Как рассчитать количество витков и диаметр провода обмоткок трнасформатора? FAQ Часть 3


Как рассчитать количество витков и диаметр провода обмоткок трнасформатора? FAQ Часть 3



В статье Вы найдёте формулы для самого простого расчёта габаритной мощности, количества витков и диаметра провода силового трансформатора. Каждый расчёт дополнен наглядным примером.


Самые интересные ролики на Youtube

Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube


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.

  1. Как определить необходимую мощность силового трансформатора для питания УНЧ?
  2. Какую схему питания УНЧ выбрать?
  3. Расчёт выходного напряжения (переменного тока) трансформатора работающего на холостом ходу или без существенной нагрузки.
  4. Расчёт напряжения (постоянного тока) на выходе блока питания работающего при максимальной нагрузке.
  5. Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.
  6. Как определить габаритную мощность трансформатора?
  7. Где взять исходный трансформатор?
  8. Как подключить неизвестный трансформатор к сети?
  9. Как сфазировать обмотки трансформатора?
  10. Как определить количество витков вторичной обмотки?
  11. Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки?
  12. Как измерить диаметр провода?
  13. Как рассчитать количество витков первичной обмотки?
  14. Как разобрать и собрать трансформатор?
  15. Как намотать трансформатор?
  16. Как закрепить выводы обмоток трансформатора?
  17. Как изменить напряжение на вторичной обмотке не разбирая трансформатор?
  18. Программы для расчёта силовых трансформаторов.
  19. Дополнительные материалы к статье.

Страницы 1 2 3 4


Как определить количество витков вторичной обмотки?

Для расчёта количества витков вторичной обмотки необходимо знать, сколько витков приходится на один Вольт. Если количество витков первичной обмотки неизвестно, то это значение можно получить одним из предложенных ниже способов.

Первый способ.


Перед удалением вторичных обмоток с каркаса трансформатора, нужно замерить на холостом ходу (без нагрузки) напряжение сети и напряжение на одной из самых длинных вторичных обмоток. При размотке вторичных обмоток, нужно посчитать количество витков той обмотки, на которой был произведён замер.

Имея эти данные, можно легко рассчитать, сколько витков провода приходится на один Вольт напряжения.


Второй способ.


Этот способ можно применить, когда вторичная обмотка уже удалена, а количество витков не посчитано. Тогда можно намотать в качестве вторичной обмотки 50 -100 витков любого провода и сделать необходимые замеры. То же самое можно сделать, если используется трансформатор, имеющий всего несколько витков во вторичной обмотке, например, трансформатор для точечной сварки. Тогда временная измерительная обмотка позволит значительно увеличить точность расчётов.


Когда данные получены, можно воспользоваться простой формулой:


ω1 / U1 = ω 2 / U2


ω 1 – количество витков в первичной обмотке,

ω 2 – количество витков во вторичной обмотке,

U1 – напряжение на первичной обмотке,

U2 – напряжение на вторичной обмотке.



Пример:


Я раздобыл вот такой трансформатор без вторичной обмотки и опознавательных знаков.

Намотал в качестве временной вторичной обмотки – 100 витков.

Намотал я эту обмотку тонким проводом, который не жалко и которого у меня больше всего. Намотал «в навал», что значит, как попало.


Результаты теста.

Напряжение сети во время замера – 216 Вольт.

Напряжение на вторичной обмотке – 20,19 Вольт.


Определяем количество витков на вольт при 216V:


100 / 20,19 = 4,953 вит./Вольт


Здесь на точности не стоит экономить, так как погрешность набегает при замерах. Благо, считаем-то не на бумажке. :)


Рассчитываем число витков первичной обмотки:


4,953 * 216 = 1070 вит.


Теперь можно определить количество витков на вольт при 220V.


1070 / 220 = 4,864 вит./Вольт


Рассчитываем количество витков во вторичных обмотках.



Для моего трансформатора нужно рассчитать три обмотки. Две одинаковые «III» и «IV» по 12,8 Вольт и одну «II» на 14,3 Вольта.


4,864 * 12,8 = 62 вит.

4,864 * 14,3 = 70 вит.



Вернуться наверх к меню


Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки?

Чем толще, тем лучше, но с условием, что он поместится в окно магнитопровода. Если окно небольшое, то желательно посчитать ток каждой наматываемой обмотки, чтобы подобрать оптимальный диаметр провода из имеющихся в наличии.


Рассчитать ток катушки можно по формуле:


I = P / U


I – ток обмотки,

P – мощность потребляемая от данной обмотки,

U – действующее напряжение данной обмотки.


Например, у меня потребляемая мощность 31 Ватт и вся она будет отдаваться катушками "III" и "IV".


31 / (12,8+12,8) = 1,2 Ампер


Диаметр провода можно вычислить по формуле:


D = 1,13 √(I / j)


D – диаметр провода в мм,

I – ток обмотки в Амперах,

j – плотность тока в Ампер/мм².


При этом плотность тока можно выбрать по таблице.

Конструкция трансформатора Плотность тока (а/мм2) при мощности трансформатора (Вт)
5-10 10-50 50-150 150-300 300-1000
Однокаркасная 3,0-4,0 2,5-3,0 2,0-2,5 1,7-2,0 1,4-1,7
Двухкаркасная 3,5-4,0 2,7-3,5 2,4-2,7 2,0-2,5 1,7-2,3
Кольцевая 4,5-5,0 4,0-4,5 3,5-4,5 3,0-3,5 2,5-3,0

Пример:


Ток, протекающий через катушки «III» и «IV» – 1,2 Ампера.

А плотность тока я выбрал – 2,5 А/ мм².


1,13√ (1,2 / 2,5) = 0,78 мм


У меня нет провода диаметром 0,78 мм, но зато есть провод диаметром 1,0мм. Поэтому, я на всякий случай посчитаю, хватит ли мне места для этих катушек.


На картинке два варианта конструкции каркаса: А – обычная, В– секционная.


  1. Количество витков в одном слое.
  2. Количество слоёв.

Ширина моего несекционированного каркаса 40мм.

Мне нужно намотать 124 витка проводом 1,0 мм, у которого диаметр с изоляцией равен 1,08 мм. Таких обмоток требуется две.


124 * 1,08 * 1,1 : 40 3,68 слоя


1,1 – коэффициент. На практике, при расчёте заполнения нужно прибавить 10 – 20% к полученному результату. Я буду мотать аккуратно, виток к витку, поэтому добавил 10%.

Получилось 4 слоя провода диаметром 1,08мм. Хотя, последний, четвёртый слой заполнен только на несколько процентов.


Определяем толщину обмотки:


1,08 * 4 4,5 мм


У меня в распоряжении 9мм глубины каркаса, а значит, обмотка влезет и ещё останется свободное место.


Ток катушки "II" вряд ли будет больше чем – 100мА.


1,13√ (0,1 / 2,5) = 0,23 мм


Диметр провода катушки "II" – 0,23мм.

Это малюсенькая по заполнению окна обмоточка и её можно даже не принимать в расчёт, когда остаётся так много свободного места.


Конечно, на практике у радиолюбителя выбор проводов невелик. Если нет провода подходящего сечения, то можно намотать обмотку сразу несколькими проводами меньшего диаметра. Только, чтобы не возникло перетоков, мотать нужно одновременно двумя, тремя или даже четырьмя проводами. Перетоки, возникают тогда, когда есть даже незначительные отклонения в длине обмоток соединённых параллельно. При этом, из-за разности напряжений, возникает ток, который греет обмотки и создаёт лишние потери.

Перед намоткой в несколько проводов, сначала нужно посчитать длину провода обмотки, а затем разрезать провод на требуемые куски.


Длина проводов будет равна:


L = p * ω * 1,2


L – длина провода,

p – периметр каркаса в середине намотки,

ω – количество витков,

1,2* – коэффициент.


* Укладывать обмотку при намотке в несколько проводов сложно и утомительно, поэтому лучше перестраховаться и использовать этот коэффициент, компенсирующий ошибки расчёта и неаккуратной укладки.

Толстый провод необходимо мотать виток к витку, а более тонкие провода можно намотать и в навал. Главное, чтобы обмотка поместилась в окно магнитопровода.

Если намотка производится аккуратно без повреждения изоляции, то никаких прокладок между слоями можно не применять, так как, при постройке УНЧ средней мощности, большие напряжения не используются. Изоляция же обмоточного провода рассчитана на напряжение в сотни вольт. Чем толще провод, тем выше пробивное напряжение изоляции провода. У тонкого провода пробивное напряжение изоляции около 400 Вольт, а у толстого может достигать 2000 Вольт.

Закрепить конец провода можно обычными нитками.

Если при удалении вторичной обмотки повредилась межобмоточная изоляция, защищающая первичную обмотку, то её нужно обязательно восстановить. Тут можно применить плотную бумагу или тонкий картон. Не рекомендуется использовать всякие синтетические материалы вроде скотча, изоленты и им подобные.

Если катушка разделена на секции для первичных и вторичных обмоток, то тогда и вовсе можно обойтись без изоляционных прокладок.

Вернуться наверх к меню


Как измерить диаметр провода.



Если у Вас дома завалялся микрометр, то можно им замерить диаметр провода.

Провод сначала лучше прогреть на пламени спички и лишь потом скальпелем удалить ослабленную изоляцию. Если этого не сделать, то вместе с изоляцией можно удалить и часть меди, что снизит точность измерения особенно для тонкого провода.



Если микрометра нет, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой. Нужно намотать на жало отвёртки или на другую подходящую ось 100 витков провода, сжать витки ногтем и приложить полученный набор к линейке. Разделив полученный результат на 100, получим диаметр провода с изоляцией. Узнать диметр провода по меди можно из таблицы приведённой ниже.


Пример.


Я намотал 100 витков провода и получил длину набора –39 мм.


39 / 100 = 0,39 мм


По таблице определяю диметр провода по меди – 0,35мм.


Таблица данных обмоточных проводов.

Диаметр без изоляции, мм Сечение меди, мм² Сопротив-ление 1м при 20ºС, Ом Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм² Диаметр с изоляцией, мм Вес 100м с изоляцией, гр
0,03 0,0007 24,704 0,0014 0,045 0,8
0,04 0,0013 13,92 0,0026 0,055 1,3
0,05 0,002 9,29 0,004 0,065 1,9
0,06 0,0028 6,44 0,0057 0,075 2,7
0,07 0,0039 4,73 0,0077 0,085 3,6
0,08 0,005 3,63 0,0101 0,095 4,7
0,09 0,0064 2,86 0,0127 0,105 5,9
0,1 0,0079 2,23 0,0157 0,12 7,3
0,11 0,0095 1,85 0,019 0,13 8,8
0,12 0,0113 1,55 0,0226 0,14 10,4
0,13 0,0133 1,32 0,0266 0,15 12,2
0,14 0,0154 1,14 0,0308 0,16 14,1
0,15 0,0177 0,99 0,0354 0,17 16,2
0,16 0,0201 0,873 0,0402 0,18 18,4
0,17 0,0227 0,773 0,0454 0,19 20,8
0,18 0,0255 0,688 0,051 0,2 23,3
0,19 0,0284 0,618 0,0568 0,21 25,9
0,2 0,0314 0,558 0,0628 0,225 28,7
0,21 0,0346 0,507 0,0692 0,235 31,6
0,23 0,0416 0,423 0,0832 0,255 37,8
0,25 0,0491 0,357 0,0982 0,275 44,6
0,27 0,0573 0,306 0,115 0,31 52,2
0,29 0,0661 0,2бб 0,132 0,33 60,1
0,31 0,0755 0,233 0,151 0,35 68,9
0,33 0,0855 0,205 0,171 0,37 78
0,35 0,0962 0,182 0,192 0,39 87,6
0,38 0,1134 0,155 0,226 0,42 103
0,41 0,132 0,133 0,264 0,45 120
0,44 0,1521 0,115 0,304 0,49 138
0,47 0,1735 0,101 0,346 0,52 157
0,49 0,1885 0,0931 0,378 0,54 171
0,51 0,2043 0,0859 0,408 0,56 185
0,53 0,2206 0,0795 0,441 0,58 200
0,55 0,2376 0,0737 0,476 0,6 216
0,57 0,2552 0,0687 0,51 0,62 230
0,59 0,2734 0,0641 0,547 0,64 248
0,62 0,3019 0,058 0,604 0,67 273
0,64 0,3217 0,0545 0,644 0,69 291
0,67 0,3526 0,0497 0,705 0,72 319
0,69 0,3739 0,0469 0,748 0,74 338
0,72 0,4072 0,043 0,814 0,78 367
0,74 0,4301 0,0407 0,86 0,8 390
0,77 0,4657 0,0376 0,93 0,83 421
0,8 0,5027 0,0348 1,005 0,86 455
0,83 0,5411 0,0324 1,082 0,89 489
0.86 0,5809 0,0301 1,16 0,92 525
0,9 0,6362 0,0275 1,27 0,96 574
0,93 0,6793 0,0258 1,36 0,99 613
0,96 0,7238 0,0242 1,45 1,02 653
1 0,7854 0,0224 1,57 1,07 710
1,04 0,8495 0,0206 1,7 1,12 764
1,08 0,9161 0,0191 1,83 1,16 827
1,12 0,9852 0,0178 1,97 1,2 886
1,16 1,057 0,0166 2,114 1,24 953
1,2 1,131 0,0155 2,26 1,28 1020
1,25 1,227 0,0143 2,45 1,33 1110
1,3 1,327 0,0132 2,654 1,38 1190
1,35 1,431 0,0123 2,86 1,43 1290
1,4 1,539 0,0113 3,078 1,48 1390
1,45 1,651 0,0106 3,3 1,53 1490
1,5 1,767 0,0098 3,534 1,58 1590
1,56 1,911 0,0092 3,822 1,64 1720
1,62 2,061 0,0085 4,122 1,71 1850
1,68 2,217 0,0079 4,433 1,77 1990
1,74 2,378 0,0074 4,756 1,83 2140
1,81 2,573 0,0068 5,146 1,9 2310
1,88 2,777 0,0063 5,555 1,97 2490
1,95 2,987 0,0059 5,98 2,04 2680
2,02 3,205 0,0055 6,409 2,12 2890
2,1 3,464 0,0051 6,92 2,2 3110
2,26 4,012 0,0044 8,023 2,36 3620
2,44 4,676 0,0037 9,352 2,54 4220

Вернуться наверх к меню


Как рассчитать количество витков первичной обмотки?

Да сих пор мы исходили из посыла, что первичная обмотка цела. А что делать, если она оказалась оборванной или сгоревшей дотла?

Оборванную обмотку можно размотать, восстановить обрыв и намотать заново. А вот сгоревшую обмотку придётся перемотать новым проводом.

Конечно, самый простой способ, это при удалении первичной обмотки посчитать количество витков.

Если нет счётчика, а Вы, как и я, используете приспособление на основе ручной дрели, то можно вычислить величину редукции дрели и посчитать количество полных оборотов ручки дрели. До тех пор, пока мне не подвернулся на базаре счётчик оборотов, я так и делал.

Но, если обмотка сильно повреждена или её вообще нет, то можно рассчитать количество витков по приведённой формуле. Эта формула валидна для частоты 50 Герц.


ω = 44 / (T * S)


ω – число витков на один вольт,

44 – постоянный коэффициент,

T – величина индукции в Тесла,

S – сечение магнитопровода в квадратных сантиметрах.


Пример.


Сечение моего магнитопровода – 6,25см².

Магнитопровод витой, броневой, поэтому я выбираю индукцию 1,5 Т.


44 / (1,5 * 6,25) = 4,693 вит./вольт


Определяем количество витков первичной обмотки с учётом максимального напряжения сети:


4,693 * 220 * 1,05 = 1084 вит.


Допустимые отклонение напряжения сети принятые в большинстве стран: -10... +5%. Отсюда и коэффициент 1,05.


Величину индукции можно определить по таблице.

Тип магнитопровода Магнитная индукция max (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневой штампованный 1,1-1,3 1,3 1,3-1,35 1,35 1,35-1,2
Броневой витой 1,55 1,65 1,65 1,65 1,65
Тороидальный витой 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6

Не стоит использовать максимальное значение индукции, так как оно может сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Вернуться наверх к меню


Страницы 1 2 3 4





Нашли ошибку в тексте?Выделите ошибочный текст мышкой и нажмите Ctrl + Enter
Спасибо за помощь!

Комментарии (50)

Страниц: « 1 2 3 4 [5] Показать все

adminНоябрь 23rd, 2014 at 02:31

Привет Андрей!

Вы темой, видимо, ошиблись. Можно сюда писать или в комментарии к статье про динамики

ДенисАпрель 27th, 2015 at 19:24

Здравствуйте !!!
Хочу сделать трансформатор на 15 вольт 300(триста) Ампер !!! Можете примерно посчитать сколько нужно метров провода и какого диаметра провод ?

Заранее огромное спасибо !!!

adminАпрель 27th, 2015 at 20:17

Денис, у вас уже есть такой магнитопровод? Он должен килограмм 15-20 весить. Сейчас редко кто использует низкочастотные трансформаторы для этих целей. В основном применяют импульсные источники питания. Даже сварочные аппараты уже строят на основе импульсного преобразования.

Сечение зависит от выбранной плотности тока. А плотность тока от конструкции трансформатора и условий охлаждения. Если выберите 2-2,5 А/мм², то для большинства случаев сойдёт без дополнительных расчётов. Длина провода зависит от периметра каркаса и конструкции трансформатора. Если вторичная обмотка мотается снаружи, то нужно сначала рассчитать место занимаемое первичной. Тогда будет видно, какая площадь окна останется под вторичную обмотку. Проще говоря, вы можете выбрать сечение с запасом, но обмотка может просто не поместиться в окно магнитопровода.

В данной статье приводятся формулы для упрощённого расчёта. А именно, трансформатор рассчитывается, исходя из предположения, что будет использоваться магнитопровод низкого качества. При использовании магнитопровода высокого качества, можно сэкономить на проводе. Число витков первичной обмотки можно сразу определить с учётом реальной индукции сердечника, проведя всего одно измерение>>>

михаилИюнь 30th, 2015 at 20:29

здравствуйте,подскажите что мне надо для создания трансформатора с показателями 5в 2000а?заранее благодарен

adminИюнь 30th, 2015 at 21:35

Михаил, низкочастотные трансформаторы такой мощности (10 киловатт) в быту не применяются. Да и трансформаторы на порядок меньшей мощности сейчас редко кто собирает. В то время, как провод и сердечники дорожают, цены на силовые элементы для импульсных БП, напротив, падают. Правда, построить импульсный БП на такую мощность очень сложно. Нужно иметь, как минимум, богатый опыт в конструировании силовой электроники и импульсных БП.

Если вы ограничитесь мощностью в 1 киловатт, то я могу вам рекомендовать, поискать на свалке неисправную СВЧ печь и изъять трансформатор оттуда. В бытовых СВЧ печах, силовой трансформатор имеет мощность в диапазоне 0,8-1,5 киловатта (зависит от модели).

КаренИюль 26th, 2015 at 23:52

здравствуйте! подскажите пожалуйста вот у меня есть трансформатор не можно сказать что определенно откуда, но достаточно большого размера, я хочу из нее сделать зарядку для аккумулятора, проблема моя в том что я нашел два коньца предположил что это вход 220в, подключил 220 туда, а на вторичных концах появились разные напряжение, я получил от выхода то что мне надо, 14в,
проблема в том что она греется, не сильно но, греется, в принципе выдерживает час, два три, но мне хочется знать как же его можно перемотать? я так думаю что трансформатор очень старый, и с времен когда не было 220в а было 110в. вот я и туда подал вместо 110 220в. по этому и греется,
есть какая та таблица откуда можно от размера корпуса, или каркаса, посчитать сколько витков надо на 1вольт для данного трансформатора, если я узнаю сколько витков 1 вольт, то я остальное справлюсь.
или я могу отсчитать ветки то что у меня уже есть 14в, умножить и узнать? просто я не знаю если вход рассчитан к примеру на 110в а я подаю 220в то на вторичном будет то же самое напряжение?
спасибо заранее и простите за длинный текст.

adminИюль 27th, 2015 at 00:14

Карен, в статье есть всё необходимое для простого расчёта трансформатора. Но, не спешите его перематывать, возможно он исправен. Загрузите масштабное фото в форум>>>, и вам обязательно помогут. Если удастся идентифицировать ваш трансформатор, то можно будет сказать, как его правильно подключить. Если нет, то предложат способ испытания.

КаренИюль 27th, 2015 at 00:35

Ок
большое спасибо, так быстро вы мне ответили)) не ожиданно

СергейИюль 28th, 2015 at 20:32

Отличная статья и главное вовремя!Собираю унч на TDA7294, нужно 2.5-3А (20-0-20 вольт), а как подобрать железо для трансформатора ? Если я правильно понял, диаметр вторички зависит от мощности железа ?

adminИюль 28th, 2015 at 23:01

Сергей, на первой странице этой статьи как раз есть ответ на ваш вопрос.

.

Превышен порог количества комментариев. Обсуждение перенесено в форум>>>

Страниц: « 1 2 3 4 [5] Показать все

Загрузка...