Muuntajan ja sen ytimen käämien laskeminen

Muuntaja, jonka historia on ollut lähes puolitoista vuotta, on palvellut uskollisesti koko ajan ihmiskuntaa. Sen tarkoitus on vaihtojännite. Tämä on yksi harvoista laitteista, joiden tehokkuus voi nousta lähes 100%: iin.

Hitsausmuuntajan käämitysjärjestelmä

Hitsausmuuntajan käämitysjärjestelmä.

Miten lasketaan ja tuuletetaan muuntajan käämit, mikä sen ydin voi olla, mitkä ovat muuntajien suunnittelutoiminnot eri tarkoituksiin, miten ne toimivat - kysymykset, jotka saattavat kiinnostaa monia. Alla on vastaukset useimpiin näistä kysymyksistä.

Mikä on muuntaja?

Takaisin sisällysluetteloon

Hieman historiaa

Venäjän tiedemies P.N. Yablochkov keksi sähkökaaren valonlähdettä - ”Yablochkov-kynttilä”. Kaaren teholähteet olivat aluksi voimakkaita galvaanisia paristoja, mutta anodit poltettiin tässä tapauksessa nopeammin. Sitten tiedemies päätti käyttää generaattoria tämän keksinnön nykyisenä lähteenä.

Tässä tapauksessa syntyi toinen vaikeus: sen jälkeen kun yksi sähköinen kynttilä oli palanut, johtuen jännitteen vähenemisestä generaattoriliittimissä muiden lamppujen sytytys oli vaikeaa. Ongelma ratkaistiin, kun käytettiin muuntajaa jokaisen valonlähteen virransyöttöön. Näissä ensimmäisissä muuntajissa oli avoimia ytimiä, jotka oli valmistettu teräslanka- nippuista ja joiden tuloksena oli alhainen tehokkuus. Transformerit, joilla on suljetut ytimet, ovat modernin kaltaisia, vasta 9 vuoden kuluttua.

Takaisin sisällysluetteloon

Miten muuntaja toimii ja miten se toimii?

Yksinkertaisimman muuntajan kaavio

Kuva 1. Kaavio yksinkertaisimmasta muuntajasta.

Yksinkertaisin muunnin on aine, jolla on korkea magneettinen läpäisevyys ja kaksi kierrosta, jotka on kierretty sen ympärille (kuva 1a). Kun se kulkee vaihtovirran primäärikäämityksen kautta voimalla I1 ytimessä on vaihteleva magneettivuo F, joka on kierretty sekä primääri- että sekundäärikäämien avulla.

Näiden käämien kussakin käänteessä on sama indusoidun emf: n numeeriselle arvolle. Siten EMF: n suhde käämiin ja kiertoihin on sama. Tyhjäkäynnillä (I2 = 0) käämien jännitteet ovat lähes yhtä suuret kuin niiden indusoitu emf, joten seuraava suhde on voimassa myös jännitteille:

U1 / U2 ≈ N1 / N2 jossa

N1 ja N2 - käämien kierrosten lukumäärä.

U-suhde1 / U2 kutsutaan myös muunnossuhteeksi (k). Jos u1 > U2, muuntajaa kutsutaan vaiheittaiseksi (kuva 1b) U: n kanssa1 < U2 - laskeminen (kuva 1B). Ensimmäisellä muuntajalla on suurempi muunnossuhde ja toisessa vähemmän kuin yksi.

Sama muuntaja, riippuen siitä, mihin käämiin kohdistetaan, ja jonka avulla jännite poistetaan, voi olla joko kasvava tai laskeva. Toissijainen käämitys ei välttämättä ole yksi - voi olla useita. Käämien virran tasa-arvosta seuraa, että niiden virtaukset ovat kääntäen verrannollisia kierrosten lukumäärään:

minä1 / I2 ≈ N2 / N1.

Jos sekundäärikäämitys on olennainen osa primaarista (tai primaarista - toissijaista), muuntajasta tulee autotransformaattori. Kuviossa 1 Kuviot 1d ja 1d on esitetty vastaavasti vaiheittaisten ja vaiheittaisten autotransformaattorien kaaviot.

Muuntajien suunnittelu kuparin pistehitsaukseen

Muuntajien suunnittelu kuparin pistehitsaukseen.

Vaihtuva magneettikenttä aiheuttaa pyörrevirtojen muodostumisen ytimessä, joka lämmittää sen, jolle osa energiasta hukkaan. Näiden häviöiden vähentämiseksi ytimiä rekrytoidaan erillisistä, eristetyistä erillisistä muuntajan teräslevyistä, joilla on alhainen kääntöenergia.

Useimmiten nykyaikaisissa muuntajissa käytetään kolmen tyyppisiä magneettisia ytimiä:

  1. Rod (U-muotoinen), joka koostuu kahdesta sauvasta, joissa on käämit ja ne, jotka yhdistävät ne. Näin järjestetään yleensä suuritehoisten muuntajien ytimet.
  2. Panssari (W-muotoinen). Magneettinen ydin on ike, jonka sisällä on sauva, jossa on käämitys. Joka suojaa jokaisen muuntajan käämityksen ulkoisista vaikutuksista - siis nimi. Useimmiten käytetään pienitehoisissa muuntajissa elektroniikkapiireihin.
  3. Toroidinen - toruksen muotoinen magneettinen ydin koostuu tiheällä telalla käärittyyn muuntajanauhaan. Edut - suhteellisen pieni paino, korkea hyötysuhde, minimihäiriöt. Haittapuolena on käämitys.
Takaisin sisällysluetteloon

Miten muuntaja lasketaan?

Kaarihitsausmuuntaja

Hitsausmuuntaja kaarihitsaukseen.

Muuntajan tärkeimmät parametrit ovat virtojen ja jännitteiden nimellisarvot ja teho, johon se on suunniteltu. Absoluuttinen tarkkuus muuntimen ominaisuuksien laskemisessa näille parametreille ei ole merkityksellinen, joten voit rajoittaa itsesi likimääräisiin arvoihin.

Laskelmien järjestys on seuraava:

  1. Virran laskeminen toissijaisen käämityksen kautta ottaen huomioon häviöt: I2 = 1,5 * I2N, missä i2N - nimellisvirta.
  2. Toisiokäämityksestä poistetun tehon laskeminen: P2 = U2 * I2, missä u2 - jännitystä. Jos tällainen käämitys ei ole yksi, niin tulos on niiden voimien summa.
  3. Tuloksena olevan tehon määrittäminen: PT = 1,25 * P2 tehokkuudella noin 80%.
  4. Virran laskeminen muuntajan primäärikäämityksen kautta: I1 = PT / U1, missä u1 - jännitystä.
  5. Magneettipiirin vaaditun osan pinta-ala: S = 1,3 * √PT, missä s mitataan senttimetreinä2.
  6. Muuntajien ensisijaisen käämityksen kierrosluku: N1 = 50 * U1 / S, missä S mitataan senttimetreinä2.
  7. Kierrosten lukumäärä sekundäärikäämityksessä: N2 = 55 * U2 / S, missä S mitataan senttimetreinä2.
  8. Minkä tahansa muuntajan käämien johtimien halkaisija: d = 0,632 * √I, jossa minä on sen nykyinen vahvuus. Kaava on oikea kuparilangalle.

Esimerkiksi 220 voltin verkkoon sisältyvän muuntajan sekundäärikäämityksen tulisi tuottaa virtaa 6,7 ​​A jännitteellä 36 V. Laske muuntajan parametrit.

Muuntajan suunnittelun pääosat

Muuntajan suunnittelun pääosat.

  1. minä2 = 1,5 * 6,7 A = 10 A.
  2. P2 = 36 V * 10 A = 360 W.
  3. PT = 1,25 * 360 wattia = 450 wattia.
  4. minä1 = 450 W / 220 V ≈ 2 A.
  5. S = 1,3 x 450 (cm2) ≈ 25 cm2.
  6. N1 = 50 * 220/25 = 440 kierrosta.
  7. N2 = 55 * 36/25 = 79 kierrosta.
  8. d1 = 0,632 * √2 (mm) = 0,9 mm, d1 = 0,632 * √10 (mm) = 2 mm.

Jos halutun halkaisijan omaavia johtoja ei ole, voidaan yksi paksu lanka korvata useilla ohuemmilla, jotka on kytketty rinnakkain. Johtimen poikkipinta-ala, jonka läpimitta on d, voidaan laskea kaavalla: s = 0,8 * d2.

Tarvitset esimerkiksi johdon, jonka halkaisija on 2 mm, ja vain johdin, jonka halkaisija on 1,2 mm. Halutun langan poikkipinta-ala s = 0,8 * 4 (mm2) = 3,2 mm2, käytettävissä oleva pinta-ala on sama kaava laskettuna 1,1 mm2. On helppo ymmärtää, että yksi johdin, jonka halkaisija on 2 mm, voidaan korvata kolmella halkaisijaltaan 1,2 mm.

Takaisin sisällysluetteloon

Muuntajan valmistus

Tehomuuntajan valmistusprosessi koostuu sarjasta peräkkäistä toimintaa.

Takaisin sisällysluetteloon

Kierrekehysten kokoaminen ydin- tai panssarirakenteelle

Muuntajan runkokokoonpano

Kuva 2. Muuntajan kehyksen kokoonpano.

Melko kätevä materiaali näiden kehysten kokoonpanoon on kartonki tai puristinlevy. Voimakkaampi runko voi olla muovia. Runkokokoonpano on esitetty kuviossa. 2a. Se kootaan kuvioissa 2b-2g esitetyistä osista. On tehtävä kaksi kappaletta kustakin osasta. Kasvojen reiät (g) on ​​tarkoitettu johtopäätöksiin.

Kehyksen kokoonpanomenettely:

  • kaksi poskia päällekkäin;
  • osat (b) on upotettu niiden ikkunoihin ja laimennetaan, yksi ylöspäin, toinen alaspäin;
  • osat (c) asennetaan siten, että niiden ulkonemat ovat osien (b) lovien kanssa samansuuntaisia.

Tuloksena oleva kehys on tarpeeksi vahva eikä enää murene. Ennen kelojen käämitystä valmistetaan tiivisteet etukäteen (kuva 2e), jotka on valmistettu kaapelipaperikaistaleista. Nauhat leikataan varovasti reunoja pitkin usean mm: n syvyyteen. Nämä leikkaukset, jotka ovat harjojen vieressä, suojaavat seuraavan kerroksen kierrosta putoamasta edelliseen kerrokseen.

Takaisin sisällysluetteloon

Käämitys kelat

Kelan silmukan suunnittelu

Kuva 3. Kaavio kelan silmukasta.

Ennen käämitystä on välttämätöntä valmistaa osia joustavasta lanka- johtimesta lämmönkestävässä eristyksessä johtimille ja kuumuutta kestävien kammioiden segmenteille. Käämitys suoritetaan siten, että lanka sopii kierrosta hieman jännitteellä. Seuraavien kelojen pitäisi painaa edellisiä. Jotta kelat eivät hajoa posken läheltä, on suositeltavaa ottaa toinen rivi sen eteen muutaman mm: n verran, täyttämällä vapaat alueet jousilla tai langoilla.

Kun kunkin rivin käämitys on suoritettu loppuun, on johdon kireys pidettävä niin, että kaapelipaperinauhaa asetettaessa kelattu osa ei avaudu. Tällaiset tiivisteet on asetettava jokaisen kerroksen jälkeen.

Jos kelattu lanka on ohut, niin joustavan säikeisen langan valmistetut osat juotetaan huolellisesti käämityksen alkuun ja päähän sekä sen taivutuksiin. Piikin paikka on eristetty. Jos magneettilanka on tarpeeksi paksu, johdot ja ulostulot (silmukoiden muodossa) on valmistettu samasta johdosta. Sekä johtopäätökset että taivutukset on käytettävä kammioiden kanssa.

Silmukka (kuvio 3a) kulkee paksun paperin tai puuvillanauhan taitetun nauhan reiän läpi, joka kiristetään sen jälkeen, kun se on painettu seuraavilla kierrosilla (kuva 2b). Esimerkki haaraketjun haarasta on esitetty kuviossa. 2c.

Noin samalla tavalla käämityksen päät on valmistettu paksusta viirasta, mutta käytetään vain puuvillakaistaleita. Kuvio 1 esittää käämityksen alun kiinnitysmenetelmää. 2g, sen pääty - kuviossa 2. 2d.

Ja muutama sana siitä, miten toroidisen muuntajan käämitys voidaan purkaa. Yleensä niiden käämitykseen käytetään kotitekoisia kuljetusliikkeitä, joiden pinnalla riittää riittävästi johtoa. Johtimen kanssa kulkeva sukkulan tulee kulkea toroidisen magneettipiirin reikään.

Polkupyörän pyörän vanne

Kuva 4. Polkupyörän vanteen asettelu.

Laitteen avulla on helpompi sulkea polkupyörän pyörän reunaan perustuva laite (kuva 4). Vanne on sahattu yhteen paikkaan, kierretty magneettipiirin reikään, jonka jälkeen leikatut osat on liitetty huolellisesti. Tällöin vaaditun pituisen käämilangan kääri sen ulkopinnalle pienellä marginaalilla. Mukavuuden vuoksi vanne voidaan ripustaa yläosallaan vasaralla, nastalla tai muulla sopivalla ripustuksella. Kierretty lanka kiinnitetään sopivaan kumirenkaaseen.

Käämi kierretään vanteen pyörimisen vuoksi. Kun jokainen kierros on suoritettu, siirrä kumirengas sopivaan etäisyyteen. Kelat tulisi asettaa varovasti, jännitteellä. Päätelmät ja hanat voidaan muodostaa samalla tavalla kuin edellä mainituissa keloissa. Jokainen kerros ja käämitys on erotettava eristekerroksella. Viimeisen kerroksen päälle muuntaja kääritään pidätysnauhalla ja liotetaan lakalla.

Takaisin sisällysluetteloon

Transformer Assembly End

Kaavio yksivaiheisesta muuntajasta

Kaavio yksivaiheisesta muuntajasta.

Kun kelat ovat valmiina, ydin tai panssarirunko kootaan. Sinun pitäisi yrittää tehdä mahdollisimman kapeita magneettisia aukkoja, joille kokoonpano tulisi tehdä kannessa. Se jatkuu, kunnes koko ikkuna on täytetty. Lopulliset levyt on usein kiinnitettävä puisella vasaralla tai puisella vuorauksella.

Kokoonpanon lopussa ydin on sinetöity, puristettu ikeeseen tai kiristetään, jos levyillä on vastaavat reikät, joissa on tapit, jotka on eristetty ytimestä pahviputkilla tai useilla paperikerroksilla. Nastojen päissä on sähköiset eristys- ja tavalliset aluslaatat ja mutterit ruuvataan kiinni, joilla ydin kiristetään. Huonosti pakattu ydin buzzaa voimakkaasti ja värisee.

Takaisin sisällysluetteloon

Tarkista valmistettu muuntaja

Koneen käämitysmuuntajien kone

Koneen käämitysmuuntajien kone.

Ensinnäkin, mitattamalla megohm-mittaria, mitataan yksittäisten käämien sekä ytimen ja käämien välinen vastus. Sen ei pitäisi olla alle 0,5 äitiä. Jos ei ole piirtäjää, voit arvioida nämä vastukset tavallisella mittarilla. Sen pitäisi näyttää ääretön.

Kun eristys on tarkistettu, muuntajan ensiökäämi toimitetaan puolella nimellisarvosta. Voit käyttää esimerkiksi Latte. Jos tuote ei tupakoi, ei häiriötä, ei kuumene paljon, nimellisjännite kohdistetaan primäärikäämiin.

Jos kuormitusta ei tapahdu, muuntajan primäärikäämin virta ei saa olla yli 5-10% sen nimellisarvosta. Muuntajan ei pitäisi olla kovin kuuma ja äänekäs. Jos äänimerkki on vahva, sinun pitäisi joko vetää se alas kovemmin tai ajaa puiset tai muovilevyt levyjen väliseen kuiluun.

Lopullista testiä varten nimelliskuormitus kytketään muuntajaan, kaikkien käämien jännitteet tarkistetaan. Jos kaikki on normaalia, muuntaja pidetään kuormitettuna 3-4 tuntia. Jos häiriöitä ei ole, polttavaa hajua ei ole, eikä muuntaja kuumene yli 70°C, testi voidaan pitää onnistuneesti päättyneenä.

Muuntajaa ei aina löydy myynnissä tarvittavista parametreista.

Mutta on turvallista sanoa, että vaadittu laite ei ole liian monimutkainen, ja se voidaan laskea ja valmistaa itsenäisesti.

Lisää kommentti