Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как выбрать трансформатор тока для счетчика калькулятор

Расчет трансформатора тока.

Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет.
Прочитал статью «Семисторный регулятор с защитой от перегузки» в журнале «Радио» №8 за 2003 г. автора Лаврова Б. Зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc (см. рис. 2) для согласования на выходе вторичной обмотки трансформатора (он и не был рассчитан) по току. Вторичная цепь трансформатора тока рассчитана как обычно у трансформатора напряжения (задался нужным напряжением на вторичной обмотке и произвел расчет).

Итак, прежде всего немного теории.
Трансформатор работает как источник тока с заданным первичным током, представляющим ток защищаемого участка цепи. Величина этого тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи трансформатора тока, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведенное к числу витков первичной обмотки, ничтожно мало по сравнению с сопротивлениями элементов электрической схемы. Это обстоятельство делает работу трансформатора тока отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.
На рис. 1 показана маркировка концов первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, навитых на магнитопровод в одном и том же направлении (I1 — ток первичной обмотки, I2 -ток вторичной). Ток I2 пренебрегая малым током намагничивания, всегда направлен так, чтобы размагничивать магнитопровод.
Стрелками показано направление токов. Поэтому если принять верхний конец первичной обмотки за начало «Н», то началом вторичной «н» также является ее верхний конец. Принятому правилу маркировки соответствует такое же направление токов, учитывая знак. И самое главное правило: условие равенства магнитных потоков.
На рис.2 показана схема трансформатора тока.
Алгебраическая сумма произведений I1·W1 — I2·W2 = 0 (пренебрегая малым током намагничивания), где W1 — количество витков первичной обмотки трансформатора, W 2 — количество витков вторички трансформатора.
Пример. Пусть вы, задавшись током W1 в 16А, произвели расчет и получилось 5 витков. Вы задаетесь током W2, например 0,1А, и согласно вышеупомянутой формулы I1·W1 = I2·W2 рассчитаем в ней количество витков:
W2 = I1·W1 / I2 = 16·5/0,1 = 800.
Далее произведя вычисления L2 — индуктивности вторичной обмотки, ее реактивного сопротивления XL1 , мы вычислим U2 и потом сопротивление нагрузки Rc. Но это чуть позже. То есть вы видите, что задавшись током во вторичной обмотке трансформатора I2 , вы только тогда вычисляете количество витков. I2 трансформатора можно задать любой — отсюда будет вычисляться Rc. И еще — I2 должен быть больше тех нагрузок, которые вы будете подключать. Трансформатор должен работать только на согласованную по току нагрузку (речь идет о Rc).
Если пользователю требуется трансформатор тока для применения в схемах защиты, то такими тонкостями как направление намоток, как точность резистивной нагрузки Rc можно пренебречь, но это уже будет не трансформатор тока, а датчик тока с большой погрешностью. И эту погрешность можно будет устранить, только создав нагрузку на устройстве (я и имею в виду источник питания, где пользователь собирается ставить защиту, применяя трансформатор тока), и схемой защиты установить порог ее срабатывания по току. Если пользователю требуется схема измерения тока, то как раз эти тонкости должны быть обязательно соблюдены.
На рис. 2 (точки — начало намоток) показан резистор Rc, который является неотъемлeмой частью трансформатора тока для согласования токов первичной и вторичной обмоток. То есть Rc задает ток во вторичной обмотке. В качестве Rc не обязательно применять резистор, можно поставить амперметр, реле, но при этом должно соблюдаться обязательное условие — внутреннее сопротивление нагрузки должно быть равным рассчитанному Rc.
Если нагрузка не согласованная по току — это будет генератор повышенного напряжения. Поясню, почему так.
Как уже было ранее сказано, ток I2 трансформатора направлен в противоположную сторону от направления тока W1. И вторичная обмотка трансформатора работает как размагничивающая. Если нагрузка во W2 трансформатора не согласованная по току или будет отсутствовать, W2 будет работать как намагничивающая. Индукция резко возрастает, вызывая сильный нагрев магнитопровода за счет повышенных потерь в стали. Индуктируемая в обмотке ЭДС будет определяться скоростью изменениями потока во времени, имеющей наибольшее значение при прохождении трапецеидального (за счет насыщения магнитопровода) потока через нулевые значения. Индуктивность обмоток резко уменьшается, что вызывает еще больший нагрев трансформатора и в конечном итоге — выход его из строя.

Читайте так же:
Многотарифные счетчики электроэнергии электронные однофазные

Типы магнитных сердечников приведены на рис.3.
Витой или ленточный магнитопровод — одно и то же понятие, также как и выражение кольцевой или тороидальный магнитопровод: в литературе встречаются и то, и другое.
Это может быть ферритовый сердечник или Ш-образное трансформаторное железо, или ленточные сердечники.
Ферритовые сердечники обычно применяется при повышенных частотах — 400 Гц и выше из-за того, что они работают в слабых и средних магнитных полях (Вm = 0,3 Тл максимум). И так как у ферритов, как правило, высокое значение магнитной проницаемости µ и узкая петля гистерезиса, то они быстро заходят в область насыщения. Выходное напряжение, при f = 50 Гц, на вторичной обмотке составляет единицы вольт либо меньше. На ферритовых сердечниках наносится, как правило, маркировка об их магнитных свойствах (пример М2000 означает магнитную проницаемость сердечника µ, равную 2000 единиц).
На ленточных магнитопроводах или из Ш-образных пластин такой маркировки нет, и поэтому приходится определять их магнитные свойства экспериментально, и они работают в средних и сильных магнитных полях (в зависимости от применяемой марки электротехнической стали — 1,5. 2 Тл и более) и применяются на частотах 50 Гц. 400 Гц.
Кольцевые или тороидальные витые (ленточные) магнитопроводы работают и на частоте 5 кГц (а из пермаллоя даже до 25 кГц). При расчете S — площади сечения ленточного тороидального магнитопровода, рекомендуется результат умножить на коэффициент к = 0,7. 0,75 для большей точности. Это объясняется конструктивной особенностью ленточных магнитопроводов.
Что такое ленточный разрезной магнитопровод (рис. 3)?
Стальную лента, толщиной 0,08 мм или толще, наматывают на оправку, а затем отжигают на воздухе при температуре 400. 500 °С для улучшения их магнитных свойств. Потом эти формы разрезаются, шлифуются края, и собирается магнитопровод. Кольцевые (неразрезные) витые магнитопроводы из тонких ленточных материалов (пермаллоев толщиной 0,01.. .0,05 мм) во время навивки покрывают электроизолирующим материалом, а затем отжигают в вакууме при 1000. 1100 °С.
Для определения магнитных свойств таких магнитопроводов надо намотать 20. 30 витков провода (чем больше витков, тем точнее будет значение магнитной проницаемости сердечника) на магнитопровод и измерить L-индуктивность этой намотки (мкГн). Вычислить S — площадь сечения сердечника трансформатора (мм2), lm-среднюю длину магнитной силовой линии (мм).
И по формуле рассчитать µ — относительную магнитную проницаемость сердечника :
(1) µ = (800·L·lm) / (N²·S) — для ленточного и Ш-образного.
(2) µ = 2500·L(D + d) / W²·C(D — d) — для кольцевого (тороидильного).
При расчете трансформатора на более высокие токи применяется провод большого диаметра в W1, и здесь вам понадобится витой стержневой магнитопровод (П-образный), витой кольцевой сердечник или ферритовый тороид.
Если кто держал в руках трансформатор тока промышленного изготовления на большие токи, то видел, что первичной обмотки, навитой на магнитопровод, нет, а имеется широкая алюминиевая шина, проходящая сквозь магнитопровод.
Я напомнил об этом затем, что расчет трансформатора тока можно производить, либо задавшись Вm — магнитной индукцией в сердечнике, при этом первичная обмотка будет состоять из нескольких витков и придется мучиться, наматывая эти витки на сердечник трансформатора. Либо надо рассчитать магнитную индукцию Вm поля, создаваемую проводником с током, в сердечнике.

А теперь приступим к расчету трансформатора тока, применяя законы.
Вы задаетесь током первичной обмотки трансформатора, то есть тем током, который вы будете контролировать в цепи.
Пусть будет I1 = 20А, а частота, на которой будет работать трансформатор, f = 50 Гц.
Возьмем ленточный кольцевой сердечник OЛ25/40-10 или (40x25x10 мм), схематично представленный на рис.4.
Размеры: D = 40мм, d = 25мм, С = 10мм.
Для проверки относительной магнитной проницаемости я намотал 20 витков провода на кольцевой сердечник и измерил прибором Е7-11 индуктивность обмотки. Прибор показал индуктивность 262 мкГн. Далее по формуле (2) рассчитал µ.
В формуле (2) D, d, С — размеры кольцевого магнитопровода в мм; L — индуктивность в мкГн; W — количество витков (рис.4).
µ = (2500·262(40 + 25))/(20²·10(40 — 25)) = 710.
Рассчитаем Dср = (D + d)/2 — средний диаметр кольца:
Dср = (40 + 25)/2 = 32,5 мм = 32,5·10ˉ³ м.
Средняя длина магнитной силовой линии Im = π·Dср:
Im = 3,14·32,5 = 102,1мм = 102,1·10ˉ³ м.
Площадь сечения магнитопровода S = [(D — d)/2]·С:
S = [(40 — 25)/2]·10 = 75 мм² = 75·10 -6 м²
Поправка с учетом вышесказанного S = 75·0,7 = 52,5·10 -6 м².

Читайте так же:
Проверка схем подключения электросчетчика косгу

Произведем расчет по первому случаю с намоткой первичной катушки на сердечнике.
Зададим Вm — магнитную индукцию в сердечнике, так как этот метод более удобен для частот 400 Гц и ниже. Для ленточных кольцевых магнитопроводов максимальная индукция Вm — 1,5. 2 Тл. Выберем 1 Тл.
(З) Напряженность поля, необходимая для создания магнитной индукции Вm = 1 Тл:
Н = Вm/µ·µо = 1/4π·10 -7 ·710 = 1120,8 А/м,
где µо — магнитная проницаемость в вакууме — 4π·10 -7 .
(4) Рассчитаем ток Аw, приходящий на Im магнитную силовую линию:
Aw = Н·Im = 1120,8·102,1·10ˉ³ = 114,4 А.
(5) Число витков W1 трансформатора: W1 = АwI1=114,4/20 = 5,72 витка. Возьмем W1 = 6 витков.
(6) Индуктивность L1 первичной обмотки:
L1 = µ·µо·W1²·S/Im = 4π·10 -7 ·710·6·52,5·10· -6 / 102,1·10 -3 = 16,52·10 -6 Гн.
(7) Индуктивное сопротивление ХL1 первичной обмотки на частоте сети f = 50 Гц:
ХL1 = 2π· f·L1 = 2·3,14·50·16,52·10 -6 = 5,186·10 -3 .
(8) Падение напряжения U1 на W1:
U1 = I1·ХL1 = 20·5,186·10 -3 = 0,104 В.
(8а) Мощность Р1 в первичной обмотке:
Р1 = U1·I1 = 0,104·20 = 2,08 Вт.
А теперь вспомним самую первую формулу: I1·W1 — I2·W2 = 0 и вычислим количество витков W2 трансформатора, задавшись током I2. Еще раз повторюсь: I2 трансформатора вы задаете сами исходя из соображений достаточности дальнейшей нагрузки, создаваемой схемами ограничения или схемами измерения. Пусть это будет I2 = 0,1 А.
(9) W2 = I1·W1/I2 = 20·6/0,1 =1200 витков.
(10) n = W2 / W1 = 1200/6 = 200 — коэффициент трансформации.
(11) Тогда U2 = U1·n.
U2 = 0,104·200 = 20,8 В.
Напряжение на W2 трансформатора U2 вы можете рассчитать другим способом: сначала по формуле (2) рассчитать L2 — индуктивность вторичной обмотки трансформатора, ХL2 как в (7) и потом U2 как в (8). Значение должно быть одинаковым. Теперь, зная U2 и I2, рассчитаем Rс.
(12) Rс = U2/I2 = 20,8/0,1 = 208 Ом.
(13) Рассчитаем мощность на резисторе:
Р2 = U2·I2 = 20,8·0,1 = 2,08 Вт.
Возьмем резистор мощностью 2 Вт.
Обратите внимание на (8а) и сравните с (13). Мощность во W2 не должна превышать мощность W1. Как видите, напряжение на вторичной обмотке трансформатора получилось 20,8 В.
Рассчитав I2 и напряжение U2, вы можете подключить сюда вольтметр с полным током рамки не бопее 100 мА, шкалой в 25 В и косвенно измерять ток от 0. 20 А.
Но если вам этого напряжения недостаточно, то надо задать Вm не 1 Тл, а 1,2 и далее произвести расчет с (3) вновь, не боясь, что магнитопровод войдет в область насыщения, так как Вm может достигать и 2 Тл. Но можно задать I2 меньше и пересчитать, начиная с (9).

Произведем расчет по второму случаю с проводником через тороидальный сердечник.
Рассчитаем магнитную индукцию Вm поля, создаваемую проводником с током, в сердечнике по формуле:
(14) Вm = (µ·µо)(I1/2πRср).
Магнитопровод тот же: 40х25х10 мм.
Dср = (40 + 25)/2 = 32,5 мм = 32,5·10 -3 м.
Площадь сечения сердечника S = [(40 — 25)/2]·10 = 75 мм 2 = 75·10 -6 м 2 .
Поправка с учетом вышесказанного:
S = 75·10 -6 ·0,7 = 52,5·10 -6 м 2 .
Средняя длина магнитной силовой линии Im = 102,1 мм = 102,1·10 -3 м.
Rср=Dср/2.
Rср = 32,5/2 = 16,25·10 -6 м.
С — толщинa сердечника (рис.4).
На рис.5 показан разрез тoроидального сердечника по толщине ((это уточнение чертежа рис.4 (правый рисунок)). Rcp — средний радиус сердечника в мм; С — толщина сердечника в мм.
Линией АБ показан проводник с током, проходящий сквозь тороидальный сердечник. Линия АБ также является геометрическим центром тора. Стрелками внутри тора указано направление Вm.
Вычислим Вm по формуле (14).
(14′) Вm = 12,57·10 -7 ·710·20/6,28·16,25·10 -3 = 0,175 Тл.
Вычислим индуктивность этого провода:
(6′) L1 = (4π·10 -7 ·710)(0,9 2 /102,1·10 -3 ·52,5·10 -6 = 3,72·10 -7 Гн.
Индуктивнoе сопротивление ХL= 2π·f·L = 6,28·50·3,72·10 -7 = 1,17·10 -4 Ом.
Падение напряжения на первичной обмотке
U1 = I1·ХL = 20·1,17·10 -4 =2,33·10 -3 В.
Мощность в первичной обмотке
Р1 = U1·I1= 2.33·10 -3 ·20 =46,7·10 -3 Вт.
Возьмем I2 = 15·10 -3 А.
Тогда как в (9) W2 = I1·W1/I2
W2 = 20·0,9/15·10 -3 = 1200.
n=W2/W1=1200/0,9=1333.
U2= U1·n = 2,33·10 -3 ·1333 = 3,12 В.
Вы помните формулу для определения количества витков:
W = Е·10 4 /(4,44·f·В·S·kм)?
С учетом того, что S вычисляется в см 2 , я перепишу в м 2 , то есть уберется множитель 10 4 .
Е = 4,44·f·W·В·S·kм,
где kм — коэффициент заполнения медью.
Е = 4,44·50·1200·0,175·52,5·10 -6 ·0,7 = 3,675 В.
Как видите, почти совпало.
Кроме коэффициента kм должны применяться: kф — коэффициент формы; kс — коэффициент стали.
Я думаю, дальше пояснять нет надобности. В итоге Е будет иметь меньшее значение напряжения.
В формуле (6) W — количество витков — я поставил 0,9 витка первичной обмотки. Это объясняется сложностью магнитного поля, создаваемого проводником с током, проходящим через тор.
Все изложенное в этой статье вы можете проверить практически. Произведя расчет, я собрал этот тор и убедился на стенде, что теория права.

Читайте так же:
Счетчики электроэнергии трехфазные многотарифные нева

Как выбрать без помощи специалистов трансформатор тока

Владельцы городских квартир и загородных домов, а также собственники промышленных предприятий часто сталкиваются с проблемой недостаточного либо чрезмерного напряжения в электрических сетях. Чтобы увеличить или уменьшить мощность электроэнергии следует задействовать трансформаторы, благодаря которым осуществляется преобразование тока. При выборе таких приборов люди должны ориентироваться на важные технические параметры, а также учитывать рекомендации специалистов.

  • Что собой представляет прибор?
  • Для чего нужны устройства
  • Разновидности приборов
  • Правила выбора трансформаторов тока
  • Монтаж и стоимость трансформаторов тока
  • Как проверить исправность трансформатора: видео

Что собой представляет прибор?

Трансформатор тока представляет собой прибор, предназначение которого заключается в получении во вторичной обмотке переменного тока. В настоящее время в специализированных торговых точках можно приобрести устройства, обладающие разной номинальной мощностью (кВА).

Внимание! Если ставится задача снизить проходные токи напряжения, то следует задействовать трансформаторы, которые обладают разным классом точности. С их помощью собственникам объектов недвижимости удастся осуществлять контроль за электрической энергией в линии передач, применяя при этом стандартный амперметр.

Для чего нужны устройства

При организации бесперебойной работы любой промышленной организации активно задействуются трансформаторы тока нулевой последовательности. Посредством данных приборов удается проводить без каких-либо помех сварочные работы. Это обусловлено тем, что трансформаторы способны нормализовать мощность тока в сети, благодаря чему не происходит скачков напряжения. Соответственно владельцы промышленных объектов могут не переживать по поводу сохранности дорогостоящего оборудования, так как даже при работе сварочных агрегатов не будет происходить замыканий и больших перепадов в электрической сети.

Многие владельцы городских квартир и загородных домов не однократно сталкивались со скачками напряжения, из-за которых выходила из строя бытовая техника. Чтобы защитить свое имущество от повреждений, собственники таких объектов недвижимости используют трансформаторы тока, которые для каждого жилища выбирается по мощности.

При организации бесперебойной работы любой промышленной организации активно задействуются трансформаторы тока нулевой последовательности.

Разновидности приборов

Желающие приобрести такое устройство должны посмотреть размещенные на специализированных веб порталах тематические видео, в которых профессионалы дают характеристики самым популярным модификациям. Также на некоторых сайтах в интернете можно найти таблицы, в которых авторы проводят сравнение различных устройств, как по мощности, так и по другим параметрам.

На отечественном рынке представлены трансформаторов тока следующими приборами:

  1. Сухими. К этой категории относятся трансформаторы первичной обмотки. Они соединяются с проводником измененного тока последовательно. При этом величина тока вторичного будет напрямую зависеть от того, какой трансформатор имеет коэффициент трансформации.
  2. Тороидальными. В этих трансформаторах отсутствует первичная обмотка. Что касается проводящей ток линии, то она проходит через специальное отверстие или окошко, присутствующее в устройстве. Такие приборы люди активно задействуют в городских квартирах и загородных домах.
  3. Высоковольтными (электрогазовыми). В эту категорию включаются масляные трансформаторы, в конструкции которых используются шинные передатчики либо кабеля для нормализации мощности тока. Их присоединяют к нагрузочной системе посредством специальных болтов, и полностью изолируют от высокого рабочего напряжения.

Высоковольтные трансформаторы присоединяют к нагрузочной системе посредством специальных болтов

Правила выбора трансформаторов тока

Далеко не каждый собственник промышленного предприятия и владелец городской или загородной недвижимости знает, как выбрать трансформатор тока по мощности. В этом вопросе им следует ориентироваться на основные технические параметры, которые позволят понять, чего ожидать от прибора в процессе активной эксплуатации. Покупатели должны знать, что многие производители предоставляют клиентам сопутствующие услуги в виде:

  • проверки трансформаторов тока на месте;
  • испытаний;
  • ремонта.

Внимание! Если в процессе эксплуатации у трансформатора тока, который находится на гарантийном обслуживании, выйдет из строя какой-либо элемент, то его замена должна быть выполнена абсолютно бесплатно. Для этого необходимо обратиться к официальным дилерам, являющимся представителями производителей.

Чтобы правильно выбрать трансформатор тока по мощности и другим параметрам, руководителям коммерческих организаций, а также собственникам городской и загородной недвижимости необходимо разбираться в базовых обозначениях. Например, кратность. При изучении предложенного торговой точкой ассортимента покупатель должен обратить внимание на наличие данного параметра. Для этого достаточно изучить технический паспорт, который прилагается производителями к каждому устройству.

Читайте так же:
Схема счетчики импульсов электронные

Необходимо поручить проведение монтажных работ высококвалифицированному специалисту

Монтаж и стоимость трансформаторов тока

Если владелец объекта недвижимости не разбирается в электрооборудовании, то ему необходимо поручить проведение монтажных работ высококвалифицированному специалисту. Данные мероприятия должны выполняться при полном отключении электрического питания. Трансформатор тока, правильно подобранный по мощности, может фиксироваться следующим образом:

  1. На вертикальных поверхностях. На стену крепится дин-рейка, посредством которой в дальнейшем фиксируется устройство.
  2. В специальные шкафы, предназначенные для монтажа трансформаторов тока.
  3. На пусковые панели.
  4. Если монтаж будет проводиться на открытой местности, то предварительно придется установить электрический щит, в котором будет зафиксирован прибор.

Владельцы загородных домов и городских квартир стремятся надежно защитить свою бытовую технику от перепадов напряжения в электрической сети. Для этого они задействуют трансформаторы тока, которые следует выбирать в зависимости от мощности потребления приборов. В процессе выбора им нужно обращать внимание на технические характеристики и эксплуатационные параметры. Если собственник объекта недвижимости не может подобрать устройство, ему нужно обратиться за помощью к профессионалам.

Как проверить исправность трансформатора: видео

Расчёт и изготовление трансформатора для импульсного блока питания
на тороидальном (кольцевом) ферритовом сердечнике. Онлайн калькулятор обмоток.

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание «что-то подправить в консерватории». Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.


Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Читайте так же:
Водный провод от счетчика

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств — Выбор трансформаторов тока

Содержание материала

  • Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств
  • Расчетные условия для проверки
  • Выбор выключателей
  • Выбор трансформаторов тока
  • Выбор трансформаторов напряжения
  • Выбор шин закрытых распределительных устройств
  • Примеры выбора шин ЗРУ
  • Выбор жестких шин ОРУ
  • Выбор кабелей
  • Выбор кабелей по допустимому току
  • Выбор токоограничивающих реакторов
  • ПРИЛОЖЕНИЕ А

3 ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3.1 Выбор трансформаторов тока
Трансформатор тока предназначен для преобразования тока до значения удобного для измерения, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Для питания измерительных приборов и устройств релейной защиты и автоматики целесообразно использовать трансформаторы тока (ТА) с несколькими сердечниками. Класс точности измерительного трансформатора тока выбирается в зависимости от его назначения. Если к трансформатору тока подключаются расчетные счетчики электроэнергии, то класс точности его работы должен быть 0,5. Если же к трансформатору тока подключаются только измерительные приборы, то достаточен класс точности единица.
Трансформаторы тока, предназначенные для питания измерительных приборов, выбираются:
а) по напряжению
; (3.1)
б) по току
. (3.2)
Номинальный первичный ток трансформатора тока должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;
в) по конструкции и классу точности.
Выбранные трансформаторы тока должны быть проверены:
а) по электродинамической стойкости
или (3.3)
где — ударный ток КЗ в месте установки трансформатора тока;
— кратность электродинамической стойкости трансформатора тока по каталогу;
— номинальный первичный ток трансформатора тока;
— ток электродинамической стойкости трансформатора тока по каталогу.
Шинные трансформаторы тока на электродинамическую устойчивость не проверяются, так как их устойчивость определяется устойчивостью шинной конструкции;
б) по термической стойкости
, (3.4)
где — тепловой импульс тока КЗ в месте установки трансформатора тока;
— допустимое значение теплового импульса для трансформатора тока, которое определяется по (1.21) при или по (1.22) при .
в) по вторичной нагрузке
, (3.5)
где — расчетная вторичная нагрузка трансформатора тока;
— номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока для выбранного класса точности.
Расчетная вторичная нагрузка трансформатора тока состоит из сопротивления приборов , соединительных проводов и переходного сопротивления контактов :
. (3.6)
Сопротивление приборов определяется по выражению
, (3.7)
где — мощность, потребляемая приборами;
— номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока.
Для подсчета мощности потребляемой приборами нужно составить таблицу 3.1 , в которую необходимо внести все приборы, подключенные к вторичной обмотке трансформатора тока.
Расчет сопротивления приборов ведется для наиболее нагруженной фазы.

Таблица 3.1 — Вторичная нагрузка трансформаторов тока

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector