Оценка мощности имеющегося силового трансформатора на П-образном сердечнике Опции

[EUrry]

Имеется самодельный трансформатор (типа как на рисунке слева), но не ясно какую мощность он может отдать.

В различных источниках приводятся выражения для габаритной мощности, в которых учитываются или только площадь поперечного сечения магнитопровода [1], [2] или, дополнительно, площадь поперечного сечения окна в магнитопроводе [3], [4]. Причем, если рассчитывать по выражению, приведенному, например, в [3] (т. е. когда, по-видимому, выбраны типичные значения коэффициентов, приведенных в более общем выражении там же выше), то различие со значением габаритной мощности, рассчитанному по выражению из [1], [2] получаются почти в 11 раз!!! 1111 против 12000 В*А (сечение магнитопровода 5х8 см, сечение окна 10х20 см).
Кроме того, у меня есть промышленный трансформатор на номинальную мощность 250 В*А с сечением магнитопровода 3,2х4,7 см и сечением окна 3,2х11,3 см. Рассчитав для него по тем же выражениям габаритную мощность, получились следующие значения: ~157 и 815 В*А. Я, конечно, понимаю, что номинальная мощность, указанная на нем и не должна точно совпасть с расчитанной по каким-либо формулам, но хотя бы что-то близкое должно быть!?
Что же касается выражений, приведенных в [3] и [4], то получается, что чем больше окно, тем больше мощность. Но при этом же не делается никаких оговорок. Я так понимаю, это будет лишь в том случае, если вторичная обмотка будет намотана поверх первичной, т. е. когда магнитные потоки обеих обмоток непосредственно сцепляются. Если же обмотки разнесены, потоки обмоток сцепляются лишь посредством магнитопровода, трансформатор имеет падающую характеристику и тут уже какой-то "вечный двигатель" получается в соответствии с формулой Pгаб~Sокна*Sсерд.
Так как же оценить мощность, подскажите пожалуйста, силовики-затейники!?

Сообщение отредактировал EUrry - Jan 4 2013, 09:14

[EUrry]

Хм... По температуре обмоток, наверное...

Как вариант, только всё-равно какое-то первое приближение надо бы получить.

Трансформатор не является пороговым устройством, поэтому параметр "Габаритная мощность" является синтетическим. Он позволяет оценить реализуемость конкретного трансформатора при заданных начальных условиях. Площадь сечения магнитопровода определяет максимальную индукцию в сердечнике при заданном входном напряжении. Эта площадь, также, совместно со средней длиной магнитной цепи определяет сопротивление магнитной цепи (по аналогии с электрической).

Тем не менее, если магнитопровод войдет в насыщение, а магнитные потоки обмоток будут сцеплены только через него, то ограничение будет?

Площадь окна напрямую связана с плотностью тока в обмотках.

Опять же, если есть смысл, т. е. обмотки расположены поверх друг друга. Правильно?

Приведенная по ссылке [3] формула является общеупотребительной для оценки "нормализованного" трансформатора. Очевидно, что для заданного магнитопровода можно варьировать максимальную плотность тока в обмотках или магнитную индукцию и получать различную габаритную мощность. Выбор этих параметров обусловлен режимом и условиями работы трансформатора (долговременный, кратковременный, допустимый КПД, наличие внешнего охлаждения).

Спасибо, что указали на общую формулу, а то я на [4] ошибочно указал, а там кое-что упущено. С общего позволения отредактирую первый пост пока не поздно, чтобы не было путаницы. То, что там выбраны какие-то значения коэффициентов, об этом я и писал ранее. К сожалению, сам их значения выбрать я не могу вследствие отсутствия как многих исходных данных об используемых материалах, так и просто практического опыта расчета таких устройств.

Например, консервативный расчет для первого трансформатора дает 0,7кВт, но если режим работы под нагрузкой кратковременный, то можно его рассчитать и на 1кВт, при условии правильного выбора сечения проводов первичной и вторичной обмоток.

Вы имеете в виду указанный мной неопознанный трансформатор? И что за консервативный расчет дает еще одно (уже третье!) значение?

P. S. Кстати, трансформатор ранее использовался как сварочный источник (электрод диаметром 4 мм брал с ограничивающим сопротивлением в течение 10-20 минут, больше просто не нужен был). Кроме того, у него есть обмотка (или ответвление, не изучил пока) на 14 В, для запуска автомобильного стартера (функция не опробована).

[halfdoom]

Вы имеете в виду указанный мной неопознанный трансформатор? И что за консервативный расчет дает еще одно (уже третье!) значение?

Хорошо, с цифрами:

В промышленных сварочных трансформаторах схожего габарита используется плотность тока 5-7А/мм2, при максимальной индукции 1Т габаритная мощность будет 0.7 кВт. Перегрев будет, скажем, 30-40С, т.е. можно варить часами.

Для домашнего использования (сварить пару прутков/труб), плотность тока можно поднять до 10-12А/мм2 и габаритная мощность уже составит 1.1кВт. А ежели только машину завести, то можно ориентироваться на 18-20А/мм2 и кратковременная мощность будет уже 1.5кВт.

Опять же, если есть смысл, т. е. обмотки расположены поверх друг друга. Правильно?

Нет, плотность тока определяет сколько меди можно уместить в окне данного размера, ведь чем меньше выбранное значение, тем более толстый провод придется использовать.

[EUrry]

В промышленных сварочных трансформаторах схожего габарита используется плотность тока 5-7А/мм2, при максимальной индукции 1Т габаритная мощность будет 0.7 кВт. Перегрев будет, скажем, 30-40С, т.е. можно варить часами.

Т. е. такие значения мощности нормальны для сварочника? Я как-то особо никогда не интересовался промышленными.
Когда-то пробовал сварить что-то с использованием киловаттного трансформатора (с жесткой характеристикой, типа ОСМ), он у меня, естественно, перегревался. Но, насколько помню, что-то он у меня даже электрод диаметром 3 мм не брал (напряжение, конечно, может маловато было для зажигания дуги - 36 В). Пробовал подключать в качестве последовательного ограничивающего индуктивного сопротивления как раз таки указанный в первом посте трансформатор на 250 В*А обмоткой, рассчитанной на напряжение 12 В. Эффекта особого не наблюдал. Удалось лишь по-дурацки сварить два прутка диаметром 5 мм первобытным сварочным методом - угольным стержнем поддерживать дугу и в место сварки подавать электрод в качестве проволоки. Трансформатор всё-равно быстро сильно перегревался. Но, конечно, какое там ограничение было я не проверял.

Для домашнего использования (сварить пару прутков/труб), плотность тока можно поднять до 10-12А/мм2 и габаритная мощность уже составит 1.1кВт. А ежели только машину завести, то можно ориентироваться на 18-20А/мм2 и кратковременная мощность будет уже 1.5кВт.

Для машины то на несколько секунд понятно, главное, чтобы мост не пробило.

Нет, плотность тока определяет сколько меди можно уместить в окне данного размера, ведь чем меньше выбранное значение, тем более толстый провод придется использовать.

Ну, это то прописные истины. Я, когда спрашивал, под "имеет смысл" имел в виду тот случай, когда ток не ограничен индуктивностью рассеяния, т. е. когда обмотки намотаны одна поверх другой и связаны только магнитным потоком через магнитопровод.