Fórmula experimental del transformador
1. Encuentre el número de vueltas por voltio.
Vueltas por voltio = 55/sección transversal del cable del núcleo
Por ejemplo, parte del núcleo = 3,5╳1,6=5,6 centímetros cuadrados.
Por tanto, vueltas por voltio = 55/5,6 = 9,8 vueltas.
2. Encuentra el número de vueltas de la bobina.
El devanado primario n1=220╳9.8=2156 vueltas.
El devanado secundario n2=8╳9.8╳1.05=82.32 puede dar 82 vueltas.
El valor de 1,05 en el cálculo de las vueltas del devanado secundario es la caída de tensión bajo carga.
3. Encuentra el diámetro del cable
¿Cuánta corriente se necesita para generar 8 voltios? Aquí asumo 2 amperios.
Transformador=8╳2=16 VA de capacidad de salida.
La capacidad de entrada del transformador = la capacidad de salida del transformador/0,8=20 VA.
Corriente de bobina primaria I1=20/220=0,09 A.
Diámetro del alambre d = 0,8 √ i.
Diámetro del conductor de la bobina primaria d 1 = 0,8√I 1 = 0,8√0,09 = 0,24mm.
Diámetro del conductor de la bobina secundaria D2 = 0,8√I2 = 0,8√2 = 1,13mm.
La tensión filtrada por el condensador del puente rectificador es 1,4 veces la tensión secundaria del transformador original.
Principios y técnicas de diseño para transformadores pequeños
Los transformadores pequeños se refieren a transformadores de potencia y transformadores de audio de menos de 2 kva. Hablemos de los principios y técnicas de diseño de pequeños transformadores.
1. Determinación del área de la sección transversal del transformador El área de la sección transversal del núcleo A se determina en función de la potencia total p del transformador. Durante el diseño, si la carga permanece básicamente sin cambios, el área de la sección transversal del núcleo se puede tomar como el valor teórico comúnmente calculado, es decir, a=1,25. Si la carga cambia mucho, como algunos equipos, algunos parlantes, amplificadores de potencia, etc. , el área de la sección transversal del transformador debe ser apropiadamente mayor que el valor de cálculo teórico ordinario para garantizar una capacidad de salida de potencia suficiente.
2. Determinación del número de vueltas por voltio. El número de vueltas del transformador está determinado principalmente por el área de la sección transversal del núcleo de hierro y la calidad de la chapa de acero al silicio. Los experimentos muestran que el número de vueltas por voltio se reduce entre un 10% y un 15% en comparación con la fórmula de conteo dada en el libro. Por ejemplo, generalmente se calcula que un transformador de potencia de 35 W requiere 7,2 vueltas por voltio (8500 gauss para el medio). De hecho, solo requiere 6 vueltas por voltio, por lo que la corriente sin carga del transformador de devanado es de aproximadamente 25 mA. Por lo general, al reducir adecuadamente el número de vueltas de un transformador bobinado, no solo se puede reducir la resistencia interna, sino que también se evitan los problemas de las láminas de acero al silicio comunes que a menudo no se pueden enrollar. También se pueden ahorrar costos, mejorando así la calidad. rendimiento de costos.
3. El diámetro del cable esmaltado debe determinarse en función de la corriente de carga. Debido a que la brecha actual del alambre esmaltado en diferentes ambientes es grande, el rango que determina el diámetro del alambre también es grande. Generalmente, cuando las condiciones de disipación de calor no son ideales y la temperatura ambiente es alta, la densidad de corriente del alambre esmaltado debe ser 2a/mm2 (diámetro del alambre). Si la corriente de carga de trabajo continua del transformador básicamente no cambia, pero sus condiciones de disipación de calor son buenas y la temperatura ambiente no es alta, entonces la densidad de corriente de este alambre esmaltado es 2?5a/mm2 (diámetro del alambre). Si la corriente de funcionamiento del transformador es sólo la mitad de la corriente de funcionamiento máxima, la densidad de corriente de este cable esmaltado es de 3 ~ 3,5 a/mm2 (diámetro del cable). La densidad de corriente del cable esmaltado del transformador de audio es de 3?5 ~ 4a/mm2 (diámetro del cable). De esta manera, los materiales se pueden seleccionar según el tiempo, lo que no sólo puede garantizar la calidad sino también reducir considerablemente los costos.
En resumen, para diseñar un transformador rentable, el área de la sección transversal del núcleo de hierro solo puede ser grande pero no pequeña, y reducir adecuadamente el número de vueltas por voltio; la carga en detalle; y hacer una selección razonable de las especificaciones del alambre esmaltado. Sólo mediante la práctica repetida y un escrutinio cuidadoso se pueden dominar verdaderamente los principios y técnicas de diseño de Transformers.
Para cargas inductivas, la potencia reactiva es igual a la raíz cuadrada de la diferencia entre el cuadrado de la potencia aparente y el cuadrado de la potencia activa, es decir, q = el factor de potencia es igual al; relación entre la potencia activa y la potencia aparente, es decir, cos = p /s, por ejemplo, un regulador de voltaje de 300 VA alimenta un televisor en color de 80 W. Después del cálculo, la potencia reactiva consumida en Internet es 289,14 var; el factor de potencia es 0,27. Otro ejemplo es el regulador de voltaje de 500 VA que acciona un refrigerador de 200 W. Después del cálculo, la potencia reactiva consumida en línea es 458,26 var; el factor de potencia es 0,4.
Esto muestra que para cargas inductivas, cuando la potencia activa permanece sin cambios, cuanto mayor es la potencia aparente, mayor es la capacidad, mayor es la potencia reactiva consumida en la red, menor es el factor de potencia y el reducir la utilización del equipo. Esto es muy antieconómico.
Cómo determinar la densidad de corriente del conductor de la bobina del transformador
El valor de densidad de corriente del transformador por debajo de 1 kva: 3,7 ~ 4,7 a/mm2 se puede utilizar para transformadores de uso continuo; trabajo o trabajo de corta duración Un transformador puede consumir de 5 a 6 amperios por centímetro cuadrado.
El valor de densidad de corriente de los transformadores monofásicos refrigerados por aire por debajo de 10 kva: el devanado interior es de 3 a 4 a/mm2; el devanado exterior tiene buenas condiciones de disipación de calor y puede alcanzar de 4 a 4,5 amperios por centímetro cuadrado; . Al seleccionar la densidad de corriente del transformador, aquel con buenas condiciones de ventilación y gran capacidad debe tomar el valor mayor. Cuando se utiliza alambre de aluminio para enrollar, su densidad de corriente se puede calcular como el 60% de la del alambre de cobre.
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Cómo reducir la corriente sin carga del transformador
Cuando el lado secundario del transformador está en circuito abierto, todavía hay una cierta corriente en el lado primario, que se llama corriente sin carga. La corriente sin carga consiste en corriente magnetizante (que genera flujo magnético) y corriente de pérdida de hierro (causada por la pérdida del núcleo).
La función de la corriente sin carga es establecer un campo magnético de trabajo, también llamado corriente de excitación. Cuando el lado secundario del transformador está abierto y se aplica voltaje u1e al lado primario, el lado primario generará una corriente IO sin carga.
io=u1e/(z1+zm)
Z1——La impedancia primaria del transformador
zm——La impedancia de excitación del transformador
Para reducir la corriente sin carga, comenzamos principalmente con el núcleo de hierro del transformador.
1. Mejorar la calidad del núcleo de hierro (como las láminas de acero al silicio).
2. Mejorar la estructura del núcleo de hierro.
Método de conexión de la bobina del transformador trifásico de CA
La transformación del voltaje trifásico se puede completar mediante tres transformadores monofásicos o transformadores trifásicos, como se muestra en la figura . El principio del transformador trifásico es el mismo que el del transformador monofásico.
En un transformador trifásico, cada pata está enrollada con un devanado primario y un devanado secundario, equivalente a un transformador monofásico. El comienzo del devanado de alta tensión de un transformador trifásico suele estar representado por A, B, C, el final está representado por X, Y, Z y el devanado de baja tensión está representado por A, B, C y forma o triángulo. En transformadores trifásicos con baja tensión y alta salida de corriente (como los transformadores de galvanoplastia), para reducir el área del conductor del devanado de baja tensión, el devanado de baja tensión también adopta una conexión en estrella de seis fases o una Conexión en estrella de seis fases.
Los transformadores de distribución producidos en mi país adoptan dos métodos de cableado estándar: y/y0-12 o y/Triángulo -11. Los números 12 y 11 representan la diferencia de fase entre los voltajes de la línea del devanado primario y secundario, que es el llamado grupo de cableado del transformador. En el funcionamiento con transformador monofásico, lo es.
Conocimientos básicos de transformadores_Clasificación de transformadores (tipos de transformadores)
La clasificación de los transformadores de uso común se puede resumir de la siguiente manera:
(1) Según el número de fases:
Transformador monofásico: se utiliza para cargas monofásicas.
Transformador trifásico: utilizado para aumento y reducción de tensión en sistemas trifásicos.
(2) Según el método de enfriamiento:
Transformador de tipo seco: depende de la convección de aire para el enfriamiento y generalmente se usa para transformadores de pequeña capacidad, como iluminación local y electrónica. circuitos.
Transformador en baño de aceite: depende del aceite como medio de enfriamiento, como autoenfriamiento en baño de aceite, enfriamiento por aire en baño de aceite, enfriamiento en baño de aceite, circulación forzada de aceite, etc.
(3) Según forma de devanado:
Transformador de doble devanado: se utiliza para conectar dos niveles de tensión en el sistema de potencia.
Transformador de tres devanados: generalmente utilizado en subestaciones regionales de sistemas eléctricos para conectar tres niveles de tensión.
Autotransformador: se utiliza para conectar sistemas de energía con diferentes voltajes, pudiendo también usarse como transformador elevador o reductor de uso común.
(4) Según forma del núcleo:
Transformador de potencia de alta tensión.
Transformador tipo carcasa: transformador especial para grandes corrientes, como transformador de horno eléctrico, transformador de soldadura o transformador de potencia para instrumentos electrónicos, TV, radio, etc.
(5) Clasificación por finalidad:
Transformadores de potencia, transformadores reguladores de tensión, transformadores de audio, transformadores de media frecuencia, transformadores de alta frecuencia, transformadores de impulsos, etc.
¿Qué es un transformador de audio?
El transformador de audio es un componente inductivo y presenta diferentes impedancias (zl=2πfl) para diferentes frecuencias. La inductancia de fuga en el extremo bajo del audio es muy pequeña y puede ignorarse. En este momento, la carga del tubo amplificador de potencia es el valor paralelo de L y r0. Cuanto mayor es el valor de L, mayor es la inductancia, menor es el efecto de derivación en r0 y mayor es la potencia de audio en r0.
En el rango de audio de alta gama, el inductor puede considerarse como un circuito abierto y la inductancia de fuga será cada vez más significativa a medida que aumenta la frecuencia. En este momento, la carga del tubo amplificador es equivalente a la inductancia de fuga + r0 (conexión en serie), y la capacitancia distribuida también pasa por alto la señal. Evidentemente, debido a la existencia de inductancia de fuga y capacitancia distribuida, la potencia obtenida por r0 disminuye a medida que aumenta la frecuencia. Por lo tanto, los transformadores de audio suelen tener una gran distorsión, baja ganancia de potencia y una respuesta de frecuencia deficiente en el área de alta frecuencia del audio.
Métodos de detección y medición de transformadores de potencia
La detección de transformadores incluye principalmente los siguientes contenidos:
1 Al observar la apariencia del transformador, verifique si hay. cualquier anomalía obvia, como bobinas. Compruebe si los cables están rotos y desoldados, si el material aislante está quemado, si los tornillos de fijación del núcleo de hierro están flojos, si las láminas de acero al silicio están corroídas, si las bobinas están expuestas, etc.
2. Prueba de aislamiento: utilice un multímetro r×10k para medir el valor de resistencia entre el núcleo de hierro y los devanados primario, primario y secundario, núcleo de hierro y secundario y secundario. El puntero del multímetro debe estar fijo. en el infinito. De lo contrario, el rendimiento del aislamiento del transformador será deficiente.
3. Detección de continuidad de bobina: Colocar el multímetro en r×1. Durante la prueba, si el valor de resistencia de un devanado es infinito, significa que el devanado tiene una falla de circuito abierto.
4. Distinga entre los devanados primario y secundario: Generalmente, los pines primarios y secundarios de un transformador de potencia se extraen de ambos lados. El devanado primario está marcado con 220v y el devanado secundario está marcado con un. Valor de voltaje nominal, como 15v, 24v, 35v, etc. Luego se identifica basándose en estos marcadores.
5. Detección de corriente sin carga:
Método de medición directa: abra todos los devanados secundarios, coloque el multímetro en el bloque de corriente CA (500 mA, conectado en serie con el devanado primario. Cuando el enchufe del devanado primario está conectado a una fuente de alimentación de CA de 220 voltios, el multímetro muestra el valor de corriente sin carga. Este valor no debe ser superior al 10% al 20% de la corriente de carga completa del transformador. La corriente de un transformador de potencia de equipo electrónico común debe ser de alrededor de 100 mA. Hay una falla de cortocircuito.
Método de medición indirecta: conecte una resistencia de 10,/5 W en serie con el devanado primario del transformador. multímetro al rango de voltaje de CA y use dos sondas Use la aguja para medir la caída de voltaje U a través de la resistencia R, y luego use la ley de Ohm para calcular la corriente sin carga I-espacio, es decir, I-espacio = U/. R
6. Detección de la tensión sin carga: Detecta la tensión sin carga. El primario está conectado a la red eléctrica de 220v y se utiliza un multímetro para medir el valor de la tensión sin carga de cada devanado. (u21, u22, u23, u24) El rango de error permitido es generalmente: devanado de alto voltaje ≤ 10%, devanado de bajo voltaje ≤ 5%, dos grupos de voltajes. La toma central es simétrica. >7. Generalmente, el aumento de temperatura permitido de los transformadores de potencia pequeños es de 40 ℃ ~ 50 ℃. Si el material de aislamiento utilizado es de buena calidad, el aumento de temperatura permitido se puede aumentar.
8. el mismo terminal de cada devanado: Cuando se utiliza un transformador de potencia, a veces se pueden conectar dos o más devanados secundarios en serie para obtener el voltaje secundario requerido, los mismos terminales de los devanados en serie deben conectarse correctamente, de lo contrario el transformador no funcionará.
9. Detección e identificación integral de fallas de cortocircuito en transformadores de potencia: El síntoma principal después de una falla de cortocircuito en un transformador de potencia es un calor severo. El voltaje de salida del devanado secundario es anormal. Generalmente, cuantos más puntos de cortocircuito haya entre las vueltas de la bobina, mayor será la corriente de cortocircuito y más grave será el calentamiento del transformador. Un método simple para detectar y juzgar si hay una falla de cortocircuito en el transformador de potencia es medir. la corriente sin carga (el método de prueba se introdujo antes). La corriente sin carga de un transformador con una falla de cortocircuito será mucho mayor que el 10% de la corriente de carga completa cuando se produce el cortocircuito. es severo, el transformador se calentará rápidamente dentro de unas pocas docenas de segundos después de encenderlo sin carga. No es necesario medir el calor al tocar el núcleo. Se puede concluir que hay un punto de cortocircuito en el transformador. lleva corriente.
Selección de transformadores en equipos digitales de uso común
El voltaje de fuente de alimentación externa requerido para equipos electrónicos digitales es generalmente de 3 voltios, 4,2 voltios, 5 voltios, 5,4 voltios, 6 voltios, 7,2 voltios, 8,4 voltios (cámaras digitales, PDA), 9-12 voltios (cámaras); la fuente de alimentación externa para portátiles es generalmente de 12-19 voltios; Durante el proceso de selección se debe considerar el voltaje de salida y la corriente del transformador externo.
1: Selección de transformadores para equipos digitales de uso común_Determinación del rango de voltaje de salida CC
Generalmente, el voltaje utilizado por los equipos digitales y otros productos electrónicos que utilizamos estará claramente escrito en la carcasa del producto superior. Por ejemplo: CC 3 V o CC 5 V. Esto significa que debe ser alimentado por un transformador de potencia con un voltaje de salida CC de 3 voltios o un transformador con un voltaje de salida CC de 5 voltios. De hecho, al diseñar productos electrónicos, existe un rango relativamente amplio de tensión soportada y subtensión para el rango de tensión de trabajo. En otras palabras, aunque se dice que esos productos electrónicos son de 3V y 5V, no hay necesidad de ser tan estricto. Los circuitos electrónicos de los dispositivos digitales se diseñan teniendo en cuenta estas condiciones. En pocas palabras, si CC es de 3 voltios, su rango de voltaje de funcionamiento es generalmente: 2,7 voltios - 3,5 voltios (es decir, puede elegir un transformador de potencia estándar con un voltaje de salida de 3 voltios o 3,3 voltios si está marcado como CC 5); voltios, su rango de voltaje de trabajo es generalmente: 4,5-5,5 voltios (es decir, elija un transformador de potencia estándar con un voltaje de salida de 4,5 voltios, 5 voltios, 5,4 voltios, estos ya se han fabricado en circuitos integrados al diseñar la electrónica); productos. Entonces, cuando elegimos un transformador de potencia, solo necesitamos combinar los datos de voltaje marcados en sus productos electrónicos y elegir un transformador de potencia dentro del rango de trabajo para que funcione correctamente y no se queme (o cause fallas de bajo voltaje).
2. Selección de transformadores para equipos digitales de uso común_Selección de la corriente de salida del transformador
A la hora de determinar el voltaje, a la hora de seleccionar un transformador de potencia se debe dar prioridad a uno de gran salida. actual. Esto puede proporcionar una corriente fuerte para productos electrónicos que requieren alta corriente, asegurando así que los aparatos eléctricos obtengan un voltaje estable y reduzcan la generación de calor. Generalmente, las cámaras digitales y de video deben elegir corrientes de salida de 1A-2A, y las corrientes de PDA deben ser menores. Las computadoras portátiles ahora tienen requisitos más altos, generalmente 2-4a. Todas estas son cosas que debemos considerar al elegir un transformador externo. La corriente marcada en los transformadores de potencia importados generalmente está estandarizada y tiene una gran capacidad de sobrecarga. Esto está relacionado con los componentes electrónicos utilizados en el diseño del producto. Muchos de ellos tienen un margen grande, generalmente están marcados como 1a y la salida es de aproximadamente 1,5a. ; doméstico Muchas marcas de transformadores están marcados como 1a, y la corriente de salida es inferior a 1a, y algunas pueden rondar los 700-800ma.
La selección del núcleo de potencia del transformador se calcula previamente según la fórmula: S = 1,25 × raíz cuadrada P, (S es el área de la sección transversal del núcleo alrededor de la bobina, en CM , y P es la potencia).