Виктор Егель
Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт
Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт.
В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электичческим током.
В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт.
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт.
Рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт, с выходным напряжением 36 вольт с питанием от электрической сети переменного тока напряжением 220 вольт.
Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт. Такие лампочки с цоколем под обыкновенный электропатрон продаются в магазинах электротоваров.
Если вы найдете лампочку на другую мощнось, например на 40 ватт, нет ничего страшного — подойдет и она. Просто трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.
Сделаем упрощенный расчет трансформатора 220/36 вольт.
Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60 ватт
Где:
Р_2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт;
U_2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт;
I_2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.
КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8.
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:
Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт.
Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе.
Поэтому от значения Р_1, мощности потребляемой от сети 220 вольт, зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.
Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.
Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:
S = 1,2 · √P_1.
Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P_1 — мощность первичной сети в ваттах.
S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².
По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:
w = 50/S
В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.
w = 50/10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.
Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.
Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:
W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.
Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:
W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков,
округляем до 173 витка.
В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.
Величина тока в первичной обмотке трансформатора:
I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера.
Ток во вторичной обмотке трансформатора:
I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.
Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .
При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I .
Для первичной обмотки диаметр провода будет:
d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм.
Диаметр провода для вторичной обмотки:
d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.
ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА, то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.
Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:
s = 0,8 · d².
где: d — диаметр провода.
Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм.
Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм. равна:
s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм².
Округлим до 1,0 мм².
Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².
Например, это два провода диаметром по 0,8 мм. и площадью по 0,5 мм².
Или два провода:
- первый диаметром 1,0 мм. и площадью сечения 0,79 мм²,
— второй диаметром 0,5 мм. и площадью сечения 0,196 мм².
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².
Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.
Смотрите статьи:— «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике».
— «Как изготовить каркас для Ш — образного сердечника».
Рубрика: Практические примеры | 
+как рассчитать трансформатор, изготовить трансформатор, как сделать трансформатор, однофазный трансформатор, пример расчета трансформатора, простейший трансформатор, расчет броневого трансформатора, расчет обмоток трансформатора, расчет силового трансформатора, расчет трансформатора, самодельный трансформатор, трансформатор +своими руками, трансформатор собственных нужд | 
Комментариев нетКак рассчитать кабель для удлинителя
Как рассчитать кабель для удлинителя
В домашних условиях мы часто применяем переносные удлинители – розетки для временного (как правило остающееся на постоянно) включения бытовых приборов: электронагревателя, кондиционера, утюга с большими токами потребления.
Кабель для этого удлинителя обычно выбирается по принципу – что попало под руку, а это не всегда соответствует необходимым электрическим параметрам.
В зависимости от диаметра (или от поперечного сечения провода в мм.кв.) провод обладает определенным электрическим сопротивлением для прохождения электрического тока.
Чем больше поперечное сечение проводника , тем меньше его электрическое сопротивление, тем меньше падение напряжения на нем. Соответственно меньше потеря мощности в проводе на его нагрев.
Проведем сравнительный анализ потери мощности на нагрев в проводе в зависимости от его поперечного
сечения. Возьмем наиболее распространенные в быту кабели с паперечным сечением: 0,75; 1,5; 2,5 мм.кв. для двух удлинителей с длиной кабеля: L = 5 м. и L = 10м.
Возьмем для примера нагрузку в виде стандартного электронагревателя с электрическими параметрами:
— напряжение питания U = 220 Вольт;
— мощность электронагревателя Р = 2,2 КВт = 2200 Вт;
— ток потребления I = P/ U = 2200 Вт / 220 В = 10 А.
Из справочной литературы, возьмем данные сопротивлений 1 метра провода разных поперечных сечений.
Приведена таблица сопротивлений 1 метра провода изготовленного из меди и алюминия.
Посчитаем потерю мощности, уходящей на нагрев для поперечного сечения провода S = 0,75 мм.кв. Провод изготовлен из меди.
Сопротивление 1 метра провода (из таблицы) R1 = 0,023 Ом.
Длина кабеля L = 5 метров.
Длина провода в кабеле (туда и обратно) 2 · L =2 · 5 = 10 метров.
Электрическое сопротивление провода в кабеле R = 2 · L · R1 = 2 · 5 · 0,023 = 0,23 Ом.
Падение напряжения в кабеле при прохождении тока I = 10 A будет: U = I · R = 10 А · 0,23 Ом = 2,3 B.
Потеря мощности на нагрев в самом кабеле составит: P = U · I = 2,3 В · 10 А = 23 Вт.
Если длина кабеля L = 10 м. (того же сечения S = 0,75 мм.кв.), потеря мощности в кабеле составит 46 Вт. Это составляет примерно 2 % мощности потребляемой электронагревателем от сети.
Для а кабеля с алюминиевыми жилами того же сечения S = 0,75 мм.кв. показания увеличиваются и составляют для L = 5 м -34,5 Вт. Для L = 10 м — 69 Вт.
Все данные расчетов для кабелей сечением 0,75; 1,5; 2,5 мм.кв. для длины кабелей L = 5 и L = 10 метров, приведены в таблице.
Где : S – сечение провода в мм.кв.;
R1 – сопротивление 1 метра провода в Ом;
R - сопротивление кабеля в Омах;
U– падение напряжения в кабеле в Вольтах;
Р – потеря мощности в кабеле в ватах или в процентах.
Какие же выводы нужно сделать из этих расчетов?
- — При одном и том же поперечном сечении, медный кабель имеет больший запас надежности и меньше потерь электрической мощности на нагрев провода Р.
- — С увеличением длины кабеля увеличиваются потери Р. Чтобы скомпенсировать потери необходимо увеличить поперечное сечение проводов кабеля S.
- — Кабель желательно выбирать в резиновой оболочке, а жилы кабеля многожильными.
Соблюдение этих рекомендаций повысит надежность и механическую прочность устройства в целом.
Для удлинителя желательно использовать евро-розетку и евро-вилку. Штырьки евро-вилки имеют диаметр 5 мм. У простой электрической вилки диаметр штырьков 4 мм. Евро-вилки рассчитаны на больший ток, чем простые розетка и вилка . Чем больше диаметр штырьков вилки, тем больше площадь контакта в месте соединения вилки и розетки, следовательно меньшее переходное сопротивление. Это способствует меньшему нагреву в месте соединения вилки и розетки.
Как подобрать электрический кабель и провод?
Как подобрать электрический кабель и провод?
Для подключения электрических устройств в сеть электрического тока необходимо учитывать ток проходящий по цепи , т.е. выбрать сечение провода.
Дело в том, что от сечения (диаметра) провода и его длины зависит его сопротивление в Омах.
По закону Ома падение напряжения U на проводе зависит от его сопротивления R и проходящего через него тока I.
U= R*I.
При передаче электрической энергии по проводам происходит потеря мощности:
чем меньше сечение провода (в мм.кв.) и чем больше ток потребления, тем больше потеря мощности в проводе.
P = U*I.
Исходя из этих соображений, необходимо знать допустимую величину тока в проводе в каждом конкретном случае. Например, если примем плотность тока в проводе 5 ампер на мм.кв., а его сечение 2,5 мм.кв. то максимальный ток в проводе не должен превышать: 5 * 2,5 = 12,5 ампер.
Признавая потерю мощности в проводе, учитываем допустимый нагрев и способы его естественного охлаждения. Если посмотреть рекомендуемую литературу (электротехнические справочники), разные авторы приводят разные данные по плотности тока в проводах. Вот одна из этих таблиц.
Например, для сечения провода 2,5 мм.кв. допустимый ток в проводе будет 20,0 ампер.
Здесь рекомендуются очень большие плотности тока на 1мм.кв. провода.
Я не считаю себя экспертом в электротехнике, но имея большой практический опыт в обслуживании электрических устройств, прошу очень ответственно отнестись к рекомендуемым предложениям.
Даже если эта комнатная проводка проложена под штукатуркой и имеет хороший тепловой контакт со стеной.
Настораживает хотя бы такой факт, что в случае пожара в доме, квартире, при выяснении причины возгорания обычно указывают (как правило) на короткое замыкание в электропроводке.
Это ли было причиной пожара или нет, но как бы признается тот факт, что электрические сети в домах перегружены. А сегодняшнее «увлечение», в каждом домашнем хозяйстве, энергоемкими электрическими приборами, дополнительно усложнило ситуацию.
Я рекомендовал бы ориентироваться на плотность тока в медном проводе не более 5 А/мм.кв.
В алюминиевом проводе не более 3,5 А/мм.кв. Это с небольшим запасом на случай перегруза в сети.
Если ток в проводе превышает эти величины, то провод начинает греться, изоляция в местах соединения проводника начинает обгорать или плавиться вплоть до отгорания самого провода, деталей контактов, зажимов прибора. При перегрузке током могут загореться и сами провода.
На надежность проводов и кабелей влияют также и другие факторы:
- — изоляция от повышенной температуры высыхает и при механическом воздействии может отшелушиться от провода, оголяя его;
- — в сырых помещениях прокладываемые провода и кабели должны иметь двойную резиновую или виниловую изоляцию;
- — под влиянием различных масел и кислот резиновая изоляция разбухает, от кислоты разрушается;
- — изоляция из пластмасс ( полиэтилен и др.) под воздействием повышенной температуры начинает плавиться, а при отрицательной температуре твердеет и трескается на изгибах;
- — изоляция из полиэтилена и резины также портится под воздействием прямых солнечных лучей.
Все это нужно учитывать при выборе проводов и кабелей для подключения электроприборов при эксплуатации в различных условиях.
Как определить сечение кабеля и провода?
Как определить сечение кабеля и провода?
В домашних условиях мы часто применяем переносные удлинители для временного (а то и постоянного) подключения бытовых приборов: электронагревателя, кондиционера, утюга и т.д. с различными, порой значительными, токами потребления.
Кабель и провода для этого удлинителя обычно выбирают по принципу — что попало под руку (из хозяйственных старых запасов), что не всегда соответствует необходимым электрическим параметрам.
Необходимо узнать хотя бы сечение этого провода или кабеля, подойдет ли он под эту нагрузку?
Как определить сечение неизвестного провода — кабеля?
Для этого необходимо вскрыть оболочку жилы провода — кабеля.
Если провод одножильный, то нужно замерить его диаметр и по формуле
S = π • d²/4 или S = 0,8 • d² где:
S — площадь сечения провода в мм.кв.;
π — 3,14;
d — диаметр провода в мм.
определяем его сечение.
Например: диаметр провода d = 1,5 мм., тогда его сечение S = 0,8• d² = 0,8 • 1,5 • 1,5 = 1,8 мм.кв.
Если провод многожильный, то необходимо распушить его, посчитать количество жилок в пучке. Определить диаметр одной жилки, высчитать ее площадь сечения s, затем определить площадь сечения всего провода, сложив площади всех жилок.
Например: количество жилок в пучке 37 штук; диаметр каждой жилки d = 0,3 мм.
Определим площадь сечения одной жилки.
s = 0,8• d² = 0,8 • 0,3 • 0,3 = 0,072 мм.кв.
Площадь сечения всего многожильного провода
S = 37• s = 37 • 0,072 = 2,66 мм.кв.
Намотаем измеряемую жилку на карандаш или стержень 10 — 15 витков (чем больше, тем точнее измерение), плотно виток к витку. Линейкой замеряем общее расстояние намотки в миллиметрах. Затем этот размер делим на количество витков. Получится диаметр жилки в мм.
Соединение жил провода и кабеля
Соединение жил провода и кабеля
Иногда необходимо от одной электрической линии, или разветвительной коробки, сделать несколько ответвлений электрической цепи. Рассмотрим несколько вариантов (способов) соединения жил провода и кабеля.
1.Скручивание проводов. Самый простой и доступный способ, это скручивание предварительно оголенных проводов 
с последующей изоляцией места скрутки (надевают хлорвиниловые трубки или изолируют изолентой).
Недостатки такого способа соединения жил провода и кабеля:
- — со временем такая скрутка ослабевает (теряется электрический контакт), место скрутки начинает греться, вплоть до обгорания изоляции.
- — если необходимо отключить один провод из пучка, то приходится перекручивать весь пучок проводов.
- — весь ток, который проходит в цепях, сосредоточен в одном месте и при перегрузке одной цепи греется вся скрутка.
Достоинство такого способа соединения жил провода и кабеля:
- — простота и доступность.
- — минимум дополнительных материалов и изделий.
2.Клеммные соединения. Можно применить различные клеммные устройства (в хозяйственных магазинах продается много различных клеммников). Это устройство в виде трубочки диаметром 6-8 мм с винтами для зажима проводов или в виде клеммника для нескольких проводов.
Они бывают разных размеров, под разные диаметры (сечения) проводов. Провода, которые необходимо соединить, плотно
вставляются в это отверстие и зажимаются с помощью винта.По сравнению со способом скруткой это более (электрически и механически) надежнее и удобнее в исполнении.
3.Разветвительный щиток с шинами. В нем на изоляционных прокладках из текстолита, керамики и т.д. установлены шины питания для разводки цепей одно или трех фазного напряжения (1ф — 0) или (3ф — 0)
Шины изготавливаются из меди или алюминия шириной 25-40 мм и толщиной 2-3 мм. В них сверлятся отверстия диаметром 7 мм. под болты с резьбой М6. Количество отверстий соответствует количеству ответвлений. Каждая отходящая цепь подключается под отдельный болт.
В этом случае даже если одно крепление ослабнет и контакт будет греться, это не повлияет на другие цепи, а масса шины будет выполнять роль радиатора и отводить тепло от места нагрева. Такое соединение наиболее надежно, но громоздко и сложнее в исполнении.
Варианты крепления провода под болт:
- а) — дополнительный наконечник впаивается или опресовывается на провод,
- б) и в) — наконечник скручивается из самого провода.
Если под рукой нет подходящего готового наконечника, его можно изготовить из медной (для медного провода) или из алюминиевой (для алюминиевого провода) трубки подходящего диаметра и длины. Один конец ее расплющить и просверлить отверстие под болт крепления. В другой конец трубки плотно вставить провод и обжать.
Наконечник можно выполнить и из самого провода. На рисунке поэтапное выполнение наконечника из толстого многожильного провода. Такой наконечник выглядит не очень красиво, но обеспечивает надежный электрический контакт.
Как запитать электрическую лампочку (2 вариант)?
Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про первый способ смотри здесь.
Вместо дополнительного резистора используют цепочку из последовательно включенных, в прямом направлении, диодов.
Весь смысл состоит в том, что при протекании тока через диод на нем падает «прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, мощности и тока протекающего через него — от 0,5 до 1,2 Волта.
На германиевом диоде падает напряжение 0,5 — 0,7 В, на кремниевом от 0,6 до 1,2 Вольта. Исходя из того, на сколько вольт нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов.
Чтобы понизить напряжение на 6 В необходимо приблизительно включить: 6 В : 1,0 = 6 штук кремниевых диодов, 6 В : 0,6 = 10 штук германиевых диодов. Наиболее популярны и доступны кремниевые диоды.
Выше приведенная схема с диодами, более громоздка в исполнении, чем с простым резистором. Но, выходное напряжение, в схеме с диодами, более стабильно и слабо зависит от нагрузки. В чем разница между этими двумя способами снижения выходного напряжения?
На Рис 1 — добавочное сопротивление — резистор (проволочное сопротивление), Рис 2 — добавочное сопротивление — диод.
У резистора (проволочного сопротивления) линейная зависимость между током, проходящем через него и падением напряжения на нем. Во сколько раз увеличится ток, во столько же раз увеличится и падение напряжения на резисторе.
Из примера 1: если мы к лампочке подключим параллельно еще одну, то ток в цепи увеличится, с учетом общего сопротивления двух лампочек до 0,66 А. Падение напряжения на добавочном резисторе будет: 12 Ом *0,66 А = 7,92 В. На лампочках останется: 12 В — 7,92 В = 4,08 В. Они будут гореть в пол накала.
Совсем другая картина будет если вместо резистора будет цепочка диодов.
Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.
Т.е. чем больше ток диода, тем (сравнительно с резистором) меньше увеличивается его сопротивление. Падение напряжения на диодах мало зависит от тока в цепи.
Диоды в такой цепи выполняют роль стабилизатора напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи. Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем ток в рассчитываемой цепи.
Падения напряжения на некоторых диодах при токе 0,5 А даны в таблице.
В цепях переменного тока, в качестве добавочного сопротивления можно использовать конденсатор, индуктивность, динистор или тиристор (с добавлением схемы управления).
Как запитать электрическую лампочку (1 вариант)?
Довольно часто возникает ситуация, когда к электрической сети с одним напряжением, необходимо подключить потребитель электрической энергии рассчитанный на другое напряжение.
Рассмотрим частный случай, когда лампочку, рассчитанную на 6 Вольт, необходимо подключить к аккумуляторной батарее на 12 Вольт.
Рассмотрим электрическую схему цепи (рис 1).
Необходимо рассчитать дополнительное сопротивление, изготавливаемое из высокоомного провода, из нихрома. Имеем:
- электрическая лампочка на 6 Вольт, 0,5 Ампера;
- аккумуляторная батарея напряжением U = 12 Вольт;
- вольтметр, для замеров напряжения в цепи.
На лампочке должно падать, по условию U = 6В, тогда на дополнительном сопротивлении будет падать напряжение равное
12 В – 6 В = 6 В.
Ток в цепи известен I = 0,5 А, падение напряжения на дополнительном сопротивлении U = 6 В. По закону Ома, величина дополнительного сопротивления будет:
R = U : I = 6 В : 0,5 А = 12 Ом.
Смотрим таблицу допустимых токов в проводниках для нихрома, для тока 0,5 А.
На седьмой строчке таблицы выберем допустимый ток I = 0,6 A.
Диаметр провода при этом равен 0,5 мм, сопротивление 1 метра провода из нихрома равно 5,1 Ома.
Тогда длина провода для резистора будет: 12 Ом : 5,1 Ом = 2,35 метра.
Если провод голый, без изоляции, то его наматывают на каркас виток к витку с зазором, если провод в изоляции, то можно мотать на каркас в навал. Каркас изготавливается из негорючего изоляционного материала.
Подведем итоги: провод из нихрома диаметром 0,5 мм, длиной 2,35 метра имеет сопротивление 12 Ом.
Если изготовить дополнительный резистор из проволоки другого металла, то длина ее будет другой.
На практике, высокоомное сопротивление изготавливается, как правило, из неизвестного, подвернувшегося под руку, высокоомного провода (например, спирали от электроплитки или духовки).
Если ток электрической лампочки неизвестен, (напряжение ее обязательно указано на цоколе), то с помощью одного вольтметра, можно практическим путем подобрать длину спирали под данную лампочку.
Собираем схему ( рис 2)
контролируем напряжение на лампочке с помощью вольтметра. Длину спирали выбираем заведомо длиннее необходимой. Начиная с самого длинного конца, щупом перемещаемся по спирали (спираль нужно чуть-чуть растянуть), постоянно контролируя напряжение на лампочке.
Когда напряжение на лампочке будет равно 6 Вольт, это и определит необходимую длину провода для дополнительного сопротивления R.
Недостаток такого способа снижения напряжения на нагрузке (лампочке) состоит в том, что под каждую нагрузку необходимо рассчитывать резистор с другим сопротивлением, зависящим от тока потребления. Если мы захотим включить еще одну такую же лампочку (будут параллельно включены одновременно две лампочки), ток потребления вырастет вдвое. Падение напряжения на дополнительном резисторе тоже увеличится, а на лампочках понизится, лампочки будут светить впол накала.
Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке.
Подписка
