Почему Трансформатор состоит из пластин

Трансформатор ТМГ12 160 кВА 6(10)/0,4 кВ

Трансформатор ТМГ12 160 кВА 10 кВ 0,4 кВА.
Паспорт изделия.
Инструкция по эксплуатации.
Отгрузочная документация.

Комплектация заказа полностью зависит от согласованных требования клиента и возможностей поставщика продукции.

В конструкцию трансформатора ТМГ входят следующие составные части:

активная часть (магнитопровод, обмотки, изоляция, отводы, вводы (изоляторы), переключатель);
корпус бака;
контрольно- измерительные, сигнальные и защитные устройства;
вспомогательные устройства.

Активная часть

Активная часть, состоящая из остова, обмоток ВН и НН с ответвлениями, изолированных вводов, выводов и регулятора ПБВ.

Главные элементы активной части: обмотки и магнитопровод (сердечник). Активная часть распределительных трансформаторов состоит из следующих узлов:

магнитопровода;
обмотки высокого напряжения ВН
обмотки низкого напряжения НН;
отводов ВН и НН;
крышки бака;
сборочных единиц и деталей изоляции;
переключающего устройства;
изоляционных вводов высокого и низкого напряжения.

Обмотки низкого и высокого напряжения

Обмотки низкого напряжения

Обмотки низкого напряжения (НН) изготавливается из алюминиевой ленты и бумажной межслоевой изоляцией из кабельной бумаги. Обмотка НН расположена непосредственно к магнитопроводу трансформатора, она располагается под изоляционным цилиндром отделяющего её от обмотки высокого напряжения (ВН).

Обмотки высокого напряжения

Обмотки высокого напряжения (ВН) состоят из алюминиевого провода круглого сечения с эмалевой изоляцией или медного провода прямоугольного сечения с бумажной изоляцией. Каждый слой разделяется межслоевой изоляцией из кабельной бумаги. Прессовка обмоток осуществляется стяжкой ярмовых балок вертикальными шпильками.

Материал проводников обмоток:

алюминий имеет плотность – γал = 2700 кг/м3, удельное электрическое сопротивление при 75 ºC – ρал75 = 0,0342 Ом*мм2/м
медь имеет плотность – γм = 8900 кг/м3, удельное электрическое сопротивление при 75 ºC – ρм75 = 0,0210 Ом*мм2/м)/.

В обмотках ВН предусмотрены отпайки для переключения чисел витков и изменения коэффициента трансформации в пределах ±2×2.5%.

Отводы

Отводы представляют собой промежуточные токоведущие элементы, обеспечивающие соединение обмоток с вводами и переключающим устройством в требуемую электрическую схему.

Соединения обмоток ВН и НН:

Соединения обмоток ВН в основном, выполняются теми же проводами, что и сами обмотки. Соединения НН – алюминиевыми или медными шинами прямоугольного сечения.

Переключающее устройство:

В распределительных трансформаторах регулирование напряжения производится без возбуждения, при отключенном трансформаторе рукояткой, установленной на крышке бака, путем соединения соответствующих ответвлений обмоток ВН.

Бак трансформатора:

Бак трансформатора представляет собой металлическую сварную конструкцию прямоугольной формы и состоит из следующих узлов:

корпуса;
крышки (конструктивно относится к активной части).

Корпус трансформатора состоит из следующих узлов и деталей

каркаса корпуса (верхней рамы);
гофрированных стенок;
дна.

К дну приварены два опорных швеллера. На дне баке предусмотрен вентиль слива масла и два контакта (болта) заземления.

Механическая прочность бака трансформаторов ТМГ рассчитана на избыточное давление не более 25+5 кПа и вакуум с остаточным давлением не более 70+5 кПа.

На крышке бака трансформатора ТМГ установлены: вводы ВН и НН, привод переключателя, маслоуказатель, термометр, клапан сброса давления. Соединение крышки и корпуса бака в разъёме посредством болтов (болтовое соединение), для уплотнение разъёма используют прокладки из маслобензостойкой резины.

Наружная поверхность корпуса и его части окрашены светло-серого цвета (RAL 7035) краской методом окунания.

К верхней части токоведущего стержня вводов НН крепится специальный контактный зажим с наконечником, обеспечивающий подсоединение плоской шины.

Трансформаторное масло

Масло в трансформаторе выполняет две функции: электрической изоляции и передачи тепла от нагретых частей к охлаждающим устройствам. Применяются трансформаторные масла марок ГК (ТУ 38.101.1025-85), ВГ (ТУ 38.401.978-93), арктического АГК (ТУ 38.101.1271-85).

Величина пробивного напряжения, основного контролируемого параметра, характеризующего качество трансформаторного масла – не менее 25 кВ/мм.

Определение пробивного напряжения производится в стандартном разряднике в соответствии с ГОСТ — 6581-75.

Структура условного обозначения

Т – трансформатор трехфазный;
М – охлаждение масляное с естественной циркуляцией воздуха и масла;
Г – герметичный исполнение с гофростенкой;
Х – номинальная мощность, кВА;
6(10) – класс напряжения обмотки ВН, кВ;
У(ХЛ)1 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Инструкция по эксплуатации

При работе с силовым преобразователем руководствуетесь следующими рекомендациями. Перед использованием, соблюдайте правила безопасности, так как устройство считается достаточно опасным,

Во время эксплуатации силового преобразователя напряжения используйте удобную одежду, защитные средства в виде маски и диэлектрические перчатки
Не допускается работа с трансформаторами, которые имеют вмятины и трещины.
Регулярно проверяйте КТП на количество масла в баке.
Перед запуском проверьте работоспособность аппарата, убедитесь в отсутствии течи, установите уровень масла в баке.
Хранить устройство рекомендуется в сухом месте при температуре от 10-20 градусов
Во время хранения необходимо периодически проверять состояние трансформатора. В случае появления подтёков масла и других недостатков срочно примите меры по их устранению.
7. Установка аппарата должна производиться специалистами.

Полная масса трансформатора ТМГ12-160/6-10/0,4 = 755 кг.

Мы предлагаем нашим клиентам 2 варианта транспортировки:

вы можете получить заказ прямо с нашего склада – самовывоз,
мы можем осуществить доставку оборудования нашими средствами (партнерами транспортных компаний) и стоимость доставки будет включена в договор.

Предоставляемая информация о грузоперевозках, поможет вам самостоятельно подсчитать ориентировочную стоимость транспортировки трансформаторного оборудования, исходя из габарита и массы (указана выше) данной модели.

Если у вас есть индивидуальные требования к перевозке трансформаторного оборудования:

сроки перевозки,
погрузочно-разгрузочные работы,
экспедиторское сопровождение.

то вы можете заранее согласовать их с нашими специалистами. Доставка оборудования, представленного на нашем сайте осуществляется по всем регионам Российской Федерации.

Получите более подробную информацию о доставке оборудования перейдя на следующую страницу.

Таблица стоимости транспортировки

Источник: https://elekom.ru/products/transformator-tmg12-160-kva-10kv

Изготовление трансформатора для РА

При изготовлении РА, а также любых других устройств часто возникает проблема с подбором хорошего трансформатора. В основном к нему предъявляются следующие условия достаточно мощный и малогабаритный.

К таким требованиям можно отнести только виды трансформаторов, которые получили распространение среди радиолюбителей это трансформаторы марки ШЛ, ПЛ и О (тороид).

Остановимся на самом малогабаритном трансформаторе типа – “тороид”, но сразу возникает проблема где взять ленту трансформаторного железа из которой делают в заводских условиях такие сердечники.

Предлагается технология изготовления трансформаторов из листового трансформаторного железа применяемого в мощных трансформаторных подстанциях с масляным охлаждением на напряжениe от 380 до 6000 и более вольт.

Для изготовления сердечника берутся самые длинные пластины, которые соединяют в наборном пакете трансформатора подстанции более короткие проходящие через катушки трансформатора. Коротких пластин должно быть три наборных пакета так, как трансформаторы подстанций все трехфазные.

На рис1 приведена такая пластина на ней четко видно отверстие для стягивания набора пластин трансформатора и срез для округления углов готового трансформатора при размещении его в баке охлаждения с трансформаторным маслом.

Изготовление

Попробую дать методику изготовления трансформатора при наличии всего только одного прибора типа тестер, ЛАТРа и ламп накаливания на 220 вольт и пара рукавиц.

Важнейшей характеристикой трансформатора является его габаритная мощность которая исходит из внутреннего и внешнего диаметров вашего сердечника и высоты, а в нашем случае ширины пластины.
Если вам попались широкие пластины то их можно разрезать ножницами по металлу в длину из пластины шириной в 200 мм, прекрасно можно сделать две по 100 мм.

Самое трудное пожалуй это сформировать первое кольцо вашего будущего сердечника трансформатора так, как потребуются дополнительные руки удерживать свернутое в кольцо пластину.

Начало

Одеваете рукавицы и скручиваете первую пластину в кольцо, после этого между оставшимся кончиком пластины и самим свернутым кольцом в накладку примерно в 50 мм вы вкладываете вторую пластину и накатываете на первую в результате вы прижимаете второй пластиной конец первой и по такой технологии накатываете все остальные пластины пока у вас не получится что-то похожее на такой тороид, как на рис2

Полученный таким образом сердечник для придания ему плотности между пластинами необходимо закрутить внутри (как закручиваете фотопленку в трубочку) с прокруткой внутренней части сердечника относительно наружной. После двух — трех раз плотность вашего сердечника будет достаточной и он уже не будет прокручиваться внутри.

Зафиксируйте сердечник при помощи металлической ленты или лучше временно под 120 градусов медной проволокой.
Теперь давайте возьмем линейку и замерeем сечение сердечника трансформатора.

Если вы делаете РА на лампах типа ГУ43Б или ГС35Б, то грубо без расчетов можно остановится, что сечение окна трансформатора должно быть в пределах — 60 квадратных сантиметров. Высота вашего сердечника определяется шириной вашей пластины, толщина набора количеством накрученных пластин.

В данном случае высота сердечника равна 10 см, а толщина набора 6 см при этом наружный диаметр сердечника трансформатора — 28 см, а внутренний — 22 см.

Для предохранения вашей сетевой обмотки от механического повреждения на углах вам необходимо вырезать из картона кольца внутренний и внешний диаметры будут равны вашему сердечнику с припуском на то, чтобы завернуть на углах.

Это необходимо чтобы убрать острые края получившиеся при резке пластин в длину и на углах при намотке провода.

Кольца лучше вырезать из электрокартона толщиной 1,0-1,5 мм, но можно из картона от коробок из под обуви из разместить в 2-3 слоя с заворачиванием на углах, как наружу сердечника так и во внутрь по 10 мм с временной дополнительной фиксацией в нескольких местах медной проволокой.

Таким образом, вы фиксируете только одно кольцо то, что у вас внизу под сердечником оно у вас по всему сердечнику будет напоминать небольшую ванну. Для чего это необходимо:

во первых сердечник собранный таким образом, как бы мы его не уплотняли прокручиванием он все равно имеет достаточную неплотность и щели которые образованы наложенными концами пластин друг на друга.
во вторых неплотно зафиксированные пластины в основном являются причиной трансформаторного «гула».

Чтобы дополнительно зафиксировать пластины можно применить ферритовую массу, изготовленную из порошка феррита низкочастотных марок и лака, но где их взять столько феррита по этому используем только лак.

Лак используется любой, но только масляный или лак применяемый при ремонте эл. двигателей для наших целей не плохо зарекомендовал себя лак марки ПФ283-4С применяемый для пола.

Пред заливкой лака в щели сердечника необходимо подогреть лак до 40-60 градусов, а сам сердечник примерно до 80-100 градусов.

Для чего это необходимо — при нагревании щели вашего сердечника увеличатся до максимального и больше нагревать нет смысла, а хорошо текучий лак, затекает легко во все мелкие щели. Все это делается до появления с противоположной стороны вашего сердечника в образованной картоном ванне лака. После этого процесс можно прервать и дать сердечнику остыть до комнатной температуры вместе с залитым лаком. После небольшой просушки лак обретет свою вязкость и перестанет протекать через сердечник.

Вам остается подогретым лаком при остывающем сердечнике долить лак до появления его сверху сердечника и наложить сверху второе кольцо из картона. Стяните временно образовавшийся пакет медной проволокой, а после просушки ее можно убрать.

Для защиты первичной обмотки вашего трансформатора во внутрь и снаружи по всему периметру вставим кольца из картона.
На заводах для изоляции подобных трансформаторов применяют «киперную ленту», но опять хорошо если есть, а если нет.

В место киперной ленты используются старые простыни, которые разорваны в длину на ленты длиной 2-2,5 м в зависимости от длины простыни и шириной 20-30 мм. Лентой вокруг сердечника с легким натяжением делается 3-4 слоя по всему периметру сердечника трансформатора. После намотки все эти слои необходимо пропитать лаком и оставить сушится. Для тех кто не верит, что эта пропитка выдержит 220 вольт можно обмотать сверху пропитанной ленты еще и лакотканью толщиной 0,3-0,4 мм.

Полученный таким образом монолитный и хорошо пролаченный сердечник послужит вам верой и правдой в вашем трансформаторе.

Намотка

Для намотки первичной обмотки, необходим провод от 0,8 до 1,5 мм при этом средний диаметр равен 1,0 мм. Если у вас провод диаметром 0,8-0,9 мм то вам придется мотать две обмотки с одинаковым количеством витков и током холостого хода вашего трансформатора включенного в сеть 220 вольт.

Будем исходить из условного сечения провода равного 1,0 мм это необходимо для того, чтобы можно ориентироваться, что при диаметре в ~ 1,0 мм количество витков первичной обмотки на вольт стремится к 1 витку/на вольт. Все это необходимо, для того чтобы могли смело мотать 220-250 витков провода для сетевой обмотки.

Если диаметр провода меньше чем 1,0 мм, то 250-300 витков.

Теперь ответственный момент первый пуск вашего трансформатора для подстраховки включите последовательно с сетевой обмоткой трансформатора в цепь ЛАТР с предварительно выставленным движком на 250 вольт.

Начинайте уменьшать на ЛАТРе напряжение к нулю, если вы услышите гул вашего трансформатора — это говорит о том, что намотано малое количество витков в сетевой обмотке.

Необходимо домотать до такого предела, когда с полностью выведенном на нуль ЛАТРом ваш трансформатор не гудит и прыгает от большого тока в сетевой обмотке.

Теперь можно тестером провести замеры, что у вас получилось? Какой ток потребляет ваш трансформатор? Ориентироваться и стремится нужно, чтобы ваш трансформатор имел ток холостого хода порядка 100 mA и вы имели возможность отрегулировать ток после того, как он будет намотан и установлен в схему.

Для этих целей доматывается и делаются 3 — 4 отвода с шагом в 50 витков от уже полученного тока холостого хода трансформатора -100 mA . Изоляция между слоями сетевой обмотки может быть любая, что есть — это токая и прочная бумажная калька, лакоткань-0,3мм, просто бумага даже наша «киперная лента».

После получения тока холостого хода сетевой обмотки трансформатора в 100 mA и сделанного запаса на отводах можно обмотать обмотку «киперной лентой» на 3-4 слоя и также пропитать лаком марки ПФ283-4С.

Намотка всех других обмоток точно также. Зная значение виток/на вольт в сетевой обмотке можно подсчитать сколько нужно намотать витков для получения нужного вам напряжения в других обмотках.

Изготовленный по такой технологии трансформатор для РА при размерах оговоренных ранее имеет следующие данные:

ток холостого хода 100 mA
напряжение анодное с шагом от ~ 1800 вольт до 2500 вольт

В качестве нагрузки использовалась гирлянда из 10 ламп накаливания на 220 вольт мощностью в 300 ватт каждая.

Данные под длительной нагрузкой в течении 2 часов непрерывной работы при проводе диаметром в сетевой и анодной обмотках — 0,95 мм:

ток сетевой обмотки под нагрузкой — 6 А.
ток анодной обмотки под нагрузкой — 1,25 А при напряжении 2500 вольт переменного напряжения.
температура поверхности нагрелась до 35-40 градусов.
гул трансформатора минимален.

Что еще желать радиолюбителю! Сделав такой трансформатор можно использовать для любых конструкций. По такой технологии можно делать на любые мощности. При этом трансформаторного железа в тех местах, где идет ремонт подобных масляных трансформаторов всегда много и оно валяется в самом прямом смысле под ногами и ржавеет.

При этом я сразу предупреждаю, что все нужно рассчитывать и габаритные мощности и диаметры проводов все то, что требуется для расчетов подобного типа трансформаторов, но условия изготовления были оговорены заранее на тот случай, когда есть только тестер, ЛАТР есть в любой школе и лампы накаливания.

Источник: https://cxem.net/master/25.php

Почему гудит трансформатор в блоке питания, усилителе, люстре

Природа характерного звука, издаваемого трансформатором при работе, объясняется в школьном курсе физики (явление именуется магнитострикцией). Но влияние этого физического процесса на устройства, работающие в бытовых приборах ничтожно мало, поэтому причины гудения в большинстве случаев указывают на нештатную работу. Попробуем разобраться, почему гудит трансформатор в люстре, блоке питания или в усилителе, и как устранить это явление. Начнем с азов.

Природа магнитострикции

Для объяснения этого явления кратко напомним о принципе работы электромагнитных приборов, преобразовывающих переменное напряжение, то есть трансформаторов. Его упрощенное изображение показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Устройство трансформатора

Представленное на рисунке устройство состоит из первичной обмотки «А», вторичной -«В» и проходящего через них сердечника — «С», выполненного из тонких наборных железных пластин или другого материала с ферримагнитными свойствами.

Прохождение переменного напряжения через обмотку «А», приводит к образованию переменного магнитного поля «D» в сердечнике, способствующего появлению электрического тока в катушке «В». При этом частота тока остается неизменной, а величина напряжения зависит от соотношения количества витков между катушками.

Теперь напомним, что представляет собой магнитострикция. Это физический эффект приводящий к изменению линейных размеров и объема тела, через которое проходит магнитный поток. Наибольшим изменениям подвергаются сильномагнитные материалы, именно из них, в большинстве случаев, изготавливают сердечники трансформаторов. На рисунке 2 показана периодичность растяжения-сжатия сердечника на протяжении одного цикла изменения магнитного потока.

Рисунок 2. Изменение линейных размеров сердечника на протяжении одного цикла

Под воздействием линейных колебаний в прилегающем воздухе создаются звуковые волны соответствующей частоты. То есть, если в течение одного цикла сердечник растягивается-сжимается дважды, то при стандартной частоте сети переменного тока 50 Гц будут формироваться звуковые волны частотой 100 Гц. Это и есть характерный гул, который производит трансформатор при работе.

Учитывая вышесказанное можно объяснить, почему импульсный трансформатор неслышно при работе. Частота производимых звуковых колебаний этого устройства находится за границей восприятия человеческого уха.

Уровень шума напрямую зависит от следующих факторов:

габаритные размеры устройства;
величина нагрузки;
структура и физические характеристики материала сердечника.

Учитывая перечисленные факторы, можно констатировать, что для устройств, работающих в бытовых приборах, повышенный уровень шума, скорее, исключение, чем правило. Это указывает на нештатную работу трансформатора, следовательно, необходимо найти и устранить неисправность.

Сильно шумит силовой трансформатор, возможные причины

Если устройство свистит или гудит, хотя ранее работало нормально, то это может свидетельствовать о разошедшихся пластинах сердечника. В данном случае потребуется идеальный подгон железа, чтобы исключить зазоры, помимо этого обеспечить хорошую стяжку. Если трансформатор броневого типа, то сделать это можно при помощи обычного водопроводного хомута, затянув его по периметру сердечника, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Стягивание сердечника при помощи червячного хомута

Когда устройство не только шумит, а и значительно нагревается, то такие признаки характерны при большой нагрузке по току. Причина может крыться как в самом трансформаторе (межвитковое замыкание), так и в проблемах цепи, питающегося от него устройства (например, утечка в электролитических конденсаторах).

Необходимо сразу предупредить, что произвести диагностику на предмет межвиткового замыкания, используя только мультиметр, довольно затруднительно. Но, при поверхностном осмотре обнаружить дефект, вполне возможно. КЗ между витками вызывает местный нагрев. Следствием этого может быть почернение, подтеки, подпалины, вздутие заливки, характерный запах сгоревшей изоляции и т.д.

Характерные следы межвиткового замыкания

Если визуальный осмотр не дал результатов, а в наличии из измерительных приборов только мультиметр, то проверить работоспособность устройства можно двумя способами:

Измерить сопротивление первичной и вторичной обмотки, переведя прибор в режим мегомметра. После чего сравнить полученные значения с указанными в справочнике (если определен тип устройства). Расхождение в показателях более 50% свидетельствуют о межвитковом замыкании.

В тех случаях, когда установить штатное сопротивление обмотки не представляется возможным, вычислить его можно по сечению, типу провода и количеству витков. Как правило, эти параметры указаны на трансформаторе.

Также можно провести диагностику, имея в наличии аналогичное, заведомо рабочее устройство. В этом случае достаточно измерить сопротивление обмоток и сравнить их, расхождение не должно превышать 20%.

Понижающий трансформатор иногда тестируют, включением в сеть, после чего проверяют напряжение на кабеле (подключенным к вторичной обмотке). Если после включения слышится треск или появляется дым, устройство необходимо сразу обесточить, такие признаки характерны при неисправности первичной обмотки.

Проводя измерения, следует проявлять осторожность, чтобы избежать контакта с токоведущими частями. Показания прибора должны соответствовать ожидаемым. Если напряжение на вторичной обмотке меньше необходимого на 20%, то это свидетельствует о межвитковом замыкании.

Появление гула после перемотки

Если трансформатор перематывается в домашних условиях, то есть большая вероятность того, что при работе он будет издавать характерный шум. Это может быть связано со следующими причинами:

неправильно собран или не подогнан магнитопровод. Наиболее часто такая проблема возникает после разборки-сборки Ш-образного сердечника. Как правильно собрать такой магнитопровод чтобы устранить проблему, расскажем чуть ниже;
не закреплена катушка на сердечнике или неплотно намотаны обмотки. Исправить ситуацию можно плотно зафиксировав катушку, перемотав обмотку или пропитав ее парафином (парафиновая ванна). Последний вариант хорошо помогает в том случае, когда гудит тороидальный трансформатор;
неверно произведен расчет обмоток. Как правило, в этом случае нагруженный трансформатор не только гудит, но и ощутимо нагревается. Для исправления проблемы потребуется проверка расчетов и перемотка с учетом исправленных ошибок.

Как правильно собрать Ш-образный сердечник, чтобы минимизировать шум трансформатора

Магнитопровод такого устройства состоит из двух типов пластин, они показаны на рисунке 5. Это Ш-образная пластина «А» и торцевая – «В».

Рисунок 5. Пластины Ш-образного сердечника

Чтобы снизить потери на вихревые токи каждая из пластин изолируется с одной стороны. Для этой цели их покрывают лаком или производят отжиг до появления окисла. Для уменьшения магнитного зазора и, как следствие, потери на магнитный поток рассеяния, после перемотки пластины следует устанавливать поочередно с каждой стороны. Как это делать продемонстрировано на рисунке 6.

Рисунок 6. Поочередная установка пластин

Собрав примерно половину сердечника, следует установить две Ш-пластины с одной стороны (без торцевых пластин) не задвигая их до конца. Далее продолжаем сборку, пока магнитопровод не будет набран на 2/3. В оставшейся части устанавливаем только Ш-пластины. В итоге останется около двух десятков торцевых вставок и несколько Ш-образных, которые уже не пролазят в каркас.

Оставшиеся вставки устанавливаем между двух выдвинутых на середине (см. рисунок 7) и осторожно забиваем их деревянной киянкой, стараясь не погнуть.

Рисунок 7. Установка в магнитопровод оставшихся пластин

На завершающем этапе сборки вставляем торцевые пластины.

Источник: https://www.asutpp.ru/pochemu-gudit-nagruzhennyj-transformator-i-kak-ustranit-eto-yavlenie.html

Расчет мощности трансформатора по железу

Силовой трансформатор является наиболее простым примером преобразования электрической энергии. Даже при условии постоянного совершенствования радиоэлектронных устройств и источников питания на их основе блоки питания на основе трансформаторов переменного напряжения не теряют актуальности.

Трансформаторы для блока питания имеют большие габариты и массу, работают в ограниченном диапазоне допустимого входного напряжения, но при этом очень просты в реализации, отличаются высокой надежностью и ремонтопригодностью.

Типы магнитопроводов

Основой трансформатора переменного тока является магнитопровод, который должен обладать определенными магнитными свойствами. В трансформаторах используется сталь особого состава и со специфической обработкой (трансформаторное железо).

В процессе работы трансформатора в магнитопроводе образуются вихревые токи, которые нагревают сердечник и ведут к снижению КПД трансформатора.

Для снижения вихревых токов сердечник выполняют не монолитным, а собранным из тонких стальных пластин или лент, покрытых непроводящим оксидным слоем.

По типу используемого металла сердечники разделяют на:

Первый тип сердечников собирается в виде пакета из отдельных пластин соответствующей формы, а второй – наматывается из ленты. В дальнейшем ленточный сердечник может быть разрезан на отдельные сегменты для удобства намотки провода.

По типу магнитопровода различают сердечники:

Каждый из перечисленных типов может различаться формой пластин или сегментов:

Форма и тип сердечника в теории не влияют на методику расчета, но на практике это следует учитывать при определении КПД и количества витков обмоток.

Кольцевой (тороидальный) сердечник отличается наилучшими свойствами. Трансформатор, выполненный на таком магнитопроводе, будет иметь максимальный КПД и минимальный ток холостого хода. Это оправдывает самую большую трудоемкость выполнения обмоток, поскольку в домашних условиях эта работа выполняется исключительно вручную, без использования намоточного станка.

Исходные данные

Исходными данными, на основе которых производится расчет трансформатора, в обязательном порядке являются:

Напряжение сети;
Напряжение и количество вторичных обмоток;
Токи потребления нагрузок.

Для полного и точного расчета понижающего трансформатора необходимо учитывать температурный режим, допускаемые отклонения напряжения первичной обмотки и еще некоторые факторы, однако практика показывает, что трансформаторы, изготовленные по данным упрощенного расчета, имеют достаточно хорошие параметры. Далее будет рассказано, как рассчитать трансформатор, не прибегая к сложным и громоздким вычислениям.

Порядок расчета

Расчет силового трансформатора начинается с определения габаритной мощности. Для начала определяется суммарная полная мощность всех вторичных обмоток:

Как рассчитать мощность трансформатора, если неизвестны мощности обмоток? Узнать ее поможет известная из курса физики формула:

Габаритная мощность трансформатора находится из полной с учетом КПД, который различается для устройств разной мощности. Опытным путем установлены следующие ориентировочные значения КПД:

До 50 Вт – 0.6 (60%);
От 50 до 100 Вт – 0.7 (70%);
От 100 до 150 Вт – 0.8 (80%).

Более мощный трансформатор будет иметь КПД 0.85.

Таким образом, расчет габаритной мощности выглядит таким образом:

Рг = КПД∙Рс, где Рс – полная мощность.

На основе габаритной мощности трансформатора можно определить площадь поперечного сечения магнитопровода:

Согласно данной формуле, искомая площадь сечения получается в квадратных сантиметрах. По полученным данным подбирают сердечник с близким или несколько большим значением сечения. Используя разборные сердечники из Ш и П образных пластин, можно в некоторых пределах изменять толщину набора, добавляя или убирая по несколько пластин.

Как определить мощность неизвестного трансформатора? Нужно возвести в квадрат площадь сердечника, выраженную в квадратных сантиметрах.

Обратите внимание! Поперечное сечение магнитопровода должно, по возможности, иметь приближенную к квадрату форму.

После выбора магнитопровода, рассчитываем намоточные данные. Имея в наличии магнитопровод и зная площадь его сечения, можно выполнить расчет обмоток трансформатора (количества витков в обмотках).

Принято за основу расчета брать количество витков, которые приходятся на 1 В напряжения, поскольку данное число одинаково для всех обмоток и зависит от характеристик магнитопровода и частоты напряжения питающей сети.

Полная формула, которая учитывает частоту сети, магнитную индукцию в сердечнике, имеет большую сложность и в расчетах практически никогда не применяется. Вместо этого используют упрощенный вариант, который учитывает лишь материал и конструкцию сердечника:

N=k/S, где k – коэффициент из следующего перечня:

Ш и П образные пластины магнитопровода – k = 60;
Ленточный сердечник – k = 50;
Тороидальный магнитопровод – k = 40.

Как видно, при использовании тороидального сердечника количество витков будет минимальным.

Зная количество витков на вольт, легко определить намоточные данные обмоток на любое напряжение:

Для первичной обмотки это будет:

Обратите внимание! Поскольку для понижающих трансформаторов сечение провода и количество витков сетевой обмотки больше всех остальных, то и омические потери в проводах также будут выше, поэтому для маломощных трансформаторов (до 100 Вт) нужно учесть эти потери, увеличив количество витков первичной обмотки на 5%.

Если рассчитывается трансформатор стержневого типа, то обычно обмотки делят пополам и наматывают их на обоих стержнях равномерно. Части одинаковых обмоток затем соединяют последовательно.

Не менее важным этапом расчета трансформатора является определение сечения проводников обмотки. Здесь за основу берется такое значение тока в проводах, которое вызывает их минимальный нагрев.

Чем выше сечение провода, тем меньше плотность тока через единицу сечения и, соответственно, меньше нагрев.

Но чрезмерное увеличение сечения обмоточных проводов приводит к увеличению массы трансформатора, завышению стоимости, а также вероятности того, что обмотки просто не поместятся в окнах магнитопровода.

Принято считать оптимальным плотность тока в обмотках 4-7 А на 1 мм2. Меньшее значение плотности используется для расчета сечения проводов первичной обмотки или любой другой, которая находится ближе к сердечнику магнитопровода. У данных обмоток наихудшие условия охлаждения.

Чтобы не оперировать плотностями тока и сложными формулами перевода площади сечения в диаметр, можно посчитать диаметр, используя их упрощенный вариант:

d = 0.7∙√I – для проводников первичной обмотки;
d = 0.6∙√I – для проводников вторичных обмоток.

Для обмоток используется изолированный обмоточный провод по сечению, наиболее близкому к расчетному, но не меньше его.

Важно! Формула дает расчётное значение для голого провода, без учета изоляции.

Для измерения диаметра неизвестного провода необходим микрометр. Приблизительно определить диаметр можно, намотав на карандаш десять витков и измерив длину намотки.

Чтобы определить, поместятся ли обмотки в окнах магнитопровода, подсчитайте коэффициент заполнения окна:

Источник: https://crast.ru/instrumenty/raschet-moshhnosti-transformatora-po-zhelezu

Что такое трансформатор. Окончание

Приветствую, друзья!

Продолжаем знакомство с «кирпичиками» электроники.

В первой части статьи мы начали знакомиться с трансформатором, узнали, как он устроен.

Мы узнали, что такое габаритная мощность трансформатора, коэффициент трансформации и КПД.

Сейчас мы с вами узнаем еще кое-что интересное и копнем в практическую сторону вопроса.

Сначала о том, какие бывают

Сердечники трансформаторов

Сердечники низкочастотных маломощных трансформаторов выполнены не из цельного куска ферромагнетика, а из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Это уменьшает нагрев сердечника от вихревых токов (токов Фуко).

Такие сердечники из пластин стягивают винтами или специальными скобами. Если сердечник плохо стянут, то он будет надоедливо гудеть. Малогабаритные трансформаторы в адаптерах не стянуты, а проклеены специальным составом.

Форма сердечников может быть различной. Чаще всего применяются Ш- и П-образные сердечники. В случае Ш-образного сердечника обмотки располагаются в одной катушке на центральном стержне. В случае П-образного сердечника обмотки располагаются на двух катушках.

При этом в каждой катушке имеется половина первичной и половина вторичной обмотки (обмоток). Половинки обмоток включаются последовательно. Можно использовать одну половинку вторичной обмотки, получив вдвое меньшее напряжение.

Если быть точным, сердечники состоят из Ш-образных или П-образных пластин и замыкающей магнитный поток прямоугольной пластины.

Собирается сердечник вперекрышку, так, чтобы не было отдельного блока Ш-образных и замыкающих пластин.

Существую еще тороидальные сердечники, представляющие собой тор – «бублик» прямоугольного сечения.

Они отличаются меньшим рассеиванием магнитного потока и представляют собой металлическую ленту, свитую в кольцо.

Металлическая лента покрыта слоем лака – для того, чтобы воспрепятствовать токам Фуко.

Однако изготовить трансформатор на таком сердечнике сложнее.

Кто хотя раз пробовал мотать обмотки на тороидальном сердечнике – тот знает!

Интересно отметить, что сердечники высокочастотных (импульсных) трансформаторов сделаны из цельного куска материала (феррита).

Ферриты обладают повышенным электрическим и магнитным сопротивлением, поэтому такие технологические ухищрения не нужны.

Ферритовые сердечники способны работать на частотах в сотни килогерц и выше.

Где применяются трансформаторы в компьютерах и периферии?

Они применяются в блоках питания компьютеров и периферийных устройств. Отметим, что в большинстве случаев в периферийных устройствах и во всех компьютерах используются импульсные блоки питания.

Т.е. предварительно переменная сетевое напряжение выпрямляется высоковольтным выпрямителем. Постоянное напряжение поступает в инвертор, который превращает его в переменное напряжение повышенной частоты, которое можно преобразовать трансформатором.

Зачем такие сложности, спросите вы? Переменное выпрямить в постоянное, и затем опять превратить в переменное? Выигрыш здесь тот, что при повышенных частотах габариты и вес сердечника трансформатора уменьшаются в десятки раз!

При небольшом сердечнике количество меди в обмотках будет небольшим. Следовательно, стоимость трансформатора значительно уменьшается.

Стандартный компьютерный блок питания размерами 150 х 140 х 85 мм способен отдать мощность 600 — 800 ватт и более. При использовании трансформатора на частоте сетевого напряжения 50 Гц он имел бы габариты в несколько раз больше и вес в несколько килограммов. Тяжёлый бы получился компьютер!

Традиционные низкочастотные трансформаторы пока еще используются в маломощных блоках питания для модемов, акустических колонок, точек доступа и прочих маломощных периферийных устройств. Но область их применения постепенно сужается.

Автотрансформаторы

Достоинство обычных трансформаторов — гальваническая развязка обмоток. Т.е. вторичная обмотка не соединена непосредственно (гальванически) с сетью. Это повышает безопасность использования. Мощность из первичной обмотки во вторичную передается по воздуху.

А что будет, если соединить обмотки? Получим автотрансформатор!

Будет работать тот же закон электромагнитной индукции — чем с большей части витков снимается напряжение, тем больше оно будет.

Если подать напряжение на соединенные вместе первичную и вторичную обмотки, а снять напряжение с той, которая была раньше вторичной, получим понижающий трансформатор.

А если подать напряжение на часть обмотки, бывшей ранее первичной, а снять его с крайних выводов, получим повышающий трансформатор.

Уже интересно, правда?

Чтобы получить повышение напряжение на вторичной обмотке традиционным способом, пришлось бы мотать обмотку с количеством витков большим, чем в первичной. А так можно намотать дополнительную (небольшую) обмотку и получить нужное напряжение!

Цена этого — отсутствие гальванической развязки, так как присутствует, по существу, одна обмотка с отводами, подключенная к электрической сети.

Вместе с тем у автотрансформатора есть одно существенное преимущество. При той же мощности, снимаемой с обмотки, сердечник автотрансформатора имеет меньшие габариты и вес. Это свойство широко используется в источниках бесперебойного напряжения (ИБП), где используется технология AVR.

При изменении входного сетевого напряжения ИБП не спешит переключаться на аккумуляторы, а коммутирует обмотки автотрансформатора, поддерживая напряжение на нагрузке. Это продлевает срок службы аккумулятора.

Сердечник автотрансформатора имеет меньшие габариты и вес потому, что мощность из первичной обмотки во вторичную передается не только по воздуху, но и непосредственно, гальванически.

Перегрев трансформатора

В процессе работы трансформатор греется. Греются и обмотки, и сердечник. В правильно рассчитанном и изготовленном трансформаторе температура не превышает определенной величины. Но производители всегда ищут, где бы сэкономить.

Поэтому в дешевых адаптерах применяют следующий трюк. Уменьшают сечение сердечника и количество витков, экономия на меди и стали. В результате сердечник и обмотки греются сильнее. Чтобы исключить возможность пожара, последовательно с первичной обмоткой включают термопредохранитель, который располагают в недрах первичной обмотки.

При нагревании обмотки греется и термопредохранитель. При достижении определенной температуры (110 — 130 С) термопредохранитель перегорает, цепь первичной обмотки размыкается, и возгорания не происходит.

Иногда при ремонте таких трансформаторов неисправный термопредохранитель закорачивают, восстанавливая цепь первичной обмотки.

Но такой, с позволения сказать, ремонт повышает пожароопасность. Никогда так не поступайте!

Как проверить трансформатор

Обмотки маломощного трансформатора имеют небольшое сопротивление от единиц до десятков и сотен Ом, поэтому их можно проверить тестером в режиме измерения сопротивления.

Первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение 220 В, поэтому там большее количество витков.

Ток, протекающий по ней, невелик, поэтому используется провод малого сечения.

Во вторичной обмотке ток обычно больше, используется провод большего сечения.

Чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление. Поэтому для понижающего трансформатора сопротивление первичной обмотки больше сопротивления вторичной.

В заключение рассмотрим одно из интересных применений трансформатора — импульсный паяльник.

Первичная обмотка выполнена как обычно и рассчитана на сетевое напряжение 220 вольт.

Вторичная выполнена из толстой медной шины и имеет один виток.

На ней генерируется очень небольшое напряжение, но она способна отдать ток в несколько ампер, чего достаточно для нагрева жала из более тонкой медной проволоки.

Жало очень невелико, поэтому нагревается за несколько секунд. Традиционный паяльник с толстым жалом греется гораздо медленнее!

Можно еще почитать

Что такое биполярный транзистор, и как его проверить.

Что такое полевой транзистор, и как его проверить.

Источник: https://vsbot.ru/lektronika/chto-takoe-transfomator-okonchanie.html

Что такое магнитопровод в трансформаторе

Трансформатор служит для преобразования напряжения переменного тока. Он состоит из сердечника с двумя или несколькими обмотками. На одну из катушек подаётся переменное напряжение. Проходящий при этом через неё ток, вызывает изменение во времени магнитного потока в сердечнике.

Этот поток пронизывает все обмотки и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС. В зависимости от соотношения числа витков в катушках исходное напряжение во вторичной обмотке повышается или понижается в сравнении с поданным.

Сердечник необходим для более эффективной трансформации напряжения уменьшения потерь на рассеянии.

Сердечник трансформатора испытывает значительное воздействие переменного магнитного поля. Это приводит к возникновению вихревых токов. В результате происходит нагревание магнитопровода что приводит к потерям энергии.

Изготавливаются сердечники из стали, перемагничивание которой также приводит к бесполезному расходованию электроэнергии.

Как уменьшить потери

Величина потерь на перемагничивание зависит от нескольких факторов:

свойств вещества из которого изготовлен сердечник. Материалы плохо поддающиеся намагничиванию, так же с трудом перемагничиваются. И тем большая энергия расходуется, что выражается в нагревании;
частоты перемагничивания;
наибольшего значения магнитной индукции.

Потери уменьшают за счёт использования специальной трансформаторной стали. Она требует меньшую энергию на перемагничивание в сравнении с другими веществами.

Вихревые токи достигают наибольших значений в массивных проводниках из-за их малого сопротивления. Для их уменьшения необходимо увеличить электрическое сопротивление. Этого достигают за счёт набора сердечника из отдельных листов. Толщина стальных пластин выбирается не более 0,5 мм.

Чтобы при нагревании листы между собой не сплавились, для снижения потерь на вихревые токи пластины изолируют друг от друга. В качестве разделителя используют лак, окалину. Существуют химические способы изоляции стальных листов. Прослойки оказывают вихревым токам сильное сопротивление, купируют их действие, что значительно снижает энергопотери.

Основные виды сердечников

Трансформаторы имеют различные сферы применения, технические характеристики, габариты. Они отличаются и по типу магнитопроводов. Конструктивно сердечники разделены на три основных вида:

Стержневой сердечник сконструирован в виде буквы П и состоит из двух стержней, соединённых ярмом. При необходимости защитить обмотки от внешних воздействий используют броневые магнитопроводы. Ярмо находится с внешней части и полностью закрывает, расположенный внутри стержень с обмоткой.

Сердечники классифицируют так же по способу сборки пластин:

наборка из штампованных пластин. К преимуществам магнитопроводов из листов относят возможность их изготовление из не очень прочных материалов;
навитые металлические ленты. Такие сердечники более полно используют магнитную энергию, но при этом имеют повышенный уровень потерь. Тороидальная намотка лент самая сложная, но энергетически наиболее выгодная.

Имеются различия в соединении стержней с ярмом. Их собирают двумя способами:

встык, когда все элементы собираются из пластин отдельно. Соединяются в единый сердечник на последнем этапе сборки трансформатора: после того, как уложены обмотки;
впереплёт. Такие магнитопроводы называют шихтованными. Они почти не имеют потерь в местах соединения.

Особенности импульсных нагрузок

Для приборов несущих импульсную нагрузку применяют специальные трансформаторы. Они способны преобразовать напряжение и силу тока при импульсных нагрузках и выдержать их разрушающее действие. Типы сердечников импульсных трансформаторов по форме не отличаются от других видов приборов.

Наиболее часто магнитопровод изготавливают в виде тора из феррита. На него наматываются обмотки особым способом: в первичной витку укладываются против часовой стрелки, а во вторичной – по часовой.

Такой трансформатор можно изготовить самостоятельно, необходимо только учесть требования сохранения импульса.

Расчёт мощности преобразователя

Каждый трансформатор имеет технические характеристики, указанные в паспорте. Бывает необходимо провести самостоятельные расчёты обмотки и мощности если данные утеряны. Значение мощности важно для определения возможности использования конкретного преобразователя.

Перед тем как определить мощность трансформатора по сечению сердечника, изучают тип магнитопровода. Если сердечник имеет Ш форму выполняют такие вычисления:

измеряют толщину набора пластин;
делают замер центральной части;
перемножаются полученные результаты.

После этого проводится расчёт по формуле:

где Sплощадь сечения, 1,33 коэффициент. Полученное значение покажет возможность установки данного трансформатора в прибор известной мощности. Если расчёты дали показатель меньше чем у аппаратуры, значит трансформатор использовать нельзя.

Магнитопровод это устройство, предназначенное для прохождения магнитных потоков, возникающих от протекающего тока в обмотках различных электроприборов. МП являются неотъемлемыми частями катушек индуктивности, трансформаторов, реле и пр.

Усилитель магнитного поля

Электромагнитное поле неразрывно взаимосвязано с током. Его свойства используются во всех электрических машинах, устройствах электроники и автоматики. Предназначение магнитопроводов состоит в том, чтобы передавать и усиливать магнитное поле.

Усилитель магнитного поля – это сердечник, охваченный витками катушек (обмоток). В зависимости от вида применяемого материала, добиваются определённых характеристик МП.

Источник: https://ostwest.su/instrumenty/chto-takoe-magnitoprovod-v-transformatore.php/

Магнитопроводы трансформаторов

By Admin Cat Магнитопровод6 комментариев
Warning: strpos(): Empty needle in /home/users/v/oshkin-mail/domains/transformator220.ru/wp-content/plugins/contextual-related-posts/includes/main-query.php on line 252

Магнитопровод силового трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

магнитопроводы трансформаторов

Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.
Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.

Виды магнитопроводов трансформаторов бывают:

1, 4 – броневые,2, 5 – стержневые,

6, 7 – кольцевые.

Правда, кольцевых штампованных магнитопроводов я никогда не видел.
Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Стыковая конструкция

В такой конструкции сборка ярм и стержней осуществляется раздельно. Вначале на стержень монтируют обмотку, после этого крепят верхнее ярмо. Для изоляции пластин между стыкующимися элементами укладывают электрокартон.

После монтажа ярма, конструкция прессуется и стягивается с помощью вертикальных шпилек. Такой тип сборки применяется для шунтирующих и токоограничивающих реакторов. Зависит это, в основном, от габаритов установки.

При небольших размерах конечного изделия, такая сборка очень удобна, так как нужно лишь снять верхнее ярмо для монтажа обмоток.

Когда речь идет о применении такой конструкции в силовых трансформаторах, возникает потребность в громоздких устройствах для стяжки изделия. Поверхности стержней и ярм, подлежащих стыковке, должны быть механически обработаны. Это снижает магнитное сопротивление, но требует больших материальных затрат и времени. Поэтому для силовых трансформаторов применяется другой вид сборки – шихтовка.

Шихтованная конструкция

В такой конструкции ярма и стержни представляют собой переплет. Их разбивают на слои определенной толщины. Состоит каждый такой пакет из двух-трех листов стали. Каждый слой содержит пластины, часть которых должна заходить в ярмо. Необходимо следить за тем, чтобы пластины предыдущего слоя перекрывали стыки пластин соседнего элемента.

Преимуществом такого вида сборки являются:

небольшой вес конструкции;
малые зазоры в зонах стыков;
малый ток холостого хода;
повышенная механическая прочность.

Из недостатков можно выделить фактор более сложной сборки трансформатора.

Сначала необходимо произвести расшихтовку верхнего ярма на отдельные слои. Затем обмотки насаживают на стержни и повторяют шихтование. Это делает монтаж более трудоемким. Проводить его должен квалифицированный специалист, так как некачественная сборка может ухудшить технические параметры трансформатора.

Влияние некачественной сборки на характеристики изделия

Наиболее распространенным дефектом собранной конструкции может быть плохая стыковка ярма с пластинами стержня. Вследствие этого, появившиеся зазоры приведут к возрастанию тока холостого хода (Iхх) трансформатора. Также ухудшится магнитный поток.

Если при сборке изделия количество пластин, входящих в ярмо, будет менее требуемого, то это вызовет уменьшение поперечного сечения, что спровоцирует рост магнитной индукции и увеличение потерь на холостом ходу. Любые механические повреждения пластин магнитопровода, во время шихтовки, также вызовут ухудшение технических параметров трансформатора.

Конструкция магнитопроводов силовых трансформаторов

У броневых магнитопроводов сечения стержней прямоугольные, а стержневые и бронестержневые магнитопроводы имеют в сечении вид многоугольника, вписанного в окружность (рисунок 8, а, б). В этом случае обмотки имеют вид круговых цилиндров и вследствие ступенчатого сечения магнитопровода коэффициент заполнения сталью полости обмотки получается большим.

Такая конструкция с точки зрения расхода материалов, уменьшения габаритов и стоимости изготовления трансформатора, а также механической прочности обмоток является наиболее рациональной. Число ступеней магнитопровода увеличивается с увеличением мощности.

В мощных трансформаторах в сечении магнитопровода предусматриваются каналы для его охлаждения циркулирующим трансформаторным маслом (рисунок 8, б).

рис 8, Формы сечения стержней трансформаторов, рис. 9 Формы сечения ярем трансформаторов

Для упрощения технологии изготовления ярем их сечение берется прямоугольным или с небольшим числом ступеней (рисунок 9). Форма сечения ярма и его сочленение со стержнем выбираются с учетом обеспечения равномерного распределения магнитного потока в сечении магнитопровода.

Площади сечения ярем выбираются так, чтобы индукция в них была на 10 – 15% меньше, чем в стержнях. Стяжка стержней трансформаторов средней (до 800 – 1000 кВ×А) и большой мощности показана на рисунках 10 и 11. Ярма трансформаторов стягиваются с помощью деревянных или стальных балок.

Для весьма мощных трансформаторов применяются и более сложные конструкции магнитопроводов.

Рис 10. Стяжка стержней трансформаторов средней мощности. Рисунок 11.

Стяжка стержней трансформаторов большой мощности 1 – деревянная планка; 2 – изоляционный цилиндр; 3 – деревянный стержень 1 – стальная шпилька; 2 – трубка из бакелизированной бумаги; 3 и 5 – шайбы из электротехнического картона; 4 – стальная шайба

Стержни магнитопроводов во избежание распушения спрессовывают (скрепляют).

Делают это обычно наложением на стержень бандажа из стеклоленты или стальной проволоки. Стальной бандаж выполняют с изолирующей пряжкой, что исключает создание замкнутых стальных витков на стержнях. Бандаж накладывают равномерно, с определенным натягом. Для опрессовки ярм 3 и мест их сочленения со стержнями 1 используют ярмовые балки 2, которые в местах, выходящих за крайние стержни (рис.

18), стягивают шпильками.
Во избежание возникновения разности потенциалов между металлическими частями во время работы трансформатора, что может вызвать пробой изоляционных промежутков, разделяющих эти части, магнитопровод и детали его крепления обязательно заземляют.

Заземление осуществляют медными лентами, вставляемыми между стальными пластинами магнитопровода одними концами и прикрепляемыми к ярмовым балкам другими концами.

Магнитопроводы трансформаторов малой мощности (обычно мощностью не более 1 кВ·А) чаще всего изготовляют из узкой ленты электротехнической холоднокатаной стали путем навивки. Такие магнитопроводы делают разрезными (рис. 1.9), а после насадки обмоток собирают встык и стягивают специальными хомутами.

Рисунок 12. Магнитопровод трансформатора небольшой мощностиРисунок 13. Раскрой листов (а) и укладка магнитопровода (б) трансформатора небольшой мощности

В однофазных трансформаторах весьма малой мощности (до 150 – 200 В×А) применяется броневая конструкция магнитопроводов.

При этом стремятся к наибольшему упрощению их изготовления и сборки, а также к уменьшению отходов листовой стали. Обычно штамповка листов магнитопровода производится по одному из вариантов, изображенных на рисунках 12 и 13.

В первом случае лист вырубается одним ударом штампа и имеет прорезь n; при сборке средний лепесток временно отгибается и вводится внутрь катушки обмотки, лепесток последующего листа вводится внутрь катушки с противоположного, торцевого, ее конца и так далее.

Во втором случае одновременно вырубаются Ш-образные листы Ш1 и Ш2 и ярмовые листы Я1 и Я2 (рисунок 13, а), из которых составляются два слоя листов магнитопровода (рисунок 13, б). При этом листы вводятся внутрь катушки также поочередно с одного и второго ее конца.

Магнитопроводы силовых трансформаторов собираются из листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм марок 1511, 1512, 1513 или 3411, 3412, 3413. Применение холоднокатаной стали в последние годы все больше расширяется.

Межлистовая изоляция осуществляется путем односторонней оклейки листов стали изоляционной бумагой толщиной 0,03 мм или двустороннего покрытия изоляционным масляным лаком.

Индукции в стержнях трансформаторов мощностью 5 кВ×А и выше находится в пределах 1,2 – 1,45 Т для горячекатаных сталей и 1,5 – 1,7 Т для холоднокатаных сталей у масляных трансформаторов и соответственно 1,0 – 1,2 Т и 1,1 – 1,5 Т у сухих трансформаторов.

Трансформатор. Ликбез по магнитопроводу

Сегодня поговорим о такой теме как сердечник трансформатора.

Источник: https://transformator220.ru/magnitoprovod/silovyh-transformatorov.html

Особенности строения сердечника трансформатора

Сердечник необходим для более эффективной трансформации напряжения уменьшения потерь на рассеянии.

Сердечник трансформатора испытывает значительное воздействие переменного магнитного поля. Это приводит к возникновению вихревых токов. В результате происходит нагревание магнитопровода что приводит к потерям энергии.

Планарные силовые трансформаторы компании Payton

До середины 80-х годов планарные технологии производства силовых трансформаторов ограничивались в основном разработками в военной и аэрокосмической промышленности.

Пионером широкого коммерческого использования планарных технологий был Алекс Естров, опубликовавший в 1986 году некоторые данные о своих разработках в области производства планарных силовых трансформаторов, работающих на резонансной частоте 1 МГц. Идею ожидал успех.

Некоторое время спустя Естров организовал компанию (сегодня Payton Power Magnetics Ltd.), начавшую производство планарных силовых трансформаторов и дросселей.

Что же такое планарная технология и чем она примечательна? Рассмотрим пример, который объясняет принцип построения планарных силовых трансформаторов (рис. 1). На рисунке представлен силовой трансформатор в разобранном виде.

Он состоит из нескольких пластин с нанесенными на них витками обмотки и изоляционных пластин, отделяющих пластины обмотки друг от друга. Обмотка силового трансформатора выполнена в виде дорожек на печатных платах или участков меди, нанесенных на плату печатным способом.

Все слои размещаются друг над другом и удерживаются двумя частями ферритового сердечника.

Рис.1. Планарная технология исполнения устройств

Стремление к уменьшению габаритных размеров и в то же время к повышению мощности — общая дилемма развития современных силовых устройств. В планарном силовом трансформаторе чередование слоев с первичной и вторичной обмотками приводит к образованию сильной магнитной связи и, как следствие, к значительному повышению КПД силового трансформатора.

В то же время благодаря планарной технологии уменьшаются габаритные размеры устройства.

При этом планарные силовые трансформаторы, в отличие от традиционных, имеют относительно большую эффективную площадь охлаждения и их легче охлаждать — можно использовать различные варианты — естественное, принудительное, односторонний и двусторонний радиатор, жидкостное.

Еще одна положительная черта планарных устройств — малый разброс электрических параметров от устройства к устройству. Силовой трансформатор с проволочной обмоткой обладает большим разбросом параметров, так как проволока в процессе намотки ложится на каркас неравномерно, что не может не влиять на параметры устройства (например, индуктивность, добротность).

Планарные силовые трансформаторы собираются на основе многослойных печатных плат. Каждая плата изготавливается одним и тем же способом. Дорожки на платах также наносятся печатным способом. Травление плат — всегда один и тот же процесс.

Погрешности параметров планарного силового трансформатора в сотни раз меньше погрешностей традиционного силового трансформатора с проволочной обмоткой.

Планарные силовые трансформаторы идеально подходят для телекоммуникационных систем, компьютеров, авиационных бортовых систем, силовых источников питания, сварочных аппаратов, систем индукционного нагрева — везде, где необходимы силовые трансформаторы с высоким КПД и малыми габаритами.

Основные преимущества планарных силовых трансформаторов:

высокая мощность при небольших габаритных размерах (10 Вт— 20 кВт);
высокий КПД устройств (97-99%);
широкий температурный диапазон: от-40 до +130 °С;
диэлектрическая прочность устройств 4-5 кВ;
низкая индуктивность рассеяния;
диапазон рабочих частот планарных устройств лежит в пределах от 20 кГц до 2,5 МГц;
высокая мощность при малых размерах — планарные силовые трансформаторы включают, как правило, от одной до семи обмоток;
малый разброс параметров при серийном производстве устройств;
очень низкий уровень электромагнитных помех;
малые габариты и вес.

Планарные силовые трансформаторы Payton

Payton производит широкую номенклатуру планарных трансформаторов мощностью от 5 Вт до 20 кВт. Силовые трансформаторы Payton, обладая небольшими размерами (рис. 2), способны работать на больших мощностях и обеспечивают хорошие тепловые характеристики. В таблице 1 представлены данные по размеру, мощности, весу и по типоразмеру сердечника.

Рис.2. Трансформаторы на основе сердечников по размерами, приведенным в таблице 1

Таблица 1. Различные варианты сердечников

Линия продуктов компании Payton включает в себя устройства, рассчитанные на различные мощности и предназначенные для использования в телекоммуникационном оборудовании, в импульсных источниках питания, AC-DC и DC-DC преобразователях напряжения и т. п. В таблице 2 представлены характеристики некоторых типов планарных силовых трансформаторов компании Payton.

Таблица 2. Характеристики моделей силовых трансформаторов

Изначально разработчики компании Payton ориентировались на производство силовых трансформаторов только для импульсных источников питания (ИИП), для применения в сварочных аппаратах и системах индукционного нагрева. Однако сейчас они применяются практически повсеместно.

Силовые трансформаторы Payton идеально подходят для применения в импульсных источников питания для сварочных аппаратов. Силовые трансформаторы отлично вписываются в структуру импульсного источника питания, гарантируя большую продолжительность его работы.

Известно, что импульсные источники питания сварочных аппаратов генерируют критично высокие значения выходных токов. Поэтому вторичных витков в большинстве случаев всего несколько. Планарные трансформаторы подходят, таким образом, для работы с высокими значениями токов и могут использоваться в сварочном оборудовании.

Применение планарных силовых трансформаторов может значительно уменьшить размеры и вес конечного устройства.

Планарный силовые трансформатор также хорошо вписывается в структуру импульсных источников питания для систем индукционного нагрева. Для этих целей, например, был выпущен силовой трансформатор мощностью 20 кВт (рис. 3) и размерами 180×104×20 мм.

Рис. 3. Силовой трансформатор для использования в импульсных источников питания сварочного аппарата

Компания Payton предлагает силовые трансформаторы с выводами для различных способов монтажа. Возможны варианты как для поверхностного, так и сквозного монтажа на печатную плату. Плоские поверхности сердечников пригодны для автоматического монтажа. Кроме того, есть устройства с выводами для навесного монтажа.

Планарные дроссели Payton

Payton производит широкую номенклатуру дросселей, собираемых по планарной технологии. Дроссели Payton, как и силовые трансформаторы, при небольших размерах обеспечивают значительную мощность. Дроссели производятся по технологии предварительного намагничивания сердечника.

Хотя, данная технология известна давно, она не находила широкого применения вследствие высокой стоимости специальных магнитных материалов, традиционно использующихся для изготовления сердечников, невозможности работы устройств на высоких частотах и ухудшения характеристик в результате размагничивания сердечника.

Разработчикам Payton удалось устранить эти недостатки путем использования сердечников из ферромагнитных материалов — недорогой и эффективной замены сердечникам из специальных магнитов.

Технология предварительного намагничивания сердечников позволяет удвоить значение индуктивности дросселя без изменения тока, либо удвоить значение тока при неизменной индуктивности. Новая технология производства дросселей позволяет снизить потери мощности в 4 раза и уменьшить контактную площадку на 30-40% (рис. 4).

Рис. 4. Дроссели, выполненные по новой и старой технологии предварительного намагничивания с одинаковыми параметрами

Тестирование дросселей на ухудшение магнитных свойств показало, что на рабочих частотах до 1 МГц ухудшения магнитных свойств сердечников не происходит даже при 10-кратном превышении напряженности поля по сравнению с обычным эксплуатационным значением.

Гибридные дроссели

Кроме того, Payton активно развивает технологии построения гибридных планарных дросселей, которые способны работать на высоких резонансных частотах. Эти устройства построены на основе «6-коленного» планар-ного ферромагнитного сердечника, совмещенного с многожильной обмоткой. Такое сочетание позволяет достигнуть высокого показателя добротности на высоких частотах. Например, значение добротности дросселя индуктивностью 40 мкГн при токе 3 А и рабочей частоте 1 МГц составляет 500!

Дроссель-фильтр

Payton также производит планарные дроссели, специально разработанные для ослабления синфазных помех. Соотношение между индуктивностью рассеяния и собственной индуктивностью устройства уменьшено до 0,005%.

Благодаря высокому значению собственной емкости, планарные дроссели синфазных помех могут включать в себя входные и выходные конденсаторы. Поэтому этот вид дросселей может использоваться как фильтр синфазных помех.

Уже сегодня идут разработки планарных дроссель-фильтров, которые будут работать при токах до 200 А.

Заключение

Благодаря стабильности технических характеристик, высокому КПД и эффективному методу охлаждения планарных устройств компании Payton их использование — привлекательное решение для производителей импульсных источников питания.

Тенденция удешевления производства многослойных печатных плат делает планарные силовые трансформаторы все более доступными для самых разнообразных применений.

Можно предположить, что в ближайшем будущем планарные устройства полностью вытеснят традиционные трансформаторы с проволочной обмоткой.

Источник: https://power-e.ru/components/planarnye-silovye-transformatory/

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Где используются диоды в электротехнике