RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Ağ güç kaynağı transformatörünün hesaplanması. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Güç kaynakları Halihazırda "klasik" hale gelen doğrusal güç kaynaklarında, ana eleman, şebeke voltajını gerekli seviyeye düşüren, genellikle aşağıya doğru inen bir şebeke transformatörüdür. Doğru şekilde nasıl hesaplanacağı (manyetik bir çekirdek seçin, sarım telinin çapını, sarımlardaki dönüş sayısını vb. Hesaplayın) bu makalede ele alınacaktır. Manyetik devre nasıl seçilir Tasarımlarına göre, ağ transformatörleri için manyetik çekirdekler zırhlı, çubuk ve toroidal olarak ve üretim teknolojisine göre plakaya (Şekil 1) ve şeride (Şekil 2) bölünmüştür. İncirde. 1 ve 2 manyetik devreleri gösterir: a) - zırhlı, b) - çubuk, c) - toroidal. Düşük (00 W'a kadar) ve orta güçlü (1000 W'a kadar) transformatörlerde şerit manyetik çekirdekler daha sık kullanılır [1]. Bant olanlar arasında çubuk manyetik çekirdekler en uygulanabilir olanıdır. Örneğin zırhlı olanlarla karşılaştırıldığında bir takım avantajları vardır [2]:
Bununla birlikte, çubuk manyetik devrelerin dezavantajları da vardır:
Toroidal transformatörlerde, manyetik akının neredeyse tamamı manyetik çekirdekten geçer, bu nedenle kaçak endüktansları minimum düzeydedir, ancak sargıların imalatının karmaşıklığı çok yüksektir. Yukarıdakilere dayanarak bir çekirdek bant manyetik devresi seçiyoruz [3]. Benzer manyetik çekirdekler aşağıdaki tiplerden yapılmıştır: PL-çubuk bant; PLV - en küçük kütlenin çubuk bandı; PLM - azaltılmış bakır tüketimine sahip çubuk şerit; PLR - en düşük maliyetli çubuk bant. İncirde. Şekil 3, manyetik devrenin genel boyutlarının tanımlarını göstermektedir: A - genişlik; H - yükseklik; a çubuğun kalınlığıdır; b - bant genişliği; c - pencere genişliği; h - pencere yüksekliği; h1 - boyunduruk yüksekliği. Çubuk manyetik çekirdeklerine kısaltılmış bir isim verilir, örneğin PL8x 12,5x16, burada PL U şeklinde bir şerittir, 8 çubuğun kalınlığıdır, 12,5 şeridin genişliğidir, 16 pencerenin yüksekliğidir. PL ve PLR manyetik çekirdeklerinin boyutları tabloda verilmiştir. 1 ve 2. Bobinleri bir manyetik devreye yerleştirme seçenekleri Manyetik çekirdekler üzerindeki bobinlerin düzenlenmesi için farklı seçenekleri, transformatörlerin ana parametrelerinden biri olan kaçak endüktansa göre, [2] formülünü kullanarak hesapladığımız şekilde karşılaştıracağız. μ0 = 4π·10-7 H/m - manyetik sabit; w, - birincil sargının dönüş sayısı; vsr.ob - sarma dönüşünün ortalama uzunluğu, cm; b - sarım kalınlığı, cm; h, sargının yüksekliğidir, cm.Bu formül, sargıların silindirik olması, kesitli olmaması ve eşmerkezli olarak düzenlenmesi koşuluyla elde edilir. Tüm seçenekler için sargı bağlantı şemaları Şekil 4'de gösterilmektedir. XNUMX. Bir birincil ve bir ikincil sargıya sahip PLx10x12,5x40 manyetik çekirdek üzerindeki bir transformatör için karşılaştırmalı hesaplamalar yapacağız. Tüm tasarım seçeneklerinin aynı koşullarda olması için sargıların kalınlığını b = c/4 ve birincil sargının sarım sayısını w1 = 1000 alıyoruz. Birincil ve ikincil sargılar aynı çubuk üzerine yerleştirildiğinde ilk seçeneği ele alalım (Şekil 4, a). Bobin çizimi Şekil 5'de gösterilmektedir. XNUMX. Öncelikle virajın ortalama uzunluğunu hesaplayalım ve ardından ilk seçeneğin bobininin kaçak endüktansı İkinci seçenekte, birincil ve ikincil sargılar iki çubuğa yerleştirilen iki eşit parçaya bölünmüştür (Şekil 4, b). Her bobin yarım sargı W1 ve yarım w2'den oluşur. Bobin çizimi Şekil 6'de gösterilmektedir. 1. Bir bobinin kaçak endüktansını hesaplayalım (W500 = XNUMX) ve ardından bobinler aynı olduğundan sonucu ikiye katlayalım: Üçüncü versiyondaki iki ana sargı, her biri 1000 dönüş içeren farklı çubuklar üzerindeki iki bobinde bulunur. Her iki birincil sargı paralel olarak bağlanır. İkincil sargı da farklı çubuklar üzerindeki iki bobine yerleştirilir ve iki durum mümkündür: dönüşlerin tamamı paralel olarak bağlanan iki yarım sargı (Şekil 4, c) veya ikincil sargı iki yarıya bölünmüştür. seri olarak bağlanan dönüş sayısının yarısı kadar olan sargılar (Şekil 4, c).6, d). Bobin çizimi Şekil 3'de gösterilmektedir. 2. Bu seçenekte kaçak endüktans ikinci seçenektekiyle aynıdır: LS2,13 = LSXNUMX = XNUMX mH. İkinci ve üçüncü seçeneklerde, manyetik çekirdekte oluşturdukları manyetik akıların aynı yönde olması için primer ve sekonder sargılar ile yarım sargıların birbirine göre açılması gerektiği unutulmamalıdır. Başka bir deyişle, manyetik akıların çıkarılması değil eklenmesi gerekir. İncirde. Şekil 7, a yanlış bağlantıyı göstermektedir ve Şek. 7, b - doğru. Sargıları ve yarım sargıları bağlama kurallarına uyma ihtiyacı, ikinci ve üçüncü seçeneklerin dezavantajıdır. Ek olarak, üçüncü seçenekte, birincil sargıdan gelen toplam manyetik akı diğerlerinden iki kat daha büyüktür, bu da manyetik devrenin doygunluğuna ve bunun sonucunda sinüzoidal voltaj dalga formunun bozulmasına yol açabilir. Bu nedenle, sargıları açmak için üçüncü seçeneğin pratikte dikkatli kullanılması gerekir. Dördüncü seçenekte, birincil sargı tamamen manyetik çekirdeğin bir çekirdeği üzerinde, ikincil sargı ise diğerinde bulunur (Şekil 4, e). Bobin çizimi Şekil 8'de gösterilmektedir. 2. Sargılar eşmerkezli olarak yerleştirilmediğinden kaçak endüktansı hesaplamak için [XNUMX]'deki formülü kullanırız: burada b = c/4 - sarım kalınlığı, cm; Rin = vob/(2π) - sarımın dış yarıçapı, cm; vob = 2a+2b+2πb - sarımın dış uzunluğu, cm Sarımın dış uzunluğunu ve sarımın dış yarıçapını hesaplayalım: = 6,5 cm; Rin = 1,04 cm Hesaplanan değerleri kaçak endüktansın hesaplanmasına yönelik formülde değiştirerek LS4 = 88,2 mH elde ederiz. Dikkate alınan dörde ek olarak, manyetik çekirdeklerdeki sargıların düzenlenmesi için birçok başka seçenek vardır, ancak diğer tüm durumlarda kaçak endüktans ikinci ve üçüncü seçeneklerden daha yüksektir. Elde edilen sonuçları analiz ederek, aşağıdaki sonuçları çıkarabiliriz:
Bu nedenle düşük güçlü transformatör üretirken ikinci seçenekte tartışılan bağlantı şemasını ve sargı düzenini seçmelisiniz. İkincil yarım sargılar, daha yüksek bir çıkış voltajı gerekiyorsa seri olarak, daha yüksek bir çıkış akımı gerekiyorsa paralel olarak bağlanabilir. Manyetik devrelerin malzemeleri hakkında kısa bilgi Şimdiye kadar, manyetik devredeki kayıplardan oluşan gerçek bir transformatördeki kayıpları hesaba katmadık - girdap akımı ve mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi (histerezis): hesaplamalarda bunlar Rst çeliğindeki güç kayıpları ve kayıplar olarak dikkate alınır. sargılarda - bakır Rm'deki güç kayıpları olarak. Yani transformatördeki toplam güç kaybı şuna eşittir: P∑ = Рst + Рm = Рv.t + Рg + Рm, nerede Рв.т - girdap akımı kaybı gücü; Рг - histerezis için güç kaybı. Bunları azaltmak için çelik ısıl işleme tabi tutulur - karbon çıkarılır ve ayrıca alaşımlanır - silikon, alüminyum, bakır ve diğer elementler eklenir. Bütün bunlar manyetik geçirgenliği arttırır, zorlayıcı kuvveti ve buna bağlı olarak histerezis kayıplarını azaltır. Ayrıca çelik, gerekli yapıyı (haddelenmiş doku) elde etmek için soğuk veya sıcak haddelemeye tabi tutulur. Alaşım elementlerinin içeriğine, yapısal durumuna ve manyetik özelliklerine bağlı olarak çelik dört haneli sayılarla (örneğin 3412) işaretlenir. İlk rakam, yapısal durumuna ve haddeleme sınıfına göre silisli çeliğin sınıfını ifade eder: 1 - sıcak haddelenmiş izotropik; 2 - soğuk haddelenmiş izotropik; 3 - kaburga dokulu soğuk haddelenmiş anizotropik. İkinci rakam silikon içeriğinin yüzdesidir: 0 - alaşım elementlerinin toplam kütlesi% 0,5'i geçmeyen alaşımsız çelik; 1 - toplam kütlesi 0,5'ten fazla, ancak% 0,8'den fazla olmayan alaşımlı; %2 - 0,8...1,8; %3 - 1,8...2,8; %4 - 2,8...3,8; %5 - 3,8...4,8. Üçüncü basamak, ana standartlaştırılmış özelliğe göre gruptur (belirli kayıplar ve manyetik indüksiyon): 0 - 1,7 Hz frekansında (Pij/so) 50 Tesla manyetik indüksiyonla spesifik kayıplar; 1 - 1,5 Hz frekansta 50 Tesla manyetik indüksiyonda kayıplar (P1,5/50); 2 - 1 Hz frekansta (P400/1) 400 T'lik bir indüksiyonla; 6 - 0,4 A/m (B0,4) gücünde zayıf manyetik alanlarda indüksiyon; 7 - 10 A/m (B10) veya 5 A/m (B5) voltajda ortalama manyetik alanlarda indüksiyon. İlk üç hane elektrik çeliğinin türünü gösterir. Dördüncü hane çelik tipinin seri numarasıdır. Ev aletlerine yönelik transformatörlerin manyetik çekirdekleri, 3411 Hz frekansında 3415 Tesla manyetik indüksiyonda normalleştirilmiş spesifik kayıplara ve 3·1,5-50 Ohm· spesifik dirence sahip, soğuk haddelenmiş dokulu çelik kaliteleri 60-10 [8]'den yapılmıştır. M. Bazı elektrikli çelik kalitelerinin parametreleri tabloda verilmiştir. 3. Soğuk haddelenmiş elektrikli çelik daha yüksek manyetik özelliklere sahiptir. Ek olarak, daha pürüzsüz bir yüzey, manyetik çekirdek hacminin (cT) doldurma faktörünün %98'e çıkarılmasını mümkün kılar [4]. Transformatörün hesaplanması için ilk veriler Bir birincil ve iki özdeş ikincil sargıya sahip bir transformatörü aşağıdaki parametrelerle hesaplayalım: birincil sargının etkin (etkili) gerilimi U1 = 220 V; ikincil sargıların etkin (etkili) gerilimi U2 = U3 = 24 V; ikincil sargıların etkin (etkili) akımı l2 = I3 = 2A. Şebeke voltajı frekansı f = 50 Hz. Dönüşüm oranı, primer üzerindeki voltajın açık (EMF) sekonder sargı üzerindeki voltaja oranına eşittir. Bu durumda EMF ile primer sargıdaki voltaj arasındaki farktan kaynaklanan hata ihmal edilir: burada w1 ve w2 sırasıyla birincil ve ikincil sargıların sarım sayısıdır; E1 ve E2 - Birincil ve ikincil sargıların EMF'si. Birincil sargıdaki akım: Transformatörün toplam gücü: Hesaplama işlemi sırasında manyetik çekirdeğin boyutlarını, tüm sargıların sarım sayısını, sarım telinin çapını ve yaklaşık uzunluğunu, güç kayıplarını, transformatörün toplam gücünü, verimliliğini, maksimum boyutlarını ve ağırlığını belirlemek gerekir. . Transformatör manyetik devresinin hesaplanması Boyutları ve diğer parametreleri hesaplama metodolojisi esas olarak [1]'den alınmıştır. Öncelikle çubuğun kesit alanı ile manyetik devre penceresinin alanının çarpımını hesaplayalım. Çubuk, bobinin bulunduğu manyetik devrenin (axbxh) bölümüdür: burada B manyetik indüksiyondur, T; j - sargılardaki akım yoğunluğu, A/mm2; η - transformatör verimliliği, n - manyetik çekirdek sayısı; ks, manyetik çekirdeğin kesitini çelikle doldurma katsayısıdır; km, manyetik devre penceresini bakırla doldurma katsayısıdır. Önerilen manyetik indüksiyon değerleri ve f - 50 Hz frekansı için akım yoğunluğu, verimlilik ve pencere doldurma faktörünün ortalama değerleri tabloda verilmiştir. 4. 3411-3415 çelikleri için manyetik çekirdek bölümünün doldurma faktörü 0,95...0,97 ve 1511-1514 - 0,89...0,93 çelikleri için. Hesaplama için B = 1,35 T'yi alıyoruz; j = 2,5 A/mm2; η = 0,95; Kc = 0,96; kilometre = 0,31; n = 2: Manyetik devrenin çekirdeğinin kalınlığı formülle hesaplanır. Tabloya göre uygun bir manyetik devre seçilir. 1 ve 2. Seçim yaparken, manyetik çekirdeğin kesitinin kareye yakın olmasını sağlamaya çalışmalısınız, çünkü bu durumda sarma teli tüketimi minimum düzeydedir. Manyetik devre bandının genişliği aşağıdaki formülle hesaplanır. a'nın 18 cm olduğu PLR25x1,8 manyetik devresini seçiyoruz; b = 2,5 cm; h = 7,1 cm; Trafo sargılarının hesaplanması Bir dönüşün EMF'sini formülle hesaplayın Sargılardaki yaklaşık voltaj düşüşünü hesaplayın: Ardından, birincil sargının dönüş sayısını hesaplarız: ikincil sargılar: Formülü kullanarak yalıtımsız sargı telinin çapını hesaplayın Sayısal değerleri değiştirerek, birincil telin çapını elde ederiz: ve ikincil sargılar: Tabloya göre 5, izolasyondaki sargı telinin markasını ve çapını seçin [5]: birincil sargı için - PEL veya PEV-1 di = 0,52 mm; ikincil olanlar için - PEL veya PEV-1 d2 = d3 = 1,07 mm. Sargıların dönüş sayısını belirtiyoruz. Bunu yapmak için önce sargılardaki voltaj düşüşünü açıklığa kavuşturuyoruz: Şekil 5'yi kullanarak bobinin ortalama uzunluğunu hesaplayın. 6 veya XNUMX: ve sonra sargılardaki telin uzunluğu: Sargılar boyunca voltaj düşüşünün belirtilen değerleri şunlardır: Elde edilen değerleri dikkate alarak, birincil dönüş sayısını hesaplıyoruz: ve ikincil sargılar: Sargı telinin kütlesini hesaplayın: burada m1 ve m2, tablodaki birincil ve ikincil sargıların sırasıyla tellerin doğrusal kütlesidir. 5. Manyetik devrenin kütlesi tablodan belirlenir. 2: Mm = 713 gr. Transformatörün kütlesi, bağlantı parçalarının kütlesi dikkate alınmadan M = 288+2-165+713 = 1331 g'ye eşittir Maksimum boyutlar: (b+c)x(A+c)xH = 43x72x107 mm. Dönüşüm katsayısı k = W1/W2 = 1640/192 = 8,54. Güç kaybı hesabı Manyetik devredeki kayıplar şuna eşittir: cevher tablodaki manyetik devredeki spesifik kayıptır. 3. Manyetik çekirdeğin 3413 mm kalınlığında çelik bant 0,35'ten yapıldığını varsayalım, o zaman tabloya göre. Şekil 3'te böyle bir manyetik devredeki spesifik kayıpların 1,3 W/kg'a eşit olduğunu görüyoruz. Buna göre manyetik devredeki kayıplar Pst = 0,713-1,3 = 0,93 W. Sargıdaki kayıplar - tellerin aktif direncinde - formülle hesaplıyoruz burada r1, r2 sırasıyla birincil ve ikincil sargıların aktif direncidir, I'1 kayıpları hesaba katarak birincil sargının akımıdır: burada r1m, r2m, tablodaki birincil ve ikincil sargıların sırasıyla tellerinin doğrusal direncidir. 5. İkincil sargıların akımını birincil sargının akımına göre yeniden hesaplıyoruz: Kayıpları dikkate alarak birincil sargının akımı şuna eşittir: burada η = 0,95, transformatörün tablodaki verimliliğidir. 4 W güç için 100. Sargılardaki kayıplar şuna eşittir: Kayıpları hesaba katan transformatörün toplam gücü şuna eşittir: Transformatörün verimliliği formülle hesaplanır Trafo imalatı Transformatörü yukarıda tartışılan ikinci seçeneğe göre üreteceğiz. Bobinlerin konumu Şekil 6'de gösterilmektedir. 1. Bunu yapmak için, her biri birincil ve ikincil sargıların her birinin yarım dönüşünü içeren iki bobin yapmak gerekir: w'820 = 1 tur çapında PEL (veya PEV-0,52) teli 2 mm; w'3=w'96= 1 mm çapında 1,07 tur PEL (veya PEV-XNUMX) teli. Transformatörün gücü ve boyutları düşük olduğundan bobinler çerçevesiz yapılabilir. Bobin kalınlığı b ≤ с/2 = 9 mm, yüksekliği hK ≤ 71 mm. Birincil katmandaki dönüş sayısı katman sayısı İkincil katmandaki dönüş sayısı katman sayısı Sargılar, manyetik devrenin bobinlerin yerleştirileceği bölümünün boyutlarına (18x25x71 mm) tam olarak uygun olarak yapılmış ahşap bir mandrel üzerine sarılır. Yanaklar mandrelin uçlarına tutturulur. Sargı tellerinin emaye yalıtımla kaplanmış olmasına ve bu nedenle yüksek elektrik dayanımına sahip olmasına rağmen, genellikle sarım katmanları arasına ek yalıtım, örneğin kağıt yalıtımı döşenir. Çoğu zaman, sargıları manyetik devreden ve birbirlerinden yalıtmak için 0,1 mm kalınlığındaki transformatör kağıdı kullanılır. Birincil sargının iki bitişik katmanı arasındaki maksimum voltajı hesaplayalım Katmanlar arasındaki voltaj küçük olduğundan, katman boyunca ek yalıtım döşenebilir veya örneğin kapasitör kağıdı kullanılarak daha ince hale getirilebilir. Birincil ve ikincil sargılar arasına bir koruyucu sargı yerleştirilmelidir - bir açık ince bakır folyo dönüşü veya bir kat sargı teli, ağdan gelen parazitin ikincil sargılara nüfuz etmesini önler ve bunun tersi de geçerlidir. Öncelikle mandrel üç kat kağıt bantla sarılır (Şek. 9), bandın yaprakları yanaklara yapıştırılır. Daha sonra birincil sargı sarılır ve her katman izolasyonla döşenir. Birincil, koruyucu ve ikincil sargılar arasına iki kat yalıtım döşenir. Üretilen ruloların toplam kalınlığı 8 mm'yi geçmemektedir. Trafo kontrolü Monte edilen transformatör ilk önce boş modda - yüksüz olarak kontrol edilir. 220 V'luk bir şebeke geriliminde, birincil sargıdaki akım ikincil sargı gerilimi İkincil sargılardaki voltaj yalnızca yüksek giriş empedansına sahip bir voltmetre ile doğru bir şekilde ölçülebilir. Son olarak, transformatörün sekonder sargılarındaki voltaj nominal yükte ölçülür. Edebiyat
Yazar: V. Pershin, Ilyichevsk, Odessa bölgesi, Ukrayna Diğer makalelere bakın bölüm Güç kaynakları. Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar. En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler: Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine
02.05.2024 Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop
02.05.2024 Böcekler için hava tuzağı
01.05.2024
Diğer ilginç haberler: ▪ Fotosentez, güneş panellerinin iyileştirilmesine yardımcı olacak ▪ Gıda alımı ile vücut saati arasında bağlantı bulundu ▪ Üç Seviyeli UPS İnverterler için IGBT Modülleri Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik
Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri: ▪ web sitesi bölümü Televizyon. Makale seçimi ▪ makale Roket uçağı sınıfı S4A. Bir modelci için ipuçları ▪ makale Norman Borlaug hangi yeşil devrim için Nobel Barış Ödülü'nü kazandı? ayrıntılı cevap ▪ makale Zarf üretimi için ekipman üzerinde çalışın. İş güvenliği ile ilgili standart talimat
Bu makaleye yorumunuzu bırakın: Makaleyle ilgili yorumlar: konuk Prensip olarak, mevcut formüller piripesh'e ve siteye [yukarı] [yukarı] yardımcı oldu. Valery Mükemmel tablo [yukarı] Nicholas iyi şeyler [yukarı] Анатолий Nominal olarak yararlı makale, kısaca ve anlaşılır bir şekilde çubuk transformatörler hakkında. [yukarı] konuk Demir boyutları için masaların olması harika. Bu sayfanın tüm dilleri Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri www.diagram.com.ua |