Устройство и принцип работы трансформаторов

7.1 Расчет потерь в магнитопроводе (потерь холостого хода)

В ремонтной практике для расчета потерь в магнитной системе трансформатора пользуются формулой, Вт

где кД – коэффициент добавочных потерь, для горячекатанной стали кД=1,0. 1,1; для холоднокатанной кД=1,25 ;

pс, pя– удельные потери в одном кг стержня и ярма, Вт/кг, берутся по таблицам ГОСТ в зависимости от марки стали, толщины ее листа δ мм, частоты токаfГц, величины магнитной индукции (в стержнях Вси ярмах Вя Тл);

где γ – плотность трансформаторной стали,γ=7650 кг/м

m – число стержней магнитопровода, шт;

lя – полная длина ярма для трехстержневого трансформатора, м.

где С– расстояние между осями стержней, м;

А1 ширина большого пакета стержня, м.

Полученная по выражению (9) величина потерь холостого хода сравнивается с допустимой по ГОСТ, табл. 3, при этом

Как подобрать предохранитель для трансформатора

Рассчитываем ток предохранителя обычным способом:

I – ток, на который рассчитан предохранитель (Ампер),
P – габаритная мощность трансформатора (Ватт),
U – напряжение сети (~220 Вольт).

Пример:

Ближайшее значение – 0,25 Ампер.

определение первичного напряжения трансформатора

Схема измерения тока Холостого Хода (ХХ) трансформатора. Ток ХХ трансформатора обычно замеряют, чтобы исключить наличие короткозамкнутых витков или убедится в правильности подключения первичной обмотки.

При замере тока ХХ, нужно плавно поднимать напряжение питания. При этом ток должен плавно возрастать. Когда напряжение превысит 230 Вольт, ток обычно начинает возрастать более резко. Если ток начинает резко возрастать при напряжении значительно меньшем, чем 220 Вольт, значит, либо Вы неправильно выбрали первичную обмотку, либо она неисправна.

Мощность (Вт) Ток ХХ (мА)
5 — 10 10 — 200
10 -50 20 — 100
50 — 150 50 — 300
150 — 300 100 — 500
300 — 1000 200 — 1000

Ориентировочные токи ХХ трансформаторов в зависимости от мощности.
Нужно добавить, что токи ХХ трансформаторов даже одной и той же габаритной мощности могут очень сильно отличаться. Чем более высокие значения индукции заложены в расчёт, тем больше ток ХХ.

Схема подключения, при определения количества витков на вольт.

Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН,
ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать
трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?

Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор
от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-200 и ему подобные.

Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт?

Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток —
амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся,
диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным
проводом в изоляции.

Программы для расчета

Известно много программ, которые предлагают онлайн расчет параметров любого трансформатора на броневом или стержневом сердечнике. Одной из таких может стать сервис на сайте «skrutka». Для определения характеристик потребуется указать ряд следующих данных:

  • входное напряжение — U1;
  • выходное напряжение — U2;
  • ширину пластины — а;
  • толщину стопки — b ;
  • частоту сети — Гц;
  • габаритная мощность — В*А;
  • КПД;
  • магнитную индуктивность магнитопровода — Тл;
  • плотность тока в обмотках — А/мм кв.
трансформатор для полуавтомата (на стержневом сердечнике)трансформатор для полуавтомата (на стержневом сердечнике)

Последние 4 величины являются табличными, поэтому потребуется воспользоваться справочником.

Необходимо грамотно и ответственно отнестись к расчету параметров трансформатора, потому что от качества выполненной работы будет зависеть и качество функционирования вашего блока питания. Не всегда стоит надеяться на программы, в них могут быть ошибки. Выберите один или несколько параметров и пересчитайте их вручную по ранее приведенным формулам. Если получится примерно равное значение, то результат можно считать правильным.

Расчет трансформатора питания. Простая электроника 21Расчет трансформатора питания. Простая электроника 21

В статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

  1. Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

  1. По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см 2 ) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см 2 .

  1. Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

  1. Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I1 = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D1 = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D2 = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

Силовые трансформаторы, простой расчет.Силовые трансформаторы, простой расчет.

Виды и применение трансформаторов

Области использования трансформаторов разнообразны. Устройства, повышающие напряжение, эксплуатируются в промышленных целях для транспортировки электроэнергии на значительные расстояния. Понижающие трансформаторы используются в радиоэлектронике и для подсоединения бытовой техники.

https://youtube.com/watch?v=FrmCvHyIJ1s

Некоторые народные умельцы, недовольные пониженным напряжением в сети, рискуют включать бытовые приборы через повышающий трансформатор. Спонтанный скачок напряжения может привести к тому, что яркий комнатный свет заменит очень яркое пламя пожара.

По задачам, которые решает трансформатор, приборы делятся на основные виды:

  • Автотрансформатор имеет один магнитопровод, на котором собран индуктор. Часть витков выполняет функции первичной обмотки, а остальные витки действуют как вторичные катушки.
  • Преобразователи напряжения работают в измерительных приборах и в цепях релейной защиты.
  • Преобразователи тока предназначены для гальванической развязки в сетях сигнализации и управления.
  • Импульсные трансформаторы применяются в вычислительной технике, автоматике, системах связи.
  • Силовые устройства работают с напряжением до 750 киловольт.

Как узнать какой ток может выдать трансформатор? Сад Зауралья. Сделай Сам.Как узнать какой ток может выдать трансформатор? Сад Зауралья. Сделай Сам.

Электротехнику, занятому рутинным делом намотки трансформатора, стоит помянуть добрым словом дядюшку Фарадея, который открыл замечательный закон электромагнитной индукции. Глядя на готовое устройство, следует также вспомнить великого соотечественника, русского изобретателя Павла Николаевича Яблочкова.

Как проверить аккумулятор мультиметром на работоспособность

У многих владельцем автомашин порой нет времени на то, чтобы отсоединять аккумуляторную батарею, тестировать бортовое оборудование, они определяют уровень заряда источника питания не снимая его с авто. Делается это так:

  1. Останавливаем машину, вытаскиваем ключ зажигания.
  2. Мультиметр подключаем к батарее: «+» к «+», «-» к «-».
  3. Норматив зарядки -12.7 Вольт.
  4. После автомашина заводится.
  5. При работе двигателя показатель увеличивается до 14.7.
  6. Подключаем сетевые приборы – цифра должна быть 14.6.

В статье даны советы, как заменить аккумулятор или зарядить его по показаниям мультиметра. Измерить напряжение, емкость, утечку тока с помощью этого универсального прибора очень легко, с ним справятся даже новички-автолюбители. Эти знания пригодятся для работы с другой электротехникой.

Расчет броневого трансформатора

Распространен вид трансформаторов, используемый практически во всех устройствах от зарядных аппаратов для шуруповертов, заканчивая боками питания магнитофонов. В процессе эксплуатации всех этих устройств часто возникают поломки в питателе, связанные со сгоревшим намоточным изделием. Тогда для его восстановления потребуется перемотка, но это проблемы не решает.

Часто требуется увеличить мощность источника, тогда как рассчитать трансформатор, чтобы его железо не перегревалось? Потребуется выбрать железо больших размеров и использовать более толстый провод. Такой ход поможет сохранить работоспособность устройства и даже улучшить характеристики, сделав его стабильнее и устойчивее при скачках напряжений в сети.

Как рассчитать сетевой трансформатор 220/36 вольтКак рассчитать сетевой трансформатор 220/36 вольт

К сожалению, не все производители учитывают этот фактор, а ведь наша сеть неустойчива и регулярно в ней наблюдаются помехи в виде высоковольтных игольчатых импульсов. Также возникают ситуации, когда наблюдается просадка сети до 170 В, что характерно в зимний период. Тогда необходимо предусмотреть запас по напряжению как минимум на 40−45%, увеличив мощность и компенсационного стабилизатора. Часто такие ситуации наблюдаются в частном секторе.

Расчет трансформатора. Программа для расчета трансформатора.Расчет трансформатора. Программа для расчета трансформатора.

Вернемся к расчету Ш-образного трансформатора на ШП-сердечнике. Принцип будет одинаков и с сердечником типа ПЛ при условии размещения обмотки на средней части. Для чего потребуется выполнить следующие шаги:

  • Определить площадь поперечного сечения средней части сердечника. Она выражается буквой S сеч. и находится из произведения ее сторон. Взяв линейку, измеряем параметры сечения, перемножаем и получаем значение в квадратных сантиметрах.
  • На следующем этапе решается вопрос, как рассчитать мощность трансформатора. Это расчетная величина, которую можно определить, возведя S сеч. в квадрат. Значение будет измеряться в Вт и обозначаться буквой «P».
  • При расчете мощности сердечника необходимо учитывать тип использованных пластин. Например, если были применены для набора Ш-20, то общая толщина сердечника должна быть 30 мм при мощности в 36 Вт. Если для трансформатора были использованы пластины Ш-30, то толщина набора будет достаточно в 20 мм, а при использовании Ш-24 — 25 мм. Существуют справочные таблицы, в которых можно найти мощность трансформатора по сечению магнитопровода для конкретной ситуации. Для обеспечения наилучшей стабильности работы источников питания следует использовать железо с избытком мощности как минимум на 25%. То есть, если ранее была расчетная мощность равна 6 Вт, то для надежности работы и исключения насыщения сердечника следует брать в расчет как минимум 8 Вт. Это обязательное условие. Если использовать магнитопровод с меньшей площадью сечения сердечника, то трансформатор быстро выйдет из строя, потому что железо окажется в насыщении, что приведет к увеличению токов в обмотках.
  • На следующем этапе необходимо определиться с количеством обмоток. Для современных транзисторных устройств достаточно будет всего одной или сдвоенной со средней точкой. Поэтому рассмотрим пример расчета именно такого трансформатора. Для этого потребуется воспользоваться понятием «вольт на виток». Значение определяется следующим образом: W /В=(50÷70) / S сеч. Формула справедлива только для сердечников типа ШП и П. Л. При расчете первичной и вторичной обмоток потребуется взять произведение полученного отношения и входного напряжения: W1 = W / B∙U1, W2 = 1,2 ∙ W /B∙U2.
  • Выполняется расчет и выбор диаметра провода. Он выбирается исходя из хорошего теплоотвода и изоляции, для чего рекомендуется применять ПЭЛ или ПЭВ, покрытые лаком. Определить его размер можно по формуле: d =0,7∙√ I. Величина выражается в мм. Провод выбирается с небольшим запасом до 4−6%.

Все программы расчета трансформаторов позволяют находить параметры изделий в любом порядке. Они используют стандартные алгоритмы, по которым выводятся значения. При необходимости можно создать собственный калькулятор с помощью таблиц Excel. Подобным образом работает и калькулятор расчета трансформатора на стержневом сердечнике.

Как определить мощность трансформатораКак определить мощность трансформатора

6.1Номинальная мощность

Исходя из формул (1) и (2), мощность трансформатора находится в зависимости от геометрических размеров магнитопровода (точнее от сечения стержня), поэтому Sтропределяют по эмпирической формуле, кВА:

кВА (6)

где к– коэффициент, зависящий от мощности трансформатора и марки электротехнической стали, при холоднокатанной стали и мощности трансформатора от 25 до 630 кВА принимается равным от 5 до 5,3.

По полученному приближенному значению мощности, Sтрв соответствии с ГОСТ 9680-77 определяется номинальная мощность рассчитываемого трансформатораSн. Для этой номинальной мощности из таблицы 3 , в которой даны параметры холостого хода и короткого замыкания трехфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения, классов напряжения 10 и 36 кВ мощностью 25-630 кВА (ГОСТ 12022-76), выписываем параметры, необходимые для дальнейшего расчета: потери холостого хода, потери короткого замыкания, ток холостого хода с учетом выбранной схемы соединения обмоток: Рхх=270 Вт, Ркз=1280 Вт,Uкз=5%,Iхх=2,8%.

Проверка диодного моста генератора


Чтобы проверить состояние диодного моста генератора необходимо перевести мультиметр в режим измерения переменного тока. Подключите один измерительный щуп диагностического прибора к выходу «В+» («30»), а второй на массу. Напряжение при таком подключении щупов должно быть не более 0,5 Вольт. Если напряжение больше, вероятно произошло короткое замыкание диодов. Также можно проверить диоды на пробой. Для этого отключается аккумулятор от генератора и также отключается провод, который подходит к клемме «В+» («30»). Далее мультиметр подключается между отключенным проводом генератора и «В+» («30»), после чего снимаются показания. Если ток разряда мультиметр показывает более 0,5 мА, велика вероятность пробоя диодов.

Что такое Сила тока. Ампер [А]

Сила тока представляет собой скорость, с которой электрический заряд течёт по проводнику. Один ампер равен заряду в один кулон, который проходит через проводник за одну секунду. Один кулон представляет собой очень большой заряд, поэтому в большинстве устройств эта величина измеряется в миллиамперах.

Сила тока зависит от сечения проводника и его длины. Это необходимо учитывать при планировке сооружений, а также выборе электрических приборов. Хотя большинству не следует задумываться на этот счёт, поскольку это задача инженеров и проектировщиков.

Что такое сила тока?Что такое сила тока?

Сколько Ватт в 1 Ампере?

Для определения мощности цепи также важно понятие напряжения. Это электродвижущая сила, перемещающая электроны

Она измеряется в вольтах. Большинство приборов имеют в документации эту характеристику.

Чтобы определить мощность при силе тока в один ампер, необходимо узнать напряжение сети. Так, для розетки в 220 вольт получится: P = 1*220 = 220 Вт. Формула для расчёта: P = I*U, где I — сила тока, а U — напряжение. В трёхфазной сети нужно учитывать поправочный коэффициент, отражающий процент эффективности работы. В большинстве случаев он составляет от 0,67 до 0,95.

Проверка с помощью мультиметра дома

В современной технике трансформаторы применяют довольно часто. Эти приборы используются, чтобы увеличивать или уменьшать параметры переменного электрического тока. Трансформатор состоит из входной и нескольких (или хотя бы одной) выходных обмоток на магнитном сердечнике. Это его основные компоненты.

Случается, что прибор выходит из строя и возникает необходимость в его ремонте или замене. Установить, исправен ли трансформатор, можно при помощи домашнего мультиметра собственными силами. Итак, как проверить трансформатор мультиметром в домашних условиях, рассмотрим ниже.

Основы и принцип работы

Сам по себе трансформатор относится к элементарным устройствам, а принцип его действия основан на двустороннем преобразовании возбуждаемого магнитного поля. Что характерно, индуцировать магнитное поле можно исключительно при помощи переменного тока.

Если приходится работать с постоянным, вначале его надо преобразовывать. На сердечник устройства намотана первичная обмотка, на которую и подается внешнее переменное напряжение с определенными характеристиками. Следом идут она или несколько вторичных обмоток, в которых индуцируется переменное напряжение. Коэффициент передачи зависит от разницы в количестве витков и свойств сердечника.

Разновидности

Сегодня на рынке можно найти множество разновидностей трансформатора. В зависимости от выбранной производителем конструкции могут использоваться разнообразные материалы. Что касается формы, она выбирается исключительно из удобства размещения устройства в корпусе электроприбора. На расчетную мощность влияет лишь конфигурация и материал сердечника.

При этом направление витков ни на что не влияет – обмотки наматываются как навстречу, так и друг от друга. Единственным исключением является идентичный выбор направления в случае, если используется несколько вторичных обмоток. Для проверки подобного устройства достаточно обычного мультиметра, который и будет использоваться, как тестер трансформаторов тока. Никаких специальных приборов не потребуется.

Порядок проверки

Проверка трансформатора начинается с определения обмоток. Сделать это можно при помощи маркировки на устройстве. Должны быть указаны номера выводов, а также обозначения их типа, что позволяет установить больше информации по справочникам. В отдельных случаях имеются даже поясняющие рисунки. Если же трансформатор установлен в какой-то электронный прибор, то прояснить ситуацию сможет принципиальная электронная схема этого прибора, а также подробная спецификация.

Итак, когда все выводы определены, приходит черед тестера. С его помощью можно установить две наиболее частые неисправности – замыкание (на корпус или соседнюю обмотку) и обрыв обмотки. В последнем случае в режиме омметра (измерения сопротивления) перезваниваются все обмотки по очереди. Если какое-то из измерений показывает единицу, то есть бесконечное сопротивление, то налицо обрыв.

Здесь имеется важный нюанс. Проверять лучше на аналоговом приборе, так как цифровой может выдавать искаженные показания из-за высокой индукции, что особенно характерно для обмоток с большим числом витков.

Когда ведется проверка замыкания на корпус, один из щупов подсоединяют к выводу обмотки, в то время как вторым позванивают выводы всех прочих обмоток и самого корпуса. Для проверки последнего потребуется предварительно зачистить место контакта от лака и краски.

Порядок проверки трансформатора мультиметром.

Как проверить трансформатор мультимтером правильно

Не вникая в подробности, которые здесь ни к чему, заметим, что ЭДС, как и напряжение, определяется числом витков обмотки при прочих равных параметрах

Чем больше витков, тем выше значение ЭДС (или напряжения) обмотки. В большинстве случаев мы имеем дело с понижающими трансформаторами. На их первичную обмотку подают высокое напряжение 220 В (230 В по-новому ГОСТу), а со вторичной обмотки снимается низкое напряжение: 9 В, 12 В, 24 В и т.д. Соответственно и число витков также будет разным. В первом случае оно выше, а во втором ниже.

Также, не приводя обоснований, заметим, что мощности обоих обмоток всегда равны:

А так как мощность – это произведение тока i на напряжение u

S = u∙i,

Откуда получаем простое уравнение:

Последнее выражение имеет для нас большой практический интерес, который заключается в следующем. Для сохранения баланса мощностей первичной и вторичной обмоток при увеличении напряжения нужно снижать ток. Поэтому в обмотке с большим напряжением протекает меньший ток и наоборот. Проще говоря, поскольку в первичной обмотке напряжение выше, чем во вторичной, то ток в ней меньше, чем во вторичной. При этом сохраняется пропорция. Например, если напряжение выше в 10 раз, то ток ниже в те же 10 раз.

Отношение числа витков или отношение ЭДС первичной обмотки ко вторичной называют коэффициентом трансформации:

Из приведенного выше, мы можем сделать важнейший вывод, который поможет нам понять, как проверить трансформатор мультиметром.

Вывод заключается в следующем. Поскольку первичная обмотка трансформатора рассчитана на более высокое напряжение (220 В, 230 В) относительно вторичной (12 В, 24 В и т.д.), то она мотается большим числом витков. Но при этом в ней протекает меньший ток, поэтому применяется более тонкий провод большей длины. Отсюда следует, что первичная обмотка понижающего трансформатора обладает большим сопротивлением, чем вторичная.

Поэтому с помощью мультиметра уже можно определить, какие выводы являются выводами первичной обмотки, а какие вторичной, путем измерения и сравнения их сопротивлений.

Как определить обмотки трансформатора

Измерив сопротивление обмоток, мы узнали, как из них рассчитана на более высокое напряжение. Но мы еще не знаем, можно ли на нее подавать 220 В. Ведь более высокое напряжение еще на означает 220 В. Иногда попадаются трансформаторы, рассчитаны на работу от мети переменного тока 110 В и 127 В или меньшее значение. Поэтому если такой трансформатор включить в сеть 220 В, он попросту сгорит.

В таком случае опытные электрики поступают так. Берут лампу накаливания и последовательно соединяют с предполагаемой первичной обмоткой. Далее один вывод обмотки и вывод лампочки подключают в сеть 220 В. Если трансформатор рассчитан на 220 В, то лампа не засветится, так как приложенное напряжение 220 В полностью уравновешивается ЭДС самоиндукции обмотки. ЭДС и приложенное напряжение направлены встречно. Поэтому через лампу накаливания будет протекать небольшой ток – ток холостого хода трансформатора. Величина этого тока недостаточна для разогрева нити лампы накаливания. По этой причине лампа не светится.

Если лампа засветится даже в полнакала, то на такой трансформатор нельзя подавать 220 В; он не рассчитан на такое напряжение.

Очень часто можно встретить трансформатор, имеющий много выводов. Это значит, что он имеет несколько вторичных обмоток. Узнать напряжение каждой из них можно узнать следующим образом.

Раньше мы рассмотрели, как проверить трансформатор мультиметром и определить по отношению сопротивления первичную обмотку. Также с помощью лампы накаливания можно убедится в том, что она рассчитана на 220 В (230 В).

Теперь дело осталось за малым. Подаем на первичную обмотку 220 В и выполняем измерение переменного напряжения на выводах оставшихся обмоток с помощью мультиметра.

Соединение обмоток трансформатора

Вторичные обмотки трансформатора соединяют последовательно и реже параллельно. При последовательном соединении обмотки могут включаться согласно и встречно.

Согласное соединение обмоток трансформатора применяют с целью получения большей величины напряжения, чем дает одна из обмоток. При согласном соединении начало одной обмотки, обозначаемое на чертежах электрических схем точкой или крестиком, соединяется с концом предыдущей. Здесь следует помнить, что максимальный ток всех соединенных обмоток не должен превышать значения той, которая рассчитана на наименьший ток.

Формула взаимосвязи между мощностью, напряжением и силой тока

Для вывода зависимостей между рассматриваемыми параметрами можно вернуться к определению с работой. В этом случае рассматривают перемещение заряда (Q) на заданное расстояние. При движении из точки F1 в F2 будет выполнена работа (А), равная изменению потенциала или напряжению. Базовую формулу несложно преобразовать:

P=A/t = (U/t)*Q.

Сила тока определяется величиной заряда, который перемещается за контрольное время (I = Q/t). После совмещения отмеченных зависимостей получится следующий результат:

P = U * I.

Из этого выражения убраны «сопутствующие» параметры. Оставлены типичные электрические величины. Если добавить известную формулу закона Ома, можно установить рабочие соотношения для расчетов с учетом электрического сопротивления:

P = U2/ R = I2 * R.

Базовые формулы для расчета

К сведению. Представленные зависимости позволяют получить точный результат вычислений при работе с источником постоянного тока. Однако в стандартной бытовой сети применяют однофазное питание 220 V. Амплитуда сигнала изменяется с нормированной частотой 50Гц, поэтому нужно учитывать особенности потребления энергии разными типами нагрузок.

Если подключается классическая лампа накаливания или бойлер с ТЭНом для нагрева воды, допустимо применение рассмотренных выше формул. Однако простая технология не подходит при работе с реактивным сопротивлением нагрузки. Индуктивные и емкостные компоненты образуют колебательный контур. Активизируется процесс накопления и обмена энергии с источником питания. В ходе подобных циклов часть мощности расходуется впустую, поэтому для точной оценки выделяют активную составляющую:

Pакт = U * I * cos ϕ.

Дополнительный множитель в формуле характеризует потери в определенной нагрузке. Значение cos ϕ указывают на шильдиках электродвигателей, в сопроводительной документации к станкам, трансформаторам, генераторам.

Специалисты советуют не забывать о «бесполезной» реактивной мощности (Pреакт = U * I * sin ϕ). Прохождение тока по цепи в любом направлении увеличивает энергетический потенциал молекулярной решетки проводника. Этот процесс сопровождается нагревом. Если исключить данную составляющую из расчетов, увеличивается риск возникновения поломок и аварийных ситуаций. Полную мощность ватт можно вычислить по формуле:

Pполн = √((Pакт)2 + (Pреакт)2).

Для проверки рабочих схем, ремонта и настройки применяют специальное оборудование. Измерять мощность можно ваттметром. Для постоянного контроля в режиме онлайн такой блок можно установить в электрощитке. Изделия этой категории оснащают индикацией показаний. Некоторые модели способны передавать информацию по локальной сети и через интернет.

В мобильном варианте исполнения ваттметр используют для уточнения потребления электроэнергии подключенными к розетке устройствами

Вместо специализированной техники можно применить типовой универсальный мультиметр. Чтобы измерить ток, прибор включают в электрическую цепь последовательно с нагрузкой. Параллельное подсоединение поможет узнать напряжение. Далее по представленным выше формулам вычисляют, какую мощность вт потребляет телевизор или другая техника.

Пример выбора трансформатора

Выбрать трансформатор можно исходя из их конструктивного исполнения, ориентируясь на необходимые характеристики, или по номинальной нагрузке.

Выбор по конструктивному исполнению

Силовые трансформаторы бывают нескольких видов:

  • масляные – устанавливаются внутри или снаружи зданий, где нет опасности возгорания или взрыва веществ;
  • сухие – находятся в пожароопасных помещениях;
  • с негорючим жидким диэлектриком – устанавливаются внутри строений, отличающихся высокой взрыво- и пожароопасностью.

Масляные лучше остальных отводят тепло от сердечника и обмоток, составные части хорошо защищены от внешних воздействий. Также, данные трансформаторы меньше других по стоимости. К недостаткам относится необходимость установки в специальных помещениях или снаружи строений, из-за высокой вероятности возгорания или взрыва при поврежденной защите активных частей.

Сухие трансформаторы устанавливают в тех помещениях, где высокая вероятность возгорания и большое электрическое напряжение. Такие установки обладают повышенными огнеупорными свойствами благодаря жаропрочным изоляционным материалам. Но условия охлаждения уступают масляным, из-за чего плотность тока в обмотках меньше.

Агрегаты с негорючим диэлектриком обладают схожими огнеупорными свойствами с сухими, не наносят вред окружающей среде, за счет характеристик охлаждающей жидкостей и считаются более долговечными.

Выбор по мощности

Агрегаты для главных понизительных подстанций (ГПП) и цеховых трансформаторных подстанций выбирают по среднему напряжению за максимально загруженный период работы с контролем удельного расхода электроэнергии.

Фактор, которым характеризуется необходимая полная мощность трансформатора – это допустимое значение относительной аварийной нагрузки. Этот показатель регламентируется ГОСТом и определяется, как возможный тепловой износ изоляции агрегата за аварийный период с учетом температуры охлаждения, типа прибора и графика режима аварийной работы.

При определении необходимой номинальной нагрузки трансформатора используют два подхода, зависящие от наличия исходных данных:

  1. По заранее определенному суточному плану нагрузки производства за типичные сутки года в режиме аварийной и стандартной работы.
  2. По расчетной нагрузке в этих же режимах. По Государственному стандарту, цеховые ТП имеют мощности, указанные в таблице выше.

Формула для расчета витков трансформатора

50/S

Сопутствующие формулы:

P=U2*I2 (мощность трансформатора)

Sсерд(см2)= √ P(ва)    N=50/S

I1(a)=P/220 (ток первичной обмотки)

W1=220*N   (количество витков первичной обмотки)

W2=U*N (количество витков вторичной обмотки)

D1=0,02*√i1(ma)    D2=0,02*√i2(ma)
K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2  (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо
витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая
трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное
пространство (щель).

Подключаем лабораторный автотрансформатор к
первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем
контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала
появления тока холостого хода.

Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно
«жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности
передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие
броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например,
тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от
максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив
полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем
расчет количества витков на вольт.

Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.

Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать
вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв
подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из
полученных измерений.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий