+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Трансформатор — урок. Физика, 9 класс.

Переменный ток обладает ещё одним важным свойством: его напряжение можно сравнительно легко менять — трансформировать (слово «трансформация» образовано от латинского слова transformo — «преобразую»). Достигается это посредством несложного устройства — трансформатора, созданного в \(1876\) году  русским учёным Павлом Николаевичем Яблочковым. 

Трансформатор — устройство, осуществляющее повышение и понижение напряжения переменного тока при неизменной частоте и незначительных потерях мощности.

Простейший трансформатор состоит из двух катушек изолированного провода и замкнутого стального сердечника, проходящего сквозь обе катушки. Катушки изолированы друг от друга и от сердечника. Одна из катушек, называемая первичной, включается в сеть переменного тока. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Магнитное поле первичной катушки переменное и меняется с той же частотой, что и ток в первичной катушке. Переменный ток в первой катушке создаёт в стальном сердечнике переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле пронизывает другую катушку, называемую вторичной, и создаёт в ней переменный индукционный ток.

 

 

Допустим, что первичная катушка имеет w1 витков, и по ней проходит переменный ток при напряжении U1. Вторичная обмотка имеет w2 витков, и в ней индуцируется переменный ток при напряжении U2.

Опыт показывает, что во сколько раз число витков вторичной катушки больше (или меньше) числа витков на первичной катушке, во столько же раз напряжение на вторичной катушке больше (или меньше) напряжения на первичной катушке:

 

U2U1=w2w1=k.

 

Величина \(k\) называется коэффициентом трансформации. Коэффициент равен отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков в первичной обмотке.

Во сколько раз увеличивается напряжение на вторичной обмотке трансформатора, примерно во столько же раз уменьшается в ней сила тока при работе нагруженного трансформатора.

В результате мощность тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора почти одинакова, поэтому КПД трансформатора близок к единице. Коэффициент полезного действия (КПД) у мощных трансформаторов достигает \(99,5\) %.

Трансформатор, Коэффициент трансформации | Формулы и расчеты онлайн

Трансформатор состоит из двух обмоток с разным числом витков, индуктивно связанных друг с другом благодаря наличию железного сердечника.

Коэффициент трансформации это отношение числа витков вторичной и первичной обмоток трансформатора.

Трансформатор

Трансформатор

Трансформатор используется для преобразования величины переменного напряжения. Периодические изменения тока в первичной обмотке вызывают соответствующие изменения магнитного потока, которые во вторичной обмотке индуцируют переменное напряжение. Напряжения на первичной и вторичной обмотках различаются из-за разного числа витков этих обмоток.

Если

N1число витков первичной обмотки,штук
N2число витков вторичной обмотки,штук
U1напряжение на первичной обмотке,Вольт
U2напряжение на вторичной обмотке,Вольт
I1ток в первичной обмотке,Ампер
I2ток во вторичной обмотке,Ампер
kкоэффициент трансформации,

то в случае ненагруженного трансформатора, т.е. без передачи мощности, имеем

\[ \frac{U_{2}}{U_{1}} = \frac{N_{2}}{N_{1}} = k \]

Если пренебречь потерями мощности, которые в трансформаторах незначительны, то P1 = P2, откуда, учитывая соотношение Р = UI, получим

\[ U_{1}I_{1} = U_{2}I_{2} \]

\[ \frac{U_{2}}{U_{1}} = \frac{I_{1}}{I_{2}} = k \]

В помощь студенту

Трансформатор, Коэффициент трансформации
стр. 698

расчёт(формулы) и от чего зависит

КПД – коэффициент полезного действия, одна из важнейших характеристик, определяющая эффективность работы устройства, относящее к трансформаторам. Рассмотрим особенности определения указанного показателя трансформатора с учётом принципа работы, конструкции данного электрооборудования и факторов, влияющих на эффективность эксплуатации.

Общие сведения о трансформаторах

Трансформатором называют электромагнитное устройство, преобразующим переменный ток с изменением значения напряжения. Принцип работы прибора предполагает использование электромагнитной индукции.

Аппарат состоит из следующих основных элементов:

  • первичной и вторичной обмоток;
  • сердечника, вокруг которого навиты обмотки.
Принцип работы трансформатораПринцип работы трансформатора

Изменение характеристик достигается за счёт разного количества витков в обмотках на входе и выходе.

Ток на выходной катушке возбуждается за счёт создания магнитного потока при подаче напряжения на входные контакты.

Что такое КПД трансформатора и от чего зависит

Коэффициентом полезного действия (полная расшифровка данной аббревиатуры) называют отношение полезной электроэнергии к поданной на прибор.

Кроме энергии, показатель КПД может определяться расчётом по мощностным показателям при соотношении полезной величины к общей. Эта характеристика очень важна при выборе аппарата и определяет эффективность его использования.

Величина КПД зависит от потерь энергии, которые допускаются в процессе работы аппарата. Эти потери существуют следующего типа:

  • электрического – в проводниках катушек;
  • магнитного – в материале сердечника.

потери

Величина указанных потерь при проектировании устройства зависит от следующих факторов:

  • габаритных размеров устройства и формы магнитной системы;
  • компактности катушек;
  • плотности составленных комплектов пластин в сердечнике;
  • диаметра провода в катушках.

Снижение потерь в агрегате достигается в процессе проектирования устройства, с применением для изготовления сердечника магнито-мягких ферромагнитных материалов. Электротехническая сталь набирается в тонкие пластины, изолированные друг относительно друга специальным слоем нанесённого лака.

В процессе эксплуатации эффективность аппарата определяется:

  • поданной нагрузкой;
  • диэлектрической средой – веществом, использованным в качестве диэлектрика;
  • равномерностью подачи нагрузки;
  • температурой масла в агрегате;
  • степенью нагрева катушек и сердечника.

Если в ходе работы агрегат постоянно недогружать или нарушать паспортные условия эксплуатации, помимо опасности выхода из строя это ведёт к снижению эффективности устройства.

Трансформатор, в отличие от электрических машин, практически не допускает механических потерь энергии, поскольку не включает движущихся узлов. Незначительный расход энергии возникает за счёт температурного нагрева устройства.

Методы определения КПД

КПД трансформатора можно подсчитать, с использованием нескольких методов. Данная величина зависит от суммарной мощности устройства, возрастая с увеличением указанного показателя. Значение эффективности колеблется в пределах от 0,8 до 0,92 при значении мощности от 10 до 300 кВт.

Зная величину предельной мощности, можно определить значение КПД, используя специальные таблицы.

Непосредственное измерение

Формула для вычисления данного показателя может быть представлена в нескольких выражениях:

ɳ = (Р2/Р1)х100% = (Р1 – ΔР)/Р1х100% = 1 – ΔР/Р1х100%,

в которой:

  • ɳ – значение КПД;
  • Р2 и Р1 – соответственно величина полезной и потребляемой сетевой мощности;
  • ΔР – величина суммарных мощностных потерь.

Из указанной формулы видно, что значение показателя КПД не может превышать единицу.

После поэтапного преобразования приведённой формулы с учётом использования значений электротока, напряжения и угла между фазами, получается такое соотношение:

ɳ = U2хI2хcosφ2/ U2хI2хcosφ2 + Робм + Рс,

в которой:

  • U2 и I2 – соответственно, значение напряжения и тока во вторичной обмотке;
  • Робм и Рс – величина потерь в обмотках и сердечнике.

Представленная формула содержится в ГОСТе, описывающем определение данного показателя.

кпдРасчёты КПД

Определение косвенным методом

Для приборов, обладающих большой эффективностью работы, при величине КПД, превышающем 0,96, точный расчёт не всегда оказывается возможным. Поэтому данное значение определяется при помощи косвенного метода, предполагающего оценку мощностных показателей в первичной катушке, вторичной и допущенных потерь.

косвенным методом

Оценивая характеристики трансформатора, следует отметить высокую эффективность использования указанного оборудования, обусловленную его конструктивными особенностями.

Более подробно про КПД трансформатора можете прочитать здесь(откроется в новой вкладе, читать со страницы 14): Открыть файл

что это, как рассчитать, формулы и примеры

Трансформатор, как элемент радиотехники и электротехники, работает на основе электромагнитной индукции. Говоря об индуктивности трансформатора, имеют в виду индуктивность обмоток и взаимоиндукцию между ними.

Каждая из обмоток представляет некоторое количество витков провода, намотанных на ферромагнитный сердечник, то есть обыкновенную катушку индуктивности.

Трудность в определении параметров катушки заключается в том, что они изменяются в зависимости от нескольких параметров и их сочетания:

  • токи в обмотках;
  • уровень намагниченности магнитопровода;
  • магнитные характеристики сердечника;
  • взаимодействие между соседними обмотками;
  • наличия постоянной составляющей тока.

Индуктивность трансформатора

Конструкция и принцип действия силового трансформатора

В основе конструкции любого трансформатора находятся следующие элементы:

  1. Сердечник из ферромагнитного материала.
  2. Первичная и вторичные обмотки. В случае автотрансформатора одна обмотка выполняет обе функции.

В сетях переменного тока промышленной частоты (50 или 60Гц) в качестве ферромагнитного материала используется сталь, обработанная по специальной технологии. На высоких частотах часто делаются трансформаторы без сердечника, поскольку для нормальной работы достаточно взаимосвязи межу катушками.

Принцип работы:

  • в первичной обмотке, подключенной в цепь питания, создается переменное электрическое поле;
  • под действием поля первичной катушки в сердечнике создается переменное магнитное поле;
  • в силу электромагнитной индукции во всех обмотках наблюдается ЭДС индукции.

ЭДС индукции в первичной обмотке направлена противоположно поданному напряжению, поэтому они взаимно компенсируются. В результате, при отсутствии нагрузки через первичную обмотку протекает сравнительно небольшой ток холостого хода.

Наличие тока вторичной цепи аналогично вызывает дополнительный магнитный поток, а он – ЭДС самоиндукции в первичное катушке. В результате компенсация первичного напряжения снижается и растет ток в первичной цепи.

конструкция силового трансформатора

Физическое понятие индуктивности обмоток

Индуктивность представляет собой коэффициент пропорциональности между током, создаваемым замкнутым электрическим контуром, и магнитным потоком, который создается этим контуром.

Более понятной формулировкой будет та, которая говорит о величине ЭДС самоиндукции в замкнутом контуре, которая возникает при изменении силы тока за единицу времени. То есть, понятие индуктивности справедливо для изменяющегося тока.

При постоянном токе говорить об индуктивности бессмысленно.

В идеальном трансформаторе все электромагнитное поле, создаваемое обмотками, замкнуто в магнитном сердечнике. В реальных конструкциях существует поле рассеяния, величина которого зависит от способа выполнения катушки и конструктивных особенностей сердечника. Чем больше толщина намотки, тем большая часть электромагнитного поля замыкается вне магнитопровода.

Этому способствует также качество сборки магнитопровода. Зазоры между пластинами способствуют резкому увеличению рассеивания. В связи с этим наилучшими свойствами обладают О-образные сердечники.

о-образные сердечники

Формулы и измерение

Формулы для расчета индуктивности катушек довольно сложны и имеет различный вид для различных типов исполнения обмоток:

  • линейный проводник;
  • одновитковая катушка;
  • плоская катушка;
  • соленоидальная обмотка;
  • тороидальная форма.

Наибольшие сложности возникают при расчетах многовитковых многослойных катушек, то есть тех, которые составляют обмотку трансформаторов.

В подавляющем большинстве случаев точный расчет невозможен, поэтому приходится использовать примерные данные и уточнять их после проведения измерений.

Одновитковая катушка

Формулы  для расчета индуктивности трансформатора основаны на расчетах соленоида:

L=µµN2S/l, где

µ0 – магнитная постоянная;

µ – магнитная проницаемость сердечника;

N – количество витков;

S – площадь одного витка;

l – длина обмотки.

Для измерения индуктивности существует несколько методик и приборов, созданных на их основе. В большинстве случаев измерение производится путем вычислений индуктивного сопротивления катушки при подаче образцового напряжения заданной частоты и измеренного значения тока через обмотку.

В специализированных приборах вычисления производятся автоматически, и пользователь только считывает показания шкалы прибора, выраженные в единицах индуктивности – Гн, мГн или мкГн.

Плоская катушка

Как измерить в домашних условиях

Приборы для непосредственного измерения индуктивности имеют высокую стоимость и редко используются в домашних условиях. С приемлемой точностью результаты можно получить, используя обычные приборы для измерения переменного тока: амперметр и вольтметр. Также необходим омметр.

Порядок действий следующий:

  1. При помощи омметра определяют активное сопротивление обмотки R.
  2. Подключают трансформатор последовательно с амперметром в сеть.
  3. Параллельно обмотке подключают вольтметр.
  4. По показаниям приборов определяют полное сопротивление трансформатора: Z=U/I
  5. Индуктивное сопротивление находят, вычитая из полного сопротивления активное: XL=Z-R
  6. Индуктивность определяется по формуле: L=XL/(2πf), где π – число пи 3.14, f – частота измерений.

Как правило, активное сопротивление намотки значительно (на несколько порядков) меньше индуктивного, поэтому можно его не учитывать. Именно поэтому, включение трансформатора в цепь постоянного напряжения вызывает короткое  замыкание. Ток обмотки при этом будет ограничиваться только активным сопротивлением.

вольтметр для трансформатора

Пример расчета

К примеру, требуется рассчитать индуктивность первичной обмотки трансформатора питания. Путем измерений определено:

  1. Сопротивление обмотки 3 Ом.
  2. Напряжение сети 220 В.
  3. Частота питающего напряжения 50 Гц.
  4. Ток холостого хода 05 А.

Полное сопротивление:

Z=U/I=220/0.05=4400 Ом

Активное сопротивление меньше полного в 10000 раз и его можно не учитывать.

Определяем индуктивность:

L=XL/(2πf) =4400/ (2∙3.14∙50) =14 Гн.

Потери в трансформаторе: определение, расчет и формула

Трансформатор является прибором, который призван преобразовывать электроэнергию сети. Эта установка имеет две или больше обмоток. В процессе своей работы трансформаторы могут преобразовать частоту и напряжение тока, а также количество фаз сети.

В ходе выполнения заданных функций наблюдаются потери мощности в трансформаторе. Они влияют на исходную величину электричества, которую выдает на выходе прибор. Что собой представляют потери и КПД трансформатора, будет рассмотрено далее.

Устройство

Трансформатор представляет собой статический прибор. Он работает от электричества. В конструкции при этом отсутствуют подвижные детали. Поэтому рост затрат электроэнергии вследствие механических причин исключены.

При функционировании силовой аппаратуры затраты электроэнергии увеличиваются в нерабочее время. Это связано с ростом активных потерь холостого хода в стали. При этом наблюдается снижение нагрузки номинальной при увеличении энергии реактивного типа. Потери энергии, которые определяются в трансформаторе, относятся к активной мощности. Они появляются в магнитоприводе, на обмотках и прочих составляющих агрегата.

Понятие потерь

При работе установки часть мощности поступает на первичный контур. Она рассеивается в системе. Поэтому поступающая мощность в нагрузку определяется на меньшем уровне. Разница составляет суммарное снижение мощности в трансформаторе.

потери электроэнергии в трансформаторах

Существует два вида причин, из-за которых происходит рост потребление энергии оборудованием. На них влияют различные факторы. Их делят на такие виды:

  1. Магнитные.
  2. Электрические.

Их следует понимать, дабы иметь возможность снизить электрические потери в силовом трансформаторе.

Магнитные потери

В первом случае потери в стали магнитопривода состоят из вихревых токов и гистериза. Они прямо пропорциональны массе сердечника и его магнитной индукции. Само железо, из которого выполнен магнитопривод, влияет на эту характеристику. Поэтому сердечник изготавливают из электротехнической стали. Пластины делают тонкими. Между ними пролегает слой изоляции.

Также на снижение мощности трансформаторного устройства влияет частота тока. С ее повышением растут и магнитные потери. На этот показатель не влияет изменение нагрузки устройства.

Электрические потери

Снижение мощности может определяться в обмотках при их нагреве током. В сетях на такие затраты приходится 4-7% от общего количества потребляемой энергии. Они зависят от нескольких факторов. К ним относятся:

  • Электрическая нагрузка системы.
  • Конфигурация внутренних сетей, их длина и размер сечения.
  • Режим работы.
  • Средневзвешенный коэффициент мощности системы.
  • Расположение компенсационных устройств.

Потери мощности в трансформаторах являются величиной переменной. На нее влияет показатель квадрата тока в контурах.

Методика расчета

Потери в трансформаторах можно рассчитать по определенной методике. Для этого потребуется получить ряд исходных характеристик работы трансформатора. Представленная далее методика применяется для двухобмоточных разновидностей. Для измерений потребуется получить следующие данные:

  • Номинальный показатель мощности системы (НМ).
  • Потери, определяемые при холостом ходе (ХХ) и номинальной нагрузке.
  • Потери короткого замыкания (ПКЗ).
  • Количество потребленной энергии за определенное количество времени (ПЭ).
  • Полное количество отработанных часов за месяц (квартал) (ОЧ).
  • Число отработанных часов при номинальном уровне нагрузки (НЧ).

Получив эти данные, измеряют коэффициент мощности (угол cos φ). Если же в системе отсутствует счетчик реактивной мощности, в расчет берется ее компенсация tg φ. Для этого происходит измерение тангенса угла диэлектрических потерь. Это значение переводят в коэффициент мощности.

потери в трансформаторе

Формула расчета

Коэффициент нагрузки в представленной методике будет определяться по следующей формуле:

К = Эа/НМ*ОЧ*cos φ, где Эа – количество активной электроэнергии.

Какие потери происходят в трансформаторе в период загрузки, можно просчитать по установленной методике. Для этого применяется формула:

П = ХХ * ОЧ * ПКЗ * К² * НЧ.

Таблица потерь в трансформаторе

Расчет для трехобмоточных трансформаторов

Представленная выше методика применяется для оценки работы двухобмоточных трансформаторов. Для аппаратуры с тремя контурами необходимо учесть еще ряд данных. Они указываются производителем в паспорте.

В расчет включают номинальную мощность каждого контура, а также их потери короткого замыкания. При этом расчет будет производиться по следующей формуле:

Э = ЭСН + ЭНН, где Э – фактическое количество электричества, которое прошло через все контуры; ЭСН – электроэнергия контура среднего напряжения; ЭНН – электроэнергия низкого напряжения.

потери мощности в трансформаторе

Пример расчета

Чтобы было проще понять представленную методику, следует рассмотреть расчет на конкретном примере. Например, необходимо определить увеличение потребления энергии в силовом трансформаторе 630 кВА. Исходные данные проще представить в виде таблицы.

ОбозначениеРасшифровкаЗначение
НННоминальное напряжение, кВ6
ЭаАктивная электроэнергия, потребляемая за месяц, кВи*ч37106
НМНоминальная мощность, кВА630
ПКЗПотери короткого замыкания трансформатора, кВт7,6
ХХПотери холостого хода, кВт1,31
ОЧЧисло отработанных часов под нагрузкой, ч 720
cos φКоэффициент мощности 0,9

На основе полученных данных можно произвести расчет. Результат измерения будет следующий:

К² = 4,3338

П = 0,38 кВТ*ч

% потерь составляет 0,001. Их общее число равняется 0,492%.

Диаграмма потерь в трансформаторе

Измерение полезного действия

При расчете потерь определяется также показатель полезного действия. Он показывает соотношение мощности активного типа на входе и выходе. Этот показатель рассчитывают для замкнутой системы по следующей формуле:

КПД = М1/М2, где М1 и М2 – активная мощность трансформатора, определяемая измерением на входном и исходящем контуре.

Выходной показатель рассчитывается путем умножения номинальной мощности установки на коэффициент мощности (косинус угла j в квадрате). Его учитывают в приведенной выше формуле.

В трансформаторах 630 кВА, 1000 кВА и прочих мощных устройствах показатель КПД может составлять 0,98 или даже 0,99. Он показывает, насколько эффективно работает агрегат. Чем выше КПД, тем экономичнее расходуется электроэнергия. В этом случае затраты электроэнергии при работе оборудования будут минимальными.

Рассмотрев методику расчета потерь мощности трансформатора, короткого замыкания и холостого хода, можно определить экономичность работы аппаратуры, а также ее КПД. Методика расчета предполагает применять особый калькулятор или производить расчет в специальной компьютерной программе.

Коэффициент трансформации трансформатора

Коэффициент трансформации – показывает значение во сколько раз изменилась величина вторичного тока и напряжения. Также с его помощью можно определить какой трансформатор: понижающий или повышающий.

Для силового трансформатора

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, что бы это определить нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой трансформатор. Если коэффициент меньше 1 то трансформатор повышающий(также это можно определить по значениям если во вторичной обмотке больше чем в первичной то такой повышающий) и наоборот если К>1, то понижающий(если в первичной обмотке меньше витков чем во вторичной).

Формула по вычислению коэффициента трансформацииФормула по вычислению коэффициента трансформации

где:

  • U1 и U2 — напряжение в первичной и вторичной обмотки,
  • N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотке,
  • I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотки.

Трансформатор тока

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТТ:

коэффициента трансформации ТТ

Значения коэффициентов обычно очень большие по сравнению с силовым трансформатор. Величины могут быть такими, как представлено в таблице:

значения тт

Определим коэфф. трансформации: возьмём ТТ со значениями которые выделены в таблице 600/5 = 120. Также можно взять любой трансформатор 750/5 = 150; 800/2 = 400 и тд.

Подробнее о трансформаторе тока(ТТ): Читать статью

Трансформатор напряжения

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТН:

коэффициента трансформации тн

Давайте рассчитаем коэффициент трансформации для ТН который показана на фото ниже:

Значение ТН

Нужно взять напряжение первичной обмотки(красная стрелка) и разделить на напряжение вторичной обмотки(жёлтая стрелка). 35000/100 = 350.

Подробнее о трансформаторе напряжения(ТН): Читать статью

Автотрансформатор

Формула для вычисления коэффициента трансформации у автотрансформатора:

Коэфф у автотрансформатора

эдс

Подробнее об автотрансформаторе(ЛАТР): Читать статью

Коэффициент мощности трансформатора: значение, расчет, формулы

Коэффициент мощности трансформатора – необходимая для расчета величина при составлении схемы трансформатора или другой схожей по принципу действия техники. Это физическая величина, которая кроме основного наименования в кругах радиолюбителей носит название косинуса фи. При помощи расчета возможно корректировать, ведь часто его значения недостаточны.

Что такое коэффициент мощности или косинус фи

В цепи переменного тока, который поступает в трансформатор, возникает несколько видов нагрузки. Каждая из их определяет параметр, который в зависимости от нагрузки может быть активным, реактивным или полным соединением двух).

Активное сопротивление рассчитывается с учетом того, что потери будут равным квадрату тока, умноженному на сопротивление. Сопровождается выделением тепла. Реактивное происходит без выделения тепла и потерь нагрузки, рассчитывается по формулам индуктивности и емкости. Коэффициент является в общем понимании слова соотношением между активной и пассивной компонентой.

Трансформатор

Как рассчитать коэффициент мощности трансформатора: формулы и математические расчёты

Определить его возможно по простой формуле: делятся усредненные значения модульных активных (ВТ) и полных (ВА).

При этом активная вычисляется как умноженные параметры напряжения и силы тока, умноженные на косинус фи. Для реактивной силы формула идентичная, но с тем учетом, что берется вместо косинуса синус. Полная вычисляется как умноженные напряжение на силу, равные корню из квадрата активной и реактивной.

Пример расчета

Если даны показатели вольтметра и амперметра или есть возможность измерить их, то вычислить косинус фи не составляет проблемы.

Например, если амперметр показывает 10 А, а вольтметр 120 В, а ваттметр 1 кВт, то вычисляем общий показатель, умножая значения напряжения на силу тока. Итого будет 10х120 = 1200 ВА. Косинус фи вычисляем по известной формуле: 1000 делим на 1200. Косинус фи составляет 0,83.

Низкий коэффициент мощности: причины и последствия

Низкий показатель приводит к максимуму устранения энергетической составляющей. Используются специальные приборы для компенсации, которые позволяют снизить потребление электричества и увеличить кпд устройства.

Модель трансформатора

Нагрузочные потери в элементах сети

Нагрузочные приводят к перераспределению и снижению энергетической составляющей. Уровень напряжения падает, что обуславливает значительный перегрев устройства. Следствие — потеря эффективности и работоспособности, быстрый выход оборудования из строя.

Специалист минимизируют силы нагрузочного типа. Это позволяет увеличить показатели пускового момента устройства.

Потери в силовом трансформаторе

Коэффициент, обладающий разрозненными характеристиками, вызывает уход электроэнергии. Энергия неправильно распределяется. Увеличив рассматриваемый показатель удается достигнуть необходимых характеристик. В условиях значительной стоимости энергия в современных реалиях для предприятия снижение потерь становится первостепенной задачей. Дополнительно можно подключить нагрузку.

устройство трансформатора

Коррекция коэффициента мощности

Он уменьшается посредством работы трансформаторов, систем освещения и двигателей асинхронного типа. Увеличить показать, то есть корректировать его к высокому углу, получается при помощи конденсаторов, двигателей асинхронного типа и генераторов. Поэтому они устанавливаются как дополнения в стандартную цепочку. Популярные методики коррекции:

  • установка конденсатора — параметры реактивной уменьшаются, то по формуле приводит к увеличению значения;
  • установка малой нагрузки — получить результат возможно при работе двигателей асинхронного типа;
  • выбор безопасных условий работы — не допуск к работе, если показатели номинального напряжения повышены;
  • своевременное проведение плановых отслуживающих работ — нагрузка определяет время работы, внимательно относиться стоит к оборудованию, которое постоянно работает при высоких показателях номинального напряжения.

Корректировка обязательна на производственных ресурсах, а также для оборудования, которое применяется в хозяйственных, индивидуальных целях. Методика позволяет эономить средства, особенно если речь идет о крупных производствах.

Transformer Formula

Трансформатор — это электрическое устройство, которое позволяет увеличивать или уменьшать напряжение в электрической цепи переменного тока, сохраняя мощность. Мощность, которая поступает в оборудование, в случае идеального трансформатора равна мощности, получаемой на выходе. Реальные машины имеют небольшой процент потерь. Это устройство, которое преобразует переменную электрическую энергию определенного уровня напряжения в переменную энергию другого уровня напряжения на основе явления электромагнитной индукции.Он состоит из двух катушек из проводящего материала, намотанных на замкнутое ядро ​​из ферромагнитного материала, но электрически изолированных друг от друга. Единственная связь между катушками — это общий магнитный поток, установленный в сердечнике. Катушки называются первичными и вторичными в соответствии с входом или выходом рассматриваемой системы соответственно.

Значение мощности для электрической цепи — это значение напряжения, равное значению силы тока. Как и в случае с трансформатором, значение мощности первичной обмотки такое же, как и мощность вторичной обмотки:

входное напряжение на первичной катушке * входной ток на первичной катушке = выходное напряжение на вторичной катушке * выходной ток на вторичной катушке.

Уравнение записано

Мы также можем рассчитать выходное напряжение трансформатора, если мы знаем входное напряжение и количество витков (катушек) на первичной и вторичной катушках, используя уравнение ниже;

входное напряжение на первичной катушке / выходное напряжение на вторичной катушке = число витков провода на первичной обмотке / число витков провода на вторичной обмотке

Уравнение записано

имеем:

В p = входное напряжение на первичной катушке.

В с = входное напряжение на вторичной катушке.

I p = входной ток первичной обмотки.

I с = входной ток вторичной обмотки.

n p = количество витков провода на первичной обмотке.

n с = количество витков провода на вторичной катушке.

Trasnformer Вопросы:

1) У нас есть трансформатор с током в первичной катушке 10 А и входным напряжением в первичной катушке 120 В, если напряжение на выходе вторичной катушки 50 В, рассчитайте ток на выходе вторичная обмотка.

Ответ: Поскольку мы хотим определить выходной ток во вторичной катушке, мы используем первое уравнение

, → ,

= 2,4 * 10 А = 24 А.

I с = 24 А.

2) Имеем трансформатор с выходным током на вторичной катушке 30 А и входным током на первичной катушке 2000 витков 6 А, определяем количество витков на вторичной катушке.

Ответ: Мы будем использовать два уравнения: первое уравнение для определения выходного напряжения на вторичной катушке и второе уравнение для определения количества витков на вторичной катушке.

, → ,

, → ,

Замещающий,

n с = 400

.Основы силовых трансформаторов

| Типы и конструктивные формулы трансформаторов

Трансформатор передает электроэнергию из одной цепи в другую без изменения частоты. Он содержит первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка подключается к основному источнику питания, а вторичная — к требуемой цепи. В нашей проектной схеме мы взяли конструкцию однофазного силового трансформатора 50 Гц малой мощности (10 кВА) в соответствии с нашими требованиями в проекте.

Трансформатор в основном бывает трех типов:


  1. Тип сердечника
  2. Тип оболочки
  3. Тороидальный

В сердечнике тип обмотки окружает часть сердечника, тогда как сердечник в оболочке окружает обмотки.В типе Core есть два основных типа, а именно тип E-I и тип U-T. В этой конструкции трансформатора мы использовали сердечник типа E-I. Мы выбрали сердечник E-I, поскольку обмотка намного проще по сравнению с тороидальной, но эффективность очень высока (95% -96%). Причина в том, что в тороидальных сердечниках потери магнитного потока намного меньше.

Трансформаторы, используемые в проекте:

  1. Трансформатор серии: Для обеспечения необходимого повышающего или понижающего напряжения и
  2. Управляющий трансформатор: Для измерения выходного напряжения и для источника питания.
Расчетные формулы:

Здесь мы берем ссылку на данные обмотки в таблице эмалированных медных проводов и размеры таблицы штамповки трансформатора для выбора входных и выходных обмоток SWG и сердечника трансформатора для заданных спецификаций.

Процедура проектирования выполняется при условии, что даны следующие спецификации трансформатора: —

PCBWay PCBWay
  • Вторичное напряжение (Vs)
  • Вторичный ток (Is)
  • Коэффициент трансформации (n2 / n1)

От По этим данным мы вычисляем ширину языка, высоту стопки, тип сердечника, площадь окна следующим образом: —

  • Вторичный вольт-ампер (SVA) = вторичное напряжение (Vs) * вторичный ток (Is)
  • Первичный вольт-ампер (PVA) ) = Вторичный вольт-ампер (SVA) / 0.9 (при КПД трансформатора 90%)
  • Первичное напряжение (Vp) = вторичное напряжение (Vs) / соотношение витков (n2 / n1)
  • Первичный ток (Ip) = первичный вольт-ампер (PVA) / первичное напряжение (Vp)
  • Требуемая площадь поперечного сечения жилы определяется по формуле: — Площадь жилы (CA) = 1,15 * sqrt (первичные вольт-амперы (PVA))
  • Общая площадь жилы (GCA) = Площадь сердечника (CA) ) * 1.1
  • Число витков обмотки определяется соотношением, которое определяется как: — Число витков на вольт (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * площадь жилы * частота * плотность потока)

Данные обмотки эмалированного медного провода

(@ 200A / см²)

0,0131

Макс. Сила тока (А)

витков / кв. см

SWG

Макс. Сила тока (А)

витков / кв. см

SWG

0,001

81248

50

0.1874

711

29

0,0015

62134

49

0,2219

609

74

74

0,0026

39706

48

0,2726

504

27

0.0041

27546

47

0,3284

415

26

0,0059

20223

74

341

25

0,0079

14392

45

0.4906

286

24

0,0104

11457

44

0,5838

242

9337

43

0,7945

176

22

0.0162

7755

42

1.0377

137

21

0,0197

6543

106

20

0,0233

5595

40

1.622

87,4

19

0,0274

4838

39

2,335

60,8

0,0365

3507

38

3,178

45,4

17

0.0469

2800

37

4.151

35,2

16

0,0586

2286

74

36

26,8

15

0,0715

1902

35

6.487

21,5

14

0,0858

1608

34

8,579

16,1

0,1013

1308

33

10,961

12,8

12

0.1182

1137

32

13.638

10,4

11

0,1364

997

74

31

8,7

10

0,1588

881

30

Размеры штампа трансформатора (таблица сердечника):

Типовой номер

Ширина языка (см)

Площадь окна (кв.см)

Типовой номер

Ширина языка (см)

Площадь окна (кв. см)

17

1,27

1,213

9

2,223

7,865

12A

1,588

1,897

9A

2.223

7,865

74

1,748

2,284

11A

1.905

9.072

9.072

1.905

2.723

4A

3.335

10.284

30

2

3

,905

10.891

1.588

3.329

16

3.81

10.891

71

10.891

71

3,703

3

3,81

12,704

10

1.588

4,439

4AX

2,383

13,039

15

2,54

4,839

14,117

33

2,8

5,88

75

2.54

15.324

1

1.667

6.555

4

2.54

15.865

2,54

6,555

7

5,08

18,969

11

1.905

7,259

6

3,81

19,356

34

1,588

7,529

7,529

39,316

3

3,175

7,562

8

5.08

49,803

Для работы от сети частота составляет 50 Гц, а плотность потока можно принять равной 1 Вт / см2. для штамповок из обычной стали и 1,3 Вт / кв. см для штамповок из CRGO, в зависимости от используемого типа.

Следовательно

  • Первичные витки (n1) = число витков на вольт (Tpv) * первичное напряжение (V1)
  • Число витков вторичной обмотки (n2) = число витков на вольт (Tpv) × вторичное напряжение (V2) * 1,03 (Предположим, что имеется составляет 3% падения в обмотках трансформатора)
  • Ширина язычка пластин приблизительно определяется по формуле: —

Ширина язычка (Tw) = Sqrt * (GCA)

Плотность тока

Это допустимая нагрузка по току провод на единицу площади поперечного сечения.Выражается в ампер / см². Вышеупомянутая таблица проводов рассчитана на продолжительную работу при плотности тока 200 А / см². Для прерывистого или прерывистого режима работы трансформатора можно выбрать более высокую плотность до 400 А / см², то есть вдвое большую, чем нормальная плотность, чтобы сэкономить на стоимости единицы. Это выбрано, поскольку повышение температуры для случаев прерывистой работы меньше для случаев непрерывной работы.

Итак, в зависимости от выбранной плотности тока, мы теперь вычисляем значения первичного и вторичного токов, которые нужно искать в таблице проводов для выбора SWG: —

n1a = первичный ток (Ip) вычислен / (плотность тока / 200)

n2a = Расчетный вторичный ток (Is) / (плотность тока / 200)

Для этих значений первичного и вторичного токов мы выбираем соответствующие SWG и число оборотов на кв. см из таблицы проводов.Затем мы приступаем к расчету следующим образом: —

  • Первичная площадь (pa) = Первичные витки (n1) / (Первичные витки на квадратный см)
  • Вторичная площадь (sa) = Вторичные витки (n2) / (Вторичные витки на квадратный см)
  • Общая площадь окна, необходимая для жилы, определяется по формуле: —

Общая площадь (TA) = Основная площадь (pa) + Дополнительная площадь (sa)

  • Дополнительное пространство, необходимое для первой и изоляции, может быть принято как На 30% больше места, чем требуется для фактической площади намотки.Это значение является приблизительным и, возможно, его придется изменить в зависимости от фактического метода намотки.

Площадь окна (Wacal) = Общая площадь (TA) * 1,3

Для вычисленного выше значения ширины язычка мы выбираем номер сердечника и площадь окна из основной таблицы, гарантируя, что выбранная площадь окна больше или равна Общая площадь ядра. Если это условие не выполняется, мы выбираем большую ширину шпунта, обеспечивая такое же условие с соответствующим уменьшением высоты штабеля, чтобы поддерживать приблизительно постоянную общую площадь сердечника.

Таким образом, мы получаем доступную ширину язычка (Twavail) и площадь окна ((avail) (aWa)) из базовой таблицы

  • Высота стека = Общая площадь сердечника / ширина язычка ((available) (atw)).

Для коммерческих целей прежнего размера мы приближаем отношение высоты стопки к ширине язычка к ближайшим следующим значениям 1,25, 1,5, 1,75. В худшем случае мы примем отношение равным 2. Однако можно взять любое отношение до 2, что потребовало бы создания собственного прежнего.

Если соотношение больше 2, мы выбираем большую ширину язычка (aTw), обеспечивая все условия, указанные выше.

  • Высота стопки (ht) / ширина язычка (aTw) = (некоторое соотношение)
  • Измененная высота стопки = ширина язычка (aTw) * Ближайшее значение стандартного отношения
  • Модифицированная общая площадь ядра = ширина язычка (aTw) * Измененная высота стопки.

Такая же процедура проектирования применяется к управляющему трансформатору, где нам нужно обеспечить, чтобы высота стопки была равна ширине язычка.

Таким образом, мы находим номер ядра и высоту стека для заданных спецификаций.

Проектирование трансформатора на примере:
  • Приведены следующие данные: —
  • п.напряжение (Vs) = 60V

Sec Ток (Is) = 4,44A

  • Оборотов на соотношение (n2 / n1) = 0,5

Теперь нам нужно произвести следующие вычисления: —

  • Sec.Volt-Amps (SVA) = Vs * Is = 60 * 4,44 = 266,4 ВА
  • Первичное напряжение-ампер (PVA) = SVA / 0,9 = 296,00 ВА
  • Первичное напряжение (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 60 / 0,5 = 120 В
  • Первичный ток (Ip) = PVA / Vp = 296,0 / 120 = 2,467 A
  • Площадь ядра (CA) = 1,15 * sqrt (PVA) = 1,15 * sqrt (296) = 19,785 см²
  • Общая площадь ядра площадь (GCA) = CA * 1.1 = 19,785 * 1,1 = 21,76 см²
  • витков на вольт (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * частота * плотность потока) = 1 / (4,44 * 10-4 * 19,785 * 50 * 1) = 2,272 оборота на вольт
  • Обороты первичного оборота (N1) = Tpv * Vp = 2,276 * 120 = 272,73 оборота
  • оборота секунд (N2) = Tpv * Vs * 1,03 = 2,276 * 60 * 1,03 = 140,46 оборота
  • Ширина язычка (TW) = Sqrt * (GCA) = 4,690 см
  • Мы выбираем плотность тока как 300A / см², но плотность тока в таблице проводов указана для 200A / cm², тогда
  • Значение поиска первичного тока = Ip / (плотность тока / 200) = 2.467 / (300/200) = 1,644 A
  • Значение поиска вторичного тока = Is / (плотность тока / 200) = 4,44 / (300/200) = 2,96 A

Для этих значений первичного и вторичного токов мы выбираем соответствующий SWG и количество оборотов на квадратный см от таблицы проводов.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

Оборотов на кв. См первичной обмотки = 87,4 см² витков на 1 см² вторичной обмотки = 60,8 см²

  • Площадь первичной обмотки (Па) = n1 / витков на см (первичная обмотка) = 272.73 / 87,4 = 3,120 см²
  • Вторичная площадь (sa) = n2 / витков на кв. См (вторичная) = 140,46 / 60,8 = 2,310 см²
  • Общая площадь (at) = pa + sa = 3,120 + 2,310 = 5,430 см²
  • Окно площадь (Wa) = общая площадь * 1,3 = 5,430 * 1,3 = 7,059 см²

Для вычисленного выше значения ширины язычка мы выбираем номер сердечника и площадь окна из основной таблицы, гарантируя, что выбранная площадь окна больше или равна к общей основной площади. Если это условие не выполняется, мы выбираем большую ширину шпунта, обеспечивая такое же условие с соответствующим уменьшением высоты штабеля, чтобы поддерживать приблизительно постоянную общую площадь сердечника.

Таким образом, мы получаем доступную ширину язычка (Twavail) и площадь окна ((avail) (aWa)) из основной таблицы:

  • Таким образом, доступная ширина язычка (atw) = 3,81 см
  • Доступная площадь окна (awa) = 10,891 см²
  • Номер ядра = 16
  • Высота стопки = gca / atw = 21,99 / 3,810 = 5,774 см

Из соображений производительности мы приблизили отношение высоты стопки к ширине язычка (aTw) к ближайшим следующим значениям: 1,25, 1,5, и 1,75. В худшем случае принимаем отношение равным 2.

Если соотношение больше 2, мы выбираем большую ширину язычка, обеспечивая все условия, указанные выше.

  • Высота стопки (ht) / ширина язычка (aTw) = 5,774 / 3,81 = 1,516
  • Измененная высота стопки = ширина язычка (aTw) * Ближайшее значение стандартного соотношения = 3,810 * 1,516 = 5,715 см
  • Измененная общая площадь ядра = Ширина язычка (aTw) * Измененная высота стопки = 3,810 * 5,715 = 21,774 см²

Таким образом, мы находим номер сердечника и высоту стопки для заданных спецификаций.

Конструкция малогабаритного трансформатора управления на примере:

Приведены следующие детали: —

  • п. напряжение (Vs) = 18V
  • sec, ток (Is) = 0.3A
  • оборотов на соотношение (n2 / n1) = 1

Теперь нам нужно произвести следующие расчеты: —

  • sec.Volt-Amps (SVA ) = Vs * Is = 18 * 0,3 = 5,4 ВА
  • Первичный вольт-ампер (PVA) = SVA / 0,9 = 5,4 / 0,9 = 6 ВА
  • Прим. Напряжение (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18V
  • Prim.ток (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0,333A
  • Площадь ядра (CA) = 1,15 * sqrt (PVA) = 1,15 * sqrt (6) = 2,822 см²
  • Площадь поперечного ядра (GCA) = CA * 1,1 = 2,822 * 1,1 = 3,132 см²
  • витков на вольт (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * частота * плотность потока) = 1 / (4,44 * 10-4 * 2,822 * 50 * 1) = 15,963 витков на вольт
  • Прим. Обороты (N1) = Tpv * Vp = 15,963 * 18 = 287,337 оборота
  • Оборотов (N2) = Tpv * Vs * 1,03 = 15,963 * 60 * 1,03 = 295,957 оборотов
  • Ширина языка (TW) = Sqrt * (GCA ) = Sqrt * (3.132) = 1,770 см

Мы выбираем плотность тока как 200 А / см², но плотность тока в таблице проводов указана для 200 А / см², затем

  • Значение поиска первичного тока = Ip / (плотность тока / 200 ) = 0,333 / (200/200) = 0,333 А
  • Значение поиска вторичного тока = Is / (плотность тока / 200) = 0,3 / (200/200) = 0,3 А

Для этих значений первичного и вторичного токов мы выберите соответствующий SWG и Turns per Sq. см от проволочного стола.

SWG1 = 26 SWG2 = 27

Поворот на кв. см первичной обмотки = 415 витков Оборотов на кв. см вторичной обмотки = 504 витка

  • Первичная площадь (Па) = n1 / витков на кв. см (первичная) = 287,337 / 415 = 0,692 см²
  • Вторичная площадь (sa) = n2 / витков на квадратный см (вторичная) = 295,957 / 504 = 0,587 см²
  • Общая площадь (at) = pa + sa = 0,692 + 0,587 = 1,280 см²
  • Площадь окна (Wa) = общая площадь * 1.3 = 1,280 * 1,3 = 1,663 см²

Для вычисленного выше значения ширины язычка мы выбираем номер сердечника и площадь окна из основной таблицы, гарантируя, что выбранная площадь окна больше или равна общей площади сердечника. Если это условие не выполняется, мы выбираем большую ширину шпунта, обеспечивая такое же условие с соответствующим уменьшением высоты штабеля, чтобы поддерживать приблизительно постоянную общую площадь сердечника.

Таким образом, мы получаем доступную ширину язычка (Twavail) и площадь окна ((avail) (aWa)) из основной таблицы

  • Таким образом, доступная ширина язычка (atw) = 1.905 см
  • Доступная площадь окна (awa) = 18,969 см²
  • Число сердечников = 23
  • Высота стека = gca / atw = 3,132 / 1,905 = 1,905 см

Таким образом, был разработан трансформатор управления.

.Калькулятор трансформатора

— Хорошие калькуляторы

С помощью этого калькулятора трансформатора можно быстро и легко рассчитать первичный и вторичный ток полной нагрузки трансформатора. Он также определяет коэффициент трансформации и тип трансформатора.

Инструкции пользователя:

  1. Выберите количество фаз из раскрывающегося меню
  2. Введите номинал трансформатора и выберите соответствующий блок
  3. Введите первичные и вторичные напряжения трансформатора
  4. Нажмите кнопку «Рассчитать», чтобы получить результаты.

Формулы трансформатора

В калькуляторе трансформатора используются следующие формулы:

Ток полной нагрузки однофазного трансформатора (А) = кВА × 1000 / В

Ток полной нагрузки трехфазного трансформатора (А) = кВА × 1000 / (1,732 × В)

Где:

кВА = мощность трансформатора (киловольт-амперы),

В = напряжение (вольт).

Передаточное число = N 1 / N 2 = V 1 / V 2 = I 2 / I 1

Где:

N 1 = количество витков на первичной обмотке,

N 2 = количество витков на вторичной обмотке,

В 1 = первичное напряжение,

В 2 = вторичное напряжение,

I 1 = первичный ток,

I 2 = вторичный ток.

Пример: Однофазный трансформатор мощностью 50 кВА имеет первичную обмотку 4000 В и вторичную 400 В. Предполагая идеальный трансформатор, определите (а) первичный и вторичный токи полной нагрузки, (б) коэффициент трансформации трансформатора.

а) В 1 = 4000 В, В 2 = 400 В,

Мощность трансформатора = 50 кВА = В 1 × I 1 = В 2 × I 2

Первичный ток полной нагрузки, I 1 = (50 × 1000/4000) = 12.5 А

Вторичный ток полной нагрузки, I 2 = (50 × 1000/400) = 125 A

b) Передаточное число = N 1 / N 2 = V 1 / V 2 = (4000/400) = 10

Вас также могут заинтересовать наш Калькулятор делителя напряжения или Калькулятор FLA двигателя

,Формула трансформатора

— покупайте формулу трансформатора, формулу трансформатора, формулу трансформатора на Alibaba.com

Описание продукта

Тип завода: OEM
Производительность: 100000000 шт. / Месяц
Срок поставки: 2 -4 недели после подтвержденных заказов
Срок оплаты: T / T
Образцы: 10 шт. Бесплатный образец для сбора грузов
Размер:

EE42 EE30 EE40 и т. Д.

ДЕТАЛИ ПРОДУКЦИИ

Название позиции Высокочастотный трансформатор с ферритовым сердечником EE для высокого напряжения
Компоненты Ферритовый сердечник, катушечный сердечник , медная проволока, медная фольга
Материал бобины Бакелит / PBT / фенол
Выходная мощность 1 Вт-3000 Вт
Выходное напряжение 0.5V-5000V
Выходной ток 0,01A-100A
Влажность при хранении от 30% до 95%
Температура хранения -25 ℃ до + 95 ℃
Рабочая температура от -40 ℃ до + 125 ℃
Применения
1. Электрооборудование
2.промышленность медицинского оборудования
3. промышленность оборудования связи
4. промышленность зарядных устройств электромобилей
5. промышленность электронного оборудования транспортных средств

НАШИ ПРОДУКТЫ

Упаковка и отгрузка

ПРОДУКТ УПАКОВКА

0

32

Информация о компании

0

Haining Kang M Компания ing ​​Electronics была основана в 2009 году с уставным капиталом 10 миллионов юаней и насчитывает 100 сотрудников.Завод расположен в городе Хайнин провинции Чжэцзян. У нас есть передовая отечественная автоматическая линия по производству азотных печей и различное испытательное оборудование. Мы специализируемся на изготовлении качественного мягкого ферритового сердечника, катушек, высокочастотного трансформатора. Наш продукт широко используется в телевидении высокой четкости (HDTV, LCDTV), DVD и высококачественном аудиооборудовании, компьютере, коммуникационном и сетевом оборудовании, инструментах, а также в аэрокосмической и других высокотехнологичных областях, продукция хорошо продается во всех провинциях страны. и города, экспортируются в Южную Корею, Юго-Восточную Азию, а также на рынки Европы и Америки.

Торговая мощность

60% 60%
Основные рынки Общая выручка (%)
Внутренний рынок Юго-Восточная Азия 13%
Южная Азия 12%
Океания 3%
Южная Америка 3 %
Западная Европа 2%
Северная Европа 2%
Африка 1%
Восточная Азия 1%
Восточная Европа 1%
Южная Европа 1%
Средний Восток 1%
,
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *