Hoe stapsgewijze transformatoren te maken

Een step-down transformator is een apparaat dat een hoger AC-potentieel reduceert tot een lager AC-potentieel volgens de wikkelverhouding en specificaties.

In dit artikel gaan we bespreken hoe we een eenvoudige step-down transformator kunnen ontwerpen en construeren die doorgaans wordt toegepast in netvoedingen.

Invoering

Dit zal elektronische hobbyisten waarschijnlijk helpen om hun eigen transformatoren te ontwikkelen en te bouwen op basis van hun specifieke eisen. Op de volgende pagina's wordt een vereenvoudigde lay-outmethode gepresenteerd om tot tevredenheid ontwikkelde transformatoren te komen. Aan de andere kant kan het ontwerpproces het onderwerp zijn van enige experimenten.

De tabellen die in dit artikel worden gepresenteerd, bekorten de berekeningen die de ontwerper helpen om de juiste maat draad of zelfs kernlaminering te vinden. Hier worden uitsluitend relevante gegevens en berekeningen verstrekt om ervoor te zorgen dat de ontwerper absoluut niet wordt verbijsterd door ongewenste details.

Hier zullen we specifiek bespreken over transformatoren die 2 of meer wikkelingen van geïsoleerde koperdraad rond een ijzeren kern bezit. Dit zijn: een primaire wikkeling en een of misschien meer secundaire wikkelingen.

Elke wikkeling is elektrisch geïsoleerd van de andere, maar is magnetisch verbonden door middel van een gelamineerde ijzeren kern. Kleine transformatoren hebben een shell-achtige structuur, dwz de wikkeling is omgeven door de kern zoals getoond in Fig.1. Het vermogen dat door de secundaire wordt geleverd, wordt in feite door de primaire verzonden, hoewel op een spanningsniveau dat afhankelijk is van de wikkelingsverhouding van de a paar kronkelende.

Video-interpretatie

Basistransformatorontwerp

Als de beginfase naar het ontwerp van een transformator, moeten de primaire en secundaire spanningsevaluaties en de secundaire ampèrewaarde duidelijk worden uitgedrukt.

Bepaal daarna het kerngehalte dat moet worden gebruikt: gewoon staal stampen of koudgewalst korrelgeoriënteerd (CRGO) stempelen. CRGO heeft een grotere toegestane fluxdichtheid en verminderde verliezen.

Het best mogelijke doorsnededeel van de kern wordt grofweg toegekend door:

Kerngebied: 1.152 x √ (uitgangsspanning x uitgangsstroom) vierkante cm.

Met betrekking tot transformatoren met verschillende secundaire delen, moet de som van het uitgangsvolt-amp-product van elke wikkeling in overweging worden genomen.

Het aantal windingen op de primaire en secundaire wikkeling wordt bepaald met behulp van de formule voor windingen per volt-verhouding als:

Aantal omwentelingen per volt = 1 / (4,44 x 10^-4frequentie x kernoppervlak x fluxdichtheid)

Hier is de frequentie meestal 50 Hz voor een Indiase huishoudelijke stroombron. De fluxdichtheid kan worden beschouwd als ongeveer 1,0 Weber / m2. bedoeld voor het stampen van gewoon staal en ongeveer 1,3 Weber / m2. voor CRGO-stempelen.

Primaire wikkeling berekenen

De stroom in de primaire opwinding wordt weergegeven door de formule:

Primaire stroom = som van o / p Volt en o / p Amp gedeeld door primaire volt x efficiëntie

Het rendement van kleine transformatoren kan variëren tussen 0,8 en 0.§6. Een waarde van 0,87 werkt buitengewoon goed voor reguliere transformatoren.

De juiste draadmaat moet worden bepaald voor de wikkeling. De draaddiameter is afhankelijk van de nominale stroom voor de wikkeling en ook van de toegestane stroomdichtheid van de draad.

De stroomdichtheid kan oplopen tot 233 A / cm2. in kleine transformatoren en minimaal 155 A / cm. in grote.

Kronkelende gegevens

Meestal is een waarde van 200 ampère / cm2. kan worden overwogen, volgens welke tabel # 1 is gemaakt. Het aantal windingen in de primaire wikkeling wordt weergegeven door de formule:

Primair Turns = Turns per Volt x Primary Volt

De ruimte die wordt verbruikt door de wikkeling wordt bepaald door de isolatiedichtheid, de wikkelingstechniek en de draaddiameter.

Tabel # 1 geeft de geschatte waarden van de omwentelingen per vierkante cm. waardoor we het raamoppervlak kunnen berekenen dat wordt verbruikt door de primaire wikkeling.

Primair wikkelgebied = primaire windingen / omwentelingen per vierkante cm vanaf tabel # 1

Secundaire wikkeling berekenen

Gezien het feit dat we de veronderstelde secundaire stroomsterkte hebben, kunnen we de draadmaat voor de secundaire wikkeling bepalen door simpelweg tabel # 1 rechtstreeks door te nemen.

Het aantal windingen op de secundaire wikkeling wordt op dezelfde manier berekend als het om de primaire wikkelingen gaat, maar ongeveer 3% overtollige windingen moeten worden meegerekend om de interne daling van de secundaire wikkelingsspanning van de transformator bij het laden te vergoeden. Vandaar,

Secundaire beurten = 1,03 (beurten per volt x secundaire volt)

Het vensteroppervlak dat nodig is voor secundaire wikkeling wordt in tabel 2 aangeduid als

Secundair raamoppervlak = Secundaire omwentelingen / omwentelingen per vierkante cm. (uit tabel 2 hieronder)

Kerngrootte berekenen

De belangrijkste kwalificerende maatregel bij het kiezen van de kern zou het totale raamoppervlak van de wikkelruimte kunnen zijn die toegankelijk is.

Totaal raamoppervlak = primair raamoppervlak + som van secundaire raamoppervlakken + ruimte voor voormalige en isolatie.

Een beetje extra ruimte is nodig om de eerste te ondersteunen en isolatie tussen de wikkelingen. De specifieke hoeveelheid extra oppervlakte kan verschillen, hoewel 30% in eerste instantie kan worden overwogen, hoewel dit later mogelijk moet worden aangepast.

Tafelafmetingen van Transformer Stamping

De perfecte kernafmetingen met een grotere raamruimte worden over het algemeen bepaald aan de hand van tabel # 2, rekening houdend met de opening tussen het lamineren tijdens het stapelen (het kernstapelelement kan worden genomen als 0.9), we hebben nu

Bruto kerngebied = kerngebied / 0,9 vierkante cm. In het algemeen verdient een vierkante centrale ledemaat de voorkeur.

Hiervoor is de breedte van de lameltong

Tongbreedte = √ Bruto kernoppervlak (cm2)

Raadpleeg nu nogmaals Tabel # 2 en zoek als laatste punt de juiste kernmaat, met voldoende vensteroppervlak en een nabijgelegen waarde van de tongbreedte zoals berekend. Wijzig de stapelhoogte indien nodig om het beoogde kerngedeelte te verkrijgen.

Stapelhoogte = bruto kernoppervlak / werkelijke tongbreedte

De stapel mag niet veel onder de tongbreedte zijn, maar moet meer zijn. Het mag echter niet groter zijn dan 11/2 keer de tongbreedte.

Kernmontageschema

Hoe de transformator in elkaar te zetten

Het wikkelen gebeurt over een isolerende mal of spoel die op de middelste pilaar van de kernlaminering past. De primaire wikkeling wordt meestal eerst gewikkeld en vervolgens de secundaire, waarbij een isolatie tussen de twee lagen van de wikkeling behouden blijft.

Een laatste isolerende laag wordt bovenop de wikkeling aangebracht om ze allemaal te beschermen tegen mechanische achteruitgang en slijtage door trillingen. Wanneer dunne draden worden gebruikt, moeten hun specifieke uiteinden aan zwaardere draden worden gesoldeerd om de aansluitingen buiten de eerste te brengen.

De laminering wordt gewoonlijk op de eerste samengevoegd door afwisselend lamineren in omgekeerde opstelling. Het laminaat moet stevig aan elkaar worden vastgemaakt door middel van een geschikt klemraamwerk of met behulp van moeren en bouten (in het geval dat er doorlopende gaten in het laminaatsamenstel worden geleverd).

Afscherming toepassen

Dit kan een verstandig idee zijn om een ​​elektrostatische afscherming tussen de primaire en secundaire wikkeling te gebruiken om te voorkomen dat elektrische interferentie van de primaire naar de secundaire wikkeling overgaat.

De afscherming voor step-down transformatoren kan worden gemaakt van een koperfolie die iets meer dan een slag tussen de twee wikkelingen kan worden gewikkeld. Isolatie moet over de hele folie worden aangeboden en er moet goed op worden gelet dat de twee uiteinden van de folie nooit met elkaar in contact komen. Bovendien zou een draad kunnen worden gesoldeerd met dit afschermingsveld en verbonden met de aardingslijn van de schakeling of met de laminering van de transformator die kan worden geklemd met de aardingslijn van de schakeling.