Что такое импульсный трансформатор и как его рассчитать? Схема повышающего трансформатора
2. Повышающие и понижающие трансформаторы | 9. Трансформаторы | Часть2
2. Повышающие и понижающие трансформаторы
Повышающие и понижающие трансформаторы
До сих пор мы с вами рассматривали трансформаторы, у которых первичная и вторичная обмотки имели одинаковую индуктивность, давая примерно одинаковые уровни напряжения и тока в обоих цепях. Однако, равенство напряжений и токов между первичной и вторичной обмотками трансформатора не является нормой для всех трансформаторов. Если индуктивности двух обмоток имеют разную величину, происходит нечто интересное:
transformer v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 10000 l2 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .end freq v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 9.975E-05 Primary winding freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E-01 9.962E-04 Secondary winding
Обратите внимание на то, что вторичное напряжение примерно в десять раз меньше первичного (0,9962 вольт против 10 вольт), а вторичный ток примерно в десять раз превышает первичный (0,9962 мА против 0,09975 мА). В этом SPICE моделировании описано устройство, которое в десять раз понижает напряжение и в десять раз повышает ток.
Трансформатор - это очень полезное устройство. С его помощью мы легко можем повысить или понизить напряжение и ток в цепях переменного тока. Появление трансформаторов сделало практической реальностью передачу электроэнергии на большие расстояния. Трансформаторы позволяют уменьшить потери на проводах линий электропередач (соединяющих генерирующие станции с нагрузками) путем повышения переменного напряжения и понижения переменного тока. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) трансформаторы понижают уровни напряжения до более безопасных значений и снижают стоимость применяемого оборудования. Трансформатор, который на выходе (во вторичной обмотке) вырабатывает более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке), называется повышающим трансформатором (его вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная). И наоборот, понижающий трансформатор вырабатывает на своем выходе меньшее напряжение, чем подается на его вход, поскольку его вторичная обмотка имеет меньшее число витков по сравнению с первичной.
Посмотрите еще раз на фотографию, показанную в предыдущей статье:
На поперечном разрезе трансформатора хорошо видно первичную и вторичную обмотки.
Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое число витков вторичной обмотки. Он преобразует высокое напряжение и маленький ток в низкое напряжение и большой ток. Благодаря большому току вторичной обмотки, в ней используется провод большого сечения. Первичная обмотка, ток в которой имеет небольшую величину, может быть выполнена из провода меньшего сечения.
Любой из рассмотренных типов трансформаторов можно использовать по противоположному назначению (подключить вторичную обмотку к источнику переменного напряжения, а первичную обмотку - к нагрузке). В этом случае трансформатор будет выполнять противоположную функцию: понижающий трансформатор будет функционировать как повышающий, и наоборот. Однако, для эффективной работы трансформатора индуктивности каждой из его обмоток должны быть спроектированы под конкретные рабочие диапазоны напряжения и тока (этот вопрос рассматривался в предыдущей статье). Поэтому, при использовании трансформатора по "противоположному" назначению, напряжения и токи его обмоток должны оставаться в исходных конструктивных параметрах. Только в этом случае трансформатор будет эффективен (и не будет поврежден чрезмерным напряжением или током!).
Трансформаторы часто имеют такую конструкцию, что не очевидно, какие провода принадлежат к первичной обмотке, а какие к вторичной. Во избежание путаницы, на многих трансформаторах (в основном импортного производства) используется обозначение "Н" для высоковольтной обмотки (первичная обмотка в понижающем трансформаторе, вторичная обмотка в повышающем трансформаторе), и обозначение "X" для низковольтной обмотки. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с надписью «h2», «h3», «X1» и «X2».
Если вы вспомните, что мощность равна произведению напряжения и тока, то поймете почему напряжение и ток всегда движутся в "противоположных направлениях" (если напряжение увеличивается, то ток уменьшается, и наоборот). Вы так же поймете, что трансформаторы не могут производить энергию, они могут только преобразовывать ее. Любое устройство, которое могло бы произвести больше энергии, чем потребило, нарушило бы Закон сохранения энергии (энергия не может быть создана или уничтожена, она может быть только преобразована).
Практическая значимость вышесказанного становится более очевидной, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов, преобразование уровней напряжения и тока могло быть достигнуто только за счет использования установок, содержащих моторы и генераторы:
Установка мотор/генератор иллюстрирует основной принцип трансформатора
В этой установке мотор механически соединен с генератором. Генератор предназначен для получения желаемых уровней напряжения и тока за счет скорости вращения мотора. В то время, как и мотор и генератор являются достаточно эффективными устройствами, использование их в связке не обладает достаточной эффективностью, так что общий КПД установки находится в диапазоне 90% или менее. Кроме того, движущиеся части данных установок подвержены трению и механическому износу, а это, в свою очередь, влияет как на срок службы, так и на производительность. Трансформаторы же, с другой стороны, способны преобразовывать переменное напряжение и ток с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.
Справедливости ради стоит сказать, что установки мотор/генератор не обязательно являются устаревшими в сравнении с трансформаторами во всех сферах применения. Если трансформаторы явно превосходят моторы/генераторы в преобразовании переменного напряжения и тока, то они не могут преобразовать одну частоту переменного тока в другую, а также преобразовать (сами по себе) постоянное напряжение в переменное или наоборот. Установки мотор/генератор могут все это делать относительно просто, хотя и с некоторыми ограничениями эффективности, описанными выше. Эти установки также обладают уникальным свойством сохранения кинетической энергии: то есть, если по какой-либо причине источник питания мотора мгновенно отключается, его угловой момент (инерция вращательного движения) будет еще некоторое время поддерживать вращение генератора, изолируя тем самым нагрузку (питаемую генератором) от «сбоев» в основной энергосистеме.
При внимательном просмотре цифр в SPICE анализе вы должны увидеть соотношение между коэффициентом трансформации и двумя индуктивностями. Обратите внимание на то, что первичная обмотка (l1) имеет в 100 раз большую индуктивность, чем вторичная (10000 Гн против 100 Гн), и что напряжение было понижено с 10 В до 1 В (в 10 раз). Обмотка с большей индуктивностью имеет более высокое напряжение и меньший ток. Поскольку обе обмотки трансформатора намотаны вокруг одного и того же сердечника (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на их индуктивность равны, за исключением количества витков в каждой из обмоток. Если мы еще раз взглянем на формулу индуктивности, то увидим, что индуктивность катушки пропорциональна квадрату числа ее витков:
Таким образом, должно быть очевидно, что две обмотки трансформатора в вышеприведенном SPICE моделировании при соотношении их индуктивностей 100 : 1 должны иметь соотношение витков провода 10 : 1, так как 10 в квадрате равно 100. Поскольку соотношение витков соответствует соотношению между первичным и вторичным напряжениями и токами (10 : 1), мы можем сказать, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен соотношению витков провода между первичной и вторичной обмотками.
Повышающее / понижающее действие соотношения витков обмоток в трансформаторе аналогично соотношениям шестеренок в механических редукторных системах, которые преобразуют значения скорости и крутящего момента во многом таким же образом:
Повышающие и понижающие трансформаторы, применяющиеся для распределения электроэнергии, могут иметь гигантские размеры (сопоставимые с размером дома). На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около четырех метров:
Обзор:
- Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношениями витков первичных и вторичных обмоток.
- Коэффициент трансформации напряжения равен квадратному корню из отношения индуктивности первичной обмотки к индуктивности вторичной обмотки.
www.radiomexanik.spb.ru
принцип работы, виды и расчёт
Импульсные трансформаторы (ИТ) являются востребованным прибором в хозяйственной деятельности. Часто устанавливают в блоки питания бытовой, компьютерной, специальной техники. Импульсный трансформатор своими руками создают мастера с минимальным опытом работы в области радиотехники. Что это за устройство, а также принцип работы будут рассмотрены далее.
Область применения
Задача импульсного трансформатора заключается в защите электрического прибора от короткого замыкания, чрезмерного увеличения значения напряжения, нагрева корпуса. Стабильность блоков питания обеспечена импульсными трансформаторами. Подобные схемы применяются в триодных генераторах, магнетронах. Импульсник применяется при работе инвертора, газового лазера. Данные приборы устанавливают в схемах в качестве дифференцирующего трансформатора.
Радиоэлектронная аппаратура основана на трансформаторной способности импульсных преобразователей. При использовании импульсного блока питания организовывается работа цветного телевизора, обычного компьютерного монитора и т. д. Помимо обеспечения потребителя током требуемой мощности и частоты, трансформатором выполняется стабилизация значения напряжения при работе оборудования.
Видео: Как работает импульсный трансформатор?
Требования к приборам
Преобразователи в блоках питания обладают рядом характеристик. Это функциональные устройства, имеющие определенную габаритную мощность. Они обеспечивают правильное функционирование элементов в схеме.
Импульсный бытовой трансформатор обладает надежностью и высоким перегрузочным порогом. Преобразователь отличается стойкостью к механическим, климатическим воздействиям. Поэтому схема импульсного блока питания телевизоров, компьютеров, планшетов. отличается повышенной электрической устойчивостью.
Приборы обладают небольшой габаритной характеристикой. Стоимость представленных агрегатов зависит от области применения, трудозатрат на изготовление. Отличие представленных трансформаторов от иных подобных приборов заключается в их высокой надежности.
Принцип работы
Рассматривая, как работает агрегат представленного типа, нужно понять отличия между обычными силовыми установками и устройствами ИТ. Намотка трансформатора имеет разную конфигурацию. Это две катушки, связанные магнитоприводом. В зависимости от количества витков первичной и вторичной намотки, на выходе создается электричество с заданной мощностью. Например, в трансформаторе преобразовывается напряжение 12 в 220 В.
На первичный контур подаются однополярные импульсы. Сердечник остается в состоянии постоянного намагничивания. На первичной намотке определяются импульсные сигналы прямоугольной формы. Интервал между ними во времени короткий. При этом появляются перепады индуктивности. Они отражаются импульсами на вторичной катушке. Эта особенность является основой принципов функционирования подобного оборудования.
Разновидности
Выделяют разные типы импульсной схемы силового оборудования. Агрегаты отличаются в первую очередь формой конструкции. От этого зависят эксплуатационные характеристики. По виду обмотки различают агрегаты:
- Тороидальный.
- Броневой.
- Стержневой.
- Бронестержневой.
Поперечное сечение сердечника бывает прямоугольное, круглое. Маркировка обязательно содержит информацию об этом факте. Также различают тип обмоток. Катушки бывают:
- Спиральные.
- Цилиндрические.
- Конические.
В первом случае индуктивность рассеивания будет минимальной. Представленный тип преобразователя применяется для автотрансформаторов. Намотка при этом выполняется из фольги или тенты из специального материала.
Цилиндрический тип обмотки характеризуется низким показателем рассеивания индуктивности. Это простая , технологичная конструкция.
Конические разновидности значительно уменьшают рассеивание индуктивности. Емкость обмоток при этом мало увеличивается. Изоляция между двумя слоями обмоток пропорциональна напряжению между первичными витками. Толщина контуров увеличивается от начала к концу.
Представленное оборудование отличается различными эксплуатационными характеристиками. В их число входят габаритная мощность, напряжение на первичной, вторичной обмотке, масса и размер. При указании маркировки учитываются перечисленные характеристики.
Преимущества
Блоки питания с импульсным устройством обладают массой достоинств перед аналоговыми приборами. Именно по этой причине их подавляющее большинство изготавливается по представленной схеме.
Трансформаторы импульсного типа отличаются следующими преимуществами:
- Малый вес.
- Низкая цена.
- Повышенный уровень КПД.
- Расширенный диапазон напряжения.
- Возможность встроить защиту.
Меньшим весом конструкция обладает из-за увеличения частоты сигнала. Конденсаторы уменьшаются в объеме. Схема их выпрямления наиболее простая.
Сравнивая обычные и импульсные блоки питания, видно, что в последних потери энергии сокращаются. Они наблюдаются при переходных процессах. КПД при этом может составлять 90-98%.
Меньшие габариты агрегатов позволяют снизить затраты на производство. Материалоемкость конечного продукта значительно уменьшается. Запитывать представленные аппараты можно от тока с различными характеристиками. Цифровые технологии, которые применяются при создании малогабаритных моделей, позволяют применять в конструкции специальные защитные блоки. Они предотвращают появление короткого замыкания, прочие аварийные ситуации.
Единственным недостатком импульсных разновидностей устройств является появление высокочастотных помех. Их приходится подавлять различными методами. Поэтому в некоторых разновидностях точных цифровых приборов подобные схемы не используются.
Разновидности материалов
Представленное оборудование изготавливается из различных материалов. Создавая блоки питания представленного типа, потребуется рассмотреть все возможные варианты. Применяются следующие материалы:
- Электротехническая сталь.
- Пермаллой.
- Феррит.
Одним из лучших вариантов является альсифер. Однако его практически не найти в свободной продаже. Поэтому, желая создать оборудование самостоятельно, его не рассматривают в качестве возможного варианта.
Чаще всего для создания сердечника применяется электротехническая сталь марок 3421-3425, 3405-3408. Магнитно-мягкими характеристиками известен пермаллой. Это сплав, который состоит из никеля и железа. Его легируют в процессе обработки.
Для импульсов, интервал которых находится в пределах наносекунды, используется феррит. Этот материал имеет высокое удельное сопротивление.
Расчет
Чтобы создать и намотать трансформаторные контуры самостоятельно, потребуется произвести расчет импульсного трансформатора. Применяется специальная методика. Сначала определяют ряд исходных характеристик оборудования.
Например, на первичной обмотке установлено напряжение 300 В. Частота преобразования равняется 25 кГц. Сердечник выполнен из ферритового кольца типоразмером 31 (40х25х11). Сначала потребуется определить площадь сердечника в поперечном сечении:
П = (40-25)/2*11 = 82,5 мм².
Далее можно просчитать минимальное количество витков:
На основе полученных данных можно найти диаметр сечения провода, который потребуется для создания контуров:
Д = 78/181 = 0,43 мм.
Площадь сечения в этом случае равняется 0,12 м². Максимально допустимый ток на первичной катушке при таких параметрах не должен превышать 0,6 А. Габаритную мощность можно определить по следующей формуле:
ГМ = 300 * 0,6 = 180 Вт.
На основе полученных показателей можно самостоятельно рассчитать параметры всех составляющих будущего прибора. Создать трансформатор этого типа станет увлекательным занятием для радиолюбителя.
Подобный аппарат является надежным и качественным при правильной последовательности всех действий. Расчет проводится для каждой схемы индивидуально. При изготовлении подобного оборудования вторичная обмотка должна замыкаться на нагрузку потребителя. В противном случае прибор не будет считаться безопасным.
От типа сборки, материалов и прочих параметров зависит работа трансформатора. Качество схемы напрямую зависит от импульсного блока. Поэтом расчетам, выбору материалов уделяется высокое значение.
Интересное видео: Импульсный трансформатор своими руками
Рассмотрев особенности импульсных трансформаторов, можно понять их важность для многих радиоэлектронных схем. Создать подобное устройство самостоятельно можно только после соответствующего расчета.
protransformatory.ru
Принцип работы трансформатора и виды трансформаторов
Все прекрасно знают слово трансформатор. Многие знают самые разные виды трансформаторов, и даже умеют их установить и подключить своими руками. Но вот какое оно, устройство трансформатора и что это вообще такое, знают очень немногие. Итак, принцип работы трансформатора и что это вообще такое. Давайте присмотримся внимательнее.
Трансформатор что это и при чём тут трансформеры?
Начнём с транфсормеров, нашумевшего фильма. Если помните, в нём роботы могут принимать любую форму, если. Вот и первое «если». Если они принимают форму другого механизма. Стать объектом биологическим не может даже трансформер – только механизмом.
Это один из принципов действия трансформатора, он может изменить параметры напряжения и токов, но если у него есть входящее напряжение и если оно достаточное для преобразования. Кстати, само слово трансформатор образовано от латинского слова transformo - преобразовать, изменить или переделать, сохранив суть. Обратим внимание, не создать что-то новое, а именно изменить то, что есть.
Экскурс в историю или Фарадей и его опыты
Считается, что начало своей истории все виды трансформаторов ведут с 1831-го года, именно тогда Майкл Фарадей (куда же без Фарадея, если мы снова говорим про основы электричества!) сформулировал принципы электромагнитной индукции. По непонятным никому мотивам, Фарадей намотал на железное кольцо два провода одного сечения, но разной длины. Честное слово, не спрашивайте никого о мотивах этого поступка. Это и в печатном виде выглядит нелепо, а уж как это выглядело в жизни… Взрослый мужчина, обматывает железное колечко проводами…
Впрочем, свои резоны у Фарадея были, поскольку в итоге он получил принцип работы трансформатора, причём в том самом виде, в котором они, виды трансформаторов, благополучно дожили до наших дней. Итак, что обнаружил мистер Фарадей?
На железном кольце (сердечнике) были две изолированные обмотки (два провода, между которыми нет контакта). При подаче тока в одну обмотку, во второй возникал ток, хотя она и не была никуда подключена. Изначально Фарадей решает, что преодолел ограничения о сохранении энергии (не совсем верно считать, что этот принцип сформулировал Эйнштейн). Для демонстрации нарушения этого принципа он приглашает коллег. Они фиксируют эффекты, а независимо от них в процессе опытов Джозеф Генри обращает внимание на то, что использование магнитов меняет характеристики токов.
Сложно сказать, кому стоит доверить право открытия того, что мы называем принцип действия трансформатора, но оба этих учёных имеют свои единицы измерения. Вы их знаете:
- Генри (Гн или Н) единица измерения индуктивности.
- Фарад (Ф или F) единица измерения электрической ёмкости.
- Вольт. (В или V) единица измерения электрического потенциала.
Спросите, а при чём тут старина Вольт? Если мы говорим о том, чем занимались Генри и Фарадей? Да просто дело в том, что к тому времени без Вольта уже не обходилось ни одно измерение в электричестве. О чём красноречиво говорит уже то, что все мы наизусть знаем его фамилию.
Впрочем, довольно истории, вернёмся к теме. Трансформатор тока, принцип работы которого мы решили рассмотреть.
Итак, что такое трансформатор? Прежде всего, это металлический сердечник, на котором имеются две обмотки. Каждая из обмоток независима (изолирована от другой), но при подключении одной из них к сети, вторая индуцирует ток. Выглядит это как-то так:
Выглядит и правда как странная передача энергии, с нарушением принципа сохранения энергии, чему радовался Фарадей. Но эта иллюстрация всё объясняет и ставит на свои места:
Надеемся, эта картинка действительно объяснила принцип работы трансформатора, а также разъяснила, куда девается лишний ток или откуда берётся излишний. Если и после этой графики не всё ясно, давайте двигаться дальше.
Немного более серьёзно о том, что такое трансформатор, но простыми словами
Итак, начнём с того, что трансформатор Фарадея (не морщитесь, это все-таки Майкл его придумал), не выдавал ток во второй обмотке, когда в первой ток достигал максимального значения. Для получения тока во вторичной обмотке, приходилось заново включать первичную обмотку. Дело в том, что Фарадей работал с постоянным током. Именно это стало причиной того, что у нас по улицам катаются авто с бензиновыми ДВС. Если бы тогда Фарадей и Генри стали работать с переменным током, возможно в автомобилестроении дело до бензинового двигателя и не дошло бы.
Именно по этой причине, принцип работы трансформатора был сформулирован как изменение параметров тока при его нарастании до пиковых значений в первичной обмотке.
Вторым, не менее ошибочным описанием принципа действия трансформатора является это: «Трансформатор это устройство, предназначенное для преобразования тока одного напряжения в ток другого напряжения, но той же частоты» . Кроме этой несуразицы есть и иные формулировки, причём большинство из них крутится именно вокруг переменного тока.
Так в чём же такое отличие переменного тока от постоянного , с которым Фарадей собирал свои первые трансформаторы, а Генри первые электродвигатели? Разумеется, разница в том, что направление тока у переменного тока меняется само. То, что приходилось делать Фарадею, перезапуская первичную обмотку постоянного тока, переменный ток делает сам. Постоянно «гладя электромагнит против шерсти». До 50 герц в секунду. Именно это создаёт ЭДС, то самое при помощи чего меняются характеристики токов. И это то самое ЭДС, о котором часто говорят неверно, ведь трансформатор тока, принцип работы которого мы рассматриваем, работает не на магнитном сердечнике, а на ферромагнитном. Разница небольшая для тех, кто не в курсе, но она есть.
Итак, мы имеем ферромагнитный сердечник. Фактически замкнутое кольцо, которое набирается в промышленных вариантах из пластин, известных детям СССР как Ш, которые можно метать как сюрикены.
Левая и правая I этой буквы Ш основа обмотки первичной и вторичной. Эти буквы «вложены» одна в другую, это существенно удешевило создание контуров.
Делаем обмотку. Первичную и вторичную. Даже видеть этот процесс удовольствие. Хотя и довелось, наверное, немногим. Оформляем ввод-вывод и, конечно, маркируем изделие.
Остаётся указать, что нужно подать на входе и что мы получим на выходе. Если конечно на трансформаторе хватит места для маркировки.
Это конечно, шутка. Тут места хватит. А мы вот про это:
Это тоже трансформаторы, но физические размеры их несколько миллиметров толщиной.
В этом и есть принцип работы трансформатора, в котором размер не имеет значения. Именно принцип позволяет преобразовать напряжение. Принцип, а не физический размер.
Мы наматываем на ферромагнетик провода, по которым пускаем электрический ток. А с другой обмотки примерно таких же проводов, снимаем ток, но уже с другими значениями. В этом и состоит принцип действия трансформатора, если Вы поняли, куда девается разница понижения напряжения и откуда берётся дополнительное напряжение при повышении. Давайте, ещё немного почитаем физику электричества.
Куда уехал цирк, он был ещё вчера?
Давайте не будем обманывать себя так, как Фарадей, который изначально наблюдал энергию, берущуюся ниоткуда. Очень даже откуда и, кроме того, что она берётся, она ещё и вопреки стремлениям Фарадея очень даже сохраняется. Это хорошо видно на этой картинке:
Сколько вошло слева, столько вышло и справа. Точнее справа вышло меньше ровно настолько, сколько вернулось влево. Это классическая схема устройства трансформатора, понижающего напряжение.
После очень небольших доработок, это же устройство будет повышать напряжение, если это необходимо. Но это отдельная тема для разговора, ведь чтобы повысить напряжение, нужно добавить энергии. А если закон сохранения энергии никто не отменил, её нужно у кого-то украсть. Впрочем, это тоже шутка. Даже в принципе работы трансформатора, повышающего напряжение, ему ни у кого не надо воровать энергию. На него как раз и работает принцип сохранения энергии, как бы это нелепо и не выглядело со стороны. Но это так и есть.
Как повышение напряжения, так и понижение в трансформаторе совершенно точно соответствует принципам сохранении энергии. Количества энергии, если можно так выразиться.
- В случае понижения она возвращается туда, откуда поступает;
- В случае повышения используются материалы и специальные возможности, при которых частично энергия «добирается» из внешнего источника за счёт его «расхода».
Примерно так же, как с фломастером. Вообще устройство трансформатора очень похоже на фломастер. Если Вам хочется, чтобы он чертил красивую и толстую линию, его нужно заправить. И желательно делать это регулярно. Тогда он будет чертить линии, и радовать Вас красками. А можно кинуть его в ящик на пару лет и он высохнет. И если Вам понадобится линия, он Вам помочь не сможет. Высох.
Трансформатор это примерно то же самое. Если за ним не ухаживать, он «высохнет». И когда Вам понадобится линия питания, Вы можете оказаться в ситуации, в которой заправлять будет нечего и не за чем. Так что не стоит думать, что трансформатор это замечательный прибор для обмана закона сохранения энергии, обхода основ мироздания и возможности открутить назад счётчик, чтобы уменьшить платежи за электроэнергию.
Это ни первое, ни второе, ни третье. Это, образно говоря – компот. Десерт энергетики, который позволяет получить нам в нужном месте в нужное время нужные параметры сети. Все виды трансформаторов, которые сегодня используются в быту, предназначены именно для этого. И сам принцип работы трансформатора нацелен именно на это – дать нам нужное напряжение в нужном месте.
Не стоит пробовать обмануть основы физики. Фарадей, обнаружив ЭДС, думал что обманул. Генри, заметив колебательные движения без видимых трат энергии тоже. Даже Вольт считал, что обошёл закон сохранения энергии, создав свой замкнутый контур. Но все они, образно говоря, разбились о лодку Максвелла и причал Эйнштейна. Ну, то есть те, кто миновал рифы и мели Бора. Эти три столпа физики рассказали нам, в чём ошибались Фарадей, Генри и Вольт. Жаль, они не успели рассказать им.
Так что не пытайтесь обмануть закон сохранения энергии при помощи трансформатора. Это не получится. Лучше постарайтесь понять, как может пригодиться в буты устройство, способное изменить параметры сети для ваших целей.
- 12-ти вольтовой подсветки потолка.
- 24-х вольтовой системы полива.
- 12-ти вольтовой гирлянды на уличную ёлку у Вашего дома.
Да и мало ли для чего ещё? Всё это может помочь реализовать трансформатор. Небольшое такое сегодня устройство, которое иногда гудит или жужжит. Но устройство, которое всегда исправно может 220 Вольт изменить, трансформировать на 24-ре или на 12-ть.
obelektrike.ru
Как рассчитать и намотать трансформатор своими руками? FAQ
Как рассчитать и намотать силовой низкочастотный трансформатор для блока питания УНЧ? FAQ Часть 1
Эта тема возникла в связи с написанием статьи о самодельном усилителе низкой частоты. Хотел продолжить повествование, рассказав о блоке питания и добавив ссылку на какую-нибудь популярную статью о перемотке трансформаторов, но не нашёл простого понятного описания. Что ж поделаешь, всё нужно делать самому. 
https://oldoctober.com/
В этом опусе я расскажу, на примере своей конструкции, как рассчитать и намотать силовой трансформатор для УНЧ. Все расчёты сделаны по упрощённой методике, так как в подавляющем большинстве случаев, радиолюбители используют уже готовые трансформаторы. Статья рассчитана на начинающих радиолюбителей.
Самые интересные ролики на Youtube
Те же, кто хочет углубиться в расчёты, может скачать очень хорошую книжку с примерами полного расчёта трансформатора, ссылка на которую есть в конце статьи. Также в конце статьи есть ссылка на несколько программ для расчёта трансформаторов.
Близкие темы.
Блок питания для усилителя низкой частоты из доступных деталей. УНЧ, часть 3.
Как подружить Блокнот с Калькулятором Windows, чтобы облегчить расчёты?
Оглавление статьи.
- Как определить необходимую мощность силового трансформатора для питания УНЧ?
- Какую схему питания УНЧ выбрать?
- Расчёт выходного напряжения (переменного тока) трансформатора работающего на холостом ходу или без существенной нагрузки.
- Расчёт напряжения (постоянного тока) на выходе блока питания работающего при максимальной нагрузке.
- Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.
- Как определить габаритную мощность трансформатора?
- Где взять исходный трансформатор?
- Как подключить неизвестный трансформатор к сети?
- Как сфазировать обмотки трансформатора?
- Как определить количество витков вторичной обмотки?
- Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки?
- Как измерить диаметр провода?
- Как рассчитать количество витков первичной обмотки?
- Как разобрать и собрать трансформатор?
- Как намотать трансформатор?
- Как закрепить выводы обмоток трансформатора?
- Как изменить напряжение на вторичной обмотке не разбирая трансформатор?
- Программы для расчёта силовых трансформаторов.
- Дополнительные материалы к статье.
Страницы 1 2 3 4
Как определить необходимую мощность силового трансформатора для питания УНЧ?
Для колонок описанных здесь, я решил собрать простой усилитель мощностью 8-10 Ватт в канале, на самых дешёвых микросхемах, которые только удалось найти на местном радиорынке. Ими оказались – TDA2030 ценой всего по 0,38$.
Предполагаемая мощность в нагрузке должна составить 8-10 Ватт в канале:
10 * 2 = 20W
КПД микросхемы TDA2030 по даташиту (datasheet) – 65%.
20 / 0,65 = 31W
Я подобрал трансформатор с витым броневым магнитопроводом, так что, КПД можно принять равным – 90%.https://oldoctober.com/
31 / 0,9 = 34W
Приблизительно оценить КПД трансформатора можно по таблице.
| Мощность трансформатора (Вт) | КПД трансформатора (%) | |||
| Броневой штампованный | Броневой витой | Стержневой витой | Кольцевой | |
| 5-10 | 60 | 65 | 65 | 70 |
| 10-50 | 80 | 90 | 90 | 90 |
| 50-150 | 85 | 93 | 93 | 95 |
| 150-300 | 90 | 95 | 95 | 96 |
| 300-1000 | 95 | 96 | 96 | 96 |
Значит, понадобится сетевой трансформатор мощностью около 30-40 Ватт. Такой трансформатор должен весить около килограмма или чуть больше, что, на мой взгляд, прибавит моему мини усилителю устойчивости и он не будет «бегать» за шнурами.
Если мощность трансформатора больше требуемой, то это всегда хорошо. У более мощных трансформаторов выше КПД. Например, трансформатор мощностью 3-5 Ватт может иметь КПД всего 50%, в то время как у трансформаторов мощностью 50–100 Ватт КПД обычно около 90%.
Итак, с мощностью трансформатора вроде всё более или менее ясно.
Теперь нужно определиться с выходным напряжением трансформатора.
Вернуться наверх к меню
Какую схему питания УНЧ выбрать?
Для питания микросхемы, я решил использовать двухполярное питание.
При двухполярном питании не требуется бороться с фоном и щелчками при включении. Кроме того, отпадает необходимость в разделительных конденсаторах на выходе усилителя.
Ну, и самое главное, микросхемы, рассчитанные на однополярное питание и имеющие соизмеримый уровень искажений, в несколько раз дороже.
Это схема блока питания. В нём применён двухполярный двухполупериодный выпрямитель, которому требуются трансформатор с двумя совершенно одинаковыми обмотками «III» и «IV» соединёнными последовательно. Далее все основные расчёты будут вестись только для одной из этих обмоток.
Обмотка «II» предназначена для питания электронных регуляторов громкости, тембра и стереобазы, собранных на микросхеме TDA1524. Думаю описать темброблок в одной из будущих статей.
Ток, протекающий через обмотку «II» будет крайне мал, так как микросхема TDA1524 при напряжении питания 8,5 Вольта потребляет ток всего 35мА. Так что потребление здесь ожидается менее одного Ватта и на общей картине сильно не отразится.
Вернуться наверх к меню
Расчёт выходного напряжения (переменного тока) трансформатора работающего на холостом ходу или без существенной нагрузки.
Этот расчёт необходимо сделать, чтобы обезопасить микросхему от пробоя.
Максимальное допустимое напряжение питания TDA2030 – ±18 Вольт постоянного тока.
Для переменного тока, это будет:
18 / 1,41 ≈ 12,8 V
Падение напряжения на диоде* выпрямителя при незначительной нагрузке – 0,6 V.
12,8 + 0,6 = 13,4 V
*Схема применённого выпрямителя построена так, что протекающий в любом направлении ток создаёт падение напряжения только на одном из диодов. При использовании одной вторичной обмотки и мостового выпрямителя, таких диодов будет два.
При повышении напряжения сети, напряжение на выходе выпрямителя увеличится. По нормативам, напряжение сети должно быть в пределах – -10… +5% от 220-ти Вольт.
Уменьшаем напряжение на вторичной обмотке трансформатора для компенсации повышения напряжения сети на 5%.
13,4 * 0.95 ≈ 12,7 V
Мы получили значение максимального допустимого напряжения переменного тока на вторичной обмотке трансформатора при питании микросхемы TDA2030 от двухполярного источника без стабилизации напряжения.
Проще говоря, это чтобы напряжение не вылезло за пределы ±18V и не спалило микруху.
Те же значения для этой линейки микросхем.
| Тип микросхемы | На выходе трансформатора (~В) | Напряжение питания max (±В) |
| TDA2030 | 12,7 | 18 |
| TDA2040 | 14 | 20 |
| TDA2050 | 17,4 | 25 |
Вернуться наверх к меню
Расчёт напряжения (постоянного тока) на выходе блока питания работающего при максимальной нагрузке.
Этот расчёт необходимо сделать, чтобы оценить максимальную мощность на нагрузке и ограничить её путём снижения напряжения, если она выйдет за допустимые пределы для данного типа микросхемы или нагрузки.
Под нагрузкой напряжение переменного тока на вторичной обмотке понижающего трансформатора может уменьшиться.
12,7 * 0.9 ≈ 11,4V
Падение напряжения на диоде* выпрямителя резко возрастёт под нагрузкой и может достигнуть, в зависимости от типа диода, – 0.8… 1,5V.
11,4 – 1,5 = 9,9V
*Схема применённого выпрямителя построена так, что протекающий в любом направлении ток создаёт падение напряжения только на одном из диодов. При использовании одной вторичной обмотки и мостового выпрямителя, таких диодов будет два.
После выпрямителя получаем на конденсаторе фильтра напряжение постоянного тока:
9,9 * 1,41 ≈ 14V
Но, под нагрузкой, конденсатор не будет успевать заряжаться до максимально возможного напряжения. Поэтому, и в этом случае, исходное напряжение увеличивают на 10%.
14 * 0.9 = 12,6V
В реальности, действующее напряжение может быть и выше, а 12,6 Вольта, это тот уровень, на котором предположительно возникнет ограничение аудио сигнала. На картинке изображён эпюр напряжения на нагрузке, снятый при воспроизведении частоты синусоидального сигнала. Сигнал ограничен напряжением питания УНЧ.
При ограничении сигнала возникают сильные искажения, которые фактически и ограничивают выходную мощность УНЧ.
По даташиту, при напряжении питания ±12,6 Вольта и нагрузке 4 Ω, микросхема TDA2030 развивает синусоидальную мощность 9 Ватт. Этой мощности вполне хватит для моих скромных колонок и она не выйдет за пределы допуска для TDA2030.
Выходная мощность микросхем этой серии на нагрузке 4 Ω при использовании нестабилизированного блока питания с максимальным допустимым напряжением.
| Тип микросхемы | Мощность на нагрузке (Вт) | Напряжение питания на выходе БП под нагр. (±В) |
| TDA2030 | 9 | 12,6 |
| TDA2040 | 22 | 14 |
| TDA2050 | 35 | 18 |
Получив необходимые исходные данные, можно приступать к перемотке трансформатора.
Вернуться наверх к меню
Страницы 1 2 3 4
oldoctober.com
Страничка эмбеддера » Как работает трансформатор Тесла. Часть 3. Повышающий трансформатор.
В этой статье речь пойдет об одном из главных компонентов SGTC – повышающем трансформаторе.
ВНИМАНИЕ! Компоненты, описываемые в этой статье, чрезвычайно опасны. Неправильное обращение с ними может привести к серьезной травме или летальному исходу. Используя их, вы делаете это на свой страх и риск. Автор статьи не несет и не может нести никакой ответственности за ваши действия.
МОТ
В качестве повышающего трансформатора для SGTC чаще всего используется трансформатор от микроволновки, но-же Microwave Oven Transformer (MOT), на русском его тоже назыают “мот”.
Действующее выходное напряжение MOTа составляет 2кВ (а пиковое 2.8кВ). Такие трансформаторы выпускаются на мощность от 500 до 2000Вт. Кроме первичной и высоковольтной вторичной обмотки, в моте присутствует накальная обмотка. Эта обмотка обычно выдает напряжение 3В и ток до 15А.
Оба контакта первичной обмотки (которая подключается к сети) выведены как лепестки, а высоковольтная вторичная обмотка одним концом соединена с сердечником, а другим выведена на лепесток.
Для того, чтобы трансформатор эффективно работал на емкостную нагрузку (в микроволновке он именно на такую и нагружен), в него вставляют магнитные шунты. За счет замыкания части магнитного потока в обход вторичной обмотки, шунты вносят эквивалентную последовательную индуктивность, аналогичную включению балластного дросселя. Но ввиду малого сечения шунтов, использовать мот без дополнительного балласта нельзя. Для применений, где нужна большая активная мощность шунты выбивают.
Производители делают все, чтобы удешевить производство МОТов, поэтому эти трансформаторы работают на пределе. Сечение меди мало для такой мощности (иногда вместо меди вообще использую алюминий), а сердечник работает с насыщением. Из-за этого МОТы сильно греются и требуют принудительного воздушного охлаждения при запусках больше чем на пару минут.
От этих недостатков свободен так называемый совмот (Советский МОТ). Как следует из названия, это -трансформатор из микроволновок Советского (или Российского) производства. Совмоты рассчитаны на работу без принудительного охлаждения.
Часто, несколько МОТов включают вместе для увеличения выходного напряжения. Два мота включить относительно легко —
Такая конструкция будет хорошо работать на воздухе так-как напряжение между первичной и вторичной обмоткой у обоих трансформаторах не превышает напряжения при обычном включении. Обратите внимание на фазировку обмоток – в данном случае она очень важна!
Для охлаждения, МОТы можно заливать маслом, это может оказаться эффективнее, чем воздушный обдув.
Более двух МОТов включать не рекомендуется в любой конфигурации. Распространен миф о том, что 4 и более МОТа могут работать, если залить их маслом. Возможно, работать они и будут, но о надежности такой конструкции не может быть и речи. Напряжение между сердечником и первичной обмоткой крайних МОТов в таком включении будет сильно превышать напряжение на которое рассчитана изоляция (к примеру, для конструкции из четырех МОТов, напряжение между сердечником и первичной обмоткой крайних составит 220+2000В, а изоляция рассчитана только на 220).
МОТы нельзя считать трансформаторами, пригодными для работы в SGTC. Мот работает на пределе во всех отношениях, но на безрыбье и рак-рыба.
NST
Более подходящим, по моему мнению, повышающим трансформатором для начинающих является NST (Neon Sign Transformer) или трансформатор для неоновых вывесок. Несмотря на то, что выходное напряжение этого типа трансформаторов выше, чем у МОТа, выходной ток у них ограничен и, поэтому, они слегка безопаснее.
В конструкции NST также как и в конструкции МОТа имеются шунты. Эквивалентная последовательная индуктивность, созданная этими шунтами, достаточна для того, чтобы применять NST в SGTC без балласта.
Изоляция высоковольтной обмотки NST рассчитана лишь на номинальное рабочее напряжение и практически не имеет запаса электрической прочности. Поэтому, при использовании такого трансформатора для питания трансформатора Тесла, следует обязательно применять хорошие низкочастотные фильтры и предусмотреть защитные разрядники на землю.
NST выпускаются на напряжения от 1кВ до 15кВ, и могут выдавать ток от 20мА до 120мА.
Отечественный NST ТГ1020К – 10кВ 20мА
Трансформаторы для неона не нуждаются в принудительном охлаждении. Допускается параллельное соединение одинаковых NST.
В последнее время все чаще NST стали делать “электронными” – внутри вместо железа и меди стоит электронная схема. Такие трансформаторы для SGTC не подходят. Отличить электронный NST от железного можно по весу и по документации. Правило такое – чем NST тяжелее, тем лучше он подходит для теслы.
Свиньи
“свиньи” получили свое название получили от английского “Polepig”
Свиньи – это трансформаторы, монтируемые непосредственно на опорные столбы линий электропередач. Они предназначены для питания малых потребителей электроэнергии типа частных домов или железнодорожного оборудования. Напряжение высоковольтной обмотки таких трансформаторов составляет 6, 10 или 27.5кВ. Низковольтная обмотка рассчитана на 230В. “Свиньи” изготавливаются в различном исполнении — масляные и сухие герметизированные, однофазные и трехфазные. Однофазные, как правило, рассчитаны на сравнительно небольшие мощности — 0.63, 1, 1.25, 1.6, 2.5, 4, 10кВА. Трехфазные — обычно имеют мощность порядка 16кВА и выше.
Кроме силовых “свинов”, существуют измерительные — у них нормирован коэффициент трансформации. Такие трансформаторы предназначены для измерения, защиты и учета электроэнергии в высоковольтных сетях. Номинальные напряжения высоковольтной обмотки измерительных трансформаторов бывают такими: 3, 3.15, 4.5, 6, 6.3, 10, 10.5, 12, 13.5, 15, 18, 20, 24, 27.5, 31.5, 35, 63, 110кВ. Номинальная мощность измерительных трансформаторов лежит в диапазоне 0.3-2.5кВА. Низковольтные обмотки измерительных трансформаторов зачастую бывает рассчитаны на 100В (хотя выпускаются и варианты, рассчитанные на другие напряжения).
Общение со “свиньей” может закончится очень плачевно. Кроме опасности поражения током, в “свиньях” так-же присутствует горючее и, иногда, ядовитое (совтол и ПХБ) масло.
Экзотические системы питания
Тесластроители (особенно начинающие) пытаются придумать разные альтернативные источники питания. Цель – сэкономить финансы и использовать то, что есть под рукой. Типичные примеры — строчник с выпрямителем, или умножителем, катушка Румкорфа, эбонитовая палочка с тряпочкой, электрофорная машина итп. К сожалению, большинство попыток придумать что-то оригинальное оказывается совершенно неработоспособными, а те, что работают, показывают очень плохие результаты. Поэтому я настоятельно советую не изобретать чепуху, а делать катушки с использованием NST, или MOTов. Запомните – собрать хороший импульсный источник питания, способный работать в тесле во много раз сложнее, чем собрать саму теслу!
Общие сведения
Повторюсь – высоковольтные трансформаторы очень опасны! Для того, чтобы получить смертельный удар не обязательно прикасаться к выводу трансформатора – между вами может пробиться воздух. Не стоит полагаться на влажные изоляторы даже если они очень длинные. Перед тем, как касаться трансформатора, нужно быть совершенно уверенным в том, что он отключен от сети. Для этого можно повесить параллельно первичной обмотке трансформатора лампочку, а лучше две – одна может сгореть.
Корпус трансформатора и его сердечник должны быть заземлены. Это касается и МОТов и NST и “свинов”. Перед повышающим трансформатором должен стоять автомат, рассчитанный на максимальный потребляемый ток. Если его не поставить — можно сжечь проводку и трансформатор, а также устроить пожар.
Минимальная длинна штанги для “пускания дуг” – 1метр, но дуги лучше не пускать – такие эксперименты могут уменьшить продолжительность жизни трансформатора (и вашей) до нуля.
Благодарности
Electricman – за фотографию совмота — спасибо! Anton_111 – за рецензию, правку моих глупостей и информацию о свиньях.
bsvi.ru
Питание с помощью трансформатора | Шаг за шагом
Трансформатор понижает напряжение сети до величины, которая необходима для питания цепей накала (обычно 6,3 в). Нити накала сетевых ламп питаются непосредственно переменным током, так как катод их снабжен подогревателем (лист 110). Имеющийся в блоке питания выпрямитель преобразует переменное напряжение сети в постоянное напряжение, необходимое для питания анодных и экранных цепей, и поэтому такой выпрямитель называют анодным.
Переменное напряжение на анодный выпрямитель подается со специальной повышающей обмотки трансформатора, и это позволяет сохранять неизменным анодное напряжение (обычно оно составляет 150-250 в) при питании аппаратуры от сети с различным напряжением 100, 127 или 220 в. В приемнике или усилителе имеется два, а иногда и три трансформатора различного назначения, и тот из них, который используется для получения необходимых питающих напряжений, называют сетевым или силовым трансформатором.
Мы уже знаем, что если расположить рядом две катушки и по одной из них пропустить переменный ток, то возникающее вокруг этой катушки переменное магнитное поле наведет переменный ток во второй катушке. При этом напряжение, которое появится на концах второй катушки (обмотки), будет зависеть от того, насколько сильно обе катушки связаны общим магнитным полем, и от соотношения числа витков первой и второй обмотки: чем больше витков во второй (вторичной) обмотке, тем больше будет напряжение на ней.
Так, например, если в первой (первичной) обмотке имеется 100, а во второй 200 витков и если к первичной обмотке подводится напряжение 1 в, то на вторичной обмотке появится напряжение 2 в. Если уменьшить число витков вторичной обмотки в четыре раза (50 витков), то в четыре раза уменьшится действующее на ней напряжение (0,5 в). Цифра, показывающая, во сколько раз напряжение на вторичной обмотке больше, чем на первичной, называется коэффициентом трансформации n (лист 114). Коэффициент трансформации численно равен числу витков вторичной обмотки w2, деленному на число витков первичной обмотки w1.
Если w2 меньше, чем w1, то коэффициент трансформации меньше единицы и напряжение понижается (понижающий трансформатор). Иногда, правда, для удобства расчетов, в понижающем трансформаторе коэффициентом трансформации считают отношение w1 к w2, и величина п в этом случае получается больше единицы. Такое «переворачивание» формулы обычно оговаривают специальным примечанием.
Следует заметить, что никакой разницы между понижающим и повышающим трансформатором нет: все зависит от того, к какой обмотке подводится напряжение, то есть от того, какую обмотку мы считаем первичной. Любой повышающий трансформатор станет понижающим, если подвести напряжение к его вторичной обмотке. Точно так же можно понижающий трансформатор включить как повышающий.
Если рядом с первичной обмоткой, к которой подводится переменное напряжение, расположить несколько обмоток с разным числом витков, то с них можно получить несколько различных напряжений. Этот принцип и используется в трансформаторах и, в частности, в силовом трансформаторе для получения нужных напряжений: высокого напряжения для анодного выпрямителя и низкого напряжения для питания нитей накала ламп. В соответствии с этим в силовом трансформаторе имеются сетевые обмотки, к которым подводится напряжение от сети 127 или 220 в, повышающая обмотка (150-300 в) и накальная обмотка (6,3 в). В большинстве силовых трансформаторов имеется еще и вторая накальная обмотка (6,3 или 5 в) для специальной выпрямительной лампы - кенотрона (лист 116).
Для того чтобы усилить магнитное поле, связывающее обмотки трансформатора, их располагают на стальном сердечнике, который собирают «в перекрышку» (лист 115) из пластин толщиной 0,3-0,5 мм, имеющих форму буквы «Ш» (Ш-образные пластины).
В обозначении типа пластин после букв «Ш» или «УШ» (уширенные пластины) стоит цифра, показывающая ширину среднего стержня этой пластины. В описаниях аппаратуры часто указывают сечение сердечника, которое представляет собой произведение ширины среднего стержня l на толщину набора b (лист 115).
Обмотки трансформатора делают из медного провода марки ПЭ, ПЭЛ или ПЭВ. Буквы «ПЭ» говорят о том, что провод покрыт эмалевой изоляцией. Буква «Л» означает, что изоляция лакостойкая, а буква «В» - влагостойкая (лист 79). В подавляющем большинстве случаев обмоточные провода различных марок могут заменять друг друга.
Как уже отмечалось, в название провода входит также цифра, указывающая диаметр этого провода. Так, например, название «ПЭ-0,12» относится к эмалированному проводу диаметром 0,12 мм. Диаметр указывают без учета изоляции, но эмалевая изоляция обычно настолько тонка (сотые и тысячные доли миллиметра), что ее можно и не учитывать. Необходимый диаметр провода определяется величиной тока, который проходит по обмотке: чем больше ток, тем более толстым должен быть провод. Все обмотки обычно располагают на каркасе из картона или другого изоляционного материала. При намотке провод укладывают тонкими слоями, между которыми делают прокладки из бумаги.
Если вы будете делать трансформатор сами, то особенно внимательно следите за тем, чтобы крайние витки не проваливались и не соединялись с крайними витками других слоев. Нельзя допускать повреждения эмалевой изоляции, потому что любое замыкание витков, например замыкание двух соседних витков, приводит к перегреву трансформатора и выходу его из строя.
Число витков отдельных обмоток трансформатора определяется потребляемой от него мощностью, сечением сердечника и сортом стали. Однако при любом сердечнике соотношение между числом витков отдельных обмоток определяется только необходимым коэффициентом трансформации, то есть тем, во сколько раз нужно увеличить или уменьшить напряжение.
Так, если сетевая обмотка, рассчитанная на 127 в, имеет 1270 витков (10 витков на каждый вольт), то для включения трансформатора в сеть 220 в к этой обмотке нужно добавить еще 930 витков (1270+930=2200 витков). Если к выпрямителю нужно подвести напряжение 250 в, то в рассматриваемом трансформаторе повышающая обмотка должна иметь 2500 витков, а накальная обмотка (напряжение 6,3 в) - 63 витка.
При расчете силового трансформатора определяют число витков, которое приходится на один вольт w', а затем, умножая это число на напряжение, которое нужно подвести к какой-нибудь обмотке (или получить с нее), определяют необходимое число витков всей обмотки. В нашем примере w'= 10. Это следует из первых же приведенных цифр: 127 в и 1270 витков, то есть на каждый вольт приходится 10 витков. Исходя из этой цифры, мы и получили данные всех обмоток, приведенные выше. При переделке старого трансформатора можно определить w' измерив напряжение на какой-нибудь обмотке, а затем подсчитав число ее витков. Иногда в подобных случаях целесообразно временно намотать специальную обмотку, содержащую 15-20 витков любого провода.
В фабричных приемниках очень часто применяют трансформаторы с комбинированной сетевой обмоткой (лист 117). Здесь при напряжениях сети 110 и 127 в секции первичной обмотки включаются параллельно и по каждой из них проходит лишь половина общего тока. Это позволяет применять провод более тонкий, чем в простейшей схеме с отводами (лист 116). Для массового производства такая экономия имеет огромное значение.
На листах 118, 119 и 120 приведен порядок упрощенного расчета трансформатора. Исходные данные, которые нужны для расчета, - это накальные, анодные и экранные токи и напряжения примененных ламп. Все эти данные можно взять из таблицы параметров ламп. Если в результате расчета выяснится, что все обмотки не могут уместиться в окне сердечника, то следует увеличить сечение сердечника S и вновь произвести расчет. В результате увеличения S уменьшится число витков на 1 в (w'), а следовательно, общее число витков во всех обмотках.
oldradiogid.ru
Импульсные трансформаторы для преобразователей
При сборке высококачественных автомобильных усилителей мощности, часто возникает необходимость использования повышающих преобразователей напряжения. Порой возникает необходимость собрать мощный преобразователь с мощностью выше 500 ватт, схемы которых могут чуть отличаться от стандартных схем. Он обеспечивает нужное напряжение для питания усилителя мощности. Часто один импульсный трансформатор может питать по несколько усилителей. Мы сегодня рассмотрим способ намотки тороидальных импульсных трансформаторов. Для их намотки можно использовать ферритовые кольца разных размеров (марка феррита 2000НМ). В нашем случае, использовано кольцо 40*25*22 (есть кольца отечественного производства аналогичных размеров 40*25*22). Данный трансформатор рассчитан для преобразователя с мощностью 700 Ватт. Преобразователь предназначен для питания сразу двух мощных усилителей. Оба усилители питаются от одной вторичной обмотки, выходное напряжение которой +/-65Вольт.
Схема преобразователя почти стандартная, за исключением системы дополнительного оптоконтроля выходного напряжения. Такая система дает возможность избежать от жестких просадок напряжения, выходное напряжение получается стабильным.
Кольцо покрашено, так, что ставить дополнительную изоляцию перед намоткой не нужно. Первичная обмотка содержит две отдельные, но полностью идентичные обмотки. Для начала берем одну жилу медного провода и мотаем всего 5 витков. Витки нужно растянуть по всему каркасу.
Затем отматываем этот виток и мерим длину. После того нужен более толстый провод, а именно 1,2-1,5мм. Всего на плечо нужно 4 жилы этого провода. Длина провода подбирается точно по длине пробной обмотки, но желательно взять чуть длиннее (на 2-3 см длиннее пробного провода). Затем делаем заготовку для второй половины обмотки. Вторая половина полностью идентична с первой, мотается 4-я жилами того же провода. Для точного количества витков и полноценных расчетов можно скачать специальную программу для расчета импульсных трансформаторов.
Начинаем намотку, ориентируясь по фотографиям. Обе половины первичной обмотки мотаются одновременно. Обмотка содержит 5 витков и равномерно растянута по всему кольцу.
После этого, обмотку нужно фиксировать липкой лентой или скотчем. Поверх мотаем вторичную обмотку, эту обмотку нужно мотать точно по тому принципу, что и первичную. В основном автомобильные усилители высокой мощности питаются от двухполярного источника напряжения, поэтому вторичная обмотка должна состоять из двух идентичных обмоток.
Обе обмотки мотаются в одинаковом направлении, например-по или против часовой стрелки. После намотки, обмотки нужно фазировать. Хочу сказать, что фазировка обмоток невозможна, без рабочей и полностью настроенной схемы преобразователя. Заранее обмотки нужно нумеровать, чтобы потом не путать.
После окончания намотки, лак с кончиков жил нужно снять, затем провода залужаются. Начало одной половины первичной обмотки присоединяется с концом второй половины или наоборот - конец одной половины с началом второй половины. От места соединения половинок обмотки делаем отвод. Этот отвод будет средней точкой нашего трансформатора, на который подается плюс питания от аккумулятора.
Для начала желательно мотать пробную вторичку. Обмотка может содержать 5-10 витков провода 0,7 мм (обмотка не критична). К пробной вторичке подключаем маломощную лампу накаливания на 12 Вольт. После фазировки включаем преобразователь. Если трансформатор намотан, верно, то лампа загорится полным накалом. При этом полевые каскады не должны греться, если мощность выходной нагрузки не превышает 100 Ватт. Дальше уже можно мотать вторичную обмотку, если же уверены, что трансформатор намотан правильно, но схема работает неправильно, то советуется еще раз проверить монтаж.
Перед сборкой преобразователя не ленитесь, и в лишний раз проверьте все компоненты на исправность, поскольку неисправная работа даже маленького резистора может привести к выходу из строя всей схемы.
Для получения напряжения +/-65 вольт, вторичная обмотка должна содержать 40 витков с отводом от середины, иными словами, каждое плечо состоит из 20 витков. В итоге такой преобразователь может развивать мощность до 700-750 ватт. Это уже серьезная мощность, если учесть, что мощность преобразователей стандартных автомобильных усилителей не превышает 400 Ватт.
Понравилась схема - лайкни!ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ
Смотреть ещё схемы усилителей
УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ
УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ
amplif.ru
Поделиться с друзьями: