Рассказано о практическом способе определения количества витков обмоток силового трансформатора.
Известны несколько методов расчета силовых трансформаторов, но любой расчет является приближенным. Поэтому, прежде чем приступать к трудоемкой процедуре намотки, целесообразно дополнительно к расчету провести практические испытания правильности наших расчетов. Особенно это актуально когда применяются сердечники неизвестной марки электротехнической стали или, например, когда для изготовления сварочного трансформатора применяют статор электродвигателя.
Рассмотрим наиболее простой метод.
На нужном сердечнике мотаем некоторое количество витков, например, на сердечнике от сгоревшего ЛАТРа я намотал 21 виток. Размеры сердечника наружный диаметр D = 130 мм, внутренний диаметр d = 65 мм, высота Н = 97 мм. Провод любой, но изолированный и толстый. Чем больше сердечник, тем толще провод. Для указанного сердечника провод ампер на 10. Чем больше витков намотаем, тем выше будет точность. Но много мотать затруднительно. Витки нужно располагать по всей поверхности сердечника.
Затем собираем вот такую схемку:
На ЛАТРе устанавливаем минимальное выходное напряжение, около нуля вольт, и плавно повышая его наблюдаем за показаниями тока. Значения напряжения и тока записываем в табличку.
Как только ток начнет резко повышаться, останавливаемся. По записанным данным строим график зависимости тока от напряжения.
Рабочую точку выбираем на линейном участке за 10% до начала крутого изгиба, учитывая назначение трансформатора. Если он будет работать непрерывно и долго, то берем ниже, подальше от изгиба. Если кратковременно, например, сварочный трансформатор, то выше, ближе к изгибу и витков на вольт получаем меньше. Соответственно мощность будет повышаться, но и греться он будет больше.
Выбрав рабочую точку, проецируем на ось напряжений. Определяем значение напряжения. Для определения количества витков на вольт делим наше число витков 21 на выбранное напряжение.
В нашем случае для длительной работы можно выбрать точку на графике напротив напряжения 14 В. При 21 витке получаем 21:14 = 1,5 витка на вольт.
Для сравнения я произвел расчет витков на вольт для этого сердечника по формулам и в программе Trans50Hz и разместил их на этом же графике. Для этого 21 виток моей обмотки делил на полученные витки на вольт. Получал напряжение и наносил точку на график.
Как видно, они расположены рядом с выбранной по результатам эксперимента точкой с напряжением 14 В. Теперь у нас полная картина и можно смело мотать трансформатор осознанно выбрав рабочую точку. Зная количество витков на один вольт и напряжение обмотки легко определить количество витков каждой обмотки трансформатора. Мощность и диаметр провода определяем расчетным путем по программе Trans50Hz или по формулам. Приблизительно габаритная мощность и площадь поперечного сечения сердечника можно определить по таким формулам:
Разделив мощность на напряжение получим ток. По току определим диаметр провода.
Например, для меди d = 0,632×√I (A)
Можно при подаче синусоидального напряжения наблюдать за его формой на экспериментальной обмотке. Вот как выглядят осциллограммы при разных напряжения на нашей экспериментальной обмотке 21 виток.
Допустимое напряжение на обмотке 13,3 В, рабочая точка ниже сильного изгиба:
Насыщение, недопустимое напряжение на обмотке 19 В, рабочая точка выше сильного изгиба, фото ниже:
Существуют и другие методы практического определения характеристик сердечника. На экспериментальную обмотку, такую как в нашем случае, подают прямоугольные импульсы с постоянной скважностью около 50. Увеличивая длительность импульса наблюдают за его формой на обмотке. Как только она начинает прогибаться, отличаться от линейной, фиксируют длительность. Затем определяют ампер/витки данного магнитопровода.
Материал статьи продублирован на видео: