Как рассчитать индуктивность трансформатора? - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Как рассчитать индуктивность трансформатора?

Тема: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Опции темы
  • Версия для печати
  • Подписаться на эту тему…

Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

На одном из сайтов прочитал такую методику определения индуктивности : последовательно с измеряемой обмоткой включаем переменный резистор и на эту цепь подаём переменное напряжение 6-12В и изменением величины сопротивления добиваемся падения напряжения на нём равном половине от питающего. Затем измеряем величину сопротивления при котором сие случилось и разделив его на 314 (при частоте питающего напряжения 50Гц), получаем искомую индуктивность.
Вопрос : кто пользовался такой методикой, какое напряжение следует применять и на какой частоте проводить измерения, если речь идёт о ВТ, а индуктивность нужна для определения нижней воспроизводимой частоты?

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Само по себе измерение индуктивности мало что даёт, нужно измерять частотную характеристику и уровень искажений в конкретном каскаде (не забывая, что индуктивность первички шунтирует приведёнку и её недостаток ухудшает работу каскада на НЧ).
Кстати, вышеописанный способ не учитывает влияние подмагничивания постоянным током (если речь про выходник для SE).

Последний раз редактировалось Сергей Ал.; 03.01.2019 в 09:30 .

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Какой именно «индуктивности» — намагничения или рассеяния? Методики разные.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

А что оказывает большее влияние — отношение Ra/Ri или величина индуктивности?

———- Сообщение добавлено 14:15 ———- Предыдущее сообщение было 13:50 ———-

Наманичивания, мы ведь вторичку не трогаем.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Возьми резистор который равен выходному сопротивлению лампы, подключи к трансформатору последовательно, нагрузи трансформатор на эквивалент нагрузки.
с низкоомного генератора подай сигнал. смотри выходное напряжение, на разных частотах.
Все будет хорошо видно. и понятно чего ожидать от трансформатора,
При подмагничивании сердечника падает индуктивность, если будет однотакт, помни об этом.
И тут для настройки можно поиграть немагнитным зазором.
Бывает что трансформатор с меньшей (измеренной индуктивностью), даст больше низких частот, при подмагничивании индуктивность снижается по разному все зависит от конструкции трансформатора!

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

тогда достаточно на 50Гц померять, по индуктивному сопротивлению. Но если это для однотакта, то желательно это делать с постоянной составляющей.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Алекс, а напряжение какое подавать, ведь чем меньше напряжение, тем сильнее влияние активного сопротивления обмотки?

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Влияние на что, на полосу? См. формулу:

———- Сообщение добавлено 20:28 ———- Предыдущее сообщение было 20:26 ———-

Но дело в том, что в правой части все величины, кроме Ктр, точно неизвестны (внутреннее лампы зависит от режима, импеданс нагрузки – от частоты, индуктивность – от величины сигнала и тока подмагничивания).

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Влияние на что, на полосу? См. формулу:

———- Сообщение добавлено 20:28 ———- Предыдущее сообщение было 20:26 ———-

Но дело в том, что в правой части все величины, кроме Ктр, точно неизвестны (внутреннее лампы зависит от режима, импеданс нагрузки – от частоты, индуктивность – от величины сигнала и тока подмагничивания).

Скажите, пожалуйста, первоисточник, а может и ссылку дадите для скачивания. Заранее благодарен

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Лэнди *Справочник радиоинженера*, стр.95

———- Сообщение добавлено 21:28 ———- Предыдущее сообщение было 21:02 ———-

Можно рассчитать требуемую индуктивность первички через ”сопротивление эквивалентного генератора”, но и он не учитывает реальный режим каскада и нагрузки
http://ulfdiysound.ucoz.ru/publ/avto. te_l1/8-1-0-21

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Лэнди *Справочник радиоинженера*, стр.95

———- Сообщение добавлено 21:28 ———- Предыдущее сообщение было 21:02 ———-

Можно рассчитать требуемую индуктивность первички через ”сопротивление эквивалентного генератора”, но и он не учитывает реальный режим каскада и нагрузки
http://ulfdiysound.ucoz.ru/publ/avto. te_l1/8-1-0-21

Изучил. Собственно в конечном итоге всё преобразовалось в описанный метод и в качестве R эн выступает наш переменный резистор и носит приблизительно-информативный характер.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

при небольшом подмагничивании наоборот немного вырастет и нужно играя зазором поймать этот максимум
ps а еще можно проверить индуктивность резонансным методом подключив последовательно конденсатор и этот контур нужно подключить к унч и на вход подать сигнал с генератора(можно програмного) по максимуму тока находим резонанс и считаем индуктивность

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Да, но при помощи резистора проще. А вот на сколько велика погрешность этого метода по отношению к аппаратному измерению, проверить не могу, тк нечем. Вот бы нашёлся добрый Самаритянин и развеял сомнения.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

а зачем Вам большая точность?10% вполне достаточно

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Для чистоты эксперимента

———- Сообщение добавлено 12:29 ———- Предыдущее сообщение было 10:59 ———-

Господа, всем спасибо! Берём указанный способ на вооружение. Отдельное спасибо Кондратенко Юрию Васильевичу, поделившихся данной методикой на одном из сайтов. Респект, Василич и за методику и за открытость обществу!

———- Сообщение добавлено 16:24 ———- Предыдущее сообщение было 12:29 ———-

Упс. Не долго музыка играла.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Баланс будет наблюдатся когда реактивное сопротивление обмотки прибавленое к активному будет равно сопротивлению резистора, тоесть в результате наличие активного сопротивления даст ошибку в подсчёте индуктивности. Чтобы этого не случилось активное сопротивление обмотки следует вычесть из сопротивления резистора а уже потом делить.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

———- Сообщение добавлено 06.01.2019 в 08:44 ———- Предыдущее сообщение было 05.01.2019 в 18:34 ———-

Как на самом деле это должно быть :
— напряжение питания подаём через ЛАТР
— строим график зависимости Lf(U) в пределах U =(20-2)V
— искомую индуктивность определяем на самом прямолинейном (горизонтальном) участке характеристической зависимости
Иначе удачи не видать.

Re: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора

Индуктивность не выше 20Гн измеряю прибором LC метром, недорогим, точности хватает. Индуктивность выше 20гн считаю через Ктр, измерив вторичку.
Ктр узнать можно, включив выходник в сеть и измерив напряжение вторички. Нам важна не только индуктивность, а ещё и полоса вниз, частота полной мощности, ниже которой синус будет ломать. Узнать эту частоту проще на меандре. На низкой частоте(сотни герц) полка свалится вправо. Ищем частоту, на которой правый край полки свалится наполовину от левого края. Эту частоту делим на два Пи. (на 6, 28) Получаем реальную нижнюю рабочую частоту данного выходника с данной лампой . Удобство данного метода в том. что можно измерить частоту ниже возможностей генератора. Скажем, 4 герца рабочей частоты с генератором от 10 гц и выше.

Приспичит узнать индуктивность иным способом- включу емкость последовательно иль параллельно выходнику и гляну резонанс. дальше -по формуле из старой книжки.

ТЕМА: Измеряем индуктивность выходных трансформаторов

Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:03 #3194

Измерение индуктивности. Лабораторная работа №1, она же и последняя

Итак, займемся измерением индуктивности выходных трансформаторов и дросселей.
На форуме у Василича для этого есть схема.

Читайте также  Как рассчитать трехфазный автомат по мощности?

Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:17 #3195

Для удобства пользования схема была немного доработана . Добавлен счетверенный переключатель на три положения. В первом положении измеряем сопротивление переменного резистора, при этом вся схема от него отключается. Поэтому не надо отключать измеряемый трансформатор при его измерении. Во втором положении крутим резисторы и выставляем на них половину питающего напряжения, контролируя показания по прибору, в третьем положении контролируем питающее напряжение.
Добавил еще один переменный резистор включенный последовательно с основным — для точности установки.

Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:24 #3196

Переходим к измерениям. Подопытным клиентом выступил выходной трансформатор габаритной мощностью 80Вт.
Сначала контролируем напряжение питания схемы, у меня использован трансформатор мощностью 15Вт на 12В. В зависимости от времени суток напряжение слегка гуляет, поэтому оперативный режим его контроля крайне полезен. Далее выставляем переменными резисторами половину этого напряжения. После переключаем прибор в режим измерения сопротивления и измеряем его. По формуле вычисляем индуктивность первичной обмотки. Ого, отличный результат.

Измеряем напряжение питания схемы.

С помощью переменных резисторов устанавливаем половину напряжения питания

Переключаем прибор в режим измерения сопротивления.

Измеряем тестером сопротивление переменных резисторов

Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:34 #3197

На оном из форумов наблюдал, как некоторые умные черепа, мягко сказать, критикуют этот метод измерения. Типа, все это ерунда, погрешность этого метода зашкаливает и т.д. и т.п.
Для такого типа неверующих я провел следующие измерения.

Будем измерять индуктивность дросселя Д49 на его рабочей частоте 50Гц www.mariklab.ru/reference/chokes/D49.html
Магнитопровод: ШЛ20 х 20
Индуктивность: 5 Гн
Номинальный ток: 0,28 А
Запоминаем значение индуктивности — 5Гн.
Измеряем и смотрим картинки. Две обмотки дросселя (основная и дополнительная) включены последовательно.
За идею создания данного устройства хочу выразить благодарность Василичу и Алексею (lepic).

С помощью резисторов выставляем половину напряжения питания.

Обмотки дросселя (основная и дополнительная) соединены последовательно.

Расчёт и изготовление трансформатора для импульсного блока питания
на тороидальном (кольцевом) ферритовом сердечнике. Онлайн калькулятор обмоток.

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание «что-то подправить в консерватории». Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.


Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Индуктивность.

Как работает дроссель.

В цепях переменного тока, для ограничения тока нагрузки, очень часто применяют дроссели — индуктивные сопротивления. Перед обычными резисторами здесь у дросселей имеется серьезные преимущества — значительная экономия электроэнергии и отсутствие сильного нагрева.

Каково устройство дросселя, на чем основан принцип его работы?
Устроен дроссель очень просто — это катушка из электрического провода, намотанная на сердечнике из ферромагнитного материала. Приставка ферро, говорит о присутствии железа в его составе (феррум — латинское название железа), в том или ином количестве.

Без дросселя, схема будет работать как обычно — цепь замыкается, лампа загорается. Но если добавить дроссель, подключив его последовательно нагрузке(лампочке), картина несколько изменится.
Присмотревшись, можно заметить, что во первых, лампа загорается не сразу, а с некоторой задержкой, во вторых — при размыкании цепи возникает хорошо заметная искра, прежде не наблюдавшаяся. Так происходит потому что, в момент включения ток в цепи возрастает не сразу — этому препятствует дроссель, некоторое время поглощая электроэнергию и запасая ее в виде электромагнитного поля. Эту способность и называют — индуктивностью.

Читайте также  Как правильно рассчитать автоматический выключатель?

Чем больше величина индуктивности, тем большее количество энергии может запасти дроссель. Еденица величины индуктивности — 1 Генри В момент разрыва цепи запасеная энергия освобождается, причем напряжение при этом может превысить Э.Д.С. используемого источника в десятки раз, а ток направлен в противоположную сторону. Отсюда заметное искрение в месте разрыва. Это явление называется — Э.Д.С. самоиндукции.

Если установить источник переменного тока вместо постоянного, использовав например, понижающий трансформатор, можно обнаружить что та же лампочка, подключенная через дроссель — не горит вовсе. Дроссель оказывает переменному току гораздо большое сопротивление, нежели постояному. Это происходит из за того, что ток в полупериоде, отстает от напряжения.

Графически это выглядит таким образом.

Получается, что действующее напряжение на нагрузке падает во много раз(и ток соответственно), но энергия при этом не теряется — возвращается за счет самоиндукции обратно в цепь. Сопротивление оказываемое индуктивностью переменному току называется — реактивным. Его значение зависит от величины индуктивности и частоты переменного тока. Величина индуктивности в свою очередь, находится в зависимости от количества витков катушки и свойства материала сердечника, называемого — магнитной проницаемостью, а так же его формы.

Магнитная проницаемость — число, показывающее во сколько раз индуктивность катушки больше с сердечником из данного материала, нежели без него(в идеале — в вакууме.)
Т. е — магнитная проницаемость вакуума принята за еденицу.

В радиочастотных катушках малой индуктивности, для точной подстройки применяются сердечники стержеобразной формы. Материалами для них могут являться ферриты с относительно небольшой магнитной проницаемостью, иногда немагнитные материалы с проницаемостью меньше 1.
В электромагнитах реле — сердечники подковоообразной и цилиндрической формы из специальных сталей.

Для намотки дросселей и трансформаторов используют замкнутые сердечники — магнитопроводы Ш — образной и тороидальной формы. Материалом на частотах до 1000 гц служит специальная сталь, выше 1000 гц — различные ферросплавы. Магнитопроводы набираются из отдельных пластин, покрытых лаком.

Как работает трансформатор.

Рассмотрим работу дросселя собранного на замкнутом магнитопроводе и подключенного в виде нагрузки, к источнику переменного тока. Число витков и магнитная проницаемость сердечника подобраны таким образом, что его реактивное сопротивление велико, ток протекающий в цепи соответственно — нет.

Ток, переодически изменяя свое направление, будет возбуждать в обмотке катушки (назовем ее катушка номер 1) электромагнитное поле, направление которого будет также переодически меняться — перемагничивая сердечник. Если на этот же сердечник поместить дополнительную катушку(назовем ее — номер 2), то под действием переменного электромагнитного поля сердечника, в ней возникнет наведенная переменная Э.Д.С.

Если количество витков обеих катушек совпадает, то значение наведенной Э.Д.С. очень близко к значению напряжения источника питания, поданного на катушку номер 1. Если уменьшить количество витков катушки номер 2 вдвое, то значение наведенной Э.Д.С. уменьшится вдвое, если количество витков наоборот, увеличить — наведенная Э.Д.С. также, возрастет. Получается, что на каждый виток, приходится какая-то определенная часть напряжения.

Обмотку катушки на которую подается напряжение питания (номер 1) называют первичной, а обмотка, с которой трансформированое напряжение снимается — вторичной.

Отношение числа витков вторичной(Np) и первичной (Ns) обмоток равно отношению соответствующих им напряжений — Up(напряжение первичной обмотки) и Us(напряжение вторичной обмотки).

Таким образом, устройство состоящее из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в цепи переменного тока можно использовать для изменения питающего напряжения — трансформации. Соответственно, оно так и называется — трансформатор.

Если подключить к вторичной обмотке какую-либо нагрузку, в ней возникнет ток(Is). Это вызовет пропорциональное увеличение тока(Ip) и в первичной обмотке. Будет верным соотношение:

Трансформаторы могут применяться как для преобразовния питающего напряжения, так и для развязки и согласования усилительных каскадов. При работе с трансформаторами необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как:
1. Допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток.
2. Максимальную мощность трансформатора — мощность которая может длительное время передаваться через него, не вызывая перегрева обмоток.
3. Диапазон рабочих частот трансформатора.

Параллельный колебательный контур.

Если соединить катушку индуктивности и конденсатор — получится очень интересный элемент радиотехники — колебательный контур. Если зарядить конденсатор или навести в катушке Э.Д.С., используя электромагнитное поле — в контуре начнут происходить следующие процессы: Конденсатор разряжаясь, возбуждает электромагнитное поле в катушке индуктивности. Когда заряд истощается, катушка индуктивности возвращает запасенную энергию обратно в конденсатор, но уже с противоположным знаком, за счет Э.Д.С. самоиндукции. Это будет повторяться снова и снова — в контуре возникнут электромагнитные колебания синусоидальной формы. Частота этих колебаний называется резонансной частотой контура, и зависит от величин емкости конденсатора(С), и индуктивности катушки (L).

Параллельный колебательный контур обладает очень большим сопротивлением на своей резонансной частоте. Это позволяет использовать его для частотной селекции(выделения) в входных цепях радиоаппаратуры и усилителях промежуточной частоты, а так же — в различных схемах задающих генераторов.

Калькулятор расчета индуктивности однослойной катушки.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Как рассчитать индуктивность трансформатора?

КАК РАСЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Виктор Хрипченко пос. Октябрьский Белгородской обл.

Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет. Прочитал статью [1 ]; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc (см. рис. 2) для согласования на выходе вторичной обмотки трансформатора (он и не был рассчитан) по току. Вторичная цепь трансформатора тока рассчитана как обычно у трансформатора напряжения (задался нужным напряжением на вторичной обмотке и произвел расчет).

Немного теории

Итак, прежде всего немного теории [4]. Трансформатор тока работает как источник тока с заданным первичным током, представляющим ток защищаемого участка цепи. Величина этого тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи трансформатора тока, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведенное к числу витков первичной обмотки, ничтожно мало по сравнению с сопротивлениями элементов электрической схемы. Это обстоятельство делает работу трансформатора тока отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.

На рис. 1 показана маркировка концов первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, навитых на маг-нитопровод в одном и том же направлении (I 1 — ток первичной обмотки, I 2 -ток вторичной обмотки). Ток вторичной обмотки I 2 пренебрегая малым током намагничивания, всегда направлен так, чтобы размагничивать магнитопровод.

Стрелками показано направление токов. Поэтому если принять верхний конец первичной обмотки за начало то началом вторичной обмотки н также является ее верхний конец. Принятому правилу маркировки соответствует такое же направление токов, учитывая знак. И самое главное правило: условие равенства магнитных потоков.

Алгебраическая сумма произведений I 1 x W 1 — I 2 x W 2 = 0 (пренебрегая малым током намагничивания), где W 1 — количество витков первичной обмотки трансформатора тока, W 2 — количество витков вторичной обмотки трансформатора тока.

Читайте также  Как рассчитать количество автоматов в щитке?

Пример. Пусть вы, задавшись током первичной обмотки в 16 А, произвели расчет и в первичной обмотке 5 витков — рассчитано. Вы задаетесь током вторичной обмотки, например, 0,1 А и согласно вышеупомянутой формулы I 1 x W 1 = I 2 x W 2 рассчитаем количество витков вторичной обмотки трансформатора.

W 2 = I 1 x W 1 / I 2

Далее произведя вычисления L 2 -индуктивности вторичной обмотки, ее сопротивление X L1 , мы вычислим U 2 и потом R c . Но это чуть позже. То есть вы видите, что задавшись током во вторичной обмотке трансформатора I 2 , вы только тогда вычисляете количество витков. Ток вторичной обмотки трансформатора тока I 2 можно задать любой — отсюда будет вычисляться R c . И еще -I 2 должен быть больше тех нагрузок, которые вы будете подключать

Трансформатор тока должен работать только на согласованную по току нагрузку (речь идет о Rc).

Если пользователю требуется трансформатор тока для применения в схемах защиты, то такими тонкостями как направление намоток, точность резистивной нагрузки Rc можно пренебречь, но это уже будет не трансформатор тока, а датчик тока с большой погрешностью. И эту погрешность можно будет устранить, только создав нагрузку на устройстве (я и имею в виду источник питания, где пользователь собирается ставить защиту, применяя трансформатор тока), и схемой защиты установить порог ее срабатывания по току. Если пользователю требуется схема измерения тока, то как раз эти тонкости должны быть обязательно соблюдены.

На рис. 2 (точки — начало намоток) показан резистор Rc, который является неотьемлимой частью трансформатора тока для согласования токов первичной и вторичной обмотки. То есть Rc задает ток во вторичной обмотке. В качестве Rc не обязательно применять резистор, можно поставить амперметр, реле, но при этом должно соблюдаться обязательное условие — внутреннее сопротивление нагрузки должно быть равным рассчитанному Rc.

Если нагрузка не согласованная по току — это будет генератор повышенного напряжения. Поясняю, почему так. Как уже было ранее сказано, ток вторичной обмотки трансформатора направлен в противоположную сторону от направления тока первичной обмотки. И вторичная обмотка трансформатора работает как размагничивающая. Если нагрузка во вторичной обмотке трансформатора не согласованная по току или будет отсутствовать, первичная обмотка будет работать как намагничивающая. Индукция резко возрастает, вызывая сильный нагрев магнито-провода за счет повышенных потерь в стали. Индуктируемая в обмотке ЭДС будет определяться скоростью изменениями потока во времени, имеющей наибольшее значение при прохождении трапецеидального (за счет насыщения магнитопровода) потока через нулевые значения. Индуктивность обмоток резко уменьшается, что вызывает еще больший нагрев трансформатора и в конечном итоге — выход его из строя.

Типы магнитных сердечников приведены на рис. 3 [3].

Витой или ленточный магнитопровод — одно и то же понятие, также как и выражение кольцевой или тороидальный магнитопровод: в литературе встречаются и то, и другое.

Это может быть ферритовый сердечник или Ш-образное трансформаторное железо, или ленточные сердечники. Ферритовые сердечники обычно применяется при повышенных частотах — 400 Гц и выше из-за того, что они работают в слабых и средних магнитных полях (Вт = 0,3 Тл максимум). И так как у ферритов, как правило, высокое значение магнитной проницаемости µ и узкая петля гистерезиса, то они быстро заходят в область насыщения. Выходное напряжение, при f = 50 Гц, на вторичной обмотке составляет единицы вольт либо меньше. На ферритовых сердечниках наносится, как правило, маркировка об их магнитных свойствах (пример М2000 означает магнитную проницаемость сердечника µ, равную 2000 единиц).

На ленточных магнитопроводах или из Ш-образных пластин такой маркировки нет, и поэтому приходится определять их магнитные свойства экспериментально, и они работают в средних и сильных магнитных полях [4] (в зависимости от применяемой марки электротехнической стали — 1,5.. .2 Тл и более) и применяются на частотах 50 Гц.. .400 Гц. Кольцевые или тороидальные витые (ленточные) магнитопроводы работают и на частоте 5 кГц (а из пермаллоя даже до 25 кГц). При расчете S — площади сечения ленточного тороидального магнитопровода, рекомендуется результат умножить на коэффициент к = 0,7. 0,75 для большей точности. Это объясняется конструктивной особенностью ленточных магнитопроводов.

Что такое ленточный разрезной магнитопровод (рис. 3)? Стальную лента, толщиной 0,08 мм или толще, наматывают на оправку, а затем отжигают на воздухе при температуре 400.. .500 °С для улучшения их магнитных свойств. Потом эти формы разрезаются, шлифуются края, и собирается магнитопровод. Кольцевые (неразрезные) витые магнитопроводы из тонких ленточных материалов (пермаллоев толщиной 0,01.. .0,05 мм) во время навивки покрывают электроизолирующим материалом, а затем отжигают в вакууме при 1000.. .1100 °С.

Для определения магнитных свойств таких магнитопроводов надо намотать 20. 30 витков провода (чем больше витков, тем точнее будет значение магнитной проницаемости сердечника) на сердечник магнитопровода и измерить L-индуктивность этой обмотки (мкГн). Вычислить S — площадь сечения сердечника трансформатора (мм2), lm-среднюю длину магнитной силовой линии (мм). И по формуле рассчитать jll — магнитную проницаемость сердечника [5]:

(1) µ = (800 x L x lm) / (N 2 x S) — для ленточного и Ш-образного сердечника.

(2) µ = 2500*L(D + d) / W 2 x C(D — d) — для кольцевого (тороидильного) сердечника.

При расчете трансформатора на более высокие токи применяется провод большого диаметра в первичной обмотке, и здесь вам понадобится витой стержневой магнитопровод (П-образный), витой кольцевой сердечник или ферритовый тороид.

Если кто держал в руках трансформатор тока промышленного изготовления на большие токи, то видел, что первичной обмотки, навитой на магнитопровод, нет, а имеется широкая алюминиевая шина, проходящая сквозь магнитопровод.

Я напомнил об этом затем, что расчет трансформатора тока можно производить, либо задавшись Вт — магнитной индукцией в сердечнике, при этом первичная обмотка будет состоять из нескольких витков и придется мучиться, наматывая эти витки на сердечник трансформатора. Либо надо рассчитать магнитную индукцию Вт поля, создаваемую проводником с током, в сердечнике.

А теперь приступим к расчету трансформатора тока, применяя законы [6].

Вы задаетесь током первичной обмотки трансформатора тока, то есть тем током, который вы будете контролировать в цепи.

Пусть будет I 1 = 20 А, частота, на которой будет работать трансформатор тока, f = 50 Гц.

Возьмем ленточный кольцевой сердечник OJ125/40-10 или (40x25x10 мм), схематично представленный на рис. 4.

Размеры: D = 40 мм, d = 25 мм, С = 10 мм.

Далее идет два расчета с подробными пояснениями как именно расчитывается трансформатор тока, но слишком большое количество формул затрудняет выложить расчеты на странице сайта. По этой причине полная версия статьи о том как расчитать трансформатор тока была конвертирована в PDF и ее можно скачать воспользовавшись ССЫЛКОЙ.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: