Transformator UI

[ola_nicolas]

Am deschis acest subiect, pentru a analiza impreuna cu cei interesati in calculul si constructia transformatoarelor un caz particular de transformator in constructie de tip "in coloane". Transformatorul este unul industrial produs de firma Kohsel si este de tipul cu bobinaj simetric, egal repartizat pe ambele coloane. Am ales din gama prezentata aici transformatorul de pe pozitia a 6-a.

 

Am ales acest caz, deoarece fiind un transformator de productie industriala, caracteristicile inscrise in tabelul de la link-ul de mai sus, exclud orice speculatie. De asemenea, este singurul caz, gasit de mine pe Internet, care in afara de unii parametri electrici si de gabarit, indica si tipul de miez utilizat. Am mai ales acest exemplu si deoarece se leaga - parametric vorbind - de unele discutii, care s-au mai purtat si pe un alt topic, unde dupa ce s-au incins spiritele pana la niste discutii care ies din limite civilizate, nu s-a ajuns la o concluzie acceptata de participanti.

 

In imaginea atasata am ilustrat un pachet de tole "UI114/60", asa dupa cum rezulta din indicatiile tabelate de producator, impreuna cu toate dimensiunile aferente in milimetri. Masa pachetului, este in kg.

 

In calculul simplificat se foloseste relatia P=S², unde am notat cu P, puterea si cu S, aria sectiunii miezului. Aria sectiunii miezului va fi S=c₀d₀=38*59,85=2274,3 mm²=22,743 cm². Puterea teoretica utilizand formula din calculul simplificat, este P=22,743²=517,244 VA.

 

Astept comentarii, in legatura cu diferenta dintre puterea indicata de producator si rezultatul dat de formula utilizata. Se accepta si alte variante de formule pentru calcul simplificat, sau nesimplificat, cu indicarea sursei bibliorafice.

[donpetru]

1. Ar fi util sa precizati unde ati gasit acei parametri electrici (eventual, un site web).

 

2. Apoi, nu ar fi rau sa veniti cu niste completari:

- referitoare la numarul de spire pe volt ales de producator pentru constructia acelui transformator sau cum ati aborda dvs. aceasta problema;

- prezentarea unei pagini web de unde sa reiasa clar puterea transformatorului care are la baza miezul trafo din imaginea de mai sus.

 

Numai Bine

[ola_nicolas]

1. Ar fi util sa precizati unde ati gasit acei parametri electrici (eventual, un site web)...

Fisierul pdf, l-am gasit cautand cu google, are adresa exacta: http://www.kohsel.dk/log/Kohsel/Files/PDF/3.2.1.1S.pdf si provine de pe site-ul: http://www.kohsel.dk/.

 

...nu ar fi rau sa veniti cu niste completari:

- referitoare la numarul de spire pe volt ales de producator pentru constructia acelui transformator sau cum ati aborda dvs. aceasta problema;

- prezentarea unei pagini web de unde sa reiasa clar puterea transformatorului care are la baza miezul trafo din imaginea de mai sus...

Miezul, suporta puterile indicate in variantele diferite date de catre producator si chiar putin mai mari. De alte completari nu este nevoie. Eu am lansat special tema in acest fel, ca pe o provocare. Cine ridica manusa, poate folosi, dupa cum am spus o varianta de calcul pe care o agreaza. De altfel nu este singurul exemplu, care se poate lua de pe Internet. Aici se poate descarca si un material, cu transformatoare similare produse de Electrotehnica. Nu am ales insa acel material, asa dupa cum spuneam, doar pentru motivul ca nu indica in clar tipul si dimensiunile miezului utilizat, lasand loc de speculatii.

 

In ceea ce priveste opinia mea, imi rezerv dreptul sa o fac cunoscuta, dupa ce mai multi parteneri vor participa la discutii.

 

In alta ordine de idei, fac cuvenita corectie asupra unei opinii personale, facuta aici, topic unde din motive personale nu vreau sa mai revin. Articolul din revista Tehnium 6/2006, referitor la calculul transformatoarelor toroidale, a fost link-at de colegul uuciN si nu de em2007, asa dupa cum gresit am indicat acolo.

 

Altminteri, Toate Bune!

Editat Aprilie 10, 2011 de ola_nicolas

[ares]

Formula folosita pentru calculul sectiunii miezului unui transformator de mica putere,este ,dupa cum am mai spus :

Sfe=Ks*sqrt( (P*Kg)/(f*J*B))

Ks=5.7 in cazul unui transformator monofazat in coloane,cu bobine dreptunghiulare (pentru bobine circulare ar fi fost 4.75

iar pentru miezurile in manta 6.65). Aceasta variatie importanta a lui Ks este data de suprafetele diferite de racire

oferite de cele trei variante constructive.

Kg=2...3 pentru greutate minima si 4...7 pentru pret de cost minim.(Kg este raportul masa Fe/masa Cu)

B ,inductia magnetica in miez,depinde de calitatea tablei silicioase folosite si de frecvaenta de lucru.

J,densitatea media de curent (A/mmp),depinde de puterea transformatorului.

 

In cazul transformatorului discutat ,Ks=5.7 , P=1200VA ,f=50hz,J=3A/mmp (pentru 1200VA),B=1.5T (tabla silicioasa laminata la rece ),Kg=3 .

Se obtine Sfe=22.80cmp(suprafata geometrica),suprafata pe care o are miezul din imagine.

 

Daca facem in eceeasi relatie B=1.1T (tabla laminata la cald),si kg=5.07 ajungem exact la formula pe care as dori-o uitata,formula

care nu tine cont deloc de particularitatile aplicatiei la care este folosit transformatorul :

Sfe=sqrt(P)

Editat Aprilie 11, 2011 de donpetru
quote inutil

[ola_nicolas]

...Se obtine Sfe=22.80cmp(suprafata geometrica),suprafata pe care o are miezul din imagine...

Eu as dori - de la fiecare analist al acestui caz - inclusiv o dezvoltare a subiectului, prin calculul numarului de spire si ceea ce este mai important, un calcul al incadrarii bobinajului in fereastra. Doar atunci inseamna ca am reusit sa realizam un transformator (semi)profesional, in conformitate cu modelul pe care l-am stabilit in prima postare. Pentru aceasta, sa presupunem ca trebuie sa realizam un transformator cu raportul tensiunilor 220/110 V.

Editat Aprilie 11, 2011 de ola_nicolas

[ola_nicolas]

...In cazul transformatorului discutat ,Ks=5.7 , P=1200VA ,f=50hz,J=3A/mmp (pentru 1200VA),B=1.5T (tabla silicioasa laminata la rece )...Daca facem in eceeasi relatie B=1.1T (tabla laminata la cald)...

Mare atentie! Lucrati cu inductii in miez foarte mari. In imaginea atasata - care face parte dintr-un indrumar de proiectare pentru transformatoarele de putere, utilizat la universitatea din Cluj si care se poate descarca de la adresa - se poate vedea ca inductii de ordinul 1,5 T se folosesc la trnsformatoarele de mare putere (racite in ulei) de 400...500 kVA. Chiar si inductia de 1,1 adoptata in cazul tolelor laminate la cald, este mare in acest caz.

 

Editat Aprilie 11, 2011 de ola_nicolas

[ares]

Mare atentie! Lucrati cu inductii in miez foarte mari. In imaginea atasata - care face parte dintr-un indrumar de proiectare pentru transformatoarele de putere, utilizat la universitatea din Cluj si care se poate descarca de la adresa - se poate vedea ca inductii de ordinul 1,5 T se folosesc la trnsformatoarele de mare putere (racite in ulei) de 400...500 kVA. Chiar si inductia de 1,1 adoptata in cazul tolelor laminate la cald, este mare in acest caz.

 

 

OK,in formula extinsa facem B=1T si Kg=4.6 si gasim din nou formula empirica ...

Cum in zilele noastre tabla laminata la cald nu prea se mai foloseste la transformatoare nici in China,sa folosim tabla CRGO.

Oare nomograma ma va lasa sa folosesc B=1.4T ? Nu de alta, dar eu o folosesc de 20 de ani si la 1.6T,daca este tratata termic (recoapta

la 800grd.C).Din momentul in care producatorul tablei specifica pierderi de 1W la 1.6T nu as reduce inductia la 1.4T decit din

considerentul ca la tolele "U" fluxul nu parcurge miezul numai in directia de laminare

 

Mie nu mi se pare o provocare incadrarea infasurarilor in fereastra ,acesta este un lucru banal.

Mai interesanta ar fi verificarea incalzirii transformatorului la Ta=40grd.C si Ta=70grd.C. In ambele situatii ,temperatura

transformatorului nu trebuie sa depaseasca 125 grdC ,atunci cand debiteaza pe sarcina nominala si este alimentat la 1.10*U1nominal.

Acesata limitare este data de SR EN 61558 pentru transformatoare in clasa de izolatie B (130grdC).

In acest fel am putea vedea daca cele doua puteri declarate de producatorul german sunt adevarate.Sau ,daca luam de bune aceste puteri,

sa ne verificam metodologia de calcul.

Nu ar fi foarte usor ,deoarece acest producator,spre deosebire de altii ,nu a catadicsit sa specifice pierderile in cupru si pierderile

in fier (sau macar randamentul). Doar din mase s-ar mai putea deduce cate ceva ...

[ola_nicolas]

...Mai interesanta ar fi verificarea incalzirii transformatorului...

Bineinteles, ca daca se adopta densitati de curenti de ordinul 3 A/mm², asa cum ati ales mai sus, va trebui verificata incalzirea. Densitatile de curent, care depasesc 2,5 A/mm² sunt adoptate pentru transformatoarele cu sistem de racire fortata. De asemenea, cu cat puterea transformatorului creste, aceste densitati de curent se aleg din ce in ce mai mici. Altminteri, arareori trebuie facut un calcul termic, in conditiile in care cele mai multe proceduri de calcul, folosesc metode nomogramatice (grafo-analitice) unde temperaturile, sau caderile de temperatura sunt criterii de alegere a unor parametri electromagnetici importanti.

 

...Mie nu mi se pare o provocare incadrarea infasurarilor in fereastra ,acesta este un lucru banal...

Tocmai pentru ca este foarte banal, eu il consider "o provocare". Practica, demonstreaza ca - dimpotriva - tocmai neincadrarea bobinajului in fereastra, duce cel mai adesea la insuccese.

[ares]

Bineinteles, ca daca se adopta densitati de curenti de ordinul 3 A/mm², asa cum ati ales mai sus, va trebui verificata incalzirea. Densitatile de curent, care depasesc 2,5 A/mm² sunt adoptate pentru transformatoarele cu sistem de racire fortata. De asemenea, cu cat puterea transformatorului creste, aceste densitati de curent se aleg din ce in ce mai mici. Altminteri, arareori trebuie facut un calcul termic, in conditiile in care cele mai multe proceduri de calcul, folosesc metode nomogramatice (grafo-analitice) unde temperaturile, sau caderile de temperatura sunt criterii de alegere a unor parametri electromagnetici importanti.

 

 

Tocmai pentru ca este foarte banal, eu il consider "o provocare". Practica, demonstreaza ca - dimpotriva - tocmai neincadrarea bobinajului in fereastra, duce cel mai adesea la insuccese.

 

Daca ma gandesc mai bine ,aveti dreptate.

Cand am facut primul transformator de 1000VA,spre sfarsit patru oameni plimbau un conductor de 2mm prin camera si al

cincilea ii baga capatul prin gaura...Pana la urma a iesit ,nu ma intrebati cum arata !

Aveti dreptate (partial)si cu densitatea de curent :J1=3.05 ,J2=2.22 ( U1=230V,U2=110V,S=1200VA,Tamb=40grd.C).

Merge si J2=2.77 ,dar la Tamb=70grdC(cind la 960VA densitatile devin J1=2.48 iar J2=22)temoeratura este la limita.

 

In general ,evident din considerente de cost ,producatorii "imping" densitatile de curent pana la limita pe care standardele o permit.

A prpos de cost:

Coeficientul care afecteaza costul ,Kg,a carui valoare se gaseste in carti ceva mai vechi ,are in vedere un raport al preturilor

cuprului si fierului.Ori aceste preturi se modifica continuu si ,de multe ori ,in sensuri contrare.

In ultimii 2 ani de exemplu,pretul cuprului aproape s-a dublat iar al fierului s-a micsorat cu peste 30%.In aceste conditii ar trebui

pe cat posibil folosirea unor miezuri a caror sectiune este dreptunghiulara (38x60 !!!) si adoptat Kg ceva mai mare.

[ola_nicolas]

Se pare ca marii "critici", aidoma lui ciro, nu se mai incumeta sa-si spuna parerea, dupa ce au "supervizat" mai multe opinii pe un alt topic. Ce se intampla? Oare nu sunt clare datele problemei? Haideti domnilor! Acum puteti demonstra ca un producator de marca, a gresit calculul si in loc sa ia 517 VA, a adoptat mai mult decat dublul acestei puteri.

Editat Aprilie 12, 2011 de ola_nicolas

[ares]

Se pare ca marii "critici", aidoma lui ciro, nu se mai incumeta sa-si spuna parerea, dupa ce au "supervizat" mai multe opinii pe un alt topic. Ce se intampla? Oare nu sunt clare datele problemei? Haideti domnilor! Acum puteti demonstra ca un producator de marca, a gresit calculul si in loc sa ia 517 VA, a adoptat mai mult decat dublul acestei puteri.

Stimate Domnule Tehnician,

 

Cu niste ani in urma ,doi prieteni de-ai mei ,unul doctor in electrotehnica ,altul in mecanica ,au vrut sa iasa din metrou la Piata Victoriei.

Ajunsi la lumina s-au uitat in jur cu uimire si s-au retras imediat in tunel spunand "domnule,hai sa plecam ,nu suntem suficient

de bine imbracati pentru localul scesta".

Piata ere plina de mineri ...

 

Va las asadar sa deslusiti singur misterele formulei care va este atit de draga :Sfe=sqrt(P).Sper sa faceti fata acestei provocari majore.

Succes !

[ola_nicolas]

1 Tehnician, este numele unui grup al forumului, caruia apartin doar pentru ca am un anumit numar de postari pe forum;

2 Chestia cu minerii, o fi o parabola. Eu insa nu ii inteleg talcul;

3 Postarea mea anterioara, se refera in mod exclusiv la userul ciro, care a avut probabil o pozitie de "miner" intr-un alt topic. Totusi, dupa cate imi aduc aminte a "dat cu bata" in mai multi, printre care si in userul ares;

4 Acea formula nu-mi este "draga" ci este formula pe care a contrapus-o in permanenta acest ciro, pentru a combate opiniile mele. Asa dupa cum am aratat in postarea anterioara, de aceasta data nu mai are curajul sa o foloseasca. Probabil, ii este frica ca va da cu "bata in balta". Oricum cei care au taria propriilor opinii, nu au de ce sa nu incerce sa interpreteze exemplul de calcul in discutie. Chiar ma si intreb, de ce colegi care de altminteri pot face fata cu succes situatiei, nu vor sa "ridice manusa";

5 Va retrageti dintr-un motiv anume, sau pentru ca nu sunteti sigur pe opinii?

6 Nu este o provocare "majora" ci doar una in care cei stapani pe propriile opinii, au ocazia sa se verifice pe un exempu "profi";

7 Nu exista nici-un alt scop subteran, sau tendentios, sau oricum altfel vreti sa-i spuneti, apropos de acest topic.

 

Astept ca cei destoinici sa "ridice manusa". Altminteri, Toate bune.

Editat Aprilie 13, 2011 de ola_nicolas

[ares]

1 Tehnician, este numele unui grup al forumului, caruia apartin doar pentru ca am un anumit numar de postari pe forum;

2 Chestia cu minerii, o fi o parabola. Eu insa nu ii inteleg talcul;

3 Postarea mea anterioara, se refera in mod exclusiv la userul ciro, care a avut probabil o pozitie de "miner" intr-un alt topic. Totusi, dupa cate imi aduc aminte a "dat cu bata" in mai multi, printre care si in userul ares;

4 Acea formula nu-mi este "draga" ci este formula pe care a contrapus-o in permanenta acest ciro, pentru a combate opiniile mele. Asa dupa cum am aratat in postarea anterioara, de aceasta data nu mai are curajul sa o foloseasca. Oricum cei care au taria propriilor opinii, nu au de ce sa nu incerce sa interpreteze exemplul de calcul in discutie. Chiar ma si intreb, de ce colegi care de altminteri pot face fata cu succes situatiei, nu vor sa "ridice manusa";

5 Va retrageti dintr-un motiv anume, sau pentru ca nu sunteti sigur pe opinii?

6 Nu este o provocare "majora" ci doar una in care cei stapani pe propriile opinii, au ocazia sa se verifice pe un exempu "profi";

7 Nu exista nici-un alt scop subteran, sau tendentios, sau oricum altfel vreti sa-i spuneti, apropos de acest topic.

 

Astept ca cei destoinici sa "ridice manusa". Altminteri, Toate bune.

 

Ma vad nevoit din nou sa-mi cer scuze.

Sincer ,m-a deranjat ceea ce mi s-a parut a fi asocierea cu ciro.

Si ,inca o greseala ,nu am citit cu atentie toate postarile anterioare.

Cat despre opinii ...mai incercati-ma.

Cu respect.

[ola_nicolas]

...Cat despre opinii ...mai incercati-ma...

Eu, nici nu trebuie si nici nu vreau sa incerc pe nimeni. Cred insa ca ati putea merge pana la capat cu exercitiul pe care l-ati inceput si sa calculati dimensiunile conductorilor, numarul de spire si - foarte important - incadrarea bobinajului in fereastra miezului dat. Atunci cand vor fi mai multe opinii - daca vor fi - va fi foarte important la stabilirea concluziilor.

[ciro]

Domnule ola_nicolas, ma asteptam sa deschideti un subiect despre transformatoare toroidale. Dar, pesemne ca nu ati gasit ceva mai elocvent si ati adus in discutie un transformator in coloane de tipul UI. E bine si asa, dar pana una alta, as vrea sa-l intreb pe utilizatorul ares cum a ajuns la formula asta (citata mai sus de domnia sa):

Sfe=Ks*sqrt( (P*Kg)/(f*J*B))

O referinta bibliografica, daca se poate?!

In cazul transformatoarelor in coloane, de genul celui indicat la inceputul topicului, nu se pune asa mare pret pe incadrarea bobinajului in fereastra, cat se pune pe gasirea unei solutii constructive care sa aiba un raport pierderi in Cu si in Fe cat mai redus.

 

In toata filozofia asta despre constructia transformatoarelor electrice, e bine de retinut un lucru, care parmise a fost spus (mai indirect, aici sau in topicul celalalt), si anume: in functie de destinatia transformatorului, conditiile climatice de functionare si durata de functionare, se alege in calcul un anumit raport intre puterea utila pe o anumita suprafata activa de miez (de regula W / cmp). Dupa ce stabilim aceste date initiale trecem la alegerea unor tole care sa conduca la o cantitate de Fe si Cu cat mai mica pentru a obtine rezultatul scontat. De aici si diferentele de puteri, uneori mari, intre diferite solutii contructive de transformatoare existente in comert. Deci, nu putem spune cu certitudine, ca cu un anumit miez, de un anumit gabarit, se poate scoate o anumita putere, atat timp cat nu definim si celelalte aspecte sau cerinte ale problemei (a se vedea in special, reperele subliniate anterior).

 

Toate cele bune, tuturor.

Editat Aprilie 14, 2011 de ciro