Силовые трансформаторы, простой расчет

Заставка vВ статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

 

 

  1. Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и  токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

Схема 3нv

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

  1. По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см2) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см2.

Сердечник 1v

  1. Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

N = (50 ÷70)/S (см2)

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

N = 60/13,5 = 4,44

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

  1. Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I1 = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

D(мм) = (0,7÷0,8)√I(А)

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D1 = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D2 = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

23 комментария к “Силовые трансформаторы, простой расчет”

  1. Если нет толстого провода, то двойной тоньше берется не по диаметру, а по поперечному сечению. Два по 0,5 — это примерно один 0,8 , а не один 1,0!

  2. если схема вторички (двухполупериодный выпрямитель с двумя диодами и двумя обмотками) толщина проводов в таком варианте какая должна быть ?
    PS у меня есть трансформатор 220 — толщина 0,7 мм , 36,8V (17,6V) — толщина 1,7 мм, какая мощность и возможный ток для данного транса ??? (транс 70-ых годов Ш типа)

  3. Если толщина (я так понимаю, диаметр) провода первичной обмотки 0,7мм (сечение 0,38мм кв), то допустимый ток 1,15 А. Мощность по первичной обмотке 220В х 1, 15А = 253Вт, с учетом кпд, чуть больше 220Вт.
    Если вторичная обмотка одна, на 36В, то вся мощность для неё. Это ток 220Вт : 36В = 6 А.
    Диаметр вторички 1,7мм это сечение 2,27мм кв. При плотности тока для меди 3,2А/мм кв, это даже больше 7А. При длительной работе до предела лучше не нагружать. Если двухполупериодный выпрямитель со средней точкой то постоянное напряжение (при переменном напряжении на каждой обмотке 17,6В) будет 17,6 х 1,41 =24,8В,(реально чуть меньше), а ток около10А. При больших значениях тока напряжение будет падать, т.к.ограничение предельной мощностью первички и потерями.

    • Скажыте пожалуста если у меня было зярядное для авто мочнасть 150вт,,10А.а сердечник 1.6см на 4см то какой диаметр провода мне нужен для того чтобы перемотать.

      • Я так понял, обмоток нет? Какой именно трансформатор Вы хотите намотать? Какое напряжение вторичной обмотки?

  4. Если там есть конденсаторы и пульсаций нет, то без увеличения витков никак. Повысится входное напряжение сети, повысится и за диодным мостом. Можно просто, не разбирая трансформатор, домотать несколько витков и соединить последовательно с уже существующей обмоткой. Важно соблюсти фазировку, иначе общее напряжение уменьшится.

  5. Сгорела первичная обмотка состоящая из 2х часчей первая половина 0.6 провод вторая 0.55,если перемотать проводом 0.6 сколько витков нужно добавить или убрать?

  6. Количество витков то же самое. Из 2х частей обмотки делали для напряжения 127 и 220 вольт. Причем на 127 вольт провод большего диаметра, потому, что для получения той же мощности при меньшем напряжении нужен больший ток. Если будете мотать только на 220 В можно все мотать проводом 0,55.

  7. Эти расчёты хороши когда совсем ничего нет, а если у меня сгорела первичная обмотка d=0.52мм трансформатора Зарядного устр. И у меня трансформатор с S=22.4 кв.см, есть запасная первичная обмотка с d=0.52мм и целая вторичная обмотка с d=1.8мм., то сколько витков я должен намотать первичной обмотки??? Эти расчёты мне ответа на этот вопрос не дают….

  8. Самый точный вариант — посчитать витки сгоревшей первичной обмотки.
    Второй вариант, если известно, какое напряжение выдает вторичная обмотка. Снять сгоревшую первичную, подать от ЛАТРа или другого трансформатора на вторичную ее напряжение (сколько там нужно 18В или другое), намотать на сердечник, например три витка и измерить напряжение. Зная напряжение на трех витках можно определить количество витков на вольт и рассчитать витки для 230В первичной обмотки.

  9. Спасибо Вам за ответ! Первый вариант мне точно не подходит, потому что начал я эту возню с трансом из за того, что он выдавал 18 вольт переменного тока и на АКБ поступало 13,83 вольт постоянного тока. Решил добавить несколько витков вторичной обмотки, чтобы было хотя бы ~
    20 вольт, при забивке железных пластин разлетелся старый картонный каркас и пластины повредили или оборвали витки первичной обмотки. Картонный каркас толщиной 1,5мм заменил на гетинаксовый с толщиной стенок 4мм, восстановил спайкой и изоляцией старую обмотку — количество витков на более толстом новом каркасе оказалось меньше, чем на старом — в результате быстрый перегрев и межвитковое замыкание или к.з. через 2 минуты работы. По Вашим формулам посчитал, что трансформатор мой мощностью 414 ватт, и витков на первичке надо 594, а на вторичке 54 с количеством 2,7 витка на 1 вольт, хотя этот расчёт не для моего провода… Вы пишете — подать на вторичку 18 вольт от ЛАТРА, намотать первички 3 витка и измерить напряжение чтобы определить количество витков на 1 вольт. Я всё правильно у Вас понял?

  10. Спасибо Вам , за мудрый совет! Ещё такой у меня к Вам вопрос — при намотке первичной обмотки очень ли обязательно применять трансформаторную бумагу разделяющую слои намотки? Ведь снимая старую обгоревшую обмотку я заметил, что нижние слои её очень хорошо обгорели…

  11. Конечно бумага улучшает надежность. Можно промазывать каждый слой электротехническим лаком. Это еще лучше. Делается для того, чтобы витки при работе не вибрировали. Наверное слышали, что гудит не только трансформаторное железо, но и обмотка. Витки при колебании повреждают изоляцию и замыкают. Лак, высохнув, связывает их и предотвращает это. Бумага, в принципе, для этого тоже, а не только для улучшения изоляции.

  12. Интересно узнать Ваше мнение, по комментариям я читал, что вместо бумаги используют скотч ленту и хвалятся этим, а вместо электротехнического лака используют лак для ногтей. Конечно, любая бумага при длительном нагревании превращается в пепел, но ведь и скотч тоже не термоустойчив и будет плавиться, ведь зарядное устройство работает по 12 и по 24 часа непрерывно и нагрева трансформатора не избежать. Лак для ногтей я отлично использовал для изготовления печатных плат, но как он ведёт себя при нагревании в трансформаторе не знаю… Какое у Вас мнение?

  13. Скотч однозначно плохо. При нагревании он плавится а его клей может выделять вещества, которые могут нарушить лаковое покрытие обмоточного провода. В лаке для ногтей тоже возможно наличие различных присадок. Хорошо эпоксидный клей, шеллак, компаунд для заливки кабельных муфт и т.д.

  14. Спасибо за Ваши рекомендации. Кстати, я давно уже перемотал транс по Вашей методике и получил на выходе вместо 18 Вольт всего 12,9 Вольт переменного напряжения. Сначала намотал 3 витка первички (почему не 30 — ведь точнее было бы?), потом вторичку, забил пластины, от ЛАТРА подал на вторичку 18 Вольт как было и на первичке измерил U=0.8 Вольта. Это соответствует, что надо 3,75 витка на 1 Вольт, затем умножаем на 230 Вольт и получаем 863 витка первичной обмотки. Всё это точно намотал и получил пониженное напряжение на выходе, Думаю, что этот метод не совсем точный?

  15. Согласен, метод упрощенный и не совсем точный. При любом расчете после включения обнаруживаются неточности. Конечно, их процент, в зависимости от сложности расчетов, разный. При точном расчете необходимо знать марку сердечника, или определить его насыщение экспериментально, потери на активном сопротивлении обмоток, взаимную индукцию обмоток, зависящую от их расположения и т.д.

Оставьте комментарий