ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБМОТКА ПИТАНИЯ У ТРАНСФОРМАТОРА
Намотка простого трансформатора своими руками
Изготовить самодельный трансформатор – это стоящее дело, чтобы не тратить деньги на покупку трансформаторов.
Подбор материалов
Провод возьмем российский, у него прочнее изоляция. От старых катушек провод используется, если нет повреждения изоляции. Для изоляции подойдет бумага, пленка ФУМ.
Для изоляции между обмотками лучше использовать лаковую ткань, несколько слоев изоляции. Для поверхностной наружной изоляции подходит кабельная бумага, лаковая ткань.
А также можно мотать трансформатор, применяя изоленту ПВХ.
Пропитка нужна для повышения времени работы, но, она повышает паразитную емкость катушки. Для этой цели применяют лак. Для простого трансформатора можно использовать масляный лак. Покрывается каждый слой. Сразу все слои пропитать невозможно. Лак не должен быстро засохнуть до окончания намотки.
Каркас делают из стеклотекстолита или ему подобного материала.
Расчеты параметров самодельного трансформатора
На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков для 220 вольт. Получается на каждые два витка по 1 вольту. Формула для подсчета витков по напряжению:
N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см2.
Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника.
Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.
Рассчитываем необходимый диаметр проводов. Мощность сердечника трансформатора своими руками по габаритам 170 ватт. На обмотке сети ток 170 / 220 = 0,78 ампера. Плотность тока 2 ампера на мм2, стандартный диаметр провода по таблице 0,72 мм. Заводская обмотка из провода 0,5, завод сэкономил на этом.
- Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
- Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
- Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.
Количество витков первичной обмотки:
берем провод 0,35 мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на один слой. Количество слоев 981 / 115 = 8,5. Из середины слоя не рекомендуется делать вывод для обеспечения надежности.
Рассчитаем высоту каркаса с обмотками. Первичная из восьми слоев с проводом 0,74 мм, изоляцией 0,1 мм: 8 х (0,74 + 0,1) = 6,7 мм.
Высоковольтную обмотку лучше экранировать от других обмоток для предотвращения помех высоких частот.
Для того, чтобы мотать трансформатор, делаем обмотку экрана из одного слоя провода 0,28 мм с изоляцией из двух слоев с каждой стороны: 0,1 х 2 + 0,28 = 0,1 х 2 = 0,32 мм.Первичная обмотка будет занимать места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм.
Повышающая обмотка из 17 слоев, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 х (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Поверх обмотки делаем слои изоляции 0,1 мм.
Получается: 6,8 + 2 х 0,1 = 7 мм. Высота обмоток вместе: 7,22 + 7 = 14,22 мм. 3 мм осталось для накальных обмоток.
Можно сделать расчет внутренних сопротивлений обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.
При расчете сопротивления секции первичной обмотки получается разница около 6-ти Ом. Такое сопротивление даст падение напряжения 0,84 вольта при токе номинала 140 миллиампер. Чтобы компенсировать это падение напряжения, добавим два витка.
Теперь во время нагрузки секции равны по напряжению.
Изготовление каркаса катушки трансформатора своими руками
Важны углы на деталях, и точность в размерах, что повлияет на сборку простого трансформатора.
На щечках отводим места для крепления выводных контактов обмоток, сверлим отверстия по расчетам. Когда каркас собран, то теперь скругляем острые грани, к которым будет прикасаться провод обмотки. Используем для этой цели надфиль.
Провода не должны резко перегибаться, так как эмаль изоляции потрескается. Теперь проверим, вставляется ли в окно каркаса пластина. Она не должна болтаться, или туго входить. Каркас ставим на специальный станок или готовимся мотать трансформатор вручную.
Толстые провода всегда мотаются руками.
Намотка трансформатора своими руками
Укладываем изоляцию первого слоя. Вставляем конец провода в отверстие выводной клеммы. Начинаем мотать провод, не забывая о его натяжении. Проверить можно так: намотанная катушка не будет проминаться от пальца. Провод растягивать нельзя, так как нарушится изоляция.
Готовую катушку рекомендуется пропитать парафином, чтобы не испортить провод. Если обмотка гудит во время работы трансформатора, то изоляция провода стирается, провод изгибается и разрушается. По этой причине натяжение провода во время намотки имеет большое значение.
Витки во время намотки придвигаем друг к другу, уплотняем. Первый слой самый важный.
На слое не нужно оставлять пустое место. Наибольшее напряжение на последних витках составляет для первичной 60 + 60 / 2, 18 + 55 В.
Изоляция из лака выдержит напряжение, если провод будет проваливаться в пустоту слоя, то может нарушиться изоляция. Пропитываем первый слой, затем второй и так далее. К изоляции между обмотками необходимо отнестись добросовестно. Она должна выдерживать до 1000 вольт.
Вверху на изоляции рекомендуется подписать количество витков и размер провода, это пригодится при ремонте.
Слои самодельного трансформатора должны иметь правильную форму. По мере намотки катушка будет изгибаться у краев. Для этого слои нужно равнять во время намотки, не повредив изоляцию.
Вынужденные стыки провода лучше на ребре каркаса за сердечником. Соединять провод скруткой с пайкой, внакладку с пайкой. Длина контакта при соединении делается более 12 диаметров провода. Стык нужно изолировать бумагой или лаковой тканью. Пайка должна быть без острых углов.
Выводные концы обмоток делаются по-разному. Главное, чтобы была надежность и качество.
Окончание изготовления трансформатора своими руками
Припаиваем выводные концы обмоток, изолируем поверхность простого трансформатора, подписываем на нем данные характеристики и производим сборку сердечника. После этого надо проверить этот простой трансформатор своими руками.
Замеряем ток самодельного трансформатора вхолостую, он должен быть минимальным. Смотрим на нагрев. Если греется сердечник, то неправильно подобрано железо. Если нагрелись обмотки, значит, есть короткое замыкание. Если нормально, то замыкаем ненадолго вторичную обмотку, треска и сильного гудения не должно быть.
Пример как сделать самодельный трансформатор
Перейдем к изготовлению самого трансформатора. По готовому сердечнику рассчитаем мощность трансформатора, витки и провод, намотаем первичную и вторичную обмотки, соберем трансформатор полностью.
Чтобы мотать трансформатор напряжением 220 на 12 вольт нам необходимо подобрать магнитный сердечник. Подбираем магнитный сердечник Ш-образный, и каркас от старого трансформатора. Чтобы определить мощность, выдаваемую простым трансформатором, необходимо произвести предварительный расчет.
Расчет трансформатора
Рассчитываем диаметр провода первичной обмотки. Мощность трансформатора Р1 = 108 Вт:
Р1 = U1 x I1
где: I1 – ток в первичной обмотке;
тогда ток в первичной обмотке:
I1 = Р1 / U1 = 108 Вт / 220 В = 0,49 А.
Возьмем I1 = 0,5 ампера.
Из таблицы диаметр провода в зависимости от тока выбираем допустимый ток 0,56 А, диаметр 0,6 мм.
Самодельный трансформатор своими руками можно намотать без станка. На это уйдет два-три часа, не больше. Приготовим полоски бумаги для прокладки ее между слоями провода. Полоску вырезаем шириной равной расстоянию между щечками катушки трансформатора плюс еще пару миллиметров, чтобы бумага легла плотно, по краям витки не залезали друг на друга.
Длину полоски делаем с запасом два сантиметра для склеивания. По краям полоску слегка надрезаем ножницами, чтобы при изгибе бумага не рвалась.Затем приклеиваем полоску бумаги на каркас, плотно пригладив ее.
Намотка первичной обмотки
Теперь берем провод от старой катушки, у которой провод с хорошей не потрескавшейся изоляцией. Конец провода вставляем в гибкую трубочку изоляции от старого использованного провода соответствующего подходящего диаметра. Просовываем конец обмотки в отверстие каркаса катушки (они уже имеются в старом каркасе).
Катушка мотается плотно, виток к витку. Намотав 3-4 витка, нужно прижать витки, друг к другу, чтобы намотка витков была плотной. Чтобы мотать трансформатор после намотки первого слоя, необходимо посчитать количество витков в ряду. У нас получилось 73 витка. Делаем прокладку полоской бумаги. Наматываем второй слой.
Во время намотки нужно все время держать провод в натянутом состоянии, чтобы намотка получалась плотной. После второго слоя также делаем прокладку из бумаги. Если не хватает длины провода, то соединяем с ним другой провод путем спайки. Лудим лакированный провод, нагрев конец паяльником на таблетке аспирина.
При этом лак хорошо снимается.
Когда намотка первичной обмотки закончена, то конец провода изолируем в трубочку и выводим наружу катушки. Между первичной и вторичной обмотками делаем обмоточную изоляцию. Можно мотать трансформатор дальше.
Вторичная обмотка
Рассчитаем диаметр провода вторичной обмотки самодельного трансформатора. Мощность вторичной обмотки примем:
Р2 = 100 ватт
Р2 = U2 x I2
где:
U2 = 18 вольт;
I2 – ток;
Допустимый ток во вторичной обмотке будет равен:
I2 = Р2 / U2 = 100 Вт / 18 В = 5,55 А.
Из таблицы диаметр в зависимости от тока: диаметр для тока 5,55 А – ближайшее значение в таблице 6,28 ампера. Для такого тока необходим диаметр провода 2 мм.
Берем провод, который мы получили при сматывании старого трансформатора. Наматываем провод вторичной обмотки по такому же принципу, как и первичную обмотку.
Провод вторичной обмотки намного жестче, поэтому, чтобы он ровно ложился при намотке, периодически его необходимо осаживать ударами молотка через деревянный брусок, чтобы не повредить изоляцию.У нас получилось 3 слоя вторичной обмотки. Получился готовый намотанный каркас простого трансформатора.
Сборка трансформатора своими руками
Для ускорения сборки берем по две Ш-образные пластины. Вставляем их внутрь каркаса поочередно с двух сторон по две штуки.
Перекрывающие пластины пока не ставим. Они будут установлены позже. Если вставлять все пластины сразу всем пакетом, то между пластинами появляются зазоры и индуктивность всего сердечника падает. После сборки Ш-образных пластин самодельного трансформатора вставляем перекрывающие пластины, также по две штуки.
После сборки сердечника аккуратно обстукиваем его плоскости молотком для выравнивания пластин. При помощи стоек и шпилек будем стягивать сердечник. По правилам на шпильки надеваются бумажные гильзы для снижения потерь в сердечнике.
Концы обмоток зачищаем и лудим. Затем припаиваем к выводным планкам, которые можно прикрепить к каркасу трансформатора. Получился готовый трансформатор своими руками.
Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось – это поможет развитию канала
Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5c615e3c9e391400ae5f8253/5d569d010ef8e700ae0f809b
Гост 30830-2002 (мэк 60076-1-93) трансформаторы силовые. часть 1. общие положения, гост от 10 апреля 2003 года №30830-2002
ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93)
Группа Е64
МКС 29.180
ОКП 34 1400
Дата введения 2004-01-01
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 37 “Электрооборудование для передачи и распределения электроэнергии” Центра стандартизации и сертификации высоковольтного электрооборудования и силовых полупроводниковых приборов (Ц СВЭП)
2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 22 от 6 ноября 2002 г.)
За принятие проали:
| Наименование государства | Наименование национального органа по стандартизации |
| Азербайджанская Республика | Азгосстандарт |
| Республика Армения | Apмгосстандарт |
| Республика Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
| Республика Казахстан | Госстандарт Республики Казахстан |
| Кыргызская Республика | Кыргызстандарт |
| Российская Федерация | Госстандарт России |
| Республика Таджикистан | Таджикстандарт |
| Туркменистан | Главгосслужба “Туркменстандартлары” |
| Республика Узбекистан | Узгосстандарт |
| Украина | Госстандарт Украины |
3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта МЭК 60076-1 (1993) “Силовые трансформаторы. Часть 1. Общие положения” с дополнительными требованиями, отражающими потребности экономики страны, которые выделены курсивом
4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 10 апреля 2003 г N 113-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93) введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2004 г
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения и условия работы
1.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на трехфазные и однофазные силовые трансформаторы (в том числе автотрансформаторы), за исключением некоторых видов маломощных и специальных трансформаторов, а именно:
– однофазных трансформаторов номинальной мощностью менее 1 кВ·А и трехфазных трансформаторов номинальной мощностью менее 5 кВ·А;
– измерительных трансформаторов;
– трансформаторов для статических преобразователей;
– тяговых трансформаторов, установленных на подвижном составе;
– пусковых трансформаторов;
– испытательных трансформаторов;
– сварочных трансформаторов.
Требования настоящего стандарта могут применяться для указанных выше видов трансформаторов, если на них нет отдельных стандартов или других нормативных документов (далее – НД). Для тех видов силовых трансформаторов, на которые имеются отдельные НД, настоящий стандарт распространяется только в той области, которая указана в этих НД.
В случае согласования между изготовителем и потребителем технических решений, отличающихся от указанных в настоящем стандарте, они должны быть включены в соответствующие НД.
1.2 Условия работы
1.2.1 Нормальные условия работы
Настоящий стандарт распространяется на трансформаторы, предназначенные для работы в следующих условиях:
а) высота установки над уровнем моря не более 1000 м; для трансформаторов класса напряжения 1150 кВ – не более 500 м;
б) температура окружающего воздуха и охлаждающей среды: климатическое исполнение У по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1.Среднесуточная температура воздуха – не выше 30 °С; среднегодовая температура воздуха – не выше 20 °С;
для трансформаторов с водяным охлаждением температура охлаждающей воды у входа в охладитель – не выше 25 °С;
по заказу потребителя допускается изготавливать трансформаторы для условий, указанных в ГОСТ 11677;
в) форма кривой напряжения питания должна быть практически синусоидальной.
Примечание – Требование к форме кривой напряжения питания не является обязательным для систем коммунального энергоснабжения, но должно учитываться при значительной нагрузке сети преобразователями, при которой коэффициент несинусоидальности кривой напряжения не должен превышать 5%, а коэффициент гармонической составляющей для любой четной гармоники – 1%. Должно быть также учтено влияние гармоник тока на потери короткого замыкания и превышение температуры;
г) напряжения источников питания фаз трехфазных трансформаторов должны быть практически симметричными;
д) окружающая среда должна иметь степень загрязнения, не требующую применения специальных мер защиты внешней изоляции трансформаторных вводов или собственно трансформатора (см. ГОСТ 15150, ГОСТ 15543.1 и ГОСТ 9920). К трансформаторам не должны предъявляться специальные конструктивные требования по сейсмостойкости (данное условие применяют, если ускорение силы тяжести менее 2 м/с).
1.2.2 Особые условия работы
При заказе могут быть указаны особые условия работы, которые необходимо учесть при проектировании трансформатора.
Например, к особым условиям относятся: превышающая нормированную высота установки; более высокая или низкая температура окружающей среды; соответствующая тропическому климату влажность; сейсмическая активность; сильные загрязнения; нестандартные формы напряжения и тока нагрузки и смешанная нагрузка; особые условия транспортирования, хранения и установки, например ограничение массы или габаритных размеров (приложение А).
Дополнительные сведения для определения номинальных данных и методов испытаний трансформаторов приведены в НД, указанных в разделе 2 [1].
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.2.024-87 Система стандартов безопасности труда. Шум. Трансформаторы силовые масляные. Нормы и методы контроля
ГОСТ 1516.2-97 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжения 3 кВ и выше.
Общие методы испытаний электрической прочности изоляции
ГОСТ 1516.3-96 Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции
ГОСТ 3484.1-88 Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний
ГОСТ 3484.2-88 Трансформаторы силовые.
Испытания на нагрев
ГОСТ 8865-93 Системы электрической изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация
ГОСТ 9680-77 Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ·А и более. Ряд номинальных мощностей
ГОСТ 9920-89 (МЭК 694-80, МЭК 815-86) Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ.
Длина пути утечки внешней изоляции
ГОСТ 11677-85 Трансформаторы силовые. Общие технические условия
ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов.
Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней средыГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 16110-82 Трансформаторы силовые.
Термины и определения
ГОСТ 24687-81 Трансформаторы силовые и реакторы электрические. Степени защиты
3 Определения
В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ 1516.2, ГОСТ 1516.3, ГОСТ 15150, ГОСТ 16110, [2], а также следующие термины с соответствующими определениями.
3.1 Общие понятия
3.1.
1 силовой трансформатор: Статическое устройство, имеющее две или более обмотки, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного напряжения и тока в одну или несколько других систем переменного напряжения и тока, имеющих обычно другие значения при той же частоте, с целью передачи мощности (МЭС 421-01-01)*.________________
* Здесь и далее в скобках приведены номера терминов по [2].
3.1.
2 автотрансформатор*: Трансформатор, в котором две или большее число обмоток имеют общую часть (МЭС 421-01-11).______________
* Если необходимо указать, что трансформатор не является автотрансформатором, должны использоваться термины “трансформатор с раздельными обмотками” или “двухобмоточный трансформатор” (МЭС 421-01-13).
3.1.
3 линейный регулировочный трансформатор: Трансформатор, одна из обмоток которого включается последовательно в сеть с целью изменения напряжения и/или сдвига фазы напряжения сети, а другая обмотка является возбуждающей (МЭС 421-01-12).
3.1.
4 масляный трансформатор: Трансформатор, магнитная система и обмотки которого погружены в масло (МЭС 421-01-14).
Примечание – В настоящем стандарте любую электроизоляционную жидкость, например минеральное масло или какую-либо другую электроизоляционную жидкость, рассматривают в качестве масла.
3.1.
5 сухой трансформатор: Трансформатор, магнитная система и обмотки которого не погружены в изолирующую жидкость (МЭС 421-01-16).
3.1.
6 система защиты масла: Система в масляном трансформаторе, компенсирующая увеличение объема масла при его нагреве. Контакт между маслом и внешним воздухом может быть уменьшен или исключен.
3.2 Выводы и нейтраль
3.2.1 вывод: Токоведущая часть, предназначенная для присоединения обмотки к внешним проводникам.
3.2.2 линейный вывод: Вывод, предназначенный для присоединения трансформатора к линейным проводникам внешней сети (МЭС 421-02-01).3.2.3 нейтральный вывод:
а) для трехфазных трансформаторов и трехфазных групп однофазных трансформаторов: Вывод(ы), предназначенный(ые) для присоединения к общей точке (нейтрали) обмотки, соединенной по схеме “звезда” или “зигзаг”;
б) для однофазных трансформаторов: Вывод, предназначенный для присоединения к нейтрали сети (МЭС 421-02-02).
3.2.4 нейтраль: Точка симметричной системы напряжений, которая, как правило, находится под нулевым потенциалом.
3.2.5 одноименные выводы: Выводы различных обмоток трансформатора, обозначенные одной и той же буквой или соответствующим условным знаком (МЭС 421-02-03).
3.3 Обмотки
3.3.1 обмотка: Совокупность витков, образующих электрическую цепь с целью получения одного из напряжений трансформатора.
Примечание – Для трехфазного трансформатора под “обмоткой” подразумевается совокупность соединяемых между собой обмоток одного напряжения всех фаз, см.3.3 3 (МЭС 421-03-01).
3.3.2 обмотка с ответвлениями: Обмотка, в которой эффективное число витков может ступенчато изменяться.
3.3.3 обмотка фазы: Совокупность витков, образующих одну фазу трехфазной обмотки.
Примечание – Термин “обмотка фазы” не должен применяться для обозначения совокупности катушек на одном стержне магнитопровода (МЭС 421-03-02).
3.3.4 обмотка высшего напряжения*: Обмотка, имеющая наибольшее номинальное напряжение (МЭС 421-03-03).______________* Обмотка, к которой при эксплуатации подводится активная мощность от источника питания в эксплуатации, называется первичной, а обмотка, от которой отводится активная мощность в цепь нагрузки, – вторичной.
Эти термины не определяют, какая из обмоток имеет большее номинальное напряжение, и не должны применяться, за исключением контекста о направлении потока активной мощности (МЭС 421-03-06 и МЭС 421-03-07).
Другие обмотки трансформатора, имеющие, как правило, меньшую номинальную мощность, чем вторичная, часто называют третичными обмотками (см.
3.3.8).
3.3.5 обмотка низшего напряжения*: Обмотка, имеющая наименьшее номинальное напряжение (МЭС 421-03-04).______________
* Обмотка, к которой при эксплуатации подводится активная мощность от источника питания в эксплуатации, называется первичной, а обмотка, от которой отводится активная мощность в цепь нагрузки, – вторичной.
Эти термины не определяют, какая из обмоток имеет большее номинальное напряжение, и не должны применяться, за исключением контекста о направлении потока активной мощности (МЭС 421-03-06 и МЭС 421-03-07).
Другие обмотки трансформатора, имеющие, как правило, меньшую номинальную мощность, чем вторичная, часто называют третичными обмотками (см.
3.3.8).
Примечание – В линейном регулировочном трансформаторе обмотка, имеющая низшее номинальное напряжение, может иметь более высокий уровень изоляции.
3.3.6 обмотка среднего напряжения*: Обмотка многообмоточного трансформатора, номинальное напряжение которой является промежуточным между номинальными напряжениями обмоток высшего и низшего напряжений (МЭС 421-03-05).
_______________
* Обмотка, к которой при эксплуатации подводится активная мощность от источника питания в эксплуатации, называется первичной, а обмотка, от которой отводится активная мощность в цепь нагрузки, вторичной.
Другие обмотки трансформатора, имеющие, как правило, меньшую номинальную мощность чем вторичная, часто называют третичными обмотками (см. 3.3.8).Эти термины не определяют, какая из обмоток имеет большее номинальное напряжение, и не должны применяться, за исключением контекста о направлении потока активной мощности (МЭС 421-03-06 и МЭС 421-03-07).
3.3.7 вспомогательная обмотка: Обмотка, предназначенная для нагрузки, существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора (МЭС 421-03-08).
3.3.8 компенсационная обмотка: Дополнительная обмотка, соединенная по схеме “треугольник”, предназначенная для снижения полного сопротивления нулевой последовательности (см. 3.7.
3) в трансформаторах с обмотками, соединенными по схеме “звезда-звезда” или “звезда-зигзаг” (МЭС 421-03-09).
Примечание – Обмотка считается компенсационной только в том случае, если она не предназначена для трехфазного присоединения к внешней сети.
3.3.9 общая обмотка: Общая часть обмоток автотрансформатора (МЭС 421-03-10).
3.3.10 последовательная обмотка: Часть обмотки автотрансформатора или обмотка линейного регулировочного трансформатора, предназначенная для последовательного включения в электрическую цепь (МЭС 421-03-11).
Источник: http://docs.cntd.ru/document/464646878
Что такое обмотка трансформатора: принципы работы, задачи, возможности
Все прекрасно понимают, что основная задача трансформатора – это преобразовывать получаемые импульсы, и в этом немаловажную роль играет обмотка трансформатора, позволяющая принципиально правильно работать агрегату.
В сфере радиоэлектроники, электротехники и энергетики практически невозможно обойтись без трансформатора, ведь в создаваемой цепи обязательным является звено, отвечающее за преобразование переменного напряжения одного (входящего) значения обязательно через обмотку трансформатора в переменное (выходящее) напряжение уже с заданными по нормам показателями.
По предпочтениям выбираются пользователями трансформаторы либо однофазные, либо трехфазные. А в чем между ними разница? Все очень просто, в их техническом комплектовании.
Так, в трехфазном агрегате ток проходит по четырем проводам, три из которых – фазные, а один – нейтраль, то есть нулевой. Соответственно, однофазный трансформатор работает, основываясь на двух кабелях, один – фазный, а второй – нулевой.
И применяется последний вид трансформаторов чаще всего в быту, обеспечивает электропитание в розетках, трансформируя электрический ток с показателями 220 В.
Как функционирует однофазный трансформатор: основные принципы работы
Первоначально уточним, какие существуют основные комплектующие однофазного трансформатора: магнитопровод, состоящий из пластин стали, по которым и протекает магнитный поток, первичная и вторичная обмотки трансформатора.
Физически объяснимо, что появляются и снимаются в первой обмотке потоки благодаря переменному напряжению.
Находясь рядом, вторичная обмотка ловит эти потоки и преобразовывает в переменное напряжение, сохраняя ту же частоту.
Напряжение, которое выдается агрегатом со вторичной обмотки, всецело зависит от витков, которые намотаны на имеющиеся в трансформаторе первичные и вторичные обмотки (катушки).
Как правильно понять: что такое виток обмотки?
Виток – это основной технический элемент обмотки, представляющий собой единичные или групповые проводки, расположенные параллельно на стержне магнитопровода. Взятая за единицу измерения совокупность витков, которая, соответственно, образовывается в той или иной электроцепи, и является обмоткой трансформатора.
Сама же обмотка состоит с двух важных компонентов: первый – проводники, второй – изоляционные детали. Задача вторых элементов – защищать витки, предупреждать электрические сбои в сети, препятствовать смещению комплектующих в 1 обмотке трансформаторов.
Важно помнить! Обмотки трансформаторов различаются техническими характеристиками и параметрами.
Так, обмотки трансформаторов различаются по способу размещения на стержне, могут быть различными по направлению и способу намотки.
Специалисты еще оценивают обмотки трансформатора по числу витков, оценивают применяемый агрегат по классу напряжения, изучают перед применением схему соединения обмоток между собой. Следует учитывать каждый обозначенный фактор при выборе агрегата.С понятием «виток обмотки» связан и другой термин – «слой обмотки». А что он обозначает, также постараемся раскрыть в данной статье.
Виток – это мера, а вот слой – это уже следствие технического процесса, в ходе которого витками формируются положенные слои, один, два или много. Но помните, что ничего нельзя воспринимать буквально, так как в одном слое может быть один или несколько десятков витков. А сам виток способен формироваться из 6-8 параллельных проводков положенной формы.
На какие эксплуатационные характеристики обмоток обязательно надо обращать внимание?
Когда запланированы работы с электрооборудованием, не стоит упускать из виду даже мелкие технические детали, например, принципы соединения обмоток трансформатора, иначе без сбоев в энергосистеме не обойтись при последующей длительной эксплуатации.
А по каким параметрам в основном оценивают работоспособность агрегата и как определить потенциал обмотки трансформатора? Ответ прост. Специалисты в основном обращают внимание на электрическую прочность элемента, механическую прочность обмотки, а также нагревостойкость, сопротивление обмотки трансформатора и изоляционные характеристики.
Все дело в том, что в процессе эксплуатации изоляция обмоток играет важную роль и отвечает за безопасность и противодействие возможным повреждениям сети из-за коммутационных или атмосферных перенапряжений.
Рекомендовано адекватно оценивать и свойства вторичной обмотки трансформатора на ее механическую прочность и способность длительно противостоять в процессе эксплуатации деформациям и повреждениям из-за агрессивной внешней среды, импульсов тока, когда превышаются все нормативные показатели номинального рабочего тока силового агрегата.
Известно, что самый стандартный трансформатор может прослужить верной и правдой более 25 лет, но если его эксплуатация будет выполняться согласно его техническим характеристикам, и удастся избежать нестабильности в сети и перенагрева обмоток.
Конечно же, нагрев обмоток и его сопряженных частей происходит при длительной работе агрегата, и это нормально, просто нельзя допускать скачков и повышения разрушительной температуры внутри агрегата, отвечающего за напряжение вторичной обмотки трансформатора.
Перенагрев может привести к плачевным последствиям – разрушению и деформации изоляции обмоток, тепловому износу масла, как одной из важных составляющих силовой установки.
Чтобы ознакомиться с техническими эксплуатационными возможностями обмоток трансформаторов напряжения, можете обратить внимание на ряд документов и регламентированных положений. К ним относят «Стандарты по силовым трансформаторам общего назначения, а также на специальные агрегаты», «Инструкции по применению», «Технический паспорт».
Как оценивается электрическая прочность изоляции обмоток?
- наличие правильно и верно разработанной конструкции агрегата, когда в схеме учтены все тонкости взаимодействия;
- рассчитаны хорошо и четко изоляционные промежутки;
- совершен разработчиками продуманный выбор изоляционных материалов;
- внедрены прогрессивные, а значит, современные технологии обработки изоляции.
Как оценивается механическая прочность обмоток: о чем говорят показатели?
- учитывается состояние расчета поля рассеяния в магнитостатических полях;
- определяются соответствующие параметры типа используемой обмотки;
- узнаются особенности конструкции обмотки, и главное, ее месторасположение;
- обращается внимание на расположение витков в обмотке, конструктивные особенности катушки, так как этого зависит расчет и соотношение механической силы, возникающей в обмотке, и механической стойкости элемента трансформатора. Идеально, если первый параметр будет минимизирован, а второй – будет соответствовать нормам агрегата и не подводить в процессе эксплуатации.
Как достигается необходимая нагревостойкость обмоткам трансформатора?
Трансформатор в процессе эксплуатации переживает определенную нагрузку, и в дополнение переживает воздействие негативных факторов окружающей среды. И если не обеспечить нормальную теплоотдачу, то негативные последствия не заставят себя ждать.
Отметим, что обмотки трансформаторов обладают определенной степенью нагревостойкости, и ее превышение не допускается, поэтому проводить монтажные работы трансформаторов необходимо с определенной тщательностью, учитывать внешние и внутренние факторы, обеспечивать вентиляцию и охлаждение, не забывая о циркуляции воздушных масс и наличия масла внутри системы силового агрегата.
Обычно контролирующие службы предприятия регулярно осматривают агрегат, оценивают состояние его контактов, а также всех основополагающих комплектующих.Чтобы избежать перегрева обмоток трансформатора, необходимо учитывать особенности эксплуатации агрегата и обеспечить нормальную и технически выверенную теплоотдачу, а для этого обязательно надо обеспечить должную площадь поверхности соприкосновения обмоток трансформатора с окружающей средой. Причем способ охлаждения трансформаторов может быть соответствующий его заводским параметрам, предусматривающих систему охлаждения при помощи воздуха или масла.
Какие существуют основные типы обмоток трансформатора: определим общепринятую классификацию
Чтобы правильно выполнить расчет обмоток трансформатора, прежде нужно понимать, с чем придется иметь дело и какой тип обмотки внедрен в агрегат, какие он имеет преимущества. Постараемся в этом детально разобраться.
Итак, какие существуют типы обмоток трансформаторов?
- Одно-двухслойная обмотка цилиндрической формы, изготовленная из прямоугольного провода. Это элементарный образец обмотки трансформатора, который отличается простотой технологии изготовления, должной и надежной системой охлаждения, но при этом имеет один немаловажный недостаток – низкую механическую прочность, поэтому быстро изнашивается от агрессивного воздействия окружающей среды, а перепады в сети могут вообще стать губительными для энергосистемы, в которой применен агрегат с подобной обмоткой.
- Многослойная обмотка трансформатора цилиндрической формы, созданная из прямоугольного провода. Данный образец обмотки отличается нормальным сопротивлением первичной обмотки трансформатора, высоким функционалом магнитной системы и элементарной технологией изготовления. Но вот при длительной эксплуатации агрегата могут возникать проблемы, связанные с малой эффективностью системы охлаждения. Основная причина такого недостатка теплоотдачи – отсутствие радиальных каналов на обмотке.
Интересно знать! В классификации обмоток также упоминаются многослойные обмотки. А в чем их особенность! Все просто.
В процессе их формирования обязательно слои располагаются концентрически, в соответствии с заданным количеством слоев, но при этом развернутая длина остается одинаковой, без нарушения заводских параметров. Все «наматывается» правильно по отношению к полю рассеяния трансформатора.
А когда необходимо переходит при обмотке на новый слой, то используемые провода не обрываются, не заламываются, только на новом витке меняется направление укладки слоя.
- Многослойная обмотка или катушка, также имеющая форму цилиндра, но уже изготовленная из круглого провода. В этой ситуации агрегат отличается повышенной мощностью, но при этом проигрывает в функционале теплоотдачи и не может похвастаться механической прочностью. Из-за этого износ оборудования значительно ускоряется, требуя от обслуживающего персонала частых контролей оборудования и профилактических осмотров комплектующих.
Интересно знать!Почему некоторые обмотки называют цилиндрическими, то есть имеющими форму цилиндра. Секрет кроется в особенностях витков и слоев. Когда начинают формировать цилиндрическую обмотку, то для ее правильного создания на цилиндрическую поверхность наносят слои витков плотно, ни в коем случае не допуская интервалов.
- Винтовая обмотка, созданная из прямоугольного провода. Трансформатор с такой катушкой будет стоить дороже, но отличаться высокой механической прочностью, надежной защитной изоляцией. А во время длительной работы агрегата даже не стоит думать о его системе охлаждения. Все сработает на 100%, как это заложено в технические характеристики трансформатора с данным видом обмоток.
- катушечная обмотка непрерывного типа, когда материалом служит прямоугольный провод. Существует и такой образец обмоток, которые отличаются высокой механической и электрической прочностью и степенью нагревостойкостью. Многие посчитают данный образец идеальной находкой, которую так и хочется ввести в эксплуатацию для эффективной работы предприятия.
- многослойная катушечная цилиндрическая обмотка, сформированная из алюминиевой фольги. Имеет данный образец только положительные отзывы, но такая эффективность достигнута максимальными усилиями и внедрением сложных технологий изготовления, когда изоляция обмоток трансформатора внушает доверие и веру в длительную и эффективную эксплуатацию. А что еще нужно для успешного предприятия, где создается современная энергосистема или, по крайней мере, модернизируется.
Таким образом, можно сделать вывод, что классификация типов обмоток зависит от конструктивных особенностей детали трансформатора, материла и метода изготовления, а по сложности обмотки различают на простые, многослойные, многослойные, но уже изготовленные из фольги, а не провода.
Источник: https://provotok.ru/chto-takoe-obmotka-transformatora-principy-raboty-zadachi-vozmozhnosti
О трансформаторных блоках питания для самых маленьких
Делал тут намедни презентацию на тему «Однополярные и двуполярные трансформаторные блоки питания», решил заодно и здесь продублировать. Наверное, будет полезно для начинающих.
Блок питания радиоэлектронной аппаратуры является вторичным источником питания, то есть он служит для преобразования электроэнергии (первичные — для ее производства).
Как правило, происходит преобразование переменного тока напряжением 220 В в постоянный с напряжением, необходимым для нормальной работы устройства.
Из этих функций вытекает структурная схема трансформаторного блока питания: трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор.
Последние две части могут отсутствовать, как, например, в трансформаторных зарядных устройствах ACP-7E телефонов Nokia.
В последнее время трансформаторные блоки активно вытесняются импульсными (легкими, компактными, способными переварить любую дрянь из розетки: 110-240 вольт, 50-60 Гц — трансформатор такого не потерпит), однако все еще есть ниши, где они актуальны: например, устройства высококачественного воспроизведения звука или радиоприемники, которые подвержены действию помех, излучаемых импульсными БП (да-да, некоторые экземпляры можно использовать как маленькие глушилки длинных, средних и коротких волн).
Рассмотрим наиболее простой и наиболее часто встречающийся подвид: однополярный трансформаторный блок питания
Сразу оговорюсь, что однополупериодная схема выпрямителя (один диод, как в детекторном приемнике) в трансформаторной схемотехнике не снискала популярности ввиду низкого КПД и высокого уровня пульсаций.
В разрывы первичной и вторичной обмотки включены предохранители (у современных трансформаторов по первичной обмотке включен термопредохранитель, срабатывающий при перегреве магнитопровода). По «вторичке» предохранителя может и не быть, но по «первичке» он обязателен — это электро- и пожаробезопасность.
Вторичных обмоток может быть несколько (на разные напряжения), у одной обмотки могут быть несколько отводов от разных витков… Все это можно узнать из паспорта на трансформатор.
Диодный мост выпрямляет напряжение, а конденсаторный фильтр сглаживает его пульсации (минимально рекомендуемая емкость — 100 мкФ, максимальная ограничивается экономическими соображениями, размерами корпуса устройства, максимально возможным током через диоды и здравым смыслом).
Не стоит забывать о физике: на диодном мосту неизбежно потеряется 1 — 2 вольта, но после конденсатора то, что останется, увеличится в корень из двух (1,41) раз (конденсатор заряжается до амплитудного значения напряжения).
Например, с трансформатора идут 12 вольт «переменки» (действующее значение). 1,4 вольта отдадим диодам — итого уже 10,6. А на конденсаторе будет 14,94 вольта (амплитудное значение).
Поэтому рабочее напряжение конденсатора должно быть с запасом — 25 вольт вполне хватит, а вот 16 — это уже пороховая бочка. Может, и не долбанет, но ресурс быстрее выработается.
Выходное напряжение снимается с конденсатора и может питать устройство как напрямую, так и через стабилизатор: в этом случае рекомендуется, чтобы выходное напряжение БП было на 3 — 5 вольт выше номинального выходного напряжения стабилизатора.
Используя интегральные стабилизаторы серии L78XX и компоненты из примера выше, можно сделать шикарный блок питания на девять вольт. Или на двенадцать, если падение напряжения на самом стабилизаторе 2-3 вольта (эта информация находится в даташите микросхемы). Или на пять, но 14,94 — 5 = 9,94 вольта, которые надо куда-то девать.А куда? Только в тепло. Поэтому стабилизаторы на малое напряжение, подключенные к большому входному, очень сильно греются.
Это слайд-шоу требует JavaScript.
Примеры устройств с таким БП: радиоприемник VEF 216 (встроенный), радиотелефоны (внешний), магнитофон «Весна 306» (встроенный).
Это слайд-шоу требует JavaScript.
Принцип работы мостового выпрямителя незатейлив: в течение каждого полупериода ток идет через два диода, включенные в прямом направлении (на одном кремниевом диоде в среднем падает 0,7 вольт — отсюда и берется число потерь 1,4).
Таким образом, на конденсатор будет приходить напряжение, пульсирующее с удвоенной частотой питающей сети.
Если за эти полпериода конденсатор не будет успевать разрядиться, то можно рассчитывать на то, что уровень пульсаций выходного напряжения будет низок (здесь, например, это хорошо показано: красное напряжение — с конденсатора, серое — с моста).
Следующие схемотехнические решения можно заметить в звуковоспроизводящей аппаратуре высокого класса: это пленочные конденсаторы, шунтирующие первичную и вторичную обмотки трансформатора (высоковольтный C1, C2), керамические конденсаторы, шунтирующие диоды моста (C3—C6), и керамический или пленочный конденсатор емкостью 10 — 100 нФ, шунтирующий выходной электролитический (C7).
Конденсаторы на обмотках трансформатора предназначены для гашения высокочастотных помех от близких грозовых разрядов, щеточно-коллекторных узлов работающих электродвигателей и пр.
Шунтирование диодов помогает бороться с мультипликативной помехой радиоприему: она проявляется как фон в приемнике с частотой 100 Гц при настройке на мощную станцию в АМ-диапазоне.Шунтирование выходного электролитического конденсатора помогает продлить срок его службы, так как «электролиты» склонны быстрее деградировать под действием высокочастотных помех. При наличии керамического или пленочного шунта малой емкости эти помехи через него закорачиваются на «землю».
Преимущества однополярных трансформаторных БП:
-Просты в изготовлении.-Относительно легкие и маленькие.
-Легко обеспечить батарейное питание, что актуально для переносной техники (нужно всего лишь напыжевать достаточно батареек «в послед»).
К недостаткам можно отнести:
-Повышенное падение напряжение на выпрямителе (полтора вольта теряются, и при выпрямлении малого напряжения, например, трех вольт, это уже будет ощутимо — после конденсатора останется только 2,1 В).
-Мощные диоды в металлическом корпусе должны устанавливаться на радиатор через электроизолирующие прокладки, что в ряде случаев может быть затруднительно.
Следующий на очереди — двуполярный трансформаторный блок питания
Здесь используется трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками, соединенными последовательно (или это может быть одна обмотка со средней точкой). В этом случае средняя точка объявляется «землей», а с фильтров снимается напряжение как положительной, так и отрицательной полярности (измерения, разумеется, относительно «земли». И логично, что между «плюсом» и «минусом» 2Uвых).
Это слайд-шоу требует JavaScript.
Примеры устройств с таким БП: магнитофон «Вильма М-212С», усилитель «Радиотехника У-101», осциллограф «С1-94».
Это слайд-шоу требует JavaScript.
Диодный мост работает точно так же, как и в случае однополярного блока питания. Попеременно открываясь, то одна, то другая пара диодов пропускает переменное напряжение к конденсаторам фильтра.
К достоинствам двуполярного БП можно отнести:
-Значительное упрощение схем с операционными усилителями (исключаются цепочки, создающие «искусственный ноль» на входе — достаточно сравнить первую и вторую схемы отсюда).
-Уменьшение количества межкаскадных емкостей, так как в большинстве случаев постоянная составляющая сигнала отсутствует. А все мы знаем, что «электролиты» имеют свойство пересыхать.
-Акустика, подключенная к выходу исправного и настроенного усилителя с двуполярным питанием, не будет хлопать при включении, так как на выходе нет постоянной составляющей и конденсатора, блокирующего ее.
Однако есть и определенные недостатки:
-Снова повышенное падение напряжение на выпрямителе.-Трансформатор со средней точкой сложен в изготовлении; он большой, тяжелый и совсем не портативный.
-Устройство чувствительно к перекосу плеч питания — например, если в звуковоспроизводящей технике при номинальных +/-14 вольт де-факто будут +12 и -16, форма выходного сигнала может сильно исказиться относительно нуля.
-«Исправный и настроенный усилитель», став вдруг неисправным, может выжечь акустику постоянным напряжением на выходе: нужна схема ее защиты при аварии.
Как следствие, такие блоки питания прижились в стационарной аппаратуре, где нет нужды в батарейном питании.
Необычная схема: однополярный БП с выпрямителем Миткевича
Этот блок питания также основывается на трансформаторе со средней точкой, но в качестве выпрямителя применяются два четвертьмоста, соединенные параллельно (выпрямитель Миткевича).
Это двухполупериодный выпрямитель, и ток на фильтрующий конденсатор течет то с одной половины обмотки, то с другой через диод, находящийся в этот момент в прямом включении.
Это было достаточно типичное решение для тех времен, когда диоды стоили дороже меди.
Пример устройства с таким БП: радиоприемник «Ишим».
Это слайд-шоу требует JavaScript.
Первым делом в глаза бросается то, что выпрямитель и фильтр включены по схеме с общим «плюсом», и с конденсатора снимается напряжение отрицательной полярности. Это обычная схемотехника 60-70-х гг.: тогда применялись германиевые транзисторы в основном p-n-p-структуры (ограничение технологии), у которых эмиттер подключается к «плюсу», а база и коллектор — к «минусу» питания.
В течение каждого полупериода ток протекает через один диод.
Положительными сторонами таких блоков питания можно считать:
-Экономию на диодах.
-Потери в выпрямители в два раза меньше, чем в мостовой схеме (ток в каждом полупериоде течет только через один диод).
Однако недостатки загнали этот вид блока питания в «Красную книгу РЭА»:
-Трансформатор со средней точкой сложен в изготовлении; он большой, тяжелый и совсем не портативный.
-В каждом полупериоде одна половина обмотки простаивает. Меди много, но работает она не вся.
Как быстро отличить импульсный блок питания от трансформаторного (имеются в виду те, что вставляются в розетку)?
Ипульсный: компактный, почти невесомый, часто бывает вытянут в осевом направлении. Жрет что угодно: чудовищный разброс по напряжению 110-240 вольт и частоте сети его не пугает (обычно эти параметры написаны на наклейке). Выходной ток при высоких напряжениях как правило, тоже достаточно большой — до 2 ампер. На секундочку: 2 А * 12 В = 24 Вт!
Трансформаторный: тяжелый, сбитый «кубик«. На наклейке обычно указано входное напряжение 230 вольт, иногда с маленькими зазорами (плюс-минус десять вольт). Частота — строго 50 Гц для постсоветского пространства. Ток обычно скромный: тот, что на картинке — девятивольтовый с полуамперным выходом (0,5 А * 9 В = 4,5 Вт). А ведь уже и такой блок достаточно громоздкий.
Для питания радиоприемников и другой старой техники, конечно, лучше выбрать трансформаторный.
Источник: https://huxfluxdeluxe.wordpress.com/2016/02/26/%D0%BE-%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85-%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D1%85-%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F/
