Jak zrobić transformatory obniżające

Transformator obniżający napięcie to urządzenie, które redukuje wyższy potencjał AC do niższego potencjału AC zgodnie z jego współczynnikiem uzwojenia i specyfikacjami.

W tym artykule omówimy, jak zaprojektować i skonstruować podstawowy transformator obniżający napięcie, który jest zwykle stosowany w zasilaczach sieciowych.

Wprowadzenie

Prawdopodobnie pomoże to hobbystom elektronicznym w opracowywaniu i budowaniu własnych transformatorów w oparciu o ich szczególne wymagania. Na następnych stronach przedstawiono uproszczoną metodę rozplanowania w celu uzyskania zadowalająco rozbudowanych transformatorów. Z drugiej strony proces projektowania może być przedmiotem pewnych eksperymentów.

Tabele przedstawione w tym artykule skracają obliczenia, które pomagają projektantowi znaleźć odpowiedni rozmiar drutu lub nawet laminowanie rdzenia. Dostarczane są tutaj wyłącznie stosowne dane i obliczenia, aby zapewnić projektantowi absolutną ochronę przed niechcianymi szczegółami.

Tutaj będziemy w szczególności omówić transformatory który posiada 2 lub więcej zwojów izolowanego drutu miedzianego wokół żelaznego rdzenia. Są to: jedno uzwojenie pierwotne i jedno lub więcej uzwojeń wtórnych.

Każde uzwojenie jest elektrycznie odizolowane od drugiego, jednak są one magnetycznie połączone za pomocą laminowanego rdzenia żelaznego. Małe transformatory mają konstrukcję typu płaszczowego, tj. Uzwojenie otoczone jest rdzeniem, jak pokazano na rys. 1. Moc dostarczana przez uzwojenie wtórne jest w rzeczywistości przesyłana z pierwotnego, chociaż na poziomie napięcia zależnym od współczynnika uzwojenia a. para uzwojenia.

Interpretacja wideo

Podstawowy projekt transformatora

Jako wstępna faza projektowania transformatora, oceny napięcia pierwotnego i wtórnego oraz znamionowe natężenie prądu wtórnego muszą być wyraźnie określone.

Następnie określ zawartość rdzenia do wykorzystania: zwykłe tłoczenie stali lub tłoczenie na zimno zorientowane na ziarno (CRGO). CRGO charakteryzuje się większą dopuszczalną gęstością strumienia i mniejszymi stratami.

Najlepsza możliwa część przekroju rdzenia jest z grubsza wyznaczona przez:

Powierzchnia rdzenia: 1,152 x √ (napięcie wyjściowe x prąd wyjściowy) cm2.

W przypadku transformatorów posiadających kilka części wtórnych należy wziąć pod uwagę sumę iloczynu woltoampera wyjściowego każdego uzwojenia.

Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest określana za pomocą wzoru na stosunek zwojów na wolt jako:

Obroty na wolt = 1 / (4,44 x 10^-4częstotliwość x powierzchnia rdzenia x gęstość strumienia)

Tutaj częstotliwość wynosi zwykle 50 Hz dla indyjskich domowych źródeł zasilania. Gęstość strumienia można przyjąć jako około 1,0 Weber / m2. przeznaczone do zwykłego tłoczenia stali i około 1,3 Webera / mkw. do tłoczenia CRGO.

Obliczanie uzwojenia pierwotnego

Prąd w owijaniu pierwotnym przedstawia wzór:

Prąd pierwotny = suma woltów o / p i amperów o / p podzielona przez napięcie pierwotne x sprawność

Sprawność małych transformatorów może wahać się między 0,8 a 0,6. Wartość 0,87 działa wyjątkowo dobrze w przypadku zwykłych transformatorów.

Należy określić odpowiedni rozmiar drutu dla uzwojenia. Średnica drutu zależy od prądu znamionowego uzwojenia, a także od dopuszczalnej gęstości prądu drutu.

Gęstość prądu może dochodzić do 233 amperów / cm2. w małych transformatorach i zaledwie 155 amperów / cm2. w dużych.

Dane uzwojenia

Zwykle wartość 200 amperów / cm2. można rozważyć, zgodnie z którą tworzona jest Tabela 1. Ilość zwojów w uzwojeniu pierwotnym przedstawia wzór:

Podstawowa Obroty = obroty na wolt x napięcie pierwotne

Pomieszczenie zajmowane przez uzwojenie zależy od gęstości izolacji, techniki nawijania i średnicy drutu.

W tabeli 1 podano szacunkowe wartości zwojów na cm kwadratowy. przez które jesteśmy w stanie obliczyć powierzchnię okna zajętą ​​przez uzwojenie pierwotne.

Powierzchnia uzwojenia pierwotnego = zwoje pierwotne / obroty na cm2 z Tabeli nr 1

Obliczanie uzwojenia wtórnego

Biorąc pod uwagę, że mamy założoną wartość znamionową prądu wtórnego, jesteśmy w stanie określić rozmiar drutu dla uzwojenia wtórnego, po prostu przechodząc bezpośrednio przez tabelę # 1.

Ilość zwojów uzwojenia wtórnego oblicza się w identyczny sposób, jeśli chodzi o uzwojenie pierwotne, ale należy uwzględnić około 3% nadmiaru zwojów, aby zrekompensować wewnętrzny spadek napięcia uzwojenia wtórnego transformatora podczas obciążenia. W związku z tym,

Zwoje wtórne = 1,03 (obroty na wolt x wolty wtórne)

Obszar okna niezbędny do uzwojenia wtórnego jest określony w Tabeli nr 2 jako

Druga powierzchnia okna = dodatkowe obroty / obroty na cm kw. (z tabeli nr 2 poniżej)

Obliczanie rozmiaru rdzenia

Głównym kryterium kwalifikującym przy wybieraniu rdzenia może być całkowita powierzchnia okna dostępnej przestrzeni do nawijania.

Całkowita powierzchnia okna = pierwotna powierzchnia okna + suma drugorzędnych powierzchni okien + miejsce na wcześniejsze i izolację.

Potrzebna jest dodatkowa przestrzeń, aby podeprzeć ten pierwszy i izolację między uzwojeniami. Konkretna ilość dodatkowego obszaru może się różnić, chociaż można rozważyć 30% na początku, chociaż może to wymagać późniejszego dostosowania.

Tabela wymiarów tłoczenia transformatora

Idealne rozmiary rdzenia posiadające większą przestrzeń okienną są generalnie określane na podstawie Tabeli nr 2, biorąc pod uwagę odstęp między laminacjami podczas ich układania (element układania rdzenia można przyjąć jako 0,9), teraz mamy

Powierzchnia rdzenia brutto = powierzchnia rdzenia / 0,9 cm2. Ogólnie preferowana jest kwadratowa centralna kończyna.

W tym celu szerokość języka laminowania wynosi

Szerokość języka = √ Powierzchnia rdzenia (cm kw.)

Teraz odnieś się jeszcze raz do Tabeli # 2 i jako ostatni punkt znajdź odpowiedni rozmiar rdzenia, mając odpowiednią powierzchnię okienka i pobliską wartość obliczonej szerokości pióra. W razie potrzeby zmodyfikuj wysokość stosu, aby uzyskać zamierzoną sekcję rdzenia.

Wysokość stosu = całkowita powierzchnia rdzenia / rzeczywista szerokość języka

Stos nie może znajdować się zbyt dużo pod językiem, a raczej powinien być większy. Jednak nie może być większe niż 11/2 szerokości pióra.

Schemat montażu rdzenia

Jak złożyć transformator

Uzwojenie wykonuje się na izolującym wzorniku lub cewce, która pasuje do środkowego filara laminowania rdzenia. Pierwotny jest zwykle nawijany jako pierwszy, a następnie jest wtórny, zachowując izolację między dwiema warstwami uzwojenia.

Ostatnia warstwa izolacyjna jest nakładana na uzwojenie, aby zabezpieczyć je wszystkie przed uszkodzeniem mechanicznym i drganiami. W przypadku stosowania cienkich drutów ich poszczególne końce należy przylutować do cięższych drutów, aby wyprowadzić końcówki na zewnątrz.

Laminowanie jest zwykle łączone na pierwszym przez naprzemienne laminowanie odwrócone podczas konfiguracji. Laminację należy mocno związać ze sobą za pomocą odpowiedniej ramy zaciskowej lub za pomocą nakrętek i śrub (w przypadku, gdy otwory przelotowe są dostarczane w zespole laminującym).

Jak zastosować osłonę

Może to być mądry pomysł, aby zastosować ekranowanie elektrostatyczne między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym w celu uniknięcia zakłóceń elektrycznych przed przejściem do wtórnego z uzwojenia pierwotnego.

Ekran transformatorów obniżających napięcie może być wykonany z folii miedzianej, która może być nawinięta pomiędzy dwoma uzwojeniami na nieco więcej niż jedno uzwojenie. Izolację należy założyć na całej folii i uważać, aby dwa końce folii nigdy nie stykały się ze sobą. Dodatkowo w tym polu ekranującym można przylutować przewód i połączyć go z przewodem masowym obwodu lub z warstwą przekładnika, który można zacisnąć przewodem masowym obwodu.