1. Дијаграм најједноставнијег трансформатора.

Најједноставнији трансформатор је језгро супстанце са високом магнетном пропустљивошћу и два окретања око њих (слика 1а). Када пролазите кроз примарни навијање наизменичне струје помоћу силе И1 у језгру постоји променљиви магнетни флукс Ф, који је навођен примарним и секундарним намотајима.

У сваком од обртаја ових намотаја је иста за нумеричку вредност индукованог емф-а. Према томе, однос ЕМФ у намотајима и окретање у њима су исти. У празном ходу (И2 = 0) напони на намотајима су скоро једнаки индукованој емф у њима, стога је сљедећа релација такође валидна за напоне:

У1 / У2 ≈ Н1 / Н2, где

Н1 и Н2 - број окрета у намотајима.

Ратио у1 / У2 такође назива коефицијент трансформације (к). Ако у1 > У2, трансформатор се зове степ-уп (слика 1б), са У1 < У2 - спуштање (слика 1Б). Први трансформатор има већи однос трансформације, а други има мање од једног.

Један и исти трансформатор, у зависности од тога на који се намотај примјењује и са којим се напон уклања, може се повећавати или опадати. Секундарни намотај није нужно један - може бити неколико. Из једнакости моћи у намотајима следи да су струје у њима обратно пропорционалне броју завоја:

Ја1 / И2 ≈ Н2 / Н1.

Ако је секундарни намотај интегрални дио примарне (или примарне - секундарне), трансформатор постаје аутотрансформатор. На сл. 1д и 1д су приказани дијаграми, односно степ-довн и степ-уп аутотрансформатори.

Дизајн трансформатора за точковно заваривање бакра

Дизајн трансформатора за точковно заваривање бакра.

Промјенљиво магнетско поље узрокује стварање вретених струја у језгру, које га загрејавају, на који дио енергије се троши. Да би се смањили губици, језгра се регрутују из одвојене, изоловане једне од других, специјалних челичних лимова трансформатора са мањом енергијом преокрета.

Најчешће у модерним трансформаторима користе се магнетна језгра три врсте:

  1. Род (у облику слова У), састоји се од две шипке са навојем и јаром који их повезује. Овако се обично уређују језгро трансформатора високе снаге.
  2. Оклоп (В-облик). Магнетно коло је јарам, унутар којег је штап са навојем. Јарам штити сваки навијање трансформатора од спољашњих утицаја - дакле име. Најчешће се користи у трансформаторима мале снаге за електронска кола.
  3. Тороидално - магнетно језгро у облику торуса састоји се од траке трансформатора трајене густим ваљком. Предности - релативно мала тежина, висока ефикасност, минималне сметње. Недостатак је комплексност навијања.
Назад на садржај

Како израчунати трансформатор?

Арц заваривачки трансформатор

Заваривачки трансформатор за електролучно заваривање.

Најважнији параметри трансформатора су номиналне вредности струја и напона и снага за коју је пројектован. Апсолутна тачност при израчунавању карактеристика трансформатора за ове параметре није важна, па се можете ограничити на приближне вредности.

Низ израчунавања је следећи:

  1. Израчунавање струје кроз секундарни намотај, узимајући у обзир губитке: И2 = 1,5 * И, где и - називна струја у њему.
  2. Израчунавање снаге уклоњене из секундарног намотаја: П2 = У2 * Ја2, где у2 - напетост на њој. Ако такав навијање није један, онда је резултат њихова сила.
  3. Одређивање резултујуће снаге: ПТ = 1.25 * П2 са ефикасношћу од око 80%.
  4. Израчунавање струје кроз примарни намотај трансформатора: И1 = ПТ / У1, где у1 - напетост на њој.
  5. Површина потребног дела магнетног кола: С = 1,3 * √ПТ, где је с измерено у цм2.
  6. Број окрета за примарно навијање трансформатора: Н1 = 50 * У1 / С, где се С мери у цм2.
  7. Број окрета за његов секундарни намотај: Н2 = 55 * У2 / С, где се С мери у цм2.
  8. Пречник проводника било ког од намотаја трансформатора: д = 0,632 * √И, где је И тренутна снага у њему. Формула је исправна за бакарну жицу.

На пример, секундарни намотај трансформатора који је укључен у 220-волтну мрежу треба да произведе струју од 6,7 А при напону од 36 В. Израчунајте параметре трансформатора.

Главни делови дизајна трансформатора

Главни делови дизајна трансформатора.

  1. Ја2 = 1,5 * 6,7 А = 10 А.
  2. П2 = 36 В * 10 А = 360 В.
  3. ПТ = 1.25 * 360 В = 450 В.
  4. Ја1 = 450 В / 220 В ≈ 2 А.
  5. С = 1,3 * √450 (цм2) ≈ 25 цм2
  6. Н1 = 50 * 220/25 = 440 окрета.
  7. Н2 = 55 * 36/25 = 79 обртаја.
  8. д1 = 0,632 * √2 (мм) = 0,9 мм, д1 = 0,632 * √10 (мм) = 2 мм.

Ако нема жица потребног пречника, онда се једна дебела жица може заменити са неколико тањих паралелних спојева. Површина пресека проводника са пречником д може се израчунати према формули: с = 0,8 * д2.

На пример, потребна вам је жица пречника 2 мм, а постоји само проводник пречника 1,2 мм. Површина пресека жељене жице с = 0.8 * 4 (мм2) = 3,2 мм2, расположива површина, израчуната по истој формули, износи 1,1 мм2. Лако је разумети да један проводник пречника 2 мм може бити замењен са три пречника од 1,2 мм.

Назад на садржај

Производња трансформатора

Процес производње енергетског трансформатора састоји се од серије секвенцијалних операција.

Назад на садржај

Монтажа оквира намотаја за језгро језгра или оклопа

Схема за монтажу рамова за трансформаторе

Слика 2. Шема монтаже рама за трансформатор.

Прилично згодан материјал за склапање ових оквира је картон или табла за штампу. Још јачи оквир може се направити од пластике. Склоп рама је приказан на сл. 2а Састоји се од делова приказаних на сликама 2б-2г. Мора бити направљен од две копије сваког дела. Рупе на образима (г) су намењене за закључке.

Поступак склапања рама:

  • два лица се преклапају;
  • делови (б) су уграђени у њихове прозоре и разблажени, један горе, други доле;
  • делови (ц) су постављени тако да се њихове пројекције поклапају са урезима делова (б).

Добијени оквир је довољно јак и више се не крчи. Пре него што намотају завојнице, унапред су припремљени заптивачи (слика 2е) од трака кабловског папира. Траке пажљиво сече дуж ивица до дубине од неколико мм. Ови резови, који су суседни четкама, штите окове следећег слоја од пада у претходни.

Назад на садржај

Кутије за навијање

Дизајн крупне петље

Слика 3. Дијаграм петље за калем.

Пре навијања, неопходно је припремити дијелове флексибилне проводне жице у топлотно отпорној изолацији за проводнике и дијелове топлотно отпорне камере. Навијање се врши тако да жица одговара окрету до окрета са одређеним напетостима. Следећи калеми би требали притиснути претходне. Како би се спријечило спуштање намотаја у близини образа, препоручљиво је да сљедећи ред не би требао бити извучен неколико мм прије него што попуњава слободне просторе низом нити.

Након завршетка намотаја сваког реда, напон жице мора бити одржаван тако да се при постављању кабловске траке не отвара вијугасти део. Такве бртве треба поставити након сваког слоја.

Ако је завијена жица танка, а затим на почетак и крај навијања, као и на кривине из ње, припремљени делови флексибилне проветрене жице пажљиво се спајају. Место клина је изоловано. Ако је магнетна жица довољно густа, водови и утичнице (у облику петље) су израђене из исте жице. И закључци и кривине треба носити са камерним сегментима.

Петља (слика 3а) пролази кроз рупу преклопљене траке дебелог папира или памучне траке, која је затегнута након што је притиснута следећим окретима (слика 2б). Примјер грана из танке жице за намотавање је приказан на сл. 2ц.

Приближно на исти начин, крајеви навијања су направљени од дебеле жице, али се користи само памучна трака. Шема фиксирања почетка навијања приказана је на Сл. 2г, на свом крају - на сл. 2д

И неколико речи о томе како да намотате замах тороидалног трансформатора. Обично, за њихово намотавање, користе се домаћи шатлови, на чијој површини се навише довољно снабдевање жице. Шатло са жицом мора проћи у рупу тороидалног магнетног кола.

Рим бицикла

Слика 4. Дизајн обода бицикла.

Много је лакше навијати помоћу уређаја, који се заснива на ободу бициклистичког точка (слика 4). Обруч је сјеван на једном мјесту, навојем у рупу магнетног кола, након чега сечени дијелови пажљиво повезују. Затим је намотана жица потребне дужине навијена на вањској површини са малом маргином. За удобност, обруч се може обесити горњим дијелом на удубљеној ноктију, пинцу или неком другом погодном вешању. Погодно је причвршћивање завијене жице одговарајућим гуменим прстеном.

Намотавање је намотано због ротације обода. По завршетку сваког окрета, померите гумени прстен на одговарајућу раздаљину. Затезање треба поставити пажљиво, уз напетост. Закључци и славине се могу формирати на исти начин као у горе наведеним намотинама. Сваки слој и намотај треба одвојити слојем изолације. На врху задњег слоја, трансформатор је умотан са траком за заштиту и натопљен лаком.

Назад на садржај

Завршетак монтаже трансформатора

Дијаграм једногфазног трансформатора

Дијаграм једногфазног трансформатора.

Када су завојнице спремне, језгро или арматурно језгро се саставља. Требало би покушати учинити што је могуће уске магнетне празнине, за које би склоп требало направити у поклопцу. Наставља се све док се попуњава читав прозор. Коначне плоче често морају бити ударане помоћу дрвеног чекића или дрвене подлоге.

На крају склопа, језгро је запечаћено, затезање јарма или затезање, ако плоче имају одговарајуће рупе, са затичима, који су изоловани из језгре са картонским цевима или неколико слојева папира. На крајевима клинова се постављају електрично-изолациона и конвенционална подлошка, а навртке су причвршћене, чиме се језгро затегне. Тешко компримовано језгро тешкоће и вибрира.

Назад на садржај

Провјерите произведени трансформатор

Шема машине за намотавање трансформатора

Шема машине за намотавање трансформатора.

Пре свега, користећи мегохм метар, измерите отпор између појединачних намотаја, као и између језгра и намотаја. Не би требао бити мањи од 0,5 мама. Ако нема мегахм метра, можете да процените ове отпорности помоћу обичног мерача. Требало би показати бесконачност.

Након провере изолације, примарни намотај трансформатора се испоручује са напоном једнаком половином номиналне. Можете користити, на пример, Латте. Ако производ не пуши, не зује, не загрева много, номинални напон се примјењује на примарну намотај.

Без оптерећења, струја у примарном намотају трансформатора не сме бити већа од 5-10% номиналне вриједности. Сам трансформатор не би требао бити јако врућ и гласно гласан. Ако је зујање јако, требало би га или још теже извући или држати дрвене или пластичне плоче у размаку између плоча.

За завршни тест, назначено оптерећење је прикључено на трансформатор, провјеравају се напони на свим намотајима. Ако је све нормално, трансформатор се држи под оптерећењем 3-4 сата. Ако нема гужве, нема мирисног мириса, а трансформатор не загреје више од 70°Ц, тест се може сматрати успјешно завршеним.

Не увек на продаји можете наћи трансформатор са потребним параметрима.

Међутим, сигурно је рећи да захтевани уређај није прекомерно комплексан и може се израчунати и произвести независно.

Додајте коментар