Виктор Егель
Как изготовить трансформатор на П — образном сердечнике
Как изготовить трансформатор на П — образном сердечнике
Данная статья является продолжением статей:
«Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт»;
«Как изготовить каркас для Ш – образного сердечника»;
"Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике".
Маломощные, однофазные силовые трансформаторы (до 100 ватт), обычно изготавливают трех видов: – Ш – образные, П – образные и намотанные на тороиде.
Тороидальные трансформаторы изготавливают очень редко, хотя они и являются самыми эффективными. У тороидальных трансформаторов наименьшие поля рассеивания, наименьшие потери в сердечнике, высокий КПД и т.д. Однако изготовление их очень хлопотно – все работы по намотке провода проводятся вручную.
Наиболее распространенные виды трансформаторов изготавливаются на Ш –образном и П – образном
сердечниках.
Как изготовить силовой трансформатор на Ш – образном сердечнике смотрите в статье «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике?».
Силовой трансформатор на П — образном сердечнике немного отличается от Ш — образного трансформатора:
- магнитопровод имеет П-образные стальные пластины и пластину перекрытия или сердечник напоминающий по форме букву О, намотанный из стальной ленты и разрезанный пополам;
- имеет, как правило, два симметрично расположенных каркаса с обмотками первичной и вторичной;
- конструкции каркаса с расположенными на нем обмотками одинаковы .
Силовые трансформаторы на старых ламповых телевизорах все были изготовлены такой конструкции и на мой взгляд, их проще изготовить, чем Ш — образный трансформатор.
Особенностью работы любого трансформатора является процесс преобразования электрической энергии переменного тока в переменное магнитное поле и наоборот. Поочередный обмен электрической и магнитной энергией происходит между катушками первичной и вторичной обмоток и сердечником магнитопровода. Пространство между витками обмоток и обмотками, обладает очень малой магнитной проницаемостью и большим магнитным сопротивлением, а потому почти весь магнитный поток сосредоточен в магнитопроводе. Стальной магнитопровод обладает в тысячи раз меньшим магнитным сопротивлением, чем воздух и окружающая среда.
Чтобы передать электрическую энергию из первичной обмотки трансформатора во вторичную обмотку с наименьшими потерями, необходимо соблюдать следующие условия:
- расстояние между витками в обмотке и между обмотками должно быть минимально;
- средняя длина магнитно-силовой линии в магнитопроводе должна быть наименьшей;
- возможно большая поверхность магнитопровода должна быть охвачена витками обмоток;
- витки первичной и вторичной обмоток рекомендуется перемежать между собой.
Не рекомендуется разносить первичную и вторичную обмотки на каркасе, а тем более по разные стороны сердечника. Чем больше разнесены обмотки друг от друга на сердечнике магнитопровода, тем больше потери магнитной энергии на магнитном сопротивлении магнитопровода.
Все эти условия удачно сочетаются и в трансформаторе с П – образным сердечником.
Расчет П – образного трансформатора ничем не отличается от расчета Ш – образного.
Приведенный расчет трансформатора в статье «Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт», полностью подходит и для нашего случая.
Попробуем изготовить этот трансформатор на магнитопроводе с П – образным сердечником.
Общее количество витков обмоток, диаметр провода, поперечное сечение магнитопровода — идентичны.
Параметры трансформатора из статьи:
- мощность 75 ватт;
- площадь сечения магнитопровода 10 см.кв.;
- число витков первичной обмотки 1056 витков;
- число витков вторичной обмотки 180 витков;
- диаметр провода первичной обмотки 0,5 мм.;
- диаметр провода вторичной обмотки 1,1 мм.;
- выходное напряжение 36 вольт.
Рассмотрим схему включения трансформатора и его обмоток.
Особенность изготовления трансформатора на П — образном сердечнике состоит в том, что витки первичной и вторичной обмотки, разделены пополам и наматываются на двух каркасах. На каждом каркасе мотается половина первичной и половина вторичной обмотки. Оба каркаса мотаются совершенно одинаково с отводами на щечках.
На одном каркасе наматывается ½ первичной обмотки – 528 витков, проводом диаметром 0,5 мм. с обозначением концов а и б.
Затем наносим слой межобмоточной изоляции и ½ вторичной обмотки – 90 витков, проводом диаметром 1,1 мм. с обозначением концов А и Б.
На втором каркасе наматываются вторые половины первичной (528 витков, концы а1 и б1) и вторичной (90 витков, концы А1 и Б1) обмоток.
После сборки трансформатора соединяем концы первичной и вторичной обмоток.
Обратите особое внимание при соединении двух половинок первичной обмотки, они должны быть включены синфазно.
Собираем простую схему для проверки правильного включения обмоток.
От другого трансформатора на 220 вольт возьмем любое напряжение U равное или меньше 110 вольт и подключим его к одной половинке первичной обмотки (концы а и б). На другом каркасе, на другой половинке первичной обмотки (концы а1 и б1) должно быть такое же напряжение U, как на первом каркасе между а и б.
Теперь конец обмотки б соединим с концом а1 и измерим напряжение между точками а и б1. Напряжение должно быть равно 2 U.
Если этого не произошло, то разъединим точки б и а1 и соединим, точки б и б1. Измерим напряжение между точками а и а1. Оно должно быть равно 2 U.
К этим точкам обмоток и будет подключаться входное переменное напряжение 220 вольт.
Разумеется, все переключения проводятся при выключенном питании из сети 220 вольт.
Допустим, последний случай соединения был успешным и напряжение между точками а и а1 удвоилось,
т.е. равно 2 U.
Далее, через предохранитель на 1 ампер, подсоединяем полностью первичную обмотку к сети 220 вольт. Трансформатор должен заработать.
Вторичное напряжение на концах А — Б и А1 — Б1 должно быть по 18 вольт.
Две половинки вторичных обмоток так же фазируются.
Общее напряжение, при соединении двух половинок вторичных обмоток. должно быть 36 вольт.
Подключим нагрузку в виде лампочки на соответствующее, в нашем случае 36 вольт, напряжение. Если все соединения произведены правильно — лампочка загорится.
Таковы особенности изготовления трансформатора на П — образном сердечнике.
Что такое трансформатор?
Что такое трансформатор?
Трансформатор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте.
Действие трансформатора основано на использовании явления электромагнитной индукции.
Переменный электрический ток (ток, который изменяется по величине и по направлению) наводит в первичной катушке переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле, наводит переменное напряжение во вторичной обмотке. Величина напряжения ЭДС зависит от числа витков в катушке и от скорости изменения магнитного поля.
Отношение числа витков первичной и вторичной обмоток определяет коэффициент трансформации:
k = w1 / w2; где:
w1 — число витков в первичной обмотке;
w2 — число витков во вторичной обмотке.
Если число витков в первичной обмотке больше чем во вторичной — это понижающий трансформатор.
Если число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной — это повышающий трансформатор.
Один и тот же трансформатор может быть как понижающим, так и повышающим, в зависимости от того на какую обмотку подается переменное напряжение.
Трансформаторы без сердечника или с сердечником из высокочастотного феррита или альсифера — это высокочастотные трансформаторы ( частота выше 100 килогерц).
Трансформаторы с ферромагнитным сердечником (сталь, пермаллой, феррит) – это низкочастотные трансформаторы (частота ниже 100 килогерц).
Высокочастотные трансформаторы используются в устройствах техники электросвязи, радиосвязи и др. Низкочастотные трансформаторы используются в усилительной технике звуковых частот, в телефонной связи.
Особое место трансформаторы со стальным (набор из стальных листов) сердечником занимают в
электротехнике.
Развитие электроэнергетики напрямую зависит от мощных, силовых трансформаторов.
Мощности силовых трансформаторов имеют величины от нескольких ватт до сотен тысяч киловатт и выше.
Силовой трансформатор – что же это?
На замкнутый сердечник (магнитопровод), набранный из стальных листов, надевают две или больше, обмоток, одна из которых соединяется с источником переменного тока. Другая (или другие) обмотка соединяется с потребителем электрического тока – нагрузкой.
Переменный ток, проходящий по первичной обмотке, создает в стальном сердечнике магнитный поток, который наводит в каждом витке обмотки – катушки переменное напряжение. Напряжения всех витков складываются в выходное напряжение трансформатора.
Форма сердечника – магнитопровода, может быть Ш – образной, О – образной и тороидальной, в виде тора. Таким образом в силовом трансформаторе электрическая мощность из первичной обмотки передается во вторичную обмотку через магнитный поток в магнитопроводе.
Потребителей электрической энергии очень много: электрическое освещение, электронагреватели, радио и
теле аппаратура, электродвигатели и многое другое. И все эти приборы требуют различные напряжения (переменные и постоянные) и разные мощности.
Проблема эта легко решается с помощью трансформатора. Из бытовой сети с переменным напряжением 220 вольт можно получить переменное напряжение любой величины и , если необходимо, преобразовать его в постоянное напряжение.
Коэффициент полезного действия трансформатора довольно велик, от 0,9 до 0,98 и зависит от потерь в магнитопроводе и от магнитных полей рассеяния.
От величины электрической мощности Р зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.
По значению площади S определяется, при расчетах трансформатора, количество витков w на 1 вольт:
w = 50 / S.
Мощность трансформатора Рс выбирается из требуемой величины нагрузки Рн плюс величина потерь в сердечнике.
При расчете трансформатора с определенной степенью точности можно считать, что мощность нагрузки во вторичной обмотке Pн = Uн * Iн и мощность потребляемая из сети в первичной обмотке Pc = Uc * Ic приблизительно равны. Если потерями в сердечнике пренебречь, то получается равенство:
k = Uс / Uн = Iн / Iс.
То есть, выводится правило: токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны их напряжениям, а соответственно и числу их витков.
Подписка
