|
Расчёт трансформатора в виде катушки стержня или без серд-ка
| |
| desel | Дата: Четверг, 18.12.2014, 18:59 | Сообщение # 1 |
Вадим Мацкевич
Группа: Пользователи
Сообщений: 8
Статус: Offline
| Нужно по быстрому накидать трансформатор для опытов с частотой работы в районе от 1го до 19ти кило Герц. В качестве сердечника есть толстый длинный пустотелый
стержень склеенный из ферритовых колец. Хочу по быстрому намотать на нём
трансформатор или просто сделать его без сердечника. Но боюсь без сердечника на
такой маленькой частоте будет слишком маленькое магнитное потокосцепление между
обмотками. И ещё придётся для увеличения индуктивности (для потокосцепления и
для входной частоты) мотать намного больше витков. На ферритовом кольце
трансформатор перематывать туда сюда на опытах трудно, да и на "Ш"
"П"образном сердечнике то же не пряник.
И на наших форумах почти только катушечными стержневыми трансформаторами пользуются:
   
Посмотрел расчёты трансформаторов в инете, там всё для "Ш" "П" и кольцевых сердечников. Для стержневых катушечных трансформаторов или для трансформаторов без сердечника расчётов нет  . И ещё проблема. Ни как не найду в инете название трансформатора в виде простой катушки стержня.
Добавлено (18.12.2014, 18:59)
---------------------------------------------
Что я думаю про примерный прикид для трансформатора. Для напряжения вторички вроде всё понятно. Дели витки первички на вторичку туда сюда, через отношение получишь выходное напряжение. И если много витков то провод берёшь по тоньше для того что бы последние витки лежали по ближе, для
лучшего магнитного потокосцепления между обмотками и с сердечником.Толщину провода можно прикинуть по таблице сопротивлений на 100 метров провода. Исходя, что мощность константа, для первички можно взять на столько тонкий провод по току, что бы только пропускал нужную мощность. И так же по этой константе мощности можно вычислить величину падения напряжения на нагрузке, по закону Ома для замкнутой цепи, и этим подобрать сечение провода потоку для вторички. И думаю если первичку закачивает например транзистор а не сеть, то придётся толщину рассчитывать как вторичку по закону для замкнутой цепи а не для участка. То есть учесть сопротивление транзистора.Для вычисления площади сердечника для передачи нужной мощности думаю, можно взять калькулятор для расчёта кольцевых, "Ш" и "П" образных ферритовых трансформаторов. Взять от туда площадь сердечника как маяк, и прибавить хвостик для запаса, что бы мало не было. Тут вроде большой точности не требуется. Писал как дилетант, одни догадки,с расчётами трансов не сталкивался.
А вот как прикинуть количество витков к подаваемой частоте толком не знаю. Ведь от количества витков первичке всё потом и пляшет по сказанному выше.Могу привести пример на счёт этого. Один раз я сделал из инета схемку. Там в первичке трансформатора было несколько индукторов (первичек) на разные частоты. На высокую частоту индуктор вроде заработал, а на частоте 50Гц на входе индуктора (первички) напряжение с 12 Вольт упало до 0,1ой Вольты на холостом ходу трансформатора, без нагрузки. То есть холостой ток трансформатора ушёл в плюс бесконечность. Аппарат который подавал эти 12 Вольт 50Гц на первичку и сама первичка почти сразу задымились. Там в первичке было всего 30витков. Вспомнил, что на 50 Гц первичка обычно берётся в районе 1000чи витков.
Вспомнил так же опыт, как через очень большую индуктивность зажгли лампочку. Лампочка зажглась аж через секунду. Тут я понял что индуктивность в 30ть витков для 50тиГц очень мала, да и потом мне по инету сказали что эта схема не рабочая. Выходит, что такая маленькая индуктивность первички, всего в 30 витков, магнитным полем заряжается очень быстро, а длинная активная фаза напряжения в 50Гц на неё ещё продолжает подаваться. Первичка
после зарядки магнитным полем уже начинает пропускать активный ток с этой подаваемой фазы напряжения (типа как в опыте выше, зажглась лампочка). Фазы тока и напряжения (подаваемого в 50Гц) начинают совпадать по времени. Без всякой нагрузки выделяется максимальная мощность. Так я предположил, виновато это и в жалобах в форумах на очень низкий КПД самодельных блокингов на основе трансформаторов, в которых задействуют обмотки на бум.
Тут я подумал, может здесь подойдёт формула реактивного сопротивления индуктивности к частоте:
Реактивное сопр. = 2π∙F∙L
По этой формуле можно взять количество витков к частоте первички такое, то есть побольше, что бы величина холостого тока сильно не сажала КПД трансформатора. Чем индуктивность обмотки больше, тем реактивное сопротивление её выше, следовательно, ток её ниже. Но повышение количества витков конечно начнёт увеличивать уже активное сопротивление первички. Это то же приведёт к потерям КПД только уже нагруженного трансформатора. При нагрузке, большое активное сопротивление первички даст большие потери на тепло. Хотя как сказано выше, толщину провода по току можно вычислить сразу из нужной мощности. Из этой мощности можно вывести нужное активное сопротивление первички. Хотя холостой ток первички относится к её активному сопротивлению . Повышение активного сопротивления первички понижает её противо ЭДС индукции. ЭДС подаваемого напряжения активного притиво ЭДС начинает меньше вычитать в следствии своего уменьшения и холостой активный ток первички возрастает. Вроде так учили в школе  .
Но я думаю ток реактивного сопротивления туда тоже добавляется, если это реактивное сопротивление первички очень низкое к заданной частоте, как видно из моего примера про 50Гц описанного выше  .
Сообщение отредактировал desel - Четверг, 18.12.2014, 18:49 |
| |
| |
| nean | Дата: Четверг, 18.12.2014, 20:32 | Сообщение # 2 |
|
Модератор Андрей
Группа: Модераторы
Сообщений: 492
Статус: Offline
| На "Капанадзе" замахнулись?
Цитата desel (  ) Для стержневых катушечных трансформаторов или для трансформаторов без сердечника расчётов нет
Это потому, что они не применяются широко (или практически не применяются) в быту и массово среди радиолюбителей.
Цитата desel ( ) Ни как не найду в инете название трансформатора в виде простой катушки стержня. Цитата desel ( ) Тут я подумал, может здесь подойдёт формула реактивного сопротивления индуктивности к частоте:
Замерьте индуктивность Вашей катушки в 30 витков и посчитайте какое реактивное сопротивление будет у неё на частоте 50 Гц.
|
| |
| |
| desel | Дата: Четверг, 25.12.2014, 15:25 | Сообщение # 3 |
Вадим Мацкевич
Группа: Пользователи
Сообщений: 8
Статус: Offline
| Цитата nean ( ) Правильно подумали. Отсюда и нужно плясать. Замерьте индуктивность Вашей катушки в 30 витков и посчитайте какое реактивное сопротивление будет у неё на частоте 50 Гц.
Да, уже для интереса подсчитывал.Получилось не то 0,1 не то 1 Ома, явно видно что мало. Потом экспериментировал из данных известных правильных обмоток. Получалось сопротивление где то в районе единиц кило Ома, десятка, точно не помню. Думаю от этой величины и надо плясать.
Спасибо за совет .
Сообщение отредактировал desel - Четверг, 25.12.2014, 15:26 |
| |
| |
| desel | Дата: Четверг, 25.12.2014, 16:12 | Сообщение # 4 |
Вадим Мацкевич
Группа: Пользователи
Сообщений: 8
Статус: Offline
| Про витки первички w1 я понял так .
Холостой ток первички зависит от приложенного к ней напряжения и частоты. Чем напряжение выше, тем холостой ток выше. Чем выше
частота, тем холостой ток ниже. Основополагающим здесь является реактивное
сопротивление первички (к частоте), что бы не пропускать этот холостой ток от напряжения и частоты.
Повышается реактивное сопротивление к частоте путём увеличения числа витков или
диаметра витков первички ( повышением индуктивности L) или повышением частоты.
Так вот. В формулах для расчёта витков первички для ферритовых трансформаторов используется ещё размеры пустого окна в сердечнике. В столбике
феррита этого окна нет, есть только площадь поперечного сечения. Но вот
наткнулся на упрощённую формулу  , из этой сложной, где используется только площадь поперечного сечения феррита http://cxem.net/pitanie/5-167.php :
5760/F(кГц) = К
Sсеч/К = V(вольт) на 1виток
Вроде по ней количество витков в первичке рассчитывается.
А вот про размеры сердечника к мощности я в непонятках . Немогу найти упрощённую формулу рачёта без размеров пустого окна (d) сердечника. Может упростить эту формулу самому  , как это сделали для расчёта количества витков первички. Но я не математик  .
Знаю что с ростом частоты размеры сердечников резко падают.
Частота типа, со своим ростом, начинает чаще перекидывать
энергию через сердечник, следовательно больше энергии перекидывает в единицу
времени. Так и делают без трансформаторные источники питания, где трансы вч
очень маленькие.
Думаю для начала можно сориентироваться по таблице габаритных мощностей ферритовых сердечников http://domasniyelektromaster.ru/spravochnye-materialy/ferritovye-kolca/ :
В таблице мощность ферритовых колец рассчитана на частоту 20 КГц.
Из таблицы видно что мощность сердечника увеличивается, как с увеличением поперечной площади сечения его, так и увеличивается с увеличением окна
сердечника d. Думаю можно это пустое окно в сердечнике прировнять к длине стержня. То есть взять и
развернуть кольцо феррита в длину стержня через пи 3,14. Значит выходит, чем
окно у кольца больше, тем развёрнутый стержень из него длиннее. Следовательно
мощность повышается. Думаю там и там будут примерно одинаковые мощности.
Но тут в таблице мощность сердечника для 20ти килоГерц. На другие частоты надо на глаз туда сюда менять размеры.
Думаю так сделать для формулы, с размером окна d в сердечнике, где учитывается нужная частотаhttp://stoom.ru/content/view/277/83 :
То есть взять и свернуть для расчёта по этой формуле стержень феррита в кольцо (через пи3,14).
Вот нарыл формулы для остального http://stoom.ru/content/view/277/83 :
Ргабар.=1,ЗРн, где Рн — мощность, потребляемая нагрузкой.
где η — КПД трансформатора (обычно 0,8).
w2 =w1 U2/ U1
w2= w1 I1/ I2
Запаса на потери на выходном сопротивлении трансформатора у I2 нет, тогда для расчёта может подойти формула. Если она с запасом http://cxem.net/pitanie/5-167.php :
Упрощенная усредненная формула для расчета необходимого сечения намоточного провода:
A / 3.85 = Sсеч.мм
где:
A - номинальный ток нагрузки
S - площадь сечения провода
Упрощенная формула для определения сечения круглогообмоточного провода
D х D / 1.27 = Sсеч.мм
где:
D - диаметр провода
S - площадь сечения провода
Запас на потери у I2 есть же при расчёте железного трансформатора на 50Гц, повышающий коэффициент1,5
http://chulanchik.ucoz.com/publ/3-1-0-273 :
I2 = 1,5 Iн,
где I2 - ток через обмотку II трансформатора;
Iн - максимальный ток нагрузки.
Сообщение отредактировал desel - Вторник, 30.12.2014, 12:35 |
| |
| |
|
