Как сделать понижающие трансформаторы

Понижающий трансформатор - это устройство, которое понижает более высокий потенциал переменного тока до более низкого потенциала переменного тока в соответствии с его коэффициентом намотки и спецификациями.

В этой статье мы собираемся обсудить, как спроектировать и сконструировать базовый понижающий трансформатор, который обычно применяется в источниках питания от сети.

Вступление

Это, вероятно, поможет любителям электроники разрабатывать и строить свои собственные трансформаторы, основанные на их конкретных требованиях. На следующих страницах представлен упрощенный метод компоновки для получения удовлетворительно разработанных трансформаторов. С другой стороны, процесс проектирования может стать предметом некоторых экспериментов.

Таблицы, представленные в этой статье, сокращают расчеты обрезки, которые помогают проектировщику найти подходящий размер проволоки или даже сердечника для ламинирования. Здесь представлены исключительно относящиеся к делу данные и расчеты, чтобы дизайнер не был сбит с толку нежелательными деталями.

Здесь мы специально обсудить о трансформаторах который имеет 2 или более витков изолированного медного провода вокруг железного сердечника. Это одна первичная обмотка и одна или несколько вторичных обмоток.

Каждая обмотка электрически изолирована от другой, однако магнитно соединена с помощью многослойного железного сердечника. Небольшие трансформаторы имеют корпусную структуру, т. Е. Обмотки окружены сердечником, как показано на рис. 1. Мощность, подаваемая вторичной обмоткой, фактически передается от первичной, хотя на уровне напряжения, зависящем от коэффициента намотки пара обмоток.

Видео Интерпретация

Базовая конструкция трансформатора

На начальном этапе проектирования трансформатора необходимо четко выразить оценки первичного и вторичного напряжения и номинальный ток вторичной обмотки.

После этого определите содержание сердечника, которое будет использоваться: штамповка из обычной стали или холоднокатаная штамповка с ориентированным зерном (CRGO). CRGO отличается большей допустимой плотностью потока и меньшими потерями.

Наилучшее возможное поперечное сечение сердечника примерно определяется по:

Площадь ядра: 1,152 x √ (выходное напряжение x выходной ток) кв. См.

Что касается трансформаторов, имеющих несколько вторичных обмоток, необходимо учитывать сумму выходного напряжения на ампер каждой обмотки.

Количество витков на первичной и вторичной обмотках определяется по формуле для отношения витков на вольт как:

Оборотов на вольт = 1 / (4,44 x 10^-4частота x площадь сердечника x плотность потока)

Здесь частота обычно составляет 50 Гц для домашнего источника в Индии. Плотность потока можно рассматривать как приблизительно 1,0 Вебер / кв. М. предназначен для штамповки обычной стали и примерно 1,3 Вебера / кв.м. для штамповки CRGO.

Расчет первичной обмотки

Ток в первичной обмотке выражается формулой:

Первичный ток = сумма вольт ампер и ампер, деленная на первичное напряжение x эффективность

КПД небольших трансформаторов может колебаться от 0,8 до 0,6. Значение 0,87 очень хорошо подходит для обычных трансформаторов.

Для обмотки необходимо определить подходящий размер провода. Диаметр провода зависит от номинального тока обмотки, а также от допустимой плотности тока провода.

Плотность тока может достигать 233 ампер / кв. См. в небольших трансформаторах и минимум 155 ампер / кв. см. в больших.

Данные обмотки

Обычно это значение 200 ампер / кв. См. можно считать, согласно которому создается Таблица №1. Количество витков в первичной обмотке выражается формулой:

Начальный Число оборотов = число оборотов на вольт x первичное напряжение

Площадь, занимаемая обмоткой, определяется плотностью изоляции, техникой намотки и диаметром провода.

В таблице № 1 приведены расчетные значения витков на квадратный см. через которое мы можем рассчитать площадь окна, потребляемую первичной обмоткой.

Площадь первичной обмотки = число витков первичной обмотки / число витков на кв. См из таблицы № 1

Расчет вторичной обмотки

Учитывая, что у нас есть предполагаемый номинальный вторичный ток, мы можем определить размер провода для вторичной обмотки, просто просмотрев Таблицу №1 напрямую.

Количество витков на вторичной обмотке рассчитывается идентичным методом, когда речь идет о первичной обмотке, но необходимо включить около 3% лишних витков, чтобы компенсировать внутреннее падение напряжения вторичной обмотки трансформатора при нагрузке. Следовательно,

Вторичные витки = 1,03 (витков на вольт x вторичное вольт)

Площадь окна, необходимая для вторичной обмотки, указана в таблице №2 как

Площадь вторичного окна = Число вторичных витков / Число витков на кв. См. (из Таблицы № 2 ниже)

Расчет размера ядра

Основным критерием выбора сердечника может быть общая площадь окна доступного пространства обмотки.

Общая площадь окна = площадь основного окна + сумма площадей второстепенных окон + пространство для бывшего окна и изоляция.

Необходимо немного больше места для поддержки первого и изоляции между обмотками. Конкретное количество дополнительной площади может отличаться, даже если для начала можно было бы рассмотреть 30%, хотя это может потребоваться настроить позже.

Таблица размеров штамповки трансформатора

Идеальные размеры сердечника, обладающие более значительным оконным пространством, обычно определяются из Таблицы № 2 с учетом зазора между слоями при их укладке (элемент укладки сердечника можно принять равным 0,9), теперь мы имеем

Общая площадь ядра = Площадь ядра / 0,9 см кв. Как правило, предпочтительна квадратная центральная конечность.

Для этого ширина язычка ламинации составляет

Ширина языка = √ Общая площадь ядра (кв. См)

Теперь обратитесь к Таблице № 2 еще раз и в качестве последнего пункта найдите соответствующий размер сердцевины, имеющий адекватную площадь окна и близкое значение ширины язычка, как рассчитано. Измените высоту штабеля по мере необходимости, чтобы получить желаемую секцию сердечника.

Высота штабеля = Общая площадь сердцевины / фактическая ширина языка

Стопка не должна быть намного ниже ширины шпунта, а должна быть больше. Однако он не должен превышать ширину языка более чем в 11/2 раза.

Схема сборки сердечника

Как собрать трансформатор

Намотка выполняется поверх изолирующего каркаса или бобины, которая устанавливается на среднюю опору сердечника. Обычно сначала наматывается первичная обмотка, а затем вторичная, сохраняя изоляцию между двумя слоями обмотки.

Сверху обмотки наносится последний изолирующий слой для защиты всех от механических повреждений и вибрации. Когда используются тонкие провода, их отдельные концы необходимо припаять к более тяжелым проводам, чтобы вывести клеммы за пределы первого.

Ламинирование, как правило, производится на основе альтернативным ламинированием в обратном порядке. Ламинирование должно быть плотно связано с помощью подходящей зажимной рамы или гаек и болтов (в случае, если в ламинирующем узле имеются сквозные отверстия).

Как применять экранирование

Это может быть разумной идеей использовать электростатический экран между первичной и вторичной обмотками, чтобы избежать электрических помех, передаваемых через вторичную обмотку от первичной обмотки.

Экран для понижающих трансформаторов может быть изготовлен из медной фольги, которую можно намотать между двумя обмотками на несколько большее расстояние, чем на виток. Изоляция должна быть нанесена по всей фольге, и должны быть приняты соответствующие меры, чтобы два конца фольги никогда не соприкасались друг с другом. Кроме того, с этим экранирующим полем можно припаять провод и соединить его с линией заземления схемы или с пластиной трансформатора, которая может быть зажата с линией заземления схемы.