Como fazer transformadores escalonados

Um transformador redutor é um dispositivo que reduz um potencial CA mais alto para um potencial CA mais baixo de acordo com sua relação de enrolamento e especificações.

Neste artigo, vamos discutir como projetar e construir um transformador abaixador básico que é normalmente aplicado em fontes de alimentação operadas por rede elétrica.

Introdução

Isso provavelmente ajudará os entusiastas da eletrônica a desenvolver e construir seus próprios transformadores com base em suas demandas específicas. Nas próximas páginas, um método de layout simplificado é apresentado a fim de obter transformadores desenvolvidos de forma satisfatória. Por outro lado, o processo de design pode ser objeto de alguma experimentação.

As tabelas apresentadas neste artigo cortam cálculos curtos que ajudam o projetista a encontrar o tamanho apropriado de fio ou mesmo laminação central. Dados e cálculos exclusivamente pertinentes são fornecidos aqui para garantir que o designer não fique absolutamente perplexo com detalhes indesejados.

Aqui nós iremos especificamente discutir sobre transformadores que possui 2 ou mais enrolamentos de fio de cobre isolado em torno de um núcleo de ferro. São eles: um enrolamento primário e um ou mais enrolamentos secundários.

Cada enrolamento é isolado eletricamente um do outro, porém são magneticamente conectados usando um núcleo de ferro laminado. Transformadores pequenos possuem uma estrutura tipo casca, ou seja, os enrolamentos são circundados pelo núcleo, conforme demonstrado na Fig. 1. A energia fornecida pelo secundário é de fato transmitida do primário, embora em um nível de tensão dependente da relação de enrolamento do a par de enrolamento.

Interpretação de Vídeo

Projeto básico de transformador

Como a fase inicial do projeto de um transformador, as avaliações de tensão primária e secundária e a classificação de amperagem secundária devem ser expressas de forma distinta.

Em seguida, determine o conteúdo do núcleo a ser empregado: estampagem de aço comum ou estampagem orientada a grãos laminados a frio (CRGO). CRGO apresenta uma maior densidade de fluxo permitida e perdas reduzidas.

A melhor parte da seção transversal possível do núcleo é aproximadamente designada por:

Área central: 1,152 x √ (tensão de saída x corrente de saída) cm2.

No que diz respeito a transformadores com vários secundários, a soma do produto volt-ampere de saída de cada enrolamento deve ser considerada.

A quantidade de espiras no enrolamento primário e secundário é determinada usando a fórmula para a relação de espiras por volt como:

Voltas por volt = 1 / (4,44 x 10^-4frequência x área central x densidade de fluxo)

Aqui, a frequência é geralmente 50 Hz para fonte de alimentação doméstica indiana. A densidade do fluxo pode ser considerada como aproximadamente 1,0 Weber / m². destinado à estampagem de aço comum e aproximadamente 1,3 Weber / m². para estampagem CRGO.

Cálculo do enrolamento primário

A corrente no enrolamento primário é apresentada pela fórmula:

Corrente primária = Soma de o / p Volt e o / p Amp dividido por Volts primários x eficiência

A eficiência de pequenos transformadores pode variar entre 0,8 a 0,6. Um valor de 0,87 funciona extremamente bem para transformadores regulares.

O tamanho do fio apropriado deve ser determinado para o enrolamento. O diâmetro do fio depende da corrente nominal para o enrolamento e também da densidade de corrente permitida do fio.

A densidade de corrente pode chegar a 233 amperes / cm². em transformadores pequenos e no mínimo 155 amperes / cm². em grandes.

Dados de enrolamento

Normalmente, um valor de 200 amperes / cm². pode ser considerada, de acordo com a qual a Tabela # 1 é criada. A quantidade de voltas no enrolamento primário é apresentada pela fórmula:

Primário Turns = Turns por Volt x Volts Primários

A divisão consumida pelo enrolamento é determinada pela densidade do isolamento, técnica de enrolamento e diâmetro do fio.

A Tabela 1 fornece os valores estimados das voltas por cm quadrado. através do qual podemos calcular a área da janela consumida pelo enrolamento primário.

Área de enrolamento primário = voltas primárias / voltas por cm² da Tabela # 1

Calculando Enrolamento Secundário

Considerando que temos a classificação de corrente secundária assumida, podemos determinar o tamanho do fio para o enrolamento secundário simplesmente passando pela Tabela 1 diretamente.

A quantidade de espiras no secundário é calculada de forma idêntica ao primário, mas cerca de 3% de espiras excedentes devem ser incluídos para ressarcir a queda interna da tensão do enrolamento secundário do transformador, no momento do carregamento. Conseqüentemente,

Voltas secundárias = 1,03 (voltas por volt x volts secundário)

A área da janela necessária para o enrolamento secundário é identificada na Tabela # 2 como

Área da janela secundária = voltas secundárias / voltas por cm². (da Tabela 2 abaixo)

Calculando o tamanho do núcleo

A principal medida de qualificação na escolha do núcleo poderia ser a área total da janela do espaço de enrolamento acessível.

Área total da janela = área da janela primária + soma das áreas da janela secundária + espaço para moldagem e isolamento.

Um pouco de espaço extra é necessário para suportar o molde e o isolamento entre os enrolamentos. A quantidade específica de área extra pode ser diferente, embora 30% possam ser considerados para começar, embora isso possa precisar ser personalizado mais tarde.

Dimensão da tabela de estamparia do transformador

Os tamanhos de núcleo perfeitos que possuem um espaço de janela mais substancial são geralmente determinados a partir da Tabela 2, levando em consideração a lacuna entre a laminação durante o empilhamento (o elemento de empilhamento do núcleo pode ser considerado como 0,9), agora temos

Área bruta do núcleo = Área do núcleo / 0,9 cm quadrados. Em geral, um membro central quadrado é preferido.

Para isso, a largura da língua de laminação é

Largura da língua = √Área bruta do núcleo (cm²)

Agora consulte a Tabela # 2 mais uma vez e, como ponto final, encontre o tamanho do núcleo apropriado, tendo a área da janela adequada e um valor próximo da largura da lingueta conforme calculado. Modifique a altura da pilha conforme necessário para obter a seção do núcleo pretendida.

Altura da pilha = Área bruta do núcleo / largura real da língua

A pilha não deve ficar muito abaixo da largura da lingueta, ao invés disso, deve ser mais. No entanto, não deve ser maior que 11/2 vezes a largura da língua.

Diagrama de Montagem Central

Como montar o transformador

Os enrolamentos são feitos sobre um formador isolante ou bobina que se encaixa no pilar central da laminação do núcleo. O primário geralmente é enrolado primeiro e em seguida o secundário, mantendo um isolamento entre as duas camadas do enrolamento.

Uma última camada isolante é aplicada no topo do enrolamento para proteger todos eles da deterioração mecânica e por vibração. Sempre que fios finos são empregados, suas extremidades específicas precisam ser soldadas a fios mais pesados ​​para trazer os terminais para fora do primeiro.

As laminações são geralmente colocadas juntas na primeira por laminação alternada invertida na configuração. A laminação deve ser firmemente ligada através de uma estrutura de fixação apropriada ou usando porcas e parafusos (no caso de orifícios passantes serem fornecidos dentro do conjunto de laminação).

Como Aplicar Blindagem

Pode ser uma idéia inteligente utilizar uma blindagem eletrostática entre o enrolamento primário e secundário para evitar que a interferência elétrica se mova do primário para o secundário.

A blindagem para transformadores redutores pode ser construída a partir de uma folha de cobre que pode ser enrolada entre os dois enrolamentos por um pouco mais do que um giro. O isolamento deve ser aplicado em toda a folha e os devidos cuidados devem ser tomados para que as duas extremidades da folha nunca entrem em contato uma com a outra. Além disso, um fio pode ser soldado com este campo de blindagem e conectado com a linha de aterramento do circuito ou com a laminação do transformador que pode ser fixada com a linha de aterramento do circuito.