Устройство трансформатора – разновидности конструкции, применение. Трансформатор для дома
| Схема позволяет включать в нагрузку устройства большей мощности, чем мощность потребления всей цепи. Работает на частоте 50 Гц. В резонансе потребление из сети сокращается. Данная статья базируется на основе конференции, записанной в прямом эфире на канале Global-Wave в Google+. Устройство работает на трансформаторах на резонансе, но без резких обрывов напряжения – без фронтов. Обмотка W1 является задающим звеном при перемагничивании сердечника. Эту обмотку надо мотать из расчета, чтобы при включении она потребляла 150мА в холостую (для 3х-киловаттного входного трансфоматора Т1). Обмотка W2 наматывается так, чтобы начиная с её середины, выводилось множество выводов – около 60-80 выводов – кто сколько сможет сделать, примерно 2 вольта на 1 вывод. Катушка должна соответствовать 150-160-180В. При настройке резонанса конденсатор С1 переключаем по выводам обмотки W2, Резонанс контура W2-C1 можно находить сразу после включения в сеть. При резонансе напряжение на W2 и С1 достигает 400В. Обмотку W3 надо мотать из расчёта 300В, потому что она будет понижать напряжение, чуть ли не до 220В, её лучше тоже делать с лишними выводами на случай проседания напряжения. Трансформатор Т2 – это силовой, съемный трансформатор Контур W2-W3-C1 хорошо заэкранирован и обеспечивает хорошую развязку питания и потребления. Нижняя часть схемы – это обратная связь для того чтобы регулировать - сравнивать нагрузку со входом, чтобы резонанс не срывался. Конденсатором С2 регулируется косинус фи cosφ=1, чтобы претензий сетевой компании не было. Для трансформаторов подходят как Ш-образные сердечники, так и тороидальные. В Ш-образных можно хорошо экранировать обмотки, а в тороидальных это сложно. Материал сердечника должен быть простой - железо. Высокочастотные материалы при 50 герцах неуместны. Чтобы добиться потребления 150мА в холостую, надо аккуратно собирать сердечник, снимать все заусенцы с пластин, подкрасить, если он старенький. Проверить тестером замыкают ли пластины. Чтобы не мучиться с этими пластинами, можно взять тачильный диск и поновой их задравить – снять все заусенцы и покрасить заново автомобильной краской из балончика, посыпать тальком, чтобы они не залипали друг к другу. Полезно использовать текстолитовые шайбы вместо металлических. Если сердечник будет плохой, он будет греться из-за токов Фуко, резонанс буде слабый и схема будет неэффективна
У трансформатора Т1 надо заэкранировать вторичную обмотку, а у Т2 – первичную. Обмотка W1 является задающим звеном при перемагничивании сердечника. Эту обмотку надо желательно домотать из расчета, чтобы при включении она потребляла 150мА в холостую (для 3х-киловаттного входного трансфоматора Т1). Чтобы добиться потребления 150мА в холостую, надо аккуратно собирать сердечник. В первом эксперименте автора, ему пришлось домотать 35 витков и коэффициент 0,9 витка/вольт изменился в большую сторону. При первоначальном количестве витков ток на холостом ходу был 400мА, а после домотки 35 витков - 150мА. Соответственно, отнеситесь к остальным обмоткам схемы внимательно и проследите за ними с точки зрения своей логики. Обмотка W2 наматывается так, чтобы начиная с её середины, выводилось множество выводов – около 60-80 выводов – кто сколько сможет сделать, примерно 2 вольта на 1 вывод. Катушка должна соответствовать 150-160-180В, при желании можно добавлять на всякий случай. При резонансе напряжение на W2 подскочит выше 220В, но это не значит, что W2 должна мотаться не на 180В, т.к. резонанс будет именно на этих витках, т.е. лишние витки не нужны. Если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт.
Напоминание: W2 должна мотаться не на 180В, т.к. резонанс будет именно на этих витках, зато первичка W3 трансформатора Т2 должна мотаться для фактического напряжения при резонансе, т.е. в ней будет значительно больше витков, чем во вторичке W2.
Сердечник трансформатора Т2 надо обрабатывать также как трансформатора Т1, чтобы токи Фуко были минимальны. У трансформатора Т1 надо заэкранировать вторичную обмотку, а у Т2 – первичную. Демонстрация трансформатора Т1/Т2 на 14м40с видео, размещенного в начале статьи. Трансформатор Т2 имеет больше витков, чем трансформатор Т1. Если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт. Трансформатор Т3 – это токовый трансформатор.
С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки. С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки. Конденсаторы должны быть не полярным электролитом, а неполярными полимерными, а лучше их набором – это могут быть стартерные конденсаторы для переменного тока.
Конденсаторы надо проверить что они не полярные – это можно сделать на осциллографе, это делается так: один провод от ноги конденсатора втыкают в осциллограф, а другой провод от другой ноги берут за руку и на осциллографе смотрят наводку переменного тока – какая амплитуды, затем концы конденсатора меняют местами и опять смотрят амплитуду. По разнице амплитуд оценивают полярность конденсатора. Должна получаться симметричность с отклонением не более 5%. Надо брать конденсаторы поменьше и покороче. Ёмкость С1 – 285мкФ. Можно взять конденсаторы по 1мкФ и соединить их в блоки в геометрической прогрессии (удвоение), например, 1мкФ, 2мкФ, 4мкФ, 8мкф, 16мкФ, 32мкФ, 64мкФ, 128мкФ. Тогда можно будет сделать систему из них и выключателей (хороших кнопочных выключателей), которая будет включать и отключать эти блоки и за счёт этого можно будет получить любое значение ёмкости с точностью до 1мкФ. Например, 185мкФ будет состоять из блоков 128+32+16+8+1. Имея такой магазин конденсаторов можно сэкономить на количестве выводов с обмотки W2, т.к. резонанс всё-таки можно будет подобрать. Причём резонанс будет лучше, если индуктивное сопротивление будет равно емкостному сопротивлению. Их можно вычислить по формуле или измерить и если они не равны, то надо их равнять. Конденсатор С1 для трансформатора на 3кВт составляет 285мкФ. Можно использовать конденсатор меньшей емкости, например 185 мкФ, но тогда напряжение на вторичке W2 придется увеличивать и мотать больше витков, а тогда примется мотать больше витков на первичке W3 трансформатора Т2. Конденсатор С1 должен быть не полярным электролитом, а неполярным полимерным, а лучше их набором – это могут быть стартерные конденсаторы для переменного тока. Конденсатор С2 зависит от того сколько реактивной энергии выделяется назад (примерно 40-50мкФ). Он нужен, чтобы сделать косинус напряжения на W1 и С2 и тока I1 равным единице. Косинус замеряется специальными клещами, которые надеваются вокруг провода с током I1 и подсоединяются клеммами к W1. Конденсаторы С2 и С3 снимают гармоники. Конденсаторы С2 и С3 снимают гармоники. Резистор R1 120 Ом, 150Вт – керамический резистор. Можно поставить проволочный нихромовый переменный резистор. Ток до 4А, нагревается до 60-80 градусов. В качестве нагрузки используется индукционный отопительный котёл Вин на 1.5кВт. Используются обычные медные лакированные провода (с лакокрасочной изоляцией). В случае тороидального трансформатора Т1Сначала наматывается вторичная обмотка W2, а первичная W1 наматывается поверх неё - НЕПРАВИЛЬНО. Исправление на 46м30с.Сначала мотается первичка, затем фольга, вторичка и опять фольга. Причем, вторичка наматывается не на 360 градусов тора, а оставляется промежуток, чтобы в этом месте фольгу разных слоёв можно было сблизить между собой (контакта не происходит - используется изоляция). Если витки не умещаются в один слой, то надо пропускать этот свободный сектор и продолжать мотать второй слой за ним. Пример трансформатора с сердечником на 3 кВт приведён на фотографиях:
Первоначально настройку резонанса на трансформаторе Т1 выполням по схеме: конденсатор переключаем по выводам обмотки W2, при этом при токе I12 28-30А при резонансе будет резкое понижение тока I11 и он останется в пределах 120-130мА. Т.е. Подключать нагрузку не нужно, должен оставаться чистый LC-контур. Когда будет резонанс, трансформатор начнёт нехорошо гудеть. Добавляя емкости по 1 мкФ в С1, напряжение на катушке W3 будет расти, но если после этого оно начнет падать с добавлением кондесаторов в С1, то это значит, что мы перешли резонанс – надо снова убирать ёмкости. Затем подключаем трансформатор Т2 – это силовой, съемный трансформатор. Возможно у вас ещё не намотана вторичная обмотка W4 транстформатора Т2. Резонанс можно находить сразу после включения в сеть. Пока нет нагрузки резонанс нормально держится продолжительное время. После разогрева трансформатора (через 20-30 минут) можно еще раз произвести настройку, побегав конденсатором C1 по выводам катушки W2. При резонансе напряжение на W2 и С1 достигает 400В. Продолжение по настройке резонанса продолжено ниже в описании конденсатора С1. Имея магазин конденсаторов, описанный выше (1+2+4+...), можно сэкономить на количестве выводов с обмотки W2, т.к. резонанс всё-таки можно будет подобрать. Причём резонанс будет лучше, если индуктивное сопротивление будет равно емкостному сопротивлению. Их можно вычислить по формуле или измерить и если они не равны, то надо их равнять. Если резонанс будет не хороший, то на выходе W2 будет синусоида хуже, чем на входе W1, а она (на W2) должна быть идеальной. Это можно сделать на слух. Чем лучше гудит трансформатор – тем лучше резонанс. При резонансе трансформатор должен гудеть громче всего и гул должен быть на частоте 50Гц, т.е. самый низкочастотный. Если резонанс будет на частоте 150 Гц, а не 50Гц, то ток I1 – потребления из сети (к катушке W1) будет выше. При самом правильном резонансе ток I1 минимален. После того как найден резонанс на выводах катушки W2, можно подстраивать ёмкость С1. Катушка W2 отсоединена от магнитной связи с W1 за счет того, что она находится в экране. Также катушка W3 отсоединена от W4, за счёт этого контур W2-W3-C1 начинает хорошо работать – разгружается и таким образом тоже. Тогда этот контур хорошо держит резонанс – не срывается. Резонанс трансформатора Т1 проверятся после включения так: если обмотра W1 греется больше чем сердечник, то всё парвильно - резонанс есть, а если сердечник греется больше обмотки, то трансформатор собрали неправильно. Место в сердечнике, которое начинает разогреваться сильнее легко найти, если есть пирометр – это может быть зона болтов или др там и ошибка в сборке. В контуре W2-W3-C1 вращается ток 28А. На обмотке W4 измерения показыват напряжение 220В. При резонансе 3кВт-сердечник трансформатора Т1 нагревается до 80-90 градусов. Трансформатор Т2 тоже греется в пределах 80 градусов Если мощность контура W2-W3-C1 – 5кВт, то на выходе L1 можно снять мощность только 1.5-2кВт, потому что контур начинает срываться из-за нагрева сердечника. Т.е. если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт.
На выходе в качестве потребления использован индукционный нагреватель на 1.5кВт – L1. Добавляя ёмкость С3 вводим в резонанс в минимуме тока W4-L1 или косинус фи должен быть 1 (если настраивать по косинусу, то токовые клещи подключаются на выводы L1, а сами надеваются на проводник W4-L1) - тогда мощность потребления уменьшается и контур W2-W3-C1 разгружается. Конденсатором С2 регулируется косинус фи cosφ=1, чтобы претензий сетевой компании не было. Конденсатор С2 зависит от того сколько реактивной энергии выделяется назад (примерно 40-50мкФ). Он нужен, чтобы сделать косинус напряжения на W1 и С2 и тока I1 равным единице. Косинус замеряется специальными клещами, которые надеваются вокруг провода с током I1 и подсоединяются клеммами к W1. Нижняя часть схемы (Т3 ⇐=⇒ Т4) – это обратная связь для того, чтобы регулировать - сравнивать нагрузку со входом, чтобы резонанс не срывался. Авторегулировка поисходит примерно следующим образом: при нагреве, если ток в W5 уменьшается, то в W6 уменьшается, в W7 уменьшается и в W8 напряжение уменьшается, причем, возможно в схеме перепутано подключение трансформатора Т4 и его надо подключать с противоположной полярностью, чтобы напряжение производило обратный эффект. С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки. Потребление устройства без нагрузки 200мА, а с нагрузкой 350мА. Нагрузка 1.5кВт. Необходимо несколько раз в день подстраивать резонанс. Сердечники трансформаторов Т1 и Т2 и резистор R1 нагреваются до 70-90 градусов. Агаев Назим Низаметдинович Конференция. Смотреть, начиная с 2ч 03м. Устройство работает на трансформаторах на резонансе, но без резких обрывов напряжения – без фронтов. Обмотка W1 является задающим звеном при перемагничивании сердечника. Эту обмотку надо мотать из расчета, чтобы при включении она потребляла 150мА в холостую (для 3х-киловаттного входного трансфоматора Т1). Чтобы добиться потребления 150мА в холостую, надо аккуратно собирать сердечник, снимать все заусенцы с пластин, подкрасить, если он старенький. Проверить тестером замыкают ли пластины. Чтобы не мучиться с этими пластинами, можно взять тачильный диск и поновой их задравить – снять все заусенцы и покрасить заново автомобильной краской из балончика, посыпать тальком, чтобы они не залипали друг к другу. Обмотка W2 наматывается так, чтобы начиная с её середины, выводилось множество выводов – около 60-80 выводов – кто сколько сможет сделать, примерно 2 вольта на 1 вывод. Катушка должна соответствовать 150-160-180В, при желании можно добавлять на всякий случай. При резонансе напряжение на W2 подскочит выше 220В, но это не значит, что W2 должна мотаться не на 180В, т.к. резонанс будет именно на этих витках, зато первичка W3 трансформатора Т2 должна мотаться для фактического напряжения при резонансе, т.е. в ней будет значительно больше витков, чем во вторичке W2. Ёмкость С1 – 285мкФ. Когда будет резонанс, трансформатор начнёт нехорошо гудеть. Добавляя емкости по 1 мкФ в С1, напряжение на катушке W3 будет расти, но если после этого оно начнет падать с добавлением кондесаторов в С1, то это значит, что мы перешли резонанс – надо снова убирать ёмкости. Сердечник трансформатора Т2 надо обрабатывать также как трансформатора Т1, чтобы токи Фуко были минимальны. У трансформатора Т1 надо заэкранировать вторичную обмотку, а у Т2 – первичную. В контуре W2-W3-C1 вращается ток 28А. На обмотке W4 измерения показыват напряжение 220В. На выходе в качестве потребления использован индукционный нагреватель на 1.5кВт – L1. Добавляя ёмкость С3 вводим в резонанс в минимуме тока W4-L1 или косинус фи должен быть 1 (если настраивать по косинусу, то токовые клещи подключаются на выводы L1, а сами надеваются на проводник W4-L1) - тогда мощность потребления уменьшается и контур W2-W3-C1 разгружается. Катушка W2 отсоединена от магнитной связи с W1 за счет того, что она находится в экране. Также катушка W3 отсоединена от W4, за счёт этого контур W2-W3-C1 начинает хорошо работать – разгружается и таким образом тоже. Тогда этот контур хорошо держит резонанс – не срывается. Резонанс трансформатора Т1 проверятся после включения так: если обмотра W1 греется больше чем сердечник, то всё парвильно - резонанс есть, а если сердечник греется больше обмотки, то трансформатор собрали неправильно. Место в сердечнике, которое начинает разогреваться сильнее легко найти, если есть пирометр – это может быть зона болтов или др там и ошибка в сборке. В качестве нагрузки используется индукционный отопительный котёл Вин на 1.5кВт. Первоначально настройку резонанса на трансформаторе Т1 выполням по схеме: конденсатор переключаем по выводам обмотки W2, при этом при токе I12 28-30А при резонансе будет резкое понижение тока I11 и он останется в пределах 120-130мА. Т.е. Подключать нагрузку не нужно, должен оставаться чистый LC-контур. Затем подключаем трансформатор Т2 – это силовой, съемный трансформатор. Резонанс можно находить сразу после включения в сеть. Пока нет нагрузки резонанс нормально держится продолжительное время. После разогрева трансформатора (через 20-30 минут) можно еще раз произвести настройку, побегав конденсатором C1 по выводам катушки W2. При резонансе напряжение на W2 и С1 достигает 400В. Продолжение по настройке резонанса продолжено ниже в описании конденсатора С1. Конденсатором С2 регулируется косинус фи cosφ=1, чтобы претензий сетевой компании не было.
Нижняя часть схемы – это обратная связь для того чтобы регулировать - сравнивать нагрузку со входом, чтобы резонанс не срывался. Трансформатор Т3 – это токовый трансформатор. В первичной обмотке W5 примерно 20 витков, во вторичной W6 примерно 60 и есть несколько отводов, чтобы не перегрузилась цепь с резистоором и диодами. В трансформаторе Т4 в первичной обмотке W7 200 витков, а во вторичной W8 примерно 60-70 витков. Авторегулировка поисходит примерно следующим образом: при нагреве, если ток в W5 уменьшается, то в W6 уменьшается, в W7 уменьшается и в W8 напряжение уменьшается, причем, возможно в схеме перепутано подключение трансформатора Т4 и его надо подключать с противоположной полярностью, чтобы напряжение производило обратный эффект. С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки. Для трансформатора подходят как Ш-образные сердечники, так и тороидальные. В Ш-образных можно хорошо экранировать обмотки, а в тороидальных это сложно. Используются обычные медные лакированные провода (с лакокрасочной изоляцией). В случае тороидального трансформатора Т1 Сначала наматывается вторичная обмотка W2, а первичная W1 наматывается поверх неё - НЕПРАВИЛЬНО. Исправление на 46м30с. Сначала мотается первичка, затем фольга, вторичка и опять фольга. Причем, вторичка наматывается не на 360 градусов тора, а оставляется промежуток, чтобы в этом месте фольгу разных слоёв можно было сблизить между собой (контакта не происходит, используется изоляция) Первичная обмотка W1 трансформатора Т1 мотается из расчета 0.9 витка на 1В для напрядения сети 220В, используется проволока диаметром 2.2мм. Вторичная обмотка W2 сделана из проволоки диаметром 3мм тоже 0.9 витка на вольт. Где-то начиная с середины обмотки и до её конца, каждые 2 вольта надо делать выводы. Первичная обмотка W3 сделана из проволоки диаметром 2.2мм тоже 0.9 витка на вольт. Обмотка W3 мотается из расчёта напряжения, которое реально присутсвует в резонансе. При резонансе фактическое напряжение на W2 превышает обычное и выходит не только за пределы 170В, но и за 220В. Если при настройке резонанса в замкнутом контуре W2-С1 будет 400В, то W3 надо мотать из расчёта 300В, потому что она будет понижать напряжение, чуть ли не до 220В, её лучше тоже делать с лишнеими выводами на случай проседания напряжения. Вторичку W4 трансформатора Т2 можно мотать когда схема из W1, W2 и W3 будет настроена. Тогда, намотав 10 витков, можно замерить напряжение и узнать сколько нужно витков, чтобы получить 220В. Для нагрузки 2кВт можно использовать провод диаметром 2.2мм. Демонстрация трансформатора Т1 на 14м40с. Трансформатор Т2 имеет больше витков, чем трансформатор Т1. Конденсатор С1 для трансформатора на 3кВт составляет 285мкФ. Можно использовать конденсатор меньшей емкости, например 185 мкФ, но тогда напряжение на вторичке W2 придется увеличивать и мотать больше витков, а тогда примется мотать больше витков на первичке W3 трансформатора Т2. Конденсатор С1 должен быть не полярным электролитом, а неполярным полимерным, а лучше их набором – это могут быть стартерные конденсаторы для переменного тока. Конденсаторы надо проверить что они не полярные – это можно сделать на осциллографе, это делается так: один провод от ноги конденсатора втыкают в осциллограф, а другой провод от другой ноги берут за руку и на осциллографе смотрят наводку переменного тока – какая амплитуды, затем концы конденсатора меняют местами и опять смотрят амплитуду. По разнице амплитуд оценивают полярность конденсатора. Должна получаться симметричность с отклонением не более 5%. Надо брать конденсаторы поменьше и покороче. Конденсаторы можно взять по 1мкФ и соединить их в блоки в геометрической прогрессии (степени двойки), например, 1мкФ, 2мкФ, 4мкФ, 8мкф, 16мкФ, 32мкФ, 64мкФ, 128мкФ. Тогда можно будет сделать системы из них и выключателей (хороших кнопочных выключателей), которая будет включать и отключать эти блоки и за счёт этого можно будет получить любое значение ёмкости с точностью до 1мкФ. Например, 185мкФ будет состоять из блоков 128+32+16+8+1. Имея такой магазин конденсаторов можно сэкономить на количестве выводов с обмотки W2, т.к. резонанс всё-таки можно будет подобрать. Причём резонанс будет лучше, если индуктивное сопротивление будет равно емкостному сопротивлению. Их можно вычислить по формуле или измерить и если они не равны, то надо их равнять. Если резонанс будет не хороший, то на выходе W2 будет синусоида хуже, чем на входе W1, а она (на W2) должна быть идеальной. Это можно сделать на слух. Чем лучше гудит трансформатор – тем лучше резонанс. При резонансе трансформатор должен гудеть громче всего и гул должен быть на частоте 50Гц, т.е. самый низкочастотный. Если резонанс будет на частоте 150 Гц, а не 50Гц, то ток I1 – потребления из сети (к катушке W1) будет выше. При самом правильном резонансе ток I1 минимален. После того как найден резонанс на выводах катушки W2, можно подстраивать ёмкость С1. При резонансе 3кВт-сердечник трансформатора Т1 нагревается до 80-90 градусов. Трансформатор Т2 тоже греется в пределах 80 градусов Если мощность контура W2-W3-C1 – 5кВт, то на выходе L1 можно снять мощность только 1.5-2кВт, потому что контур начинает срываться из-за нагрева сердечника. Т.е. если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт. Конденсатор С2 зависит от того сколько реактивной энергии выделяется назад (примерно 40-50мкФ). Он нужен, чтобы сделать косинус напряжения на W1 и С2 и тока I1 равным единице. Косинус замеряется специальными клещами, которые надеваются вокруг провода с током I1 и подсоединяются клеммами к W1. Резистор R1 120 Ом, 150Вт – керамический резистор. Можно поставить проволочный нихромовый переменный резистор. Ток до 4А, нагревается до 60-80 градусов. Конденсаторы С2 и С3 снимают гармоники. Источник: http://wiki.global-wave.ru/doku.php?id=схема_на_низкочастотном_резонансном_трансформаторе |
teplo-ltd.ru
Выбор мощности трансформатора для коттеджного поселка
На этом блоге несколько статей уже посвящено выбору мощности силового трансформатора. В данном выпуске хочу продемонстрировать противоречия между двумя разными методами расчета мощности коттеджного поселка согласно ТКП45-4.04-149-2009.
Хочу напомнить, что ТКП 45-4.04-149-2009 – аналог СП 31-110-2003, так что эта статья будет полезна всем.
Впервые столкнулся с проектированием электроснабжения коттеджного поселка и увидел некоторые разногласия в расчете потребляемой мощности, выполненном разными методами.
Чтобы выбрать мощность трансформатора, для начала нужно знать расчетную мощность.
Согласно ТКП 45-4.04-149-2009, рассчитать мощность коттеджного поселка можно двумя способами:
- по удельной нагрузке;
- по установленной мощности.
Исходные данные: 31 коттеджный домик с газовыми плитами.
Определение расчетной мощности по удельной нагрузке.
По таблице 6 удельная расчетная электрическая нагрузка Ркв.уд.=3,0 кВт.
Именно в этот момент я понял, что мне не хватает программы, которая интерполирует значения, о которой я упоминал в статье по расчету токов короткого замыкания.
Расчетная нагрузка распределительных линий, вводов и на шинах РУ-0,4 кВ ТП от электроприемников квартир и коттеджей определяется по формуле:
Ркв=Ркв.уд.*n=3,0*31=93кВт;
cosφ=0,92 (п.8.1.15 ТКП 45-4.04-149-2009).
Полная мощность:
Sр=Ркв/cosφ=93/0,92=101,1кВА
Выбор мощности силового трансформатора согласно методическим указаниям по выбору мощности силовых трансформаторов 10/0,4 кВ.
Условия: Расчетная нагрузка подстанции 101,1 кВА, сельские жилые дома, группы сельских жилых домов (как правило, одноэтажной застройки). Резервирование по сетям 0,38 кВ не предусмотрено, крупные асинхронные электродвигатели от подстанции не питаются.
Так как подстанция однотрансформаторная, то расчетная нагрузка транс-Форматора равна величине расчетной нагрузки подстанции:
Sр=Sтп=101,1 кВА.
По таблице №1 для заданных величин и вида нагрузки (п.3) определяем экономический интервал:
Sэ.min=81 кВА и Sэ.mах = 115 кВА.
Интервал соответствуе
220blog.ru
Устройство трансформатора зависит от его предназначения и режима работы
При работе любой электрической схемы требуется изменение значений напряжения и тока. Если разница между величинами небольшая, задача решается с помощью резисторов. Однако при сильном разбросе параметров, выделяется значительное количество тепла. К тому же такой способ приводит к потерям мощности, КПД прибора снижается.
Эффективным преобразователем тока или напряжения является трансформатор. Изменение величины напряжения происходит практически без потерь, энергия передается линейно, с сохранением входной и выходной мощности.
Важно! Преобразование может происходить в любую сторону. Существуют понижающие и повышающие трансформаторы.
Для чего нужен трансформатор?
- Основное назначение – снижение напряжения при организации питания электроприборов. Централизованное энергоснабжение дает на входе величину 220 или 380 вольт.Строить электрические схемы при таких величинах нерационально и опасно. Требуется организация защиты, размер элементов и проводников будет слишком большим. Поэтому на входе в большинстве приборов монтируется блок питания с понижающим трансформатором.
- Еще одно применение – транспортировка электроэнергии. По закону Ома, чем выше напряжение в проводнике, тем меньше величина тока, протекающего по цепи (при сохранении мощности). Меньше нагрев проводов, соответственно меньше потерь.По линиям электропередач передается напряжение в десятки киловольт. С помощью понижающих трансформаторов на подстанциях, эта величина снижается до приемлемых 600 В.
Затем происходит вторая ступень преобразования – три фазы 380 В и однофазное питание 220 В.
С помощью трансформатора (снова вспоминаем закон Ома) можно работать с большими токами, при невысокой входной мощности. Пример – сварочный аппарат.
При входной мощности 5 кВт (это достаточно много) и напряжении 220 вольт, сила тока может достигать 20 ампер. Для сварочных работ этого недостаточно.
Если преобразовать напряжение до величины 18-24 вольта, сила тока (при сохранении мощности) достигнет 200 ампер. Такие токи могут образовывать сварочную дугу и плавить металл.
Устройство и назначение силового трансформатора — видео.
Зачем еще нужен трансформатор?
Для поддержания заданной величины напряжения. Всем знакомо такое явление, как «просады» электроэнергии. При увеличении нагрузки, генерирующая система снижает величину выходного напряжения. Это можно скомпенсировать автотрансформатором.
Наглядное видео — как работает трансформатор.
Устройство и принцип действия трансформатора
Прибор работает исключительно по законам физики, на основе простых явлений. Никаких сложных схем управления и контроллеров, чистая механика. Именно простота физических процессов делает это устройство таким надежным.
Из чего состоит трансформатор?
- Магнитопровод. Фактически он является рамой, или корпусом прибора. Представляет собой замкнутую структуру из ферромагнитного материала, в которой можно индуцировать магнитное поле.
- Обмотка. Для работы прибора их требуется минимум две. На одну подается исходное напряжение, со второй (или с нескольких) снимается преобразованная величина (величины).
Важно! Исходное напряжение может быть только переменным. Постоянные токи не могут возбудить в магнитопроводе магнитное поле.
Разберем компоненты подробнее:
Магнитопровод
Для его изготовления требуется материал с хорошей магнитной проводимостью. Это может быть сталь с высоким содержанием кремния, либо феррит.Конструктивно этот элемент может быть:
- Пластинчатым. Сечение набирается из тонких пластин одинакового размера.
В зависимости от инженерных расчетов, пластины могут иметь электрический контакт между собой, или быть изолированными с помощью электрокартона или лака. Для прочности листы стягиваются с помощью шпилек, или просто склеиваются между собой. Конструкция позволяет перебрать блок, меняя конфигурацию.
- Ленточным. Для создания объема, стержни магнитопровода наматываются из непрерывных полос железа.
Конструкция получается очень прочной, магнитный поток более стабильный, в сравнении с пластинами.
- Монолитным. Изготавливается из т.н. феррита – материала, состоящего из окислов железа в сочетании с другими материалами.
Метод изготовления – порошковое прессование. Высочайшая магнитопроводимость, хорошее рассеивание тепла.
По форме исполнения магнитопроводы бывают:
- Броневые. Выполнены в форме восьмерки закругленной формы, либо с прямыми углами
- Обмотки располагаются на центральном стержне. Отличное взаимодействие между витками, высокая мощность и громоздкие размеры. Магнитопровод такой формы является разборным, что упрощает установку обмоток.
- Стержневые. Выполнены в виде прямоугольника, квадрата или буквы «О» с прямыми стенками.
Обмотки могут наматываться как одна на другую, так и порознь – на разные стороны магнитопровода. Также бывают разборными, более компактные и менее мощные.
- Тороидальные. Неразборный сердечник выполнен в виде тора. Для обмоток используется вся площадь, за счет чего размеры поскромнее, при той же мощности. Потерь в магнитопроводе практически нет. Обеспечивают хороший теплоотвод с обмоток.
Единственный недостаток – трудно мотать обмотки. Для этого необходимо использовать специальные станки.
Обмотка
На первый взгляд все просто. Берем обычные провода, формируем катушку, надеваем на сердечник. Такие схемы применяются, на мощных трансформаторах. Проводник покрыт изоляцией, как правило бумажной, или с применением иного материала, который не размягчается при нагреве.
Например, в сварочных аппаратах, вторичная обмотка сильно нагревается, и пластиковая изоляция может расплавиться. Однако такие обмотки очень громоздкие, да и не всегда требуется такая высокая мощность. Чаще всего на первом месте стоит компактность.
Самый распространенный проводник – тонкая медная проволока, покрытая лаком. Отличная изоляция (при условии отсутствия повреждений) и размер обмотки зависит лишь от сечения проводника, толщина лака минимальна.
Система работает следующим образом:
На первичную обмотку подается переменное напряжение. Переменный ток возбуждает в сердечнике магнитное поле, которое в свою очередь индуцирует переменный ток на вторичной обмотке.
Преобразование происходит по закону Максвелла: разница величин напряжения прямо пропорциональна количеству витков. То есть, если на первичной обмотке 1000 витков и напряжение 220 вольт, то на вторичной обмотке в 100 витков индуцируется напряжение 22 вольта.
Это условная величина, работающая лишь в теории. На практике необходимо делать поправку на потери (тепло, сопротивление, несовершенство магнитопровода).
Обозначение трансформатора на схеме как раз демонстрирует его конструкцию.
Существуют варианты изготовления с несколькими вторичными обмотками, для экономии места.
Что из себя представляет трансформатор и как его проверить. Подробности в этом видео материале.
Итог:Назначение трансформатора определяет его устройство. Универсальных конструкций нет, поэтому при выборе готового (или самостоятельном изготовлении) трансформатора, в первую очередь рассчитайте параметры и согласуйте их с условиями применения. Невозможно собрать мощный сварочник из компактного тора, равно как и мощный броневой преобразователь не уместится в блок питания для ноутбука.
obinstrumente.ru
Подстанция для частного дома | Арболит
Если Вы только приобрели или построили свой собственный дом, пришла пора задуматься о проведении электроэнергии. Информация о трансформаторных подстанциях будет интересна также и предпринимателям, которые строят собственное здание под офисы. Как провести электроэнергию, соблюдая все нормы и требования, и не разориться?
Прежде всего, необходим профессиональный проект энергоснабжения участка. Ведь электричество нужно не только в доме, но и для уличного освещения, бани или сауны, фонтана, крытого бассейна и т. д. Участок без электрокоммуникаций гораздо дешевле, поэтому многим хозяевам эти вопросы приходится начинать с нуля. К высоковольтным проводам просто так подключиться невозможно. Выход — установка трансформаторной подстанции. Они понижают напряжение с 6 или 10 кВ до стандартных 220 Вольт, а также распределяют электричество между всеми объектами, которые находятся на участке.
Силовой трансформатор — главный элемент такой подстанции. Именно он и снижает напряжение, и именно его подключают к линии электропередачи со стороны так называемого высшего напряжения. Пользователи подключаются, соответственно, со стороны низшего напряжения. Часто хозяева боятся перепадов напряжения и коротких замыканий. В современных подстанциях эти проблемы решаются специальными приспособлениями: разрядниками, ограничителями напряжения, рубильниками, автоматическими выключателями и предохранителями. Конечно, для удобства эксплуатации и обслуживания предусмотрены счетчики электроэнергии и измерители (силы тока, напряжения и т. д.). Большое значение при выборе подстанции имеет комплексное распределительное устройство, можно подобрать их по характеристикам: КРУ 6 (http://souzelectro.spb.ru), КРУ 34, где цифра означает максимальное напряжение.
Все компоненты корпуса трансформатора помещены в корпус с блокираторами — так что люди, работающие с подстанцией, защищены от ударов током. Сегодня можно купить уже готовые к подключению устройства, осталось лишь выбрать параметры.
Корпус может быть выполнен из металла, бетона или панелей по типу «сэндвич». Последний разделен на несколько отсеков, в одном находится силовой трансформатор, распределитель, в другом — высоковольтные устройства и т. д. Существуют подстанции сухого и масляного типа. Последний тип уже не пользуется такой популярностью, но и его используют, например, для размещения внутри здания. Для частного дома больше подходят установки сухого типа, так как они обладают небольшими размерами, не требуют контроля уровня масла, их установка не требует согласования с пожарниками.
Материалы предоставлены сайтом www.souzelectro.spb.ru
Отопление и водоснабжение в частном доме, на дачеПодключение водопровода в загородном доме, монтаж отопления. Обвязка ТЕПЛОАККУМУЛЯТОРА литров и больше в связке С ТВЕРДОТОПЛИВНЫМ котлом на естественной циркуляции. Такая система не боится отключений электричества.
www.arbolit.net
Как сделать тороидальный трансформатор своими руками?
Преобразование тока или напряжения применяется практически в каждом электроприборе. Для чего нужен трансформатор? Более практичного и универсального прибора для преобразования напряжения еще не придумали.
Как устроен трансформатор?
Основа прибора – замкнутый магнитопровод. На него наматываются обмотки – от двух и более. При появлении на первичной обмотке переменного напряжения, в основе возбуждается магнитный поток. Он наводит на остальных обмотках переменное напряжение с аналогичной частотой.
Разница в количестве витков между обмотками определяет коэффициент изменения величины напряжения. Проще говоря, если вторичная обмотка имеет вдвое меньше витков, на ней возникнет напряжение, в два раза меньшее, чем в первичной. Мощность остается прежней, что позволяет работать с большими токами при меньшем напряжении.
Важно! Трансформатор может работать только с переменными или импульсными токами. Преобразовать постоянное напряжение таким образом невозможно.
Конструктивное исполнение различается по форме магнитопровода.
Броневой
Образует два витка магнитного поля, рассчитан на большие нагрузки. Магнитопровод разъемный, удобен в сборке – на центральный стержень надевается готовая обмотка. Недостаток – тяжелый, габаритный. Крайние и поперечные стержни магнитопровода эффективно не используются.
Стержневой
Конструкция аналогична броневому, магнитное поле одновитковое, соответственно мощность меньше. Также имеет разборную конструкцию. Эффективность использования поверхности магнитопровода не выше 40%.
Тороидальный трансформатор
Имеет самый высокий КПД. Это достигается за счет 100% использования площади магнитопровода. Поэтому, при одинаковой мощности, такие трансформаторы имеют меньшие размеры. Еще одно преимущество – за счет распределения обмоток по всей площади основы, охлаждение витков более эффективное. Это позволяет еще больше нагрузить преобразователь без превышения критической температуры. Недостаток один – такие трансформаторы сложно собирать, поскольку основа неразъемная.
Материалы для магнитопровода:
Железные основы набираются из пластин, наматываются ленточным способом, или отливаются монолитно. Наиболее эффективный материал – феррит. Чаще всего применяется именно в торах, увеличивая их КПД.
Какие бывают трансформаторы по конструкции, мы рассмотрели. При покупке готового прибора, вас мало волнует, насколько сложно его сделать.
Тороидальная конструкция удобна в монтаже (занимает мало места, крепится одним винтом). Однако стоит такой прибор выше, чем стержневые или броневые преобразователи напряжения. Часто его цена перекрывает экономию от самостоятельного изготовления всей электроустановки.
Тороидальный трансформатор, как сделать своими руками?
Первое, что приходит в голову – взять готовый тор от сломанной бытовой техники, и попробовать изменить параметры вторичной обмотки под ваши расчеты. Как перемотать трансформатор своими руками, знают все радиолюбители.
Но тороидальный сердечник не разбирается, если пропускать через «бублик» пару тысяч (или даже сотен) витков, на перемотку уйдут месяцы. Да и вероятность повредить оболочку проволоки при таком способе довольно высока.
Важно! Намоточная медная проволока имеет защитное лаковое покрытие. Иногда тряпичное, для мощных обмоток. Дополнительная изоляция увеличивает сечение, соответственно объем обмотки вырастает втрое. Поэтому при наматывании, витки укладываются без продольного перемещения (протяжки), чтобы не повреждать изоляцию.
Чтобы не задаваться вопросами типа: «Что можно сделать из трансформатора от микроволновки?» (из него делают споттеры для точечной сварки), логичнее будет подбирать трансформатор под конкретную задачу, а не наоборот.
Если ваш электроприбор компактный, ищите тороидальный преобразователь. Кстати, в микроволновых печах применяются бронированные трансформаторы, достаточно крупного размера.
Имея представление о характеристиках собираемого блока питания, вы должны знать, как рассчитать мощность трансформатора. Получив эту важную характеристику, начинаете поиски донора. Если приобретенный трансформатор имеет заводскую этикетку, или еще лучше, паспорт изделия – вы пользуетесь этой информацией. А если у вас в руках безымянное изделие?
Первый вопрос, который возникнет: «Как определить выводы трансформатора?» Необходимо произвести замеры сопротивления между контактами с помощью мультиметра. Надо найти первичную обмотку. Как правило, контакты первички не соединены с вторичными обмотками.
То есть, если прозвонка показала гарантировано обособленную обмотку, это первичка. По результатам замеров рисуем схему, и приступаем к определению коэффициентов понижения напряжения.
Важно! Вы должны точно быть уверенными в том, что перед вами именно трансформатор напряжения на 220 вольт, а не дроссель или прибор, рассчитанный на иное входное напряжение.
На контакты первичной обмотки подводим напряжение 220 вольт. Для безопасности можно ограничить ток какой-нибудь нагрузкой. Например, последовательно включить лампу накаливания мощностью 40-60 Вт. Лампа шунтируется обычным тумблером. Подключение производится через предохранитель, или бытовой удлинитель с защитным автоматом (на случай короткого замыкания).
Необходимо дать поработать тору несколько минут «в холостую» с включенной лампой. Затем отключите питание, и оцените температуру устройства. Если избыточного нагрева нет – шунтируйте лампу выключателем и снова дайте время на проверку нагрева.
После этого можно приступать к составлению диаграммы напряжения на вторичных обмотках. Произведите замеры на контактах во всех возможных комбинациях. Результаты отобразите на схеме. Получив полную картину, подайте на обмотки нагрузку, соответствующую напряжению. Лучший способ – та же лампа накаливания.
Внимание! Проверка вторичных обмоток под нагрузкой – косвенный способ, как узнать мощность трансформатора.
Оценить возможности прибора можно по степени нагрева под нагрузкой. Нормальная температура – не более 45°С. То есть, сразу после отключения от сети, трансформатор можно трогать рукой без температурного дискомфорта.
Рассмотрим как производится расчет мощности трансформатора
Для начала определяем сечение основы. Магнитопровод должен не только выдержать магнитное поле определенной интенсивности, он еще рассеивает выделяемое тепло. Существует упрощенный метод исчисления площади сечения в см². Она равна квадратному корню от требуемого значения мощности в ваттах.
Это максимальное значение, реальный трансформатор должен иметь запас +50%. Иначе сердечник попадет в область магнитного насыщения, что приведет к резкому локальному нагреву. Для сердечников тороидальной формы достаточно запаса 30% от расчетной площади.
Далее необходимо знать, как определить параметры провода для обмоток, чтобы обеспечить расчетную мощность трансформатора. Первая величина – количество витков на вольт (речь идет о первичной обмотке).
Для этого воспользуемся несложной формулой: константу 60 делим на площадь сечения в см². Например, сечение магнитопровода 6 см². Значит, на каждый вольт входного напряжения, требуется 10 витков провода. То есть при питании 220 вольт, первичная обмотка будет состоять из 2200 витков.
Расчет вторичных обмоток производится в пропорции коэффициента трансформации. Если необходимо 20 вольт на выходе, при константе 10 витков на вольт, потребуется 200 витков вторичной обмотки. Это абсолютное значение, без учета потерь при нагрузке. Истинное количество витков получаем, умножив значение на 1,2.
Прежде чем намотать трансформатор, надо знать сечение провода. Минимальный диаметр проволоки рассчитывается по формуле: D=0.7*√I
D – диаметр проводника в мм
Важно! Диаметр проводника замеряется без учета толщины изолирующего лака. Его надо смыть ацетоном в месте измерения. Это актуально для проводов с малым сечением.
0,7 – установочный коэффициент
√I – квадратный корень из значения силы тока в амперах
Экономить на проводе не стоит. Меньший диаметр плохо рассеивает тепло, и обмотка может перегореть. Чем тоньше провод, тем выше сопротивление. Возможны потери мощности и снижение расчетных характеристик.
Перемотка трансформатора своими руками
Расчет произвели, параметры «донора» определили, требуется перемотка вторичной обмотки. На стержневом или бронированном трансформаторах все просто – обмотка мотается на коробочку из электротехнического картона, затем надевается на разборный магнитопровод.
А как намотать тороидальный трансформатор?
Намотка тороидального трансформатора своими руками — видео.
Есть два способа, отработанных десятилетиями.
С помощью челнока. На вилочный челнок предварительно наматываем требуемое количество проводника. Лучше рассчитать его с запасом, возможны потери от перекосов на витках.
Этот способ годится в случаях, когда внутренний диаметр тора достаточно большой, а проводник тонкий и гибкий. Количество витков также имеет значение. Мотать обмотку даже в 500-700 витков вы будете очень долго.Вторая технология более прогрессивная. Намотка с помощью размыкаемого обода.
Намоточный обод продевается в «дырку от бублика» и соединяется в единое кольцо. Затем на него наматывается требуемое количество проволоки. После чего проводник сматывается с обода на тороид, с одновременным его вращением для равномерной укладки.
Несмотря на кажущуюся сложность приспособления, его можно изготовить самостоятельно.
obinstrumente.ru
