- Сопротивление первичной обмотки тороидального трансформатора 220
- ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для расчёта трансформатора с тороидальным магнитопроводом:
- Формулы и таблицы для ручного расчет трансформатора:
- KOMITART — развлекательно-познавательный портал
- Разделы сайта
- GNEZDO NEWS
- Друзья сайта
- Статистика
- Как расчитать тороидальный трансформатор
- Уважаемый Пользователь! О том, как получить нужный материал, прочитайте информацию по кнопке ниже:
Сопротивление первичной обмотки тороидального трансформатора 220
Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50(72х18). Тороидальный тип: ОЛ70/110-60.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для расчёта трансформатора с тороидальным магнитопроводом:
- напряжение первичной обмотки, U1 = 220 В;
- напряжение вторичной обмотки, U2 = 36 В;
- ток вторичной обмотки, l2 = 4 А;
- внешний диаметр сердечника, D = 110 мм;
- внутренний диаметр сердечника, d = 68 мм;
- высота сердечника, h = 60 мм.
Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ШЛ32х50(72х18) показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна. Приступаем к расчёту трансформатора с магнитопроводом типа ОЛ70/110-60.
Программный (он-лайн) расчет, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку. Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже. Описание вводимых и расчётных полей программы: поле светло-голубого цвета – исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета – данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета – рассчитанное значение.
Формулы и таблицы для ручного расчет трансформатора:
1. Мощность вторичной обмотки;
2. Габаритная мощность трансформатора;
Величина | Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
КПД | 0,76-0,88 | 0,88-0,92 | 0,92-0,95 | 0,95-0,96 |
3. Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;
4. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;
5. Фактическая площадь сечения окна сердечника;
6. Величина номинального тока первичной обмотки;
Величина | Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
COS Φ | 0,85-0,90 | 0,90-0,93 | 0,93-0,95 | 0,95-0,93 | 0,93-0,94 |
7. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток (для I1 и I2);
Конструкция магнитопровода | Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
Кольцевая | 5-4,5 | 4,5-3,5 | 3,5 | 3,0 |
8. Расчет диаметра проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции;
9. Расчет числа витков в обмотках трансформатора;
n — номер обмотки,
U’ — падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. таблицу.
В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами.
Тор, величина U’ | Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
8-25 | 25-60 | 60-125 | 125-250 | 250-600 | |
U’1 | 7 | 6 | 5 | 3.5 | 2.5 |
U’2 | 7 | 6 | 5 | 3.5 | 2.5 |
Конструкция магнитопровода | Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
Тор | 1,7 | 1,7 | 1,7 | 1,65 | 1,6 |
10. Расчет числа витков приходящихся на один вольт;
11. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;
Sст ф – фактическое сечение стали имеющегося магнитопровода в месте расположения катушки;
Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе;
Вмах- магнитная индукция, см. табл.№5;
J — плотность тока, см. табл.№3;
Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл.№6;
Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл.№7;
Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц.
Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
Тор | 0,18-0,20 | 0,20-0,26 | 0,26-0,27 | 0,27-0,28 |
Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм | ||||
---|---|---|---|---|---|
0,08 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,35 | |
Тор | 0,85 | 0,88 |
Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.
Источник
KOMITART — развлекательно-познавательный портал
Разделы сайта
GNEZDO NEWS
Друзья сайта
Статистика
Как расчитать тороидальный трансформатор
Простой расчет тороидальных трансформаторов.
Тороидальные трансформаторы обладают рядом преимуществ по сравнению с трансформаторами на стержневых и броневых сердечниках из Ш-образных пластин. Тороиды обладают меньшими размерами, меньшим весом и при этом гораздо большим КПД. Но мы в этой статье не будем залазить в дебри, раз уж вы заинтересовались этой статьей, значит вас интересует вопрос: как по простому рассчитать тороидальный трансформатор. Вообще существует много литературы по этой теме, но, как правило, расчеты там настолько заумные и громоздкие, что желания разбираться в этих формулах большого не возникает. Хотя стоит отметить, что рассчитав тороид по полному расчету, вы получите наиболее точные данные, и в то же время упрощенного расчета в большинстве случаев для радиолюбителя оказывается вполне достаточно. Давайте рассмотрим упрощенную методику расчета тороидального трансформатора по таблице , этот метод расчета существует уже очень давно, и многие радиолюбители успешно им пользуются. По этой таблице можно легко рассчитать тор мощностью до 120 ватт. Трансформаторы, не вошедшие в таблицу, рассчитываются также как трансформаторы на Ш-образном железе.
Эту таблицу применяют для расчета трансформаторов с частотой сети 50 Гц, сердечники которых выполнены из:
● холоднокатаная сталь марок Э310, Э320, Э330, толщина ленты 0,35-0,5 мм;
● сталь марок Э340, Э350, Э360, толщина ленты 0,05- 0,1 мм.
Pг ……….габаритная мощность трансформатора;
ω1………число витков на вольт для стали Э310, Э320, Э330;
ω2………число витков на вольт для стали Э340, Э350, Э360;
S…………площадь сечения сердечника;
∆…………допустимая плотность тока в обмотках;
ŋ…………КПД трансформатора.
При намотке тороида допускается применение лишь межобмоточной и наружной изоляции: и хоть межслоевая изоляция и позволит добиваться наиболее ровной укладки провода обмоток, из-за разного наружного и внутреннего диаметров сердечника при ее применении неизбежно увеличится толщина намотки по внутреннему диаметру.
Для намотки тороида нужно применять обмоточные провода, имеющие повышенную механическую и электрическую прочность изоляции. Можно использовать провода ПЭЛШО, ПЭШО, ну и на крайний случай ПЭВ-2. Межобмоточная и наружная изоляции могут быть выполнены батистовой лентой, триацетатной пленкой, лакотканью ЛШСС (0,06-0,12 мм толщины) или фторопластовой пленкой ПЭТФВ 0,01-0,02 мм толщины.
Пример расчета трансформатора:
Дано:
● напряжение питающей сети Uc=220 В,
● выходное напряжение Uн=24 В,
● ток нагрузки Iн=1,8 А.
1. Определяем мощность вторичной обмотки:
2. Определяем габаритную мощность трансформатора:
Величину к.п.д. и другие необходимые для расчета данные выбираем по таблице из нужной графы ряда габаритных мощностей.
3. Находим площадь сечения сердечника:
4. Подбираем размеры сердечника Dc, dc и hc:
Ближайший стандартный тип сердечника — ОЛ50/80-40, площадь сечения которого равна S=6 см2 (не менее расчетной).
5. При определении внутреннего диаметра сердечника должно быть выполнено условие:
dc должно быть больше или равно dc`
6. Предположим, что выбран сердечник из стали Э320, тогда число витков на вольт определяем по формуле:
7. Находим расчетные числа витков первичной и вторичной обмоток :
Так как в тороидах магнитный поток рассеивания весьма мал, то падение напряжения в обмотках определяется практически лишь их активным сопротивлением, вследствие чего относительная величина падения напряжения в обмотках тороидального трансформатора значительно меньше, чем в трансформаторах стержневого и броневого типов. Поэтому для компенсации потерь на сопротивлении вторичной обмотки необходимо увеличить количество ее витков лишь на 3%.
8. Определяем диаметры проводов обмоток:
где I1 — ток первичной обмотки трансформатора, определяемый из формулы:
Выбираем ближайший диаметр провода в сторону увеличения (0,31 мм);
Трансформаторы, расчитанные с помощью приведенной выше таблицы, после изготовления подвергались испытаниям под постоянной максимальной нагрузкой в течение нескольких часов и показали отличные результаты.
При расчете транформатора часто возникает проблема с исходными данными. Давайте рассмотрим пример расчета, когда первичные данные отсутствуют.
Подготавливаем сердечник для намотки первичной обмотки: обрабатываем острые края, накладываем изолирующие прокладки (в моем случае на тороидальный сердечник я сделал накладки из картона). Теперь наматываем 50 витков провода диаметром
0.5 мм. Для измерений нам понадобится амперметр с пределом измерения примерно до 2х ампер, вольтметр переменного напряжения и ЛАТР. Если нет ЛАТРа, то его можно заменить на генератор, умеющий выдавать частоту 50 Гц и усилитель мощности ЗЧ. Собираем схему как на рисунке:
Наша цель — снять зависимость тока холостого хода первичной обмотки от приложенного напряжения. Эта кривая вначале линейна, а затем начинает резко расти, когда сердечник входит в насыщение. Для этого подаем на обмотку трансформатора напряжение начиная от 0В с шагом 0.5В, записываем при этом показания амперметра. Затем с помощью MS Excel или на бумаге строим зависимость Ixx от приложенного напряжения U11. В результате получится вот такая зависимость:
Теперь определим конец линейного участка, в нашем случае это точка (14,5В; 260 мА).
Число витков на вольт нужно расчитать с запасом 20%:
Таким образом для первичной обмотки требуется :
Допустим требуемое напряжение вторичной обмотки = 35В. Число витков вторичной обмотки равно :
Далее по известным токам Ixx и Iвт.обмотки находим требуемый диаметр провода.
Примечание:
Этим методом можно расчитать любые виды сердечников, в том числе и ферритовые.
Сначала расчитаем площадь окна и площадь сечения тора:
Габаритная мощность определится как:
Расчитаем габаритную мощность для тора с размерами D=80 mm, d=50 mm, h=40 mm (ОЛ-50/80 — 40).
Sокна = 19,63 кв.см, Sсеч = 6 кв.см, Pгаб = 117,8 Вт.
Уважаемый Пользователь!
О том, как получить нужный материал, прочитайте информацию по кнопке ниже:
Источник