Un trasformatore step down è un dispositivo che riduce un potenziale CA maggiore a un potenziale CA inferiore in base al rapporto di avvolgimento e alle specifiche.
In questo articolo discuteremo come progettare e costruire un trasformatore step down di base che viene tipicamente applicato negli alimentatori alimentati dalla rete.
introduzione
Questo probabilmente aiuterà gli appassionati di elettronica a sviluppare e costruire i propri trasformatori in base alle loro particolari esigenze. Nelle pagine seguenti, viene presentato un metodo di layout semplificato per ottenere trasformatori sviluppati in modo soddisfacente. D'altra parte, il processo di progettazione può essere oggetto di qualche sperimentazione.
Le tabelle presentate in questo articolo riducono i calcoli che aiutano il progettista a trovare la dimensione appropriata del filo o persino la laminazione del nucleo. Qui vengono forniti dati e calcoli esclusivamente pertinenti per garantire che il progettista non sia assolutamente sconcertato da dettagli indesiderati.
Qui lo faremo specificamente discutere sui trasformatori che possiede 2 o più avvolgimenti di filo di rame isolato attorno a un nucleo di ferro. Questi sono: un avvolgimento primario e uno o forse più avvolgimenti secondari.
Ogni avvolgimento è isolato elettricamente dall'altro, tuttavia sono collegati magneticamente utilizzando un nucleo di ferro laminato. I piccoli trasformatori possiedono una struttura a guscio, ovvero gli avvolgimenti sono circondati dal nucleo come mostrato in Fig. 1. La potenza fornita dal secondario viene infatti trasmessa dal primario, sebbene ad un livello di tensione dipendente dal rapporto di avvolgimento della a coppia di avvolgimenti.
Interpretazione video
Progettazione di base del trasformatore
Come fase iniziale verso la progettazione di un trasformatore, le valutazioni della tensione primaria e secondaria e il valore di ampere secondario devono essere espressi distintamente.
Successivamente, determinare il contenuto del nucleo da utilizzare: stampaggio di acciaio ordinario o stampaggio orientato a grani laminati a freddo (CRGO). CRGO presenta una maggiore densità di flusso ammissibile e perdite ridotte.
La parte migliore possibile della sezione trasversale del nucleo è approssimativamente assegnata da:
Area centrale: 1,152 x √ (tensione di uscita x corrente di uscita) cmq.
Per quanto riguarda i trasformatori con più secondari, è necessario considerare la somma del prodotto volt-amp di uscita di ciascun avvolgimento.
La quantità di spire dell'avvolgimento primario e secondario viene determinata utilizzando la formula per il rapporto spire per volt come:
Giri per volt = 1 / (4,44 x 10-4frequenza x area centrale x densità di flusso)
Qui, la frequenza è di solito 50Hz per la fonte di rete domestica indiana. La densità di flusso può essere considerata di circa 1,0 Weber / mq. destinato allo stampaggio ordinario dell'acciaio e circa 1,3 Weber / mq. per stampaggio CRGO.
Calcolo dell'avvolgimento primario
La corrente nell'avvolgimento primario è presentata dalla formula:
Corrente primaria = somma di Volt o / p e Amp o / p divisa per Volt primari x efficienza
L'efficienza dei piccoli trasformatori può variare tra 0,8 e 0, 6. Un valore di 0,87 funziona molto bene per i normali trasformatori.
La dimensione del filo appropriata deve essere determinata per l'avvolgimento. Il diametro del filo dipende dalla corrente nominale per l'avvolgimento e anche dalla densità di corrente consentita del filo.
La densità di corrente potrebbe raggiungere i 233 ampere / cmq. in piccoli trasformatori e un minimo di 155 ampere / cmq. in quelli grandi.
Dati di avvolgimento
Tipicamente, un valore di 200 amp / cmq. può essere considerato, in base alla quale viene creata la tabella # 1. La quantità di spire nell'avvolgimento primario è presentata dalla formula:
Primario Giri = Giri per Volt x Volt primari
Lo spazio consumato dall'avvolgimento è determinato dalla densità dell'isolamento, dalla tecnica di avvolgimento e dal diametro del filo.
La tabella n. 1 fornisce i valori stimati delle spire per cm quadrato. attraverso il quale siamo in grado di calcolare l'area finestra consumata dall'avvolgimento primario.
Area avvolgimento primario = Giri primari / Giri per cm quadrato dalla Tabella # 1
Calcolo dell'avvolgimento secondario
Considerando che abbiamo la corrente nominale secondaria presunta, siamo in grado di determinare la dimensione del filo per l'avvolgimento secondario semplicemente passando direttamente dalla Tabella # 1.
La quantità di spire sul secondario viene calcolata nello stesso metodo del primario, ma è opportuno includere circa il 3% di spire in eccesso per rimborsare la caduta interna di tensione dell'avvolgimento secondario del trasformatore, al caricamento. Quindi,
Giri secondari = 1,03 (giri per volt x volt secondari)
L'area della finestra necessaria per l'avvolgimento secondario è identificata dalla Tabella # 2 come
Area finestra secondaria = Giri secondari / Giri per cmq. (dalla tabella n. 2 di seguito)
Calcolo della dimensione del nucleo
La principale misura qualificante nella raccolta del nucleo potrebbe essere l'area totale della finestra dello spazio di avvolgimento accessibile.
Area totale della finestra = Area della finestra principale + somma delle aree della finestra secondaria + spazio per il primo e l'isolamento.
È necessario un po 'di spazio in più per supportare il primo e l'isolamento tra gli avvolgimenti. La quantità specifica di area extra può differire, anche se all'inizio si potrebbe considerare il 30%, anche se potrebbe essere necessario personalizzare in seguito.
Dimensione della tabella di stampaggio del trasformatore
Le dimensioni perfette del nucleo che possiedono uno spazio della finestra più sostanziale sono generalmente determinate dalla Tabella n. 2 tenendo in considerazione lo spazio tra la laminazione mentre le si impila (l'elemento di impilamento del nucleo può essere considerato come 0.9),
Area centrale lorda = Area centrale / 0,9 cm quadrati. In generale, è preferibile un arto centrale quadrato.
Per questo, la larghezza della lingua di laminazione è
Larghezza della lingua = √ Area interna lorda (cmq)
Ora fai riferimento alla Tabella # 2 ancora una volta e come punto finale trova la dimensione del nucleo appropriata, avendo un'area della finestra adeguata e un valore vicino della larghezza della lingua come calcolato. Modificare l'altezza della pila come necessario per acquisire la sezione centrale prevista.
Altezza pila = Area interna lorda / Larghezza effettiva della lingua
La pila non deve essere molto al di sotto della larghezza della lingua, piuttosto dovrebbe essere maggiore. Tuttavia, non deve essere maggiore di 11/2 volte la larghezza della lingua.
Schema di assemblaggio del nucleo
Come assemblare il trasformatore
L'avvolgimento viene eseguito su una bobina o una bobina isolante che si adatta al pilastro centrale del lamierino centrale. Il primario viene generalmente avvolto per primo e poi è il secondario, mantenendo un isolamento tra i due strati dell'avvolgimento.
Un ultimo strato isolante viene applicato sopra gli avvolgimenti per salvaguardarli tutti dal deterioramento meccanico e da vibrazioni. Ogni volta che vengono impiegati fili sottili, le loro estremità particolari devono essere saldate a fili più pesanti per portare i terminali all'esterno dei primi.
I lamierini vengono solitamente assemblati sul primo mediante laminazione alternata invertita nell'allestimento. Il lamierino deve essere saldamente vincolato tra loro tramite un'apposita struttura di serraggio o utilizzando dadi e bulloni (nel caso siano previsti fori passanti all'interno del gruppo lamierino).
Come applicare la schermatura
Questa può essere un'idea saggia per utilizzare una schermatura elettrostatica tra l'avvolgimento primario e secondario per aggirare l'interferenza elettrica dal passaggio al secondario dal primario.
La schermatura per i trasformatori step down può essere realizzata con una lamina di rame che può essere avvolta tra i due avvolgimenti per poco più di un giro. L'isolamento deve essere presentato su tutta la pellicola e la cura adeguata in modo che le due estremità della pellicola non vengano mai a contatto l'una con l'altra. Inoltre un filo potrebbe essere saldato con questo campo schermante e collegato con la linea di terra del circuito o con il lamierino del trasformatore che può essere bloccato con la linea di terra del circuito.
Precedente: Bilancia digitale con cella di carico e Arduino Avanti: Circuito del tester di dispersione dei condensatori: trova rapidamente i condensatori che perdono
