Как рассчитать трансформатор для блока питания

Обновлено: 05.07.2024

Трансформатор — это статическая часть электрооборудования, которая передает мощность от одной системы напряжения к другой посредством электромагнитной индукции. На базовом уровне все трансформаторы состоят из металлической катушки, по которой течет электрический ток, и ферромагнитного сердечника, создающего магнитное поле. Причина использования трансформатора заключается в том, чтобы согласовать напряжение нагрузки с линейным напряжением, подаваемым коммунальным предприятием. Трансформаторы сухого типа с воздушным охлаждением не содержат летучих или горючих материалов и зависят только от естественного потока воздуха над его змеевиками и излучения тепла через корпус для охлаждения. Поэтому он может располагаться прямо у загрузки и не требует специального хранилища.

Как мне выбрать лучший трансформатор для моего приложения?

Трансформаторы доступны в широком диапазоне напряжений. Емкость (вольт-ампер) определяет, какую мощность конкретное устройство может выдержать до перегрузки.

Приложение играет ключевую роль в выборе правильного трансформатора. При выборе конкретного трансформатора необходимо учитывать случаи, когда типичная нагрузка может резко увеличиться.

Определите номер модели трансформатора Marcus

Шаг 1. Определите кВА, ампер или мощность, необходимые для нагрузки.

Определите кВА, ампер или мощность, необходимые для нагрузки. Размер трансформатора определяется мощностью кВА нагрузки. Не забудьте добавить общее количество задействованного оборудования. Следующие формулы могут быть использованы для расчета требуемой мощности кВА (ВА) или тока в амперах для однофазной или трехфазной установки:

Однофазный

Три фазы

1,73 х В х А

КВА означает киловольт-ампер или тысячу вольт-ампер. Меньшие блоки 500 ВА = 0,5 кВА. Однофазный имеет две линии переменного тока. Трехфазная сеть состоит из трех линий переменного тока, каждая из которых на 120 градусов не совпадает по фазе с двумя другими.

Важно. Мощность трансформатора в киловаттах должна быть равна или превышать мощность в кВА нагрузки, чтобы обеспечить текущие потребности и возможность расширения в будущем.

Шаг 2. Узнайте напряжение питания

Узнайте, какое напряжение питания (или доступное напряжение) необходимо для подключения к первичной обмотке трансформатора. Линейное или первичное напряжение – это доступная мощность от коммунальной сети или местного источника питания.

Шаг 3. Определите напряжение, необходимое для нагрузки

Определить напряжение, требуемое нагрузкой. Это вторичное напряжение или выходное напряжение трансформатора. Напряжение нагрузки или вторичное напряжение — это напряжение, необходимое для работы нагрузки (освещения, двигателя и других устройств).

Шаг 4. Какова частота источника поставок?

Какова частота источника питания и оборудования (обычно 60 или 50 Гц)? Частота источника питания и нагрузки должны совпадать.

Для выбора требуемого размера трансформатора можно использовать следующие таблицы.

Шаг 5. Определите номер модели трансформатора Marcus

Определите номер модели трансформатора Marcus. Для этого сначала необходимо учесть несколько факторов:

Требуется ли для вашего оборудования электрическая изоляция от источника питания или подойдет автотрансформатор без изоляции?
Для управляющих трансформаторов: если желательны предохранители, необходима модель клеммной колодки.
Если управляющий трансформатор экспортируется, может потребоваться модель с защитой от прикосновения.
Место, где будет установлен трансформатор, будет определять, требуется ли вам корпус без корпуса (открытого типа), внутренний вентилируемый корпус или различные типы корпусов, которые защищают обмотки от влаги, частиц, пыли или загрязнений.

Далее выберите нужный тип трансформатора. Его номинальное значение в кВА, первичное напряжение, вторичное напряжение и суффикс из таблицы ниже.

< th valign="top">СУФФИКС < td valign="top">F – 277 < /tr> < /tr>

ТИП	KVA НОМИНАЛЬНОЕ	ПЕРВИЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ	ВТОРИЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
MS-однофазный	A - 600	1 - 208/120	EUR - 50 Гц
MT - три Фаза	B - 480	2 - 120/240	S - эл.Экран
MSWP - Наружная однофазная	C - 416	3 – 240	F – 115 ˚ C Повышение
MTWP - Трехфазный наружный	D - 380	4 - 480/277	N - 130˚ C Подъем
RES - Эпоксидная однофазная	E - 347	5 – 600/347	B — 80°C, подъем
RET — эпоксидная трехфазная смола	6 – 380/220	P – спринклерный экран
MK – Рейтинг K-фактора	G – 240	7 – 416/240	CC — Core & Coil
MDI — изоляция диска	H - 208	8 - 120	4 - К-фактор
MAT - Авто Три Фаза	I - 240/480	9 - 220	9 - К-фактор
MATS - Автоматическая однофазная	J - 2400	10 - 220/127	13- К-фактор
MTZ – Harmonic Sweeper	K - 4160	11 - 240/139	20 - K-фактор
MTD – двойная гармоническая уборочная машина	L - 120	12 - 230< /td>	SS — корпус из нержавеющей стали
MHE – сверхвысокая эффективность	M - 440	13 - 230/133	30 - 30˚ Фазовый сдвиг
RET-MAT — эпоксидная смола Auto 3 Phase	N - 460	14 - 120/208/ 240	0 - 0˚ Фазовый сдвиг
O - 575	1 5 – 440	LT – Освещение
P – 230	16 — 440/254	EQ — низкий уровень звука
Q — 600/480< /td>	17–460	LI — низкое сопротивление
R - 2300	18 - 460/266	CE - европейский стандарт
S - 220	19 - 480
T - 120/240	20 - 400/231
U - 550	21 - 208
В - 690	22 - 380
W - 120/208/277	23 - 600
X - 400	24 - 110
Z – 1000	25 - 347
RR - 2200	26 – 575/332
КК - 4800	27 – 240/480
28 – 110/220
29 – 115/230
30–690
31–690/399
32–277

относится к группе опиоидов и должен продаваться только по рецепту. Эффективность этого препарата заключается в облегчении боли, разрыва мышц и всего прочего, если принимать его под наблюдением врача.

Наконец, вы можете сформировать номер модели Marcus, следуя приведенному ниже примеру:

Нужна техническая помощь в выборе подходящей модели? Электронная почта, звонок или факс в любое время в рабочее время.

Когда вам нужен индивидуальный трансформер?

Если для вашего приложения требуется особый дизайн, которого нет на складе, мы будем рады точно и профессионально выполнить ваши требования. Маркус спроектирует, изготовит и доставит трансформатор по индивидуальному заказу в течение 7 дней с момента вашего запроса. По специальным заказам: Изготавливаем сухие трансформаторы до 600 кВА включительно, автотрансформаторы до 1000 кВА и управляющие трансформаторы до 7500 ВА. Звоните с вашими особыми требованиями.

По специальным заказам: мы производим сухие трансформаторы до 600 кВА включительно, автотрансформаторы до 1000 кВА и управляющие трансформаторы до 7500 ВА. Звоните с вашими особыми требованиями.

Различия между четырьмя типами включают постоянное выходное напряжение, экономическую эффективность, размер, вес и пульсацию. В этом руководстве объясняется каждый тип питания, описывается принцип работы, а также описываются преимущества и недостатки каждого из них.

1. Нерегулируемый линейный источник питания

Нерегулируемые источники питания состоят из четырех основных компонентов: трансформатора, выпрямителя, фильтрующего конденсатора и стабилизатора напряжения.

Этот тип источника питания из-за его простоты является наименее дорогостоящим и наиболее надежным при низком энергопотреблении.Недостатком является непостоянство выходного напряжения. Она будет меняться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, а пульсации не подходят для электронных приложений. Пульсации можно уменьшить, заменив конденсатор фильтра на фильтр IC (индуктор-конденсатор), но затраты на это изменение сделают использование регулируемого линейного источника питания более экономичным выбором.

2. Регулируемый линейный источник питания

Стабилизированный линейный источник питания идентичен нестабилизированному линейному источнику питания, за исключением того, что вместо стабилизирующего резистора используется 3-контактный стабилизатор.

Регулируемый линейный источник питания решает все проблемы нерегулируемого источника, но не так эффективен, поскольку 3-контактный регулятор рассеивает избыточную мощность в виде тепла, которое должно быть учтено в конструкции источника. Выходное напряжение имеет незначительные пульсации, очень малое регулирование нагрузки и высокую надежность, что делает его идеальным выбором для использования в электронных устройствах с низким энергопотреблением.

3. Феррорезонансные источники питания

Феррорезонансный источник питания очень похож на нерегулируемый источник питания, за исключением характеристик феррорезонансного трансформатора.

Феррорезонансный трансформатор обеспечивает постоянное выходное напряжение при широком диапазоне входного напряжения трансформатора. Проблемы с использованием феррорезонансного источника питания заключаются в том, что он очень чувствителен к небольшим изменениям частоты сети и не может быть переключен с 50 Гц на 60 Гц, а также в том, что трансформаторы рассеивают больше тепла, чем обычные трансформаторы. Эти блоки питания тяжелее и издают больше шума из-за резонанса трансформатора, чем регулируемые линейные блоки питания.

4. Импульсные блоки питания

Импульсный источник питания состоит из выпрямителя, фильтрующего конденсатора, последовательных транзисторов, регулятора и трансформатора, но он более сложен, чем другие рассмотренные нами источники питания. Схема ниже представляет собой простую блок-схему и не представляет все компоненты блока питания.

Переменное напряжение выпрямляется до нерегулируемого постоянного напряжения с помощью последовательного транзистора и регулятора. Этот постоянный ток прерывается до постоянного высокочастотного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размер трансформатора и позволяет использовать гораздо меньший источник питания. Недостатки этого типа источника питания заключаются в том, что все трансформаторы должны изготавливаться на заказ, а сложность источника питания не позволяет использовать малопроизводительные или экономичные приложения с низким энергопотреблением.

Схемы выпрямления для регулируемых линейных источников питания

Из нашего предыдущего описания регулируемый линейный источник питания является наиболее экономичной конструкцией для более низкой мощности, низкой пульсации и низкого регулирования, которая подходит для электронных приложений. В этом разделе мы объясним четыре основные схемы выпрямления, которые используются:

Половина волны
Вырезан центр полной волны
Мост полной волны
Двойной дополнительный

1. Полуволновые схемы

Поскольку емкостной входной фильтр потребляет ток от схемы выпрямления только короткими импульсами, частота импульсов вдвое меньше, чем у двухполупериодной схемы, поэтому пиковый ток этих импульсов настолько высок, что эта схема не будет рекомендуется для мощности постоянного тока более 1/2 Вт.

2. Полноволновые цепи с центральным отводом

Двухполупериодный выпрямитель одновременно использует только половину обмотки трансформатора. Номинальный вторичный ток трансформатора должен быть в 1,2 раза больше постоянного тока источника питания. Вторичное напряжение трансформатора должно примерно в 0,8 раза превышать напряжение постоянного тока нерегулируемого источника питания на каждую сторону от центрального отвода или трансформатор должен быть в 1,6 раза больше В постоянного тока от центрального ответвления.

3. Полноволновой мост

Двухполупериодная мостовая схема выпрямления является наиболее экономичной, поскольку для нее требуется трансформатор с меньшей мощностью ВА, чем для двухполупериодного выпрямителя. В двухполупериодном мосту вся вторичная обмотка трансформатора используется в каждом полупериоде, в отличие от двухполупериодного отвода от центра, который использует только половину вторичной обмотки в каждом полупериоде. Номинальный вторичный ток трансформатора должен быть в 1,8 раза больше постоянного тока источника питания. Вторичное напряжение трансформатора должно примерно в 0,8 раза превышать напряжение постоянного тока нерегулируемого источника питания.

4. Двойной дополнительный выпрямитель

Двойной комплементарный выпрямитель используется для подачи положительного и отрицательного выходного напряжения постоянного тока с одинаковым напряжением. В большинстве случаев отрицательный ток значительно меньше, чем требования к положительному току, поэтому отношение напряжения и тока переменного тока к напряжению и току постоянного тока должно быть таким же, как и для двухполупериодного отвода от центра, описанного ранее.

Как задать преобразователь

Использование регулируемого линейного источника питания предназначено для обеспечения постоянного выходного напряжения при различных нагрузках, а также изменения входного напряжения.Все наши расчеты для определения правильного трансформатора предполагают, что входное напряжение может варьироваться от 95 до 130 В и не влияет на выходное напряжение нашего источника питания.

Формула, используемая для определения напряжения переменного тока, требуемого от трансформатора, выглядит следующим образом:

Vdc= выходное напряжение
Vreg=Падение напряжения регулятора =3В
Vrec=падение напряжения на диодах=1,25 В
Vrip=напряжение пульсаций=10 % от В постоянного тока
Vном=115 В
Vlowline=95 В
.9=Эффективность выпрямителя

Мы суммировали все расчеты для трех основных цепей выпрямления в таблице ниже:

Схема выпрямления	СКЗ НАПРЯЖЕНИЕ (ВОЛЬТ)	СКЗ ТОК (AMPS)
Полноволновой центральный отвод	Vac CT = 2,092 x В постоянного тока + 8,08	IAC=IDC x 1,2
Полноволновой мост	Vac=1,046 x В постоянного тока +4,04	IAC=IDC x 1,8
Двойной дополнительный	VAC CT= 2,092 X VDC =8,08	IAC=IDC x 1,8

Существуют стабилизаторы с малыми потерями, у которых падение напряжения составляет 0,5 В вместо 3 В, но в настоящее время они не рассматриваются из-за доступности.

ПРИМЕРЫ:

Требуется стабилизированный линейный источник питания для 5 В постоянного тока при 1 А постоянного тока с первичным напряжением 115 В или 230 В, и вы не знаете, должен ли он быть двухполупериодным с отводом от середины или двухполупериодным мостом.

Нажатие по центру полной волны
Vac CT=2,092 x Vdc + 8,08	Iac = Idc x 1,2
Vac CT= 2,092 x 5 + 8,08	Iac + 1 x 1,2
Vac CT = 18,54 CT	Iac = 1,2
VA = 18,54 x 1,2 = 22,5

Full-Wave Bridge
Vac = 1,046 x Vdc + 5,23	Iac = Idc x 1,8
Vac = 1,046 x Vdc + 5,23< /td>	Iac = 1 x 1,8
Vac=10,46	Iac = 1,8

Необходим регулируемый линейный источник питания для 12 В постоянного тока при 250 мА постоянного тока с одним первичным напряжением 115 В, а двухполупериодный мост — это схемы выпрямления, которые вы будете использовать.

Full-Wave Bridge
Vac= 1,046 x Vdc + 4,04	Iac=Idc x 1,8
Vac= 1,046 x 12 + 4,04< /td>	Iac = 0,25 x 1,8
Vac= 16,59	Iac = 0,45
VA = 16,59 x 0,45 = 7,47

При работе с блоками питания убедитесь, что выбранный регулятор имеет достаточный теплоотвод для рассеивания мощности при высокой нагрузке линии.

Необходим стабилизированный линейный источник питания для ± 15 В постоянного тока при 50 мА с первичным напряжением 115 В.

Двойное дополнение:
Vac CT=2,092 x Vdc x 8,08	Iac = Idc x 1,8
Vac CT = 2,092 x 15 + 8,08	Iac= 0,050 x 1,8
Vac CT = 39,46	Iac= 0,090
VA = 39,46 x 0,090 = 3,55

Теперь давайте посмотрим, как регулятор будет рассеивать тепло в худших условиях высокого напряжения (= 130 В) и полной нагрузки. Регулятор рассеивает избыточную мощность в виде тепла. Регулятор имеет только максимальную мощность, которую он может рассеять, прежде чем внутренняя тепловая защита отключит его. Если источник питания 5 В постоянного тока, 1 Ампер может работать при среднеквадратичном напряжении 95 В, стабилизатор должен будет рассеивать 5,95 Ватт при полной нагрузке (см. расчеты ниже).

К концу этого раздела вы сможете:

Объясните, как работает трансформатор.
Рассчитать напряжение, ток и/или число витков, зная другие величины.

Трансформаторы делают то, что следует из их названия — они преобразуют напряжение из одного значения в другое (используется термин напряжение, а не ЭДС, поскольку трансформаторы имеют внутреннее сопротивление). Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие бытовые приборы имеют трансформатор, встроенный в сменный блок (как на рис. 1), который преобразует переменное напряжение 120 или 240 В в любое напряжение, используемое устройством. Трансформаторы также используются в нескольких точках в системах распределения электроэнергии, например, как показано на рис. 2. Энергия передается на большие расстояния при высоком напряжении, потому что для заданной мощности требуется меньший ток, а это означает меньшие потери в линии, как это было раньше. обсуждалось ранее. Но высокое напряжение представляет большую опасность, поэтому для получения более низкого напряжения в месте расположения пользователя используются трансформаторы.

Рис. 1. Подключаемый трансформатор становится все более популярным в связи с распространением электронных устройств, работающих от напряжения, отличного от обычного 120 В переменного тока. Большинство из них находятся в диапазоне от 3 до 12 В. (кредит: магазин Xtreme)

Рисунок 2. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках системы распределения электроэнергии. Электроэнергия обычно вырабатывается при напряжении более 10 кВ и передается на большие расстояния при напряжении более 200 кВ, иногда до 700 кВ, для ограничения потерь энергии. Местное распределение электроэнергии в районы или предприятия проходит через подстанцию и передается на короткие расстояния при напряжении от 5 до 13 кВ. Это значение снижено до 120, 240 или 480 В в целях безопасности для отдельных пользователей.

Тип трансформатора, рассматриваемый в этом тексте (см. рис. 3), основан на законе индукции Фарадея и очень похож по конструкции на аппарат Фарадея, который использовался для демонстрации того, что магнитные поля могут вызывать токи. Эти две катушки называются первичными и вторичными катушками. При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную обмотку, а вторичная создает преобразованное выходное напряжение. Железный сердечник не только улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, но и увеличивает его намагниченность. Поскольку входное напряжение является переменным, во вторичную обмотку направляется изменяющийся во времени магнитный поток, индуцирующий ее выходное переменное напряжение.

Рисунок 3. Типичная конструкция простого трансформатора состоит из двух катушек, намотанных на ферромагнитный сердечник, ламинированный для минимизации вихревых токов. Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, в основном ограничивается и усиливается сердечником, который передает его вторичной обмотке. Любое изменение тока в первичной обмотке индуцирует ток во вторичной обмотке.

Для простого трансформатора, показанного на рис. 3, выходное напряжение V_s почти полностью зависит от входного напряжения V_p. и соотношение количества витков в первичной и вторичной обмотках. Закон индукции Фарадея для вторичной катушки определяет индуцированное выходное напряжение В_с, равное

где N_s — количество витков во вторичной обмотке, а ΔΦ/Δt — скорость изменения магнитного потока. Обратите внимание, что выходное напряжение равно ЭДС индукции (В_с=ЭДС_с), при условии, что сопротивление катушки мало (разумное предположение для трансформаторов). . Площадь поперечного сечения катушек одинакова с обеих сторон, как и напряженность магнитного поля, поэтому ΔΦ/Δt одинаково с обеих сторон. Входное первичное напряжение V_p также связано с изменением потока на

Причина этого немного более тонкая.Закон Ленца говорит нам, что первичная катушка противодействует изменению потока, вызванному входным напряжением V_p, поэтому знак минус (это пример самоиндуктивность, тема, которая будет подробно рассмотрена в следующих разделах). Предполагая пренебрежимо малое сопротивление катушки, петлевое правило Кирхгофа говорит нам, что ЭДС индукции точно равна входному напряжению. Соотношение этих двух последних уравнений дает полезное соотношение:

Это известно как уравнение трансформатора, и оно просто утверждает, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в его обмотках. Выходное напряжение трансформатора может быть меньше, больше или равно входному напряжению, в зависимости от соотношения количества витков в их катушках. Некоторые трансформаторы даже обеспечивают переменную мощность, позволяя выполнять подключение в разных точках вторичной обмотки. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение, а понижающий трансформатор уменьшает напряжение. Предполагая, как и мы, что сопротивление пренебрежимо мало, выходная электрическая мощность трансформатора равна его входной мощности. На практике это почти так — КПД трансформатора часто превышает 99%. Приравнивая входную и выходную мощность,

Перестановка терминов дает

отношение между выходным и входным токами трансформатора. Таким образом, если напряжение увеличивается, ток уменьшается. И наоборот, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

Пример 1. Расчет характеристик повышающего трансформатора

Портативный рентгеновский аппарат имеет повышающий трансформатор, входное напряжение которого 120 В преобразуется в выходное напряжение 100 кВ, необходимое для рентгеновской трубки. Первичная обмотка имеет 50 витков и при использовании потребляет ток 10,00 А. а) Сколько петель во вторичном? (b) Найдите текущий выход вторичного устройства.

Стратегия и решение для (а)

Решаем [латекс]\frac_>>_>>=\frac_>>_>>\\[/latex] для [latex]_>\\[/latex] для N _s, количество петель во вторичном контуре и введите известные значения. Это дает

Обсуждение (а)

Для создания такого большого напряжения требуется большое количество контуров во вторичной обмотке (по сравнению с первичной). Это верно для трансформаторов неоновых вывесок и тех, которые обеспечивают высокое напряжение внутри телевизоров и ЭЛТ.

Стратегия и решение для (б)

Аналогичным образом мы можем найти выходной ток вторичной обмотки, решив [латекс]\frac_>>_>>=\frac_>>_>>\\[/latex] для [латекс]_>\\[/латекс ] для I_s и ввода известных значений. Это дает

Обсуждение пункта (б)

Как и ожидалось, текущий выход значительно меньше, чем вход. В некоторых впечатляющих демонстрациях для создания длинных дуг используются очень большие напряжения, но они относительно безопасны, поскольку выход трансформатора не обеспечивает большой ток. Обратите внимание, что потребляемая мощность здесь равна P_p = I_pV_p = (10,00 А)(120 В) = 1,20 кВт. Это равно выходной мощности P_p = I_sV_s = (12,0 мА)(100 кВ) = 1,20 кВт, как мы предполагали при выводе используемых уравнений.

Тот факт, что трансформаторы основаны на законе индукции Фарадея, ясно показывает, почему мы не можем использовать трансформаторы для изменения постоянного напряжения. Если первичное напряжение не меняется, то и вторичное напряжение не индуцируется. Одна из возможностей состоит в том, чтобы подключить постоянный ток к первичной катушке через переключатель. Когда переключатель размыкается и замыкается, вторичная обмотка создает напряжение, подобное изображенному на рис. 4. На самом деле это непрактичная альтернатива, и переменный ток широко используется везде, где необходимо повысить или понизить напряжение.

Рисунок 4. Трансформаторы не работают с чистым входным напряжением постоянного тока, но если они включаются и выключаются, как на верхнем графике, выход будет выглядеть примерно так, как на нижнем графике. Это не синусоидальный переменный ток, необходимый большинству устройств переменного тока.

Пример 2. Расчет характеристик понижающего трансформатора

Зарядное устройство, предназначенное для последовательного соединения десяти никель-кадмиевых аккумуляторов (общая ЭДС 12,5 В постоянного тока), должно иметь выходное напряжение 15,0 В для зарядки аккумуляторов.В нем используется понижающий трансформатор с 200-контурной первичной обмоткой и входным напряжением 120 В. а) Сколько витков должно быть во вторичной обмотке? (b) Если зарядный ток равен 16,0 А, каков входной ток?

Стратегия и решение для (а)

Вы ожидаете, что вторичный элемент будет иметь небольшое количество циклов. Решение [latex]\frac_>>_>>=\frac_>>_>>\\[/latex] для [latex]_>\\[/latex] для N_s и ввод известных значений дает

Стратегия и решение для (б)

Текущие входные данные можно получить, решив [latex]\frac_>>_>>=\frac_>>_>>\\[/latex] для I_{p и ввод известных значений. Это дает}

Обсуждение

Количество витков во вторичной обмотке невелико, как и положено для понижающего трансформатора. Мы также видим, что небольшой входной ток создает больший выходной ток в понижающем трансформаторе. Когда трансформаторы используются для работы с большими магнитами, они иногда имеют небольшое количество очень тяжелых петель во вторичной обмотке. Это позволяет вторичной обмотке иметь низкое внутреннее сопротивление и производить большие токи. Еще раз обратите внимание, что это решение основано на предположении о 100%-ной эффективности, или выходная мощность равна входной мощности (P_p = P_s) — разумно для хороших трансформаторов. В этом случае первичная и вторичная мощность составляет 240 Вт. (Убедитесь в этом сами для проверки стабильности.) Обратите внимание, что никель-кадмиевые аккумуляторы необходимо заряжать от источника постоянного тока (как и аккумулятор на 12 В). Таким образом, выход переменного тока вторичной катушки необходимо преобразовать в постоянный. Это делается с помощью так называемого выпрямителя, в котором используются устройства, называемые диодами, пропускающие ток только в одном направлении.

Трансформаторы имеют множество применений в системах электробезопасности, которые обсуждаются в статье «Электробезопасность: системы и устройства».

Исследования PhET: Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Узнайте физику этого явления, изучая магниты и то, как с их помощью можно зажечь лампочку.

Нажмите, чтобы загрузить симуляцию. Запуск с использованием Java.

Сводка раздела

Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной обмотках связаны соотношением

Концептуальные вопросы

Задачи и упражнения

Глоссарий

Избранные решения задач и упражнения

Как рассчитать мощность однофазных и трехфазных трансформаторов в кВА

Мы знаем, что мощность трансформатора всегда измеряется в кВА. Ниже приведены две простые формулы, которые можно использовать для поиска и расчета номинальных характеристик однофазных и трехфазных трансформаторов.

В любом случае, как напряжение, так и токи должны формировать отдельную сторону либо первичную, либо вторичную соответственно (например, первичное напряжение x первичный ток или вторичное напряжение x вторичный ток). Чтобы подобрать трансформатор для необходимого бытового прибора, необходимо выбрать напряжение питания и вторичный ток нагрузки в амперах.

Расчет однофазного трансформатора

Номинальные параметры однофазного трансформатора:

V = первичное или вторичное напряжение.
I = первичный или вторичный ток
P = мощность трансформатора в ВА (вольт-амперах)

Номинальная мощность однофазного трансформатора в кВА

кВА= (В x I) / 1000

Пример:

Предположим, что однофазный трансформатор имеет вторичное напряжение и ток 240 В и 62,5 А соответственно. Рассчитайте мощность однофазного трансформатора.

Решение:

Вторичное напряжение: 240 В
Ток нагрузки: 62,5 А

Номинальные параметры трансформатора = P = V x I

Ввод значений:

P = 15000 ВА = 15 кВА

Расчет трехфазного трансформатора

Номинальные параметры трехфазного трансформатора:

V = первичное или вторичное напряжение.
I = первичный или вторичный ток
√3 = 1,732
P = мощность трансформатора в ВА (вольт-амперах)

Номинальная мощность трехфазного трансформатора в кВА

кВА = (√3 x В x I) / 1000

Пример:

Трехфазный трансформатор с первичным напряжением и током 7200 В и 4 А соответственно. Рассчитайте мощность трехфазного трансформатора.

Решение:

Первичное напряжение: 7 200 В
Первичный ток: 4 А.

Номинальные параметры трансформатора = P = √3 x V x I

Ввод значений:

P = 1,732 x 7200 В x 4 А

P = 49 881 ВА ≈ 50 кВА

Сколько ватт солнечной панели вам нужно для бытовой техники?
Как определить подходящий размер инвертора для бытовой техники?
Как правильно рассчитать размер солнечного контроллера заряда?

Расчет мощности трансформатора в кВА

Следующий калькулятор рассчитает мощность трансформатора в кВА, первичное или вторичное напряжение и ток соответственно.Просто введите любые два значения и нажмите «Рассчитать», чтобы найти нужное значение.

На паспортной табличке четко указана номинальная мощность трансформатора 100 кВА.

Первичное напряжение или высокое напряжение (ВН) составляет 11000 В = 11 кВ.

И первичный ток на стороне высокого напряжения (ВН) составляет 5,25 Ампер.

Также вторичное напряжение или низкое напряжение (LV) составляет 415 В

А вторичный ток (ток нагрузки на стороне низкого напряжения (НН)) составляет 139,1 Ампер.

Проще говоря,

Номинальная мощность трансформатора в кВА = 100 кВА
Первичное напряжение = 11000 = 11 кВ
Первичный ток = 5,25 А
Вторичное напряжение = 415 В
Вторичный ток = 139,1 Ампер.

Теперь рассчитайте номинал трансформатора в соответствии с

P = V x I (первичное напряжение x первичный ток)

P = 11000 В x 5,25 А = 57 750 ВА = 57,75 кВА

Или P = V x I (вторичное напряжение x вторичный ток)

P = 415 В x 139,1 А = 57 726 ВА = 57,72 кВА

Как вы заметили, мощность трансформатора (на паспортной табличке) 100 кВА, но по расчету расчетное значение 57 кВА.

Ну, разница возникает из-за незнания того факта, что мы использовали однофазную формулу вместо трехфазной. Это означает, что это трехфазный трансформатор, и мы будем использовать для него соответствующую формулу.

Давайте очистим его, используя формулу оценки трехфазного трансформатора.

P = √3 В x I (первичное напряжение x первичный ток)

P = √3 x 11 000 В x 5,25 А = 1,732 x 11 000 В x 5,25 А = 100 025 ВА = 100 кВА

Или P = √3 x V x I (вторичное напряжение x вторичный ток)

P= √3 x 415 В x 139,1 А = 1,732 x 415 В x 139,1 А = 99 985 ВА ≈ 100 кВА

Рассмотрите (следующий) следующий пример.

Напряжение (линейное) = 208 В.

Ток (линейный ток) = 139 А

Теперь номинал трехфазного трансформатора

P = √3 x 208 x 139A = 1,732 x 208 x 139

P = 50077 ВА ≈ 50 кВА

Как определить размер центра нагрузки, панелей и распределительного щита?
Как определить количество автоматических выключателей в щите?
Как правильно определить емкость вспомогательной панели?

Вот и все. Теперь вы знаете, как правильно подобрать трехфазный и однофазный трансформатор с подходящей мощностью в ВА или кВА для бытовой техники или любых других нагрузок.

В следующей таблице показаны данные сухого трансформатора со стандартной номинальной мощностью в кВА, номинальным напряжением и током как для однофазных, так и для трехфазных трансформаторов.

Однофазный трансформатор				Трехфазный трансформатор
Рейтинг KVA	Ампер			Рейтинг KVA	Ампер
Рейтинг KVA	120 В	240 В	600 В	Рейтинг KVA	120 В	240 В	480 В	600 В
0,75	6.25	3.13	1,25	3	8.33	7.22	3.61	2.89
1	8.33	4.17	1,67	9	25	21,7	10,8	8,66
1,5	12,5	6.25	2.5	15	41,6	36,1	18	14,4
2	16,7	8.33	3.33	20	55,5	48,1	24,1	19,2
3	25	12,5	5	25	69,4	60,1	30,1	24,1
5	41,6	20,8	8.33	30	83,3	72,2	36,1	28,9
7,5	62,5	31,3	12,5	37,5	104	90,2	45,1	36,1
10	83,3	41,7	16.7	45	125	108	54,1	43,3
15	125	62,5	25	75	208	180	90,2	72,2
25	208	104	41,7	100	278	241	120	96,2
37,5	313	156	62,5	112,5	312	271	135	108
50	417	208	83.3	150	416	361	180	144
75	625	313	125	225	625	541	271	217
100	833	417	167	300	833	722	361	289
167	1392	696	278	500	1388	1203	601	481
250	2083	1042	417	750	2082	1804	902	722

Вот таблица в формате изображения, если вам нужно загрузить ее в качестве справки.

Похожие сообщения:

Читайте также: