Ферритовые кольца мощность трансформатора

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?

Рис. 2 а) б) в) г) д)

Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а).

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту.

Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют.

Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно!

Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм).

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д).

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк — «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх — Uдм1)/2 — Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)
где Uвх — значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 — падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 — падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас — напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле:
D = 1,13×√ I / J ,
где I — ток обмотки, а J — параметр плотности тока, напрямую зависящий от мощности трансформатора и принимающий для кольцевых сердечников значения:
≈4,5 для мощностей до 50Вт; ≈4 для 50-150Вт; ≈3,25 для 150-300Вт и ≈2,75 для 300-1000Вт.

И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой — вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода.

Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора.

При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий — к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец — к GND-у.

Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины — плавками с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
Всё это хозяйство подробно опишем на странице Ссылка на страницу.

Источник

Ферритовые кольца мощность трансформатора

Вот интересно, как рассчитать трансформатор тока на стандартном МН2000 кольце? Обычный трансформатор очевидно без проблем считаем по соотношению обмоток 100:1 и нагружаем резистором 0.5 ома например.

А как поведет себя феррит? Он же «слабый» для 50Гц и «слабо» свяжет 2 обмотки.

Например в первой обмотке 1-10 ампер, вторая 100 витков и нагружена на резистор 1 ом, или 1000 ом, что у нас будет на вторичной обмотке вообще? Вроде передаточная характеристика будет линейной, там магнитное поле слабое, в насыщение кольцо не уйдет. Что ожидать на вторичной обмотке, 0.01В или 100В?

Ферритовое кольцо может быть удобнее чем обычный транформатор, мелкое, в отверстие как-раз проходит толстый провод, кольцо можно расколоть и склеить поверх провода, не отключая потребителей и т.п. Ну и обычный транформатор тока при плохом контакте с нагрузочном резистором вообще может загореться, ферритовый из-за более слабого поля внутри себя не загорится точно.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Думаю вся сложность будет в замороченной связи сопротивления нагрузки и напряжения, одно напряжение без нагрузки, другое с резистором 1000 ом, третье с резистором 10 ом, какое лучше и хотелось бы узнать Есть вариант вообще без феррита, 10 витков провода вокруг провода с током, тоже непонятно что ловить на выходе и согласовывать, связь то еще слабее.

Точное измерение тока делается чуть сложнее, датчик холла в зазоре кольца, кольцо как усилитель поля в одну точку, а с балансной катушкой что поле в ноль балансирует вообще точность достигается идеальная и любые токи меряются и постоянные и переменные. Но это сложнее, кольца пилить нужно ))

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Построение источников бесперебойного питания с двойным преобразованием, широко используемых в современных хранилищах данных, на базе карбид-кремниевых MOSFETs производства Wolfspeed позволяет уменьшить мощность потерь в них до 40%, а также значительно снизить занимаемый ими объем и стоимость комплектующих.

Компэл объявляет о значительном расширении складского ассортимента продукции Connfly. Универсальные коммутирующие компоненты, соединители и держатели Connfly сочетают соответствие стандарту ISO9001:2008, высокую доступность и простоту использования. На текущий момент на складе Компэл – более 300 востребованных на рынке товарных наименований с гибкой ценовой политикой.

Что-то ненаглядные формулы, надо бы в эксель какой или программу вычислятор )) 300В нам не нужно, если трансформатор тока эквивалентен трансформатору напряжения на 0.01В, тогда и число витков сокращается до 10 в первичке и 100 на вторичке. Как я понял из за того что феррит более «хилый» чем железо, витков мотают в 100 раз больше.

Если феррит одеваем поверх провода с током 15 ампер, Ф=1*15=15 чего-то там и далее непонятно )))

Скорее всего всё будет примерно тоже самое, на катушку мотаем 1000 витков, 15 ампер в первичке превращаем в 15 мА во вторичке, нагружаем на резистов в 100 ом и подаем на АЦП какой-нибудь, где замеряем 1.5В, цепь потребляет 22 мВт.

или мотаем на вторичке 100 витков, ток 150 мА, резистор 10 ом, на АЦП подаем те же 1.5В, но мощность уже 220 мВт, не поплохеет ли ферриту? а так второй вариант проще, потому что меньше провода мотать.

Ну это опять всё для трансформатора напряжения. Там в формуле есть переменная L, она у феррита низкая, поэтому и трансформатор напряжения из феррита никакой. С трансформатором тока всё и проще и сложнее. Чую тут всплывет ограничение на передаваемую мощность через феррит, из-за его слабой магнитной проницаемости, мощность на 50Гц будет настолько маленькая что не хватит для измерительного прибора (АЦП или вольтметр-гальванометр), они просто ноль покажут и всё.

Вот схему нарисовал, трансформатор тока идеальный с умеренным коэффициентом преобразования, 1:10 например. «Проблемы» имитирует R1, который равен 0.01 ома у ТТ на основе железа, на глазок 1 КОм для феррита и 1 МОм для воздуха. Соответственно нагрузка должна быть сравнима по сопротивлению с R1, иначе напряжение упадет в ноль, R2

И формула по расчету R1 будет что-то вроде R1=K/(магнитная проницаемость сердечника), где К подгоняем или считаем по хитрым формулам.

Чтобы не терять напряжение, которое и так маленькое, хотелось бы отказаться от R2 вообще. Что получим? Изменение тока даст изменение магнитного поля, и изменение напряжения. В итоге на выходе будет не аналог тока в обмотке, а его производная. Получили измеритель производной тока Для чистой синусоиды сойдет, а для реального тока в электросети, вряд ли, особенно когда есть импульсные блоки питания в нагрузке. Вместо прямоугольных импульсов потребления тока получим импульсы короткие. Хотя программно можно легко восстановить и форму тока, интегрируя его. А вот напрямую на вольтметр уже не отдать.

И тут всплывает новая проблема, при R3 не равной нулю, это сопротивление измерительного прибора, будет искажение измерения, к производной тока добавится вляние самого тока, потребуется буфер какой-то с мегаомным сопротивлением.

Открытым остается вопрос, вот при токе в первичке например 10 ампер, какого порядка наведётся во вторичной обмотке из 100 витков? кроме как практического эксперимента? Думаю будет что-то вроде 1 мВ на виток. что маловато конечно, более 100 витков мотать нетехнологично уже.

Если её решить, то можно рассчитать всё (ну, с точностью до потерь и тп).
Если есть возможность и желание — попробуйте. Я тоже на досуге порешаю.

Кстати, для трансформатора напряжения формулы выглядят так:

1. Я не представляю L обмотки вообще, даже порядок величины, формулы интересные но не практичные
2. Насыщения не будет, магнитное поле даже на 1/1000 к насыщению не подойдет, при 1 витке токовом. Для сравнения в блоке питания ПК токи в сотни ампер и десятки витков вокруг того же феррита.

Думаю всё таки общими усилиями велосипед успешно изобретен, ферритом можно измерять переменный НЧ ток с некоторыми особенностями которые надо учесть программно — проинтегрировать результат измерения. Не нужно разрезать провод, ставить шунт и т.п.
———-
Под вопросом измерение тока без феррита вообще, намотав на измеряемый провод несколько витков (или несколько сотен витков) провода что уловит магнитное поле. Решение еще универсальней и проще. Особенно когда в щитке каком-нибудь шины в руку толщиной и нежелательно отключать нагрузку. Думаю напряжение будет такое мелкое, что его нужно будет повысить трансформатором (трансформатор напряжения), с 0.001В(?) до 1В хотябы. Нарисовал картинку, вроде должно работать, но какие напряжения будут на выходе сказать сложно. И согласующий трансформатор тоже непонятно какой нужен, хотябы порядок величин количества обмоток, 1 виток в первичке и 1000 на вторичке?

Феррит в качестве сердечника ТТ не берут по другой причине — слишком мала у него магнитная проницаемость, что заставляет мотать больше витков для работы на низких частотах. А больше витков, особенно первички, это больше витков во вторичке и больше активное сопротивление обмоток — больше потери и т.д.

Феррит удобно использовать в ТТ основанных на эффекте Холла. тогда первичка составляет 0.5-1 витков, а вторичка рассчитывается исходя из компенсации магнитного поля первичной обмотки. При этом суммарный магнитный поток в сердечнике равен нулю. При этом свойства феррита играют только наруку — компенсирующее поле подстраивается под первичную обмотку быстрее чем в случае с железом.

300.
Тогда получаем число витков во вторичке N2=333 витка. В первичке возьмём 1 виток.

Если мы возьмём нагрузочный резистор 1 кОм, то максимальной ток во вторичке — 1 мА (1 кОм*1 мА=1 В), что соответствует току в первичке 333 мА.
Если мы возьмём нагрузочный резистор 100 Ом, то максимальной ток во вторичке — 10 мА (100 Ом*10 мА=1 В), что соответствует току в первичке 3,33 А.
Если мы возьмём нагрузочный резистор 10 Ом, то максимальной ток во вторичке — 100 мА (10 Ом*100 мА=1 В), что соответствует току в первичке 33,3 А.
Если мы возьмём нагрузочный резистор 1 Ом, то максимальной ток во вторичке — 1000 мА (1 Ом*1000 мА=1 В), что соответствует току в первичке 333 А.
Ну и тд.