Cateva intrebari despre articolul cu transformatoare toroidale

[donpetru]

In cazul transformatorului toroidal trifazat se aplica aceleasi formule cu observatia ca rezultatul trebuie inmultit cu 3 (asta deoarece transformatorul toroidal trifazat este format din 3 transformatoare toroidale monofazate). Deci, este suficient sa dimensionati un transformator toroidal monofazat iar pentru a obtine unul trifazat va trebuie trei trasformatoare toroidale monofazate. Spre exemplu, daca doriti un transformator toroidal trifazat de 6kVA, atunci va trebui sa dimensionati un transformator toroidal monofazat de 2kVA s.a.m.d.

 

Numai Bine

[mirabela]

Adica, daca am nevoie de un transf trifazat 600VA/380V/220V, fac trei transf monofazate 200VA/380V/220V si apoi le "leg" in stea sau triunghi? Sau cum ca eu nu prea inteleg? Merci mult pentru raspuns.

[donpetru]

Va spuneam mai demult ca urmeaza sa prezint o alta versiune a programului in Excel pentru dimensionarea transformatoarelor toroidale. Aceasta versiune, pe care o puteti descarca mai jos, contine ultimile rectificari conform ultimului standard in domeniu si nu in ultimul rand, corecteaza erorile din prima versiune a softului (o parte din notiunile folosite in acest soft, cu formulele adiacente le puteti gasi si aici.

 

Nota: aceasta versiune a programului in Excel este versiunea finala, o recomand, este testata, cu rezultate deosebit de bune (as spune chiar egale cu rezultatele obtinute de firme mari in domeniu care se ocupa de productia de transformatoare toroidale).

 

Numai Bine

Trafo_v1.xlsx

[ola_nicolas]

...Am vazut acolo ca se recomanda in general (1,2...1,6)T. Poate suporta un miez feromga. si 1,8T ? Cand aleg 1,2 si cand aleg 1,6T in calcule...

Valorile mari ale inductiei se recomanda pentru transformatoare in regim armonic sinusoidal simetric, iar cele mici pentru un regim armonic sinusoidal avand o importanta componenta continua (nesimetric) Cu alte cuvinte, daca transformatorul urmeaza a fi folosit la redresarea curentului alternativ, precum in cazul schemelor de alimentare, atunci inductia prin miez se reduce in mod corespunzator. Valoarea inductiei de saturatie nu este recomandabil sa se atinga de catre inductia maxima aleasa in miez, datorita unor variatii standardizate la circa ±10% ale curentului alternativ al retelei, care duc la cresterea sau scaderea corespunzatoare a inductiei magnetice in timpul functionarii. In atasamente sunt ilustrate cele doua cazuri. In cazul miezurilor care suporta campuri magnetice produse de un regim sinusoidal nesimetric, cele doua semi-arii hasurate situate de o parte si de alta a axei absciselor, nu vor mai fi nici ele simetrice si vom avea B_min=<1/2ΔB, iar B_max=ΔB-B_min>=1/2ΔB. Intrucat in general in calcule se lucreaza cu inductia maxima B=B_max, rezulta ca va trebui sa alegem un ΔB mai mic, astfel ca prin deplasarea catre inductia de saturatie (B_s) a valorii lui B_max, sa avem inegalitatea B_max=<B_s. In cazul transformatoarelor incarcate in curent continuu, lucrurile sunt complicate - exista metode analitice sau grafo-analitice aplicabile, dar ele sunt laborioase si in general inaccesibile amatorilor. In cazul mai simplu al transformatoarelor lucrand in regim armonic simetric, o verificare a bunei dinensionari a miezului (facute spre exemplu cu calculul din revista Tehnium Azi) in cazul curentului alternativ cu frecventa de 50 Hz, se poate face cu relatia B=ηP/Q_cQ₀Jk_u, unde:

• B este inductia in T;
• η, randamentul transformatorului (coeficient subunitar);
• P, puterea in W;
• Q_c, aria sectiunii miezului toroidal in cm²;
• Q₀, aria ferestrei (cercului interior al torului) in cm²;
• J, densitatea de curent prin conductorul de bobinaj in A/mm²;
• k_u, factorul de umplere.

Acest factor de umplere, este de asemenea o marime care se determina cu un algoritm complicat. Daca din calcul a rezultat o inductie B=<0,9B_s,atunci dimensionarea a fost corect facuta. Totusi in practica se iau pentru transformatoarele utilizate la alimentari in curent continuu, valori ΔB=2x(0,6...0,65)B_s, iar pentru alimentare in c.a. ΔB=2x(0,7...0,75)B_s, pentru a se ramane in zona liniara a caracteristicii de histerezis. Altminteri se reia calculul de dimensionare prin variatii ale marimilor de reglaj.

Voi reveni - Toate bune!

[ola_nicolas]

Revin cu unele specificatii despre cum se determina in mod simplificat coeficientul k_u. Formula de baza este k_u=S_Cu/S_w, unde S_Cu este suprafata totata a ferestrei (cercul interior al torului) acoperita de bobinaj, iar S_w este suprafata totala a ferestrei. Dupa toate simplificarile vom avea k_u=(d₁²N₁+d₂₁²N₂₁+d₂₂²N₂₂+...)/D_INT². Notatiile corespund celor din articolul din Tehnium Azi. Relatia este aproximativa, intrucat nu tine cont de straturile succesive de izolatie ale transformatorului si va avea valori uzuale in jurul lui k_u=0.3

[donpetru]

Postez mai jos o noua versiune a programului in Excel pentru calculul transformatoarelor electrice monofazate (inclusiv toroidale, cu puteri pana la 10kVA). Este vorba de versiunea 1.1 unde am remediat o mica problema referitoare la calculul numarului de spire din infasurarea secundara. Mai exact, am inclus si efectul caderii de tensiune procentuale din infasurarea secundara. Ca sa folositi programul trebuie sa aveti instalat min. MS Office 2007.

Trafo_v1.1 - decembrie 2010.xlsx

In versiunile viitoare:

- voi introduce o modalitate de verificare daca intra bobinajul in fereastra (ferestrele) trafo;

- un calcul al temperaturii maxime atinse in timpul functionarii in sarcina nominala;

- un calcul al greutatii bobinajului primar si secundar.

Daca mai aveti propuneri despre ce anume doriti sa mai contina versiuniile viitoare, puteti sa le expuneti aici.

 

Mentionez ca odata cu lansarea versiunii 2.0 - lucru care se va intampla intr-un viitor mai indepartat (deci, mai e mult timp pana atunci, nu pot spune anume cand) - programul nu va mai fi in versiunea Excel si, sper, cu ajutorul lui D-zeu, sa lansez o versiune Windows a programului, contracost. Programul in versiunea Windows (nu stiu daca e tocmai un termen corect dar cred ca ma intelegeti ce vreau sa spun), va fi un program general pentru dimensionarea mai multor tipuri de transformatoare electrice (monofazate si trifazate, joasa si medie tensiune). Dar pana atunci, mai trebuie sa ma documentez, sunt multe aspecte care vor trebui lamurite, pentru a atinge acest nivel de elaborare a programului.

 

Numai Bine

[titi]

M-am uitat, nu o data, ci cel putin trei ori pe fisierul Excel si cred ca am descoperit un alt bug al programului, sau poate gresesc!!

Daca maresc densitatea de curent se mareste sectiunea conductorului? E corect?

Am luat o formula de pe site-ul rusesc si vad ca si acolo e ceva neinregula dar poate nu vad eu bine!

[roadrunner]

Daca maresc densitatea de curent se mareste sectiunea conductorului? E corect?

 

asta e intrebare de ospatar.

nu ti se pare logic sa maresti sectiunea conductorului odata cu cresterea curentului?

trebuia sa fie mai mica sectiunea?

RR

Editat Decembrie 15, 2010 de roadrunner

[ola_nicolas]

...Daca maresc densitatea de curent se mareste sectiunea conductorului? E corect?...

Nu. Dimpotriva, cresterea densitatii de curent este una dintre metodele utilizate pentru reglarea factorului de umplere, in scopul incadrarii bobinajului in fereastra, prin micsorarea sectiunii si deci a diametrului conductorului. De altfel logica este destul de simpla. Daca de exemplu luam doi conductori cu aria sectiunilor egala, S=1 mm² si prin primul trecem un curent I₁=1 A, iar prin al doilea I₂=2 A, rezulta in primul caz o densitate de curent de J₁=I₁/S=1 A/mm², iar in al doilea caz J₂=I₂/S=2 A/mm². Asadar, daca prin cel de al doila conductor intentionam sa trecem un curent de doar 1A, rezulta ca putem sa-i injumatatim sectiunea, pentru a pastra aceeasi densitate de curent. In mod concret, un conductor cu sectiunea de 1 mm², are diametrul de aproximativ 1,1 mm. Injumatatindu-i aria sectiunii (la 0,5 mm²) vom alege un conductor cu diametrul de aproximativ 0,8 mm. In concluzie poti foarte bine mari densitatea de curent, pastrand aceeasi sectiune, ceea ce inseamna ca prin acelasi conductor circula un curent mai mare. Sau poti micsora sectiunea conductorului prin alegerea unui diametru mai mic, in timp ce prin el va circula acelasi curent. In ultimul caz s-a marit densitatea de curent.

Editat Decembrie 15, 2010 de ola_nicolas

[donpetru]

Multumesc de observatie. Am notat.

In urmatoarea versiune in Excel am sa corectez programul. Intr-adevar, daca completam in program urmatoarele date (coloana cu dimensionarea transformatorului toroidal), vom obtine diam. conductorului primar si secundar de 1,17mm, respectiv 1,51mm, in conditiile in care curentul din secundar este de numai 5,73A. Teoretic, ar fi trebuit la o densitate de curent de 10A/mmp (este o valoare adoptata aleator) si la un curent secundar de aprox.6A, sa rezulte diam. conductorului sub 1mm. Sa ma corectati daca gresesc!

[i][b][size="2"]Marime   electrica[/size][/b][/i]
      [size="2"]U1 - tensiunea primara .................. 230V
[/size]
      [size="2"]U2 -   tensiunea secundara (ex. pt. 2x15V scrieti 30V) ..........130V
[/size]
      [b][i][size="2"]Marimile fizice constructive   ale miezului disponibil[/size][/i][/b]
      [size="2"]----------------  a   ------------------------------------------[/size]
      [size="2"]----------------  b   ------------------------------------------[/size]
      [size="2"]----------------  c   ------------------------------------------[/size]
      [size="2"]----------------  h   ------------------------------------------ 30
[/size]
      [size="2"]----------------  D   ------------------------------------------120
[/size]
      [size="2"]----------------  d   ------------------------------------------60[/size]
      [b][i][size="2"]Introduceti valorile   constantelor de calcul- vezi tabele[/size][/i][/b]
      [size="2"]Randamentul transformatorului   (tipic 0,85...0,95)..... 0.95
[/size]
      [size="2"]J -   densitatea de curent (A/mmp) ......10
[/size]
      [size="2"]B - inductia   magnetica in miez....1.2[/size]
      [size="2"]f - frecvenţa   reţelei (tipic 50Hz).....50[/size]
      [size="2"]dU1 [%] -   caderea de tensiune din primar....5[/size]
      [size="2"]dU2 [%] -   caderea de tensiune din secundar...5[/size]
      [size="2"]Km - factorul   de umplere al ferestrei (din cupru)...0.88[/size]
      [size="2"]Kc - factorul   de umplere al secţiunii (0,96)...0.27
[/size]

[ola_nicolas]

...factorul de umplere al ferestrei (din cupru)...0.88[/size]...

Un factor de umplere de 0,88 la toroidale este foarte mare. Cam jumatate din aria sectiunii ferestrei, trebuie sa ramana disponibila pentru suveica. Se mai tine cont ca intre spirele circulare raman interstitii specifice. Apoi se mai tine cont de izolatia conductorului, precum si de eventualele izolatii intre straturi, infasurari si cea finala. In cele din urma valori ale factorului de umplere de 0,3...0,33 sunt cam la limita de sus.

[ciro]

Si eu sunt de parere ca programul in Excel ar trebui corectat. Sa exemplific: stim ca J=I/S sau S=I/J. Presupunem I=const, rezultat a unei anumite puteri secundare (ex. 5A). Acum voi da diferite valori lui J (densitatii de curent) si sa vedem ce se intampla cu S:

J=1 >> S=I/J=5/1=5mmp;

J=2 >> S=I/J=5/2=2,5mmp;

J=4 >> S=I/J=5/4=1,25mmp;

Deci, cu cat crestem J, sectiunea scade. Asa ceva nu se intampla in program si ar trebui corectat.

 

Referitor la factorul de umplere, exista o greseala. In tabele prezentate in partea dreapta, langa calcul, Kc este coeficientul de umplere al ferestrei, situat intre 0.13 -0.38, ceea ce este bine. Totusi, aceasta denumire nu este preluata corect si in partea stanga a tabelului, acolo unde se prezinta calculele sau rezultatele. Se pare ca acolo s-au incurcat denumirile lui kc cu km!

 

Sarbatori fericite tuturor.

Editat Decembrie 17, 2010 de ciro