Как расчитать обмотку на трансформатор

Как расчитать обмотку на трансформатор

Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее.

Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа. Далее все как по типовому расчёту, выбираем тип: броневой или стержневой, указываем напряжение первичной обмотки, вторичной, частоту переменного тока и так далее.

В результате получаем необходимые расчетные данные трансформатора, например сечение обмоточных проводов, которые сравниваются со стандартными обмоточными проводами и представляются для дальнейшего расчёта. Диапазон обмоточных проводов сечением от 0,000314 до 4,906 мм 2 , всего 63 позиции. На основании имеющихся данных рассчитывается площадь занимаемой обмотками трансформатора, для определения возможности их размещения в окнах трансформатора.
Хотелось бы узнать в комментариях ваше мнение, и практические результаты, чтобы если это возможно сделать более качественный расчёт.

| Сайт электриков > Онлайн расчеты > Онлайн расчет обмоток трансформатора |

Методика расчета обмоток трансформаторов различных типов

В процессе расчета обмотки трансформатора следует добиваться наибольшей компактности в ее размещении, распределении витков и катушек с тем, чтобы получить наилучшее заполнение окна трансформатора. Одновременно следует стремиться к получению более развитой поверхности охлаждения обмотки и обеспечению достаточных размеров охлаждающих каналов, что даст возможность уменьшить внутренний перепад температуры в обмотках и, как следствие этого, несколько уменьшить охлаждающую поверхность бака трансформатора. Расчет обмоток начинается с обмотки низкого напряжения.
Расчет обмоток НН. Число витков на одну фазу обмотки НН определяется
W1 = .

Полученное значение W1 округляется до ближайшего целого числа, которое может быть как четным, так и нечетным.
После округления числа витков следует уточнить напряжение одного витка, В,
Ub = ,
и определить действительную индукцию, Тл, в стержне

Вс = .
Дальнейший расчет для каждого типа обмоток НН производится своим особым путем.

1. Расчет цилиндрических обмоток из прямоугольного провода

Различают однослойные, двухслойные и многослойные цилиндрические обмотки из прямоугольного провода.
Число витков в одном слое:
– для однослойной обмотки Wсл1 = W1;
– для двухслойной обмотки Wсл1 = ;
– для многослойной обмотки Wсл1 = , где n – число слоев.
Однослойные и двухслойные обмотки применяются обычно как обмотки НН, многослойные обмотки могут быть как обмотками НН, так и обмотками ВН.
Ориентировочный осевой размер, см, витка
hB1 = ,
где l – высота обмотки.
Ориентировочное сечение, мм2, витка

По полученным величинам П1 и hв1, по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов подбираются подходящие провода с соблюдением следующих правил:
– число параллельных проводов nв1 не более 4–6 при намотке «плашмя» и не более 6–8 при намотке «на ребро»;
– число различных размеров проводов не более 2;
– радиальные размеры всех параллельных проводов витка равны между собой;
– при намотке «на ребро» отношение радиального размера провода к осевому его размеру – не менее 1,3 и не более 3;
– расчетная высота обмотки (Wсл1+1)hв на 0,5–1,5 см меньше, чем l.
Размеры провода записываются следующим образом:
Марка провода – число параллельных проводов
х =
ПБ × × .

Полное сечение, мм2, витка из nв1 параллельных проводов определяется по формуле
П1 = П1,
где П1 – сечение одного провода.
Осевой размер обмотки, см,
l1 = hв1 (Wсл1+1) + (0,5/1,5),
при намотке на ребро: ;
при намотке плашмя: .
Радиальный размер однослойной обмотки , при намотке «плашмя» и при намотке «на ребро». Для двухслойной обмотки при намотке «плашмя» и при намотке «на ребро».
Внутренний диаметр обмотки
D1= d + 2а01.
Наружный диаметр обмотки
D`1 = D 1 + 2а1.
Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала между слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждаемая поверхность, м2, обмотки НН для всего трансформатора в этом случае:
П01 = с·К·П·( D1 + D`1) ·l1·10-4.
Двухслойная обмотка с каналом между слоями имеет четыре охлаждаемые поверхности
П01 = 2с·К·П·( D1 + D`1) ·l1·10-4, м2.
где с – число стержней; К – коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями;
К = 0,75.
Для многослойной обмотки, м2, с каналами между всеми слоями
П01 = n· С·К·П ( D`1 + D«1) ·l1·10-4,
где n – число слоев.
Компоновка витка цилиндрических обмоток показана на рис. 5.1, а, б, в, г, компоновка витка параллельной одноходовой и двухходовой обмотки (рис. 5.1, д, е).

а б в г д е

Рис. 1. Формы сечения и компоновки витка обмотки при различных размерах поперечного сечения и различном числе параллельных проводов: а – цилиндрическая обмотка из круглого провода с одним проводом в витке; б – цилиндрическая обмотка из круглого провода с двумя проводами в витке; в – цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода с одним проводом в витке;
г – цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода с тремя параллельными проводами в витке; д – винтовая одноходовая обмотка с пятью параллельными проводами в витке; е – винтовая двухходовая обмотка с десятью параллельными проводами в витке

Расчет многослойной цилиндрической обмотки трансформатора из прямоугольного провода

Устройство многослойной цилиндрической обмотки трансформатора из прямоугольного провода поясняет рис. 1.

Рис. 1. Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода: 1 – междуслойная изоляция из кабельной бумаги; 2 – бумажно-бакелитовое опорное кольцо; 3 – рейка, образующая охлаждающий канал

Реальные сечения проводов подбираются по табл. и записываются так:

Размеры провода без изоляции

Размеры провода в изоляции

или Марка провода × .
Полное сечение витка, мм2,
.
Полученная плотность тока, А/мм2,
– для обмотки НН;
– для обмотки ВН.

Число витков в слое соответственно для обмотки НН и ВН

,
где , см;
Число слоев в обмотке:
; ,
( округляется до ближайшего большего числа).
Рабочее напряжение двух слоев, В,
.
По рабочему напряжению двух слоев по табл. 3.6 выбираются число слоев и общая толщина dмс кабельной бумаги изоляции между двумя слоями обмотки.
В обмотках классов напряжения 20 и 35 кВ под внутреннем слоем обмотки устанавливается металлический экран – незамкнутый цилиндр из листа немагнитного металла толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычной междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со стороны масляного канала.
Радиальный размер обмотки без экрана, см,
Для обмоток НН
.
Для обмоток ВН
,
где , – радиальные размеры охлаждающих каналов (принимаем, см; – число осевых каналов).
Размеры подставляются в мм.
Радиальный размер обмотки с экраном, cм,
,
где для классов напряжения 20 и 35 кВ принято увеличение радиального размера обмотки за счет экрана и двух слоев междуслойной изоляции на 0,003 м (0,3 см).
Минимальный радиальный размер осевого канала между обмотками НН и ВН и толщина изоляционного цилиндра выбираются по испытательному напряжению обмотки ВН и мощности трансформатора согласно разд. 3 для масляных трансформаторов.
Различные варианты конструктивного исполнения многослойной цилиндрической обмотки из круглого или прямоугольного провода показаны на рис. 23.
а б в г д

Рис. 2. Конструктивное исполнение многослойной цилиндрической обмотки

Внутренний диаметр обмотки НН, см,
D`1 .
Внешний диаметр обмотки НН, см,
D«1 = D`1 .
Внутренний диаметр обмотки ВН (при наличии экрана до его внутренней изоляции), см,
D`2 = D«1 + .
Наружный диаметр обмотки, м:

без экрана D«2 = D`2 + ;
с экраном D«2 = D`2 + ..

Поверхность охлаждения, м2,
для обмотки НН П01 = cnkp (D`1 + D«1) ;
для обмотки ВН П02 = cnkp (D`2 + D«2) .

Калькулятор расчёта параметров трансформатора

Онлайн-калькулятор считает параметры трансформатора. Для расчёта необходимо ввести данные мощности и напряжения подключаемого устройства, а также напряжение сети. Площадь сердечника выражается произведением ширины железной пластины сердечника (или средней части пластины при Ш-образном железе) на толщину всего набора пластин. При расчётах мощность сети берется равной 1,2 мощности трансформатора (потери трансформатора ≈20 %).

Как пользоваться калькулятором расчёта параметров трансформатора

1. Укажите мощность подключаемого устройства (Вт)
2. Введите напряжение подключаемого устройства (В)
3. Выберите из выпадающего меню соответствующее напряжение сети
4. Нажмите кнопку «Рассчитать»
5. Ознакомьтесь с полученными результатами
6. Чтобы приступить к новым расчётам нажмите на словосочетание «Сбросить данные»

Для справки

Расчёт проводится по методике, описанной в руководстве для технических кружков «Техническое Творчество».

Код для размещения на сайте

НПП ПОЛИПЛАСТИК

НПП «ПОЛИПЛАСТИК» — ведущий российский производитель термопластичных композиционных материалов и полимерного сырья для переработки методом литья под давлением, литьем с раздувом и экструзией. Входит в ТОП-10 европейских компаундеров.

Информация

• Пользовательское соглашение
• Политика конфиденциальности
• Справка
• Калькуляторы
• Должники
• Рейтинг пользователей

Администрация портала

• Контакты редакции
• О компании
• Служба поддержки
• Наши партнёры
• Карта сайта

Реклама на портале

• Баннерная (медийная) реклама
• Размещение в каталоге компаний
• Публикации
• Готовые медиапланы

Журнал «Электротехнический рынок»

12+. Сетевое издание «Elec.ru». Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (РОСКОМНАДЗОР). Свидетельство о регистрации серия Эл №ФС77-74766. Учредитель ООО «Элек.ру». Главный редактор Полосков Сергей Иванович. Контакты редакции: info@elec.ru, +7 (495) 587-40-90.

© «ELEC», © «ELEC.RU» — Зарегистрированные товарные знаки.

Вся представленная на сайте информация, касающаяся технических характеристик, наличия на складе, стоимости товаров, носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ. © ООО «Элек.ру» 2001 — 2024 гг.

Простейший расчет силовых трансформаторов и автотрансформаторов

Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до 100—200 Вт проводится следующим образом.

Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторичная обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.

Далее, принимая КПД трансформатора небольшой мощности, равным около 80 %, определяем первичную мощность:

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле:

где s — в квадратных сантиметрах, а Р1 — в ваттах.

По значению S определяется число витков w’ на один вольт. При использовании трансформаторной стали

Если приходится делать сердечник из стали худшего качества, например из жести, кровельного железа, стальной или железной проволоки (их надо предварительно отжечь, чтобы они стали мягкими), то следует увеличить S и w’ на 20—30 %.

Теперь можно рассчитать число витков обмоток

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на сопротивлении вторичных обмоток. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5—10 % больше рассчитанного.

Ток первичной обмотки

Диаметры проводов обмоток определяются по значениям токов и исходя из допустимой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем 2 А/мм2. При такой плотности тока диаметр провода без изоляции любой обмотки в миллиметрах определяется по табл. 1 или вычисляется по формуле:

Когда нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько соединенных параллельно более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу. Площадь поперечного сечения провода определяется по табл. 1 или рассчитывается по формуле:

Для обмоток низкого напряжения, имеющих небольшое число витков толстого провода и расположенных поверх других обмоток, плотность тока можно увеличить до 2,5 и даже 3 А/мм2, так как эти обмотки имеют лучшее охлаждение. Тогда в формуле для диаметра провода постоянный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0,65.

В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника. Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится (умножением числа витков w на площадь сечения провода, равную 0,8d2из, где dиз — диаметр провода в изоляции. Его можно определить по табл. 1, в которой также указана масса провода. Площади сечения всех обмоток складываются. Чтобы учесть ориентировочно неплотность намотки, влияние каркаса изоляционных прокладок между обмотками и их слоями, нужно найденную площадь увеличить в 2—3 раза. Площадь окна сердечника не должна быть меньше значения, полученного из расчета.

В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрямителя, питающего некоторое устройство с электронными лампами. Пусть трансформатор должен иметь обмотку высокого напряжения, рассчитанную на напряжение 600 В и ток 50 мА, а также обмотку для накала ламп, имеющую U = 6,3 В и I = 3 А. Сетевое напряжение 220 В.

Определяем общую мощность вторичных обмоток:

Мощность первичной цепи

Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали:

Число витков на один вольт

Ток первичной обмотки

Число витков и диаметр проводов обмоток равны:

• для первичной обмотки

• для повышающей обмотки

• для обмотки накала ламп

Предположим, что окно сердечника имеет площадь сечения 5×3 = 15 см2 или 1500 мм2, а у выбранных проводов диаметры с изоляцией следующие: d1из = 0,44 мм; d2из = 0,2 мм; d3из = 1,2 мм.

Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади сечения обмоток:

• для первичной обмотки

• для повышающей обмотки

• для обмотки накала ламп

Общая площадь сечения обмоток составляет примерно 430 мм2.

Как видно, она в три с лишним раза меньше площади окна и, следовательно, обмотки разместятся.

Расчет автотрансформатора имеет некоторые особенности. Его сердечник надо рассчитывать не на полную вторичную мощность Р2, а только на ту ее часть, которая передается магнитным потоком и может быть названа трансформируемой мощностью Рт.

Эта мощность определяется по формулам:

— для повышающего автотрансформатора

— для понижающего автотрансформатора, причем

Если автотрансформатор имеет отводы и будет работать при различных значениях n, то в расчете надо брать значение п, наиболее отличающееся от единицы, так как в этом случае значение Рт будет наибольшее и надо, чтобы сердечник мог передать такую мощность.

Затем определяется расчетная мощность Р, которая может быть принята равной 1,15•Рт. Множитель 1,15 здесь учитывает КПД автотрансформатора, который обычно несколько выше, чем у трансформатора. Д

алее применяются формулы расчета площади сечения сердечника (по мощности Р), числа витков на вольт, диаметров проводов, указанные выше для трансформатора. При этом надо иметь в виду, что в части обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, ток равен I1 — I2, если автотрансформатор повышающий, и I2 — I1 если он понижающий.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: