Cada vez hay más electrodomésticos y la gente utiliza cada vez más los aparatos eléctricos. La aplicación de transformadores de potencia también es cada vez más necesaria. Las funciones de un transformador de potencia son la transmisión de energía, la conversión de voltaje y el aislamiento de aislamiento. Precisamente porque el transformador de potencia tiene estas funciones, se usa ampliamente en la tecnología de suministro de energía y otros aspectos. El diseño del transformador de potencia es muy simple, pero los principios de diseño del transformador de potencia serán diferentes según las ocasiones de aplicación del transformador de potencia. Sígueme para aprender más sobre transformadores de potencia.
Introducción a los transformadores de potencia
Las funciones de los transformadores de potencia son la transmisión de energía, la conversión de voltaje y el aislamiento de aislamiento. Como componente electromagnético magnético blando importante, se usa ampliamente en la tecnología de suministro de energía y. Ser ampliamente utilizada la tecnología de electrónica de potencia. Según el tamaño de la potencia transmitida, el transformador de potencia se puede dividir en varios niveles: por encima de 10 kVA es alta potencia, 10 kVA ~ 0,5 kVA es potencia media, 0,5 kVA ~ 25 VA es baja potencia y por debajo de 25 VA es micro potencia. Es evidente que el diseño del transformador de potencia también varía en función de la potencia transmitida. Basándose en su función principal de transmisión de energía, algunas personas tradujeron el nombre en inglés "Power Transformers" a "transformador de potencia", que todavía se utiliza en muchas literaturas. ¿Es mejor llamarlo "transformador de potencia" o "transformador de potencia"? Corresponde al organismo autorizado en terminología científica decidir sobre la elección.
Modelo de transformador de potencia
Identificación por apariencia Los núcleos de transformadores de potencia más utilizados tienen forma de E y de C. El transformador con núcleo de hierro en forma de E tiene una estructura de carcasa (el núcleo de hierro envuelve la bobina), utiliza láminas de acero al silicio de alta calidad D41 y D42 como núcleo de hierro, y se usa ampliamente. El transformador de núcleo en forma de C utiliza una tira de acero al silicio laminada en frío como núcleo, que tiene una pequeña fuga magnética, un tamaño pequeño y una estructura central (la bobina envuelve el núcleo).
Principio de funcionamiento del transformador de potencia
La salida y la entrada utilizan un transformador especial con un conjunto de bobinas de refuerzo y reducción que se realizan con diferentes derivaciones en comparación con el uso de bobinas. El voltaje de la pieza con menos bobinas disminuirá. El voltaje de derivación de la pieza con más bobinas aumentará.
De hecho, el principio es el mismo que el de un transformador ordinario, excepto que su bobina primaria es su bobina secundaria. En un transformador general, la bobina primaria de la izquierda utiliza inducción electromagnética para provocar la secundaria. bobina de la derecha para generar voltaje. El transformador de acoplamiento se afecta a sí mismo.
Un autotransformador es un transformador con un solo devanado. Cuando se utiliza como transformador reductor, una parte de las vueltas se extraen del devanado como devanado secundario, cuando se utiliza como transformador elevador. el voltaje externo solo se agrega en algunas vueltas del devanado. Por lo general, la parte del devanado que pertenece tanto al primario como al secundario se denomina devanado común, y el resto del autotransformador se denomina devanado en serie. En comparación con los transformadores ordinarios de la misma capacidad, los transformadores de autoacoplamiento no solo son más pequeños en tamaño. pero también más eficiente, y cuanto mayor sea la capacidad del transformador, mayor será el voltaje. Esta ventaja se vuelve más prominente. Por lo tanto, con el desarrollo de los sistemas eléctricos, el aumento de los niveles de voltaje y el aumento de la capacidad de transmisión, los transformadores de autoacoplamiento se han utilizado ampliamente debido a su gran capacidad, bajas pérdidas y bajo costo.
Según el principio de inducción electromagnética, un transformador no necesita tener devanados primarios y secundarios separados. Solo una bobina puede lograr el propósito de conversión de voltaje. En la Figura 1, cuando el devanado original W1 del transformador está conectado a la fuente de alimentación de CA U1, la caída de voltaje de cada vuelta del devanado original se distribuye uniformemente entre los devanados originales 1 y 2 del transformador. El devanado W2 del transformador es igual al voltaje de cada vuelta del devanado original multiplicado por el número de vueltas de 3 y 4, mientras U1 permanece sin cambios, cambiar la relación de W1 y W2 dará como resultado diferentes valores de U2. Este tipo de transformador en el que los devanados primario y secundario están conectados directamente en serie y autoacoplados se denomina transformador de autoacoplamiento, también llamado transformador de una sola vuelta.
Pasos de diseño del transformador de potencia
El primer paso es calcular la potencia secundaria P2. La potencia secundaria es igual a la suma de los grupos de potencia secundarios, es decir, P2=U21*. I21+U22 *I22+┅+U2n*I2n.
El segundo paso es calcular la potencia p del transformador. Luego de calcular P2, considerando que la eficiencia del transformador es eta, entonces la potencia primaria P1. =P2/η, eta es generalmente 0,8 ~0,9, la potencia del transformador es igual a la mitad de la suma de las potencias primaria y secundaria, es decir, P=(P1+P2)/2
El tercer paso es comprobar el área de la sección transversal del núcleo S.
De acuerdo con la potencia del transformador, el área de la sección transversal del núcleo S se calcula a partir de la ecuación (2.1), y las especificaciones de la hoja del núcleo y el espesor de la pila se seleccionan de la tabla de especificaciones de la hoja del núcleo estándar comúnmente utilizada en transformadores domésticos de baja potencia.
El cuarto paso es determinar el número de vueltas por voltio N. Según el área de la sección transversal S del núcleo y la densidad de flujo magnético B del núcleo, el número de vueltas por voltio N de la bobina primaria y el valor B del núcleo se obtienen de la ecuación (2.2). Se puede seleccionar de la siguiente manera: para láminas de acero al silicio de alta calidad, tome 11.000 Gauss, para láminas de acero al silicio ordinarias, tome 10.000 Gauss; , tome 7000 Gauss. Teniendo en cuenta la caída de voltaje de la resistencia del cable, el número de vueltas por voltio de la bobina secundaria N' debe aumentarse de N 5% ~ 10%, es decir, N se selecciona entre 1,05N ~ 1,1. NORTE.
El quinto paso es el cálculo de las bobinas primarias y secundarias. Bobina primaria N1=N*U1. Bobina secundaria N21=N'*U21, N22=N'*U22┅, N2=N'*U2n.
El sexto paso es comprobar el diámetro del alambre. Según el tamaño de corriente de cada bobina y la densidad de corriente seleccionada, el diámetro del cable de cada grupo de bobinas se puede obtener de la ecuación (2.3). Generalmente, la densidad de corriente del transformador de potencia puede ser de 3 A/mm.
Paso 7, verifique. Según los resultados del cálculo, calcule el número de vueltas y capas de cada bobina y luego calcule el tamaño de la bobina para ver si la ventana cabe. Si no cabe, puede aumentar el tamaño del Core 1. Si hay demasiado espacio, puede reducir el tamaño del Core 1. Se utiliza el núcleo GEI estándar nacional y la relación entre el ancho de la lengüeta a y el espesor de la pila b está entre 1:1 y 1:1,7, por lo que se puede colocar la bobina. La fórmula de cálculo de cada parámetro es la siguiente: ln(S)=0.498*ln(P)+0.22┅(2.1)
ln(N)=-0.494*ln(P)-0.317*ln (B) +6.439┅(2.2)ln(D)=0.503*ln(I)-0.221┅(2.3)
Descripción de la variable:
P: Unidad de potencia del transformador: Watt (W )
B: Densidad de flujo magnético de trabajo de una lámina de acero al silicio.
Unidad: Gauss (Gs) S: área de la sección transversal del núcleo Unidad: centímetro cuadrado (cm2) N: número de vueltas por voltio de la bobina. Unidad: vueltas por voltio (N/V) I: corriente de uso. Unidad: Amperio (A) D: Diámetro del cable. Unidad: milímetro (mm) Diseño simple de transformador de potencia (2) Especificaciones del núcleo GEI
Pasos de producción del transformador de potencia
① El propósito de hacer un núcleo de madera es fijar el marco de la bobina en la máquina bobinadora Una herramienta auxiliar que facilita el bobinado. Su largo y ancho son ligeramente mayores que el largo y ancho de la sección central, y su altura es mayor que la altura de la ventana central. El orificio de fijación en el medio del núcleo de madera debe perforarse correctamente para evitar que se mueva y se tuerza durante el bobinado, lo que afectará la velocidad y la calidad del bobinado. El núcleo de madera debe elaborarse a partir de madera de álamo seca y blanda.
② Haga el marco de la bobina. El marco de la bobina está hecho de cartón aislante, tablero de plástico o tablero de baquelita de 0,5-1,0 mm. Para evitar que el devanado colapse, instale placas de protección de cables en ambos extremos. La estructura del núcleo de madera y del marco de la bobina se muestra en la Figura 5. Su diámetro interior es ligeramente mayor que la sección central y su altura es ligeramente menor que la altura de la ventana central.
③Elija materiales aislantes y corte un poco de papel aislante entre las capas y los devanados. El ancho es el mismo que la altura de la ventana del núcleo y el largo es lo suficientemente largo para envolver todos los cables de las bobinas en cada capa. . Generalmente, se utiliza una capa de película de poliéster o dos capas de papel telefónico como material aislante, y dos capas de papel para cables y una capa de película de poliéster como aislamiento entre devanados
④ Al elegir alambre esmaltado para Para enrollar bobinas, se debe utilizar alambre esmaltado de alta resistencia. No es aconsejable utilizar alambre esmaltado a base de aceite para evitar roturas entre alambres y capas. Al enrollar, mantenga la distancia entre cada cable y toque lo más posible para evitar chispas.
⑤ El bobinado requiere que la bobina se enrolle de forma firme y ordenada, sin espacios entre vueltas. Una vez completada cada vuelta, se debe mantener en forma rectangular y no se puede superponer.
⑥ Método de bobinado: instale el núcleo junto con el marco en el eje de la máquina bobinadora, fije ambos extremos con tuercas y luego cubra el marco con aislamiento interior.
⑦ Inspección de devanados: verifique la resistencia de CC de cada devanado. Si es posible, no debe haber cortocircuitos ni circuitos abiertos; use un medidor de vueltas de bobina para detectar el número de vueltas de los devanados y ver si cumple con los requisitos de diseño; para verificar el espacio entre cada devanado. La resistencia de aislamiento debe estar entre 100 y 50 OMΩ.
⑧ Secado e inmersión: Coloque todo el bobinado (paquete de alambre) en una caja de secado y hornee a 60-80°C durante 3-5 horas. Después de sacarlo, colóquelo inmediatamente en pintura aislante y. Déjelo en remojo durante 1 hora, luego séquelo al aire y déjelo a un lado.
⑨ Requisitos para el ensamblaje del núcleo de hierro: Solo cuando el ensamblaje sea firme se pueden cumplir los requisitos de cálculo para el área de la sección transversal efectiva del núcleo de hierro y el calentamiento adicional y el ruido de vibración del la lámina de acero al silicio se puede eliminar;
Resumen del editor: en casi todos los productos electrónicos Tiene un principio simple, pero el proceso de bobinado del transformador tendrá diferentes requisitos según las diferentes ocasiones de uso (diferentes usos). Las funciones principales del transformador incluyen: conversión de voltaje; conversión de impedancia; estabilización de voltaje (transformador de saturación magnética), etc.