Типы ферритовых сердечников трансформаторов

Ферритовые сердечники E, EF

Фирма Epcos выпускает 29 наименований типоразмеров ферритовых сердечников E размером от E5 до E80/30/20. Наиболее часто применяются сердечники из базовых силовых марок феррита N27 (для трансформаторов и дросселей, предназначенных для работы в диапазоне частот до 100 кГц) и N87 (до 500 кГц).

К преимуществу использования ферритовых сердечников конфигурации E можно отнести невысокую стоимость самих сердечников в сочетании с большим выбором намоточных каркасов, а также низкую трудоемкость изготовления на них моточных изделий за счет простоты выполнения рядовой намотки на станках.

Геометрические размеры сердечников E

Типоразмер	A [мм]	B [мм]	C [мм]	D [мм]	h1 [мм]	h2 [мм]
E 6,3	6,3 -0,25	2,0 -0,1	3,6 +0,2	1,4 -0,1	2,9 -0,1	1,85 +0,15
E 13/7/4	12,6 ±0,5/-0,4	3,7 -0,3	8,9 +0,6	3,7 -0,3	6,5 -0,2	4,5 +0,3
E 16/8/5	16,0 ,+0,7/-0,5	4,7 -0,4	11,3 +0,6	4,7 -0,3	8,2 -0,3	5,7 +0,4
E 16/8/4 (Ш4*4)	16,0 ±0,5 -0,7	4,0 -0,4	10,4 +1,0	4 -0,5	8 ±0,25	5,2 +0,4
E 16/8/7,8 (Ш4*8)	16,0 ±0,5	8,0 -0,5	10,9 ±0,5	4 -0,4	8 +0,25	5,2 +0,4
E 20/10/6	20,4 -0,8	5,9 -0,3	14,1 +0,6	5,9 -0,3	10,1 -0,3	7,0 +0,3
E 25/13/7	25,0 +0,8/-0,7	7,5 -0,5	17,5+0,8	7,5 -0,5	12,8 -0,5	8,7 +0,5
E 30/15/7	30,0 +0,8/-0,6	7,3 -0,5	19,5 +0,8	7,2 -0,5	15,2 -0,4	9,7 +0,6
E 32/16/11	32,0 +0,7/-0,5	11,0 -0,7	22,7 +1	9,5 -0,6	16,4 -0,6	11,2 +0,6
E 36/18/11	36,0 +1/-0,7	11,5 -0,5	24,5 +1,2	10,2 -0,5	18,0 -0,4	12,0 +0,6
E 40/16/12	40,6 ±0,6	12,5 ±0,25	мин. 28,6	12,5 ±0,25	16,5 ±0,2	10,5 ±0,3
E 42/21/15	42,0 +1/-0,7	15,2 -0,5	29,5 +1,2	12,2 -0,5	21,2 -0,4	14,8 +0,7
E 42/21/20	42,0 +1/-0,7	20,0 -0,8	29,5 +1,2	12,2 -0,5	21,2 -0,4	14,8 +0,7
E 55/28/21	55,0 +1,2/-0,9	21,0 -0,6	37,5 +1,2	17,2 -0,5	27,8 -0,6	18,5 +0,8
E 55/28/25	55,0 +1,2/-0,9	25,0 -0,6	37,5 +1,2	17,2 -0,5	27,8 -0,6	18,5 +0,8
E 65/32/27	65,0 +1,5/-1,2	27,4 -1,0	44,2 +1,8	20,0 -0,7	32,8 -0,6	22,2 +0,8
E 70/33/32	70,5 ±1,0	32,0 -0,8	48,0 +1,5	22,0 -0,7	33,2 -0,5	21,9 +0,7
E 80/38/20	80,0 ±1,8	20,2 -0,8	58,9 +2,6	20,2 -0,8	38,5 -0,8	27,9 +0,8

С информацией о стандартной номенклатуре намоточных аксессуаров, выпускаемых Epcos AG для ферритовых сердечников конфигурации E Вы можете ознакомиться, открыв соответствующий pdf файл из таблицы выше.

Компания ЛЭПКОС, по разрешению Epcos AG на территории России и СНГ, также рекомендует использовать с ферритовыми сердечниками конфигурации E, производства Epcos AG, дополнительный номенклатурный перечень недорогих намоточных каркасов и скоб других фирм, хорошо зарекомендовавших себя с точки зрения качества и более чем 15 летнего опыта применения ведущими изготовителями РЭА России.

Обозначение в конструкторской документации

Пример расшифровки кода EPCOS и обозначение в конструкторской документации:

Единица измерения — штука (половинка)
E42/21/20 B66329GX187 — полное наименование ферритового сердечника.
E42/21/20 — конфигурация и типоразмер сердечника.
B66329 — код типоразмера E42/21/20.
87 — сердечник выполнен из феррита марки N87.

Дополнительная информация

Практически весь отечественный типоразмерный ряд Ш-образных сердечников имеет полные аналоги по геометрическим размерам ферритовым сердечникам E, что облегчает их замену на аналоги производства Epcos, выполненные из современных материалов без изменения установочных размеров на плате. Таблицу соответствия можно посмотреть здесь.

Для уменьшения потерь при транспортировке и хранения рекомендуем по-возможности заказывать сердечники кратно количеству в заводской упаковке. С информацией о количестве сердечников в стандартной заводской пенопластовой упаковке можно ознакомиться здесь.

Источник

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Выбор и параметры сердечника трансформатора

Всем доброго времени суток! В прошлой статье я рассказывал об определении габаритной мощности трансформатора Р_Г и об определении коэффициента заполнении окна k_ок трансформатора. Для выбора трансформатора этих данных недостаточно. Существенное влияние на его параметры оказывают заданные величины, например, напряжение, частота, режим и условия работы. Часто тип трансформатора, его сердечник и обмотки известны изначально, в противном случае их следует выбирать исходя из заданных условий.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как выбрать тип трансформатора?

Тип трансформатора определяется конструкцией применяемого в нём сердечника. В настоящее время выпускается большое разнообразие сердечников в особенности ферритовых. Но среди них можно выделить три основных типа: стержневой (СТ), броневой (БТ) и тороидальный (ТТ). Остальные же являются, по сути, их модификацией с различными конструктивными особенностями.

Сделать однозначный выбор в пользу того или иного типа невозможно, так как каждый обладает своими достоинствами и недостатками и должен применяться в зависимости от назначения и предъявляемых к нему требований. К трансформаторам могут предъявляться следующие требования и их комбинация: массогабаритные, по стоимости, влияние собственных и внешних магнитных полей, конструктивные факторы и технологичность производства.

Основные типы конструкций сердечников трансформаторов: стержневой СТ, броневой БТ и тороидальный ТТ трансформаторы (слева направо).

При условии минимального падения напряжения (∆U) на промышленной частоте (50 Гц) наименьшим объемом обладает БТ, а весом – ТТ. Стержневые трансформаторы несколько уступают броневым (до 10%). При увеличении частоты, по весу – СТ улучшают свои параметры по сравнению с БТ, а по объему – ухудшаться. ТТ при возрастании частоты значительно улучшают массогабаритные показатели. Таким образом, при условии минимального падения напряжения при частоте 50 Гц рекомендуется применение броневых сердечников (БТ), а при повышении частоты следует использовать тороидальные сердечнике (ТТ), если вес и объем играет решающую роль.

Если ключевым требованием к трансформатору является постоянство рабочей температуры (∆T), то здесь рекомендации другие. При малой мощности БТ имеют преимущество, а в остальных случаях следует использовать СТ даже при повышенных частотах. Использование ТТ имеет смысл только на небольших мощностях особенно на повышенных частотах, так как с ростом мощности преимущества по массе и весу сглаживаются, а при больших мощностях (свыше сотен ватт) ТТ начинают уступать как СТ, так и БТ.

В итоге можно сказать, что для трансформаторов небольшой мощности (до 50 Вт) рекомендуется применять БТ и ТТ, а на высоких частотах – ТТ. При мощностях более 50 Вт показатели СТ становятся лучше, чем у БТ, а при мощностях более 250 Вт лучше, чем у ТТ.

Если условием для проектирования трансформатора является наибольшее значение КПД, то на промышленной частоте (50 Гц) лучшие показатели у БТ и СТ в порядке убывания, а на повышенных и высоких – ТТ и БТ, также в порядке убывания. Также стоит отметить, что ТТ обладает наименьшим намагничивающим током, при прочих равных условиях.

На высоких частотах важную роль часто играют магнитные поля рассеяния и восприимчивость к внешним магнитным полям. В этом отношении лучшими показателями отличаются тороидальные трансформаторы (при равномерно распределённой обмотке по сердечнику), а также стержневые трансформаторы (при равном разделении обмотки между стержнями). Собственная емкость у ТТ достаточно высокая по сравнению с БТ и СТ.

С точки зрения технологичности наилучшими показателями обладают БТ и СТ. Из недостатков ТТ здесь можно выделить следующее: необходимость последовательного изготовления сердечника и катушки, а также низкая производительность намотки катушки.

Рекомендуемые области применения различных типов трансформаторов.

Вид трансформатора			На штампованных сердечниках	На ленточных сердечниках
Низковольтные	Малой мощности (до 50 Вт)		БТ	БТ, СТ
	Средней и большой мощности (более 50 Вт)	50 Гц	БТ	СТ
		10 кГц	БТ, ТТ	ТТ, СТ
		Высоковольтные (тысячи вольт)		10 кГц	БТ, ТТ	СТ, ТТ
С высоким потенциалом				10 кГц	ТТ, БТ	ТТ, СТ
		При необходимости надёжного экранирования			ТТ, СТ	ТТ, СТ
Примечание. Первым указывается тип трансформатора, применение которого предпочтительней.

Основные размеры трансформатора

Геометрические размеры трансформатора в большинстве случаев являются определяющими для его технико-экономических показателей. Основными размерами катушки трансформатора являются её высота и ширина (толщина), ограниченные размерами сердечника. Для сердечника основными размерами будут: ширина стержня, несущего катушку а; толщина стержня b; ширина окна с и высота окна h.

Основные размеры сердечников трансформаторов разных типов.

В технических характеристиках на сердечники и литературе единицей измерения размеров, как правило, является миллиметры мм (mm).

Для упрощения расчётов и некоторой унификации сердечников в отечественной литературе и методиках расчёта был введен так называемый базовый размер. В качестве базового может быть взят один из основных размеров трансформатора. В большинстве случаев в качестве базового размера берётся ширина стержня а. Тогда геометрия сердечника описывается следующими соотношениями

Используя базовый размер а и безразмерные коэффициенты x, y, z можно выразить все геометрические характеристики трансформатора: длины, сечения, поверхности и объёмы. Например, сечение сердечника S_c = ab, а с учетом базового размера S_c = ya 2 . Объём броневого трансформатора БТ

а с учетом базового размера

то есть геометрические параметры трансформатора с учётом базового размера выражаются формулами типа

где k – может иметь значение от 1 до 3, в зависимости от типа величины (1 – длины; 2 – площади, поверхности, сечения; 3 – объёмы);

φ_i – функция геометрической характеристики трансформатора, индекс «i» указывает конкретную характеристику.

Характеристика трансформатора	Обозначение функции	Обозначение характеристики
Длина средней магнитной линии	φl	lc= φla
Средняя длина витка катушки	φw	lw= φwa
Сечение сердечника (геометрическое)	φs	sc= φsa 2
Полное сечение (площадь) окна сердечника	φok	sok= φoka 2
Площадь поверхности охлаждения катушки	φпк	Пк= φпкa 2
Площадь поверхности охлаждения сердечника	φпс	Пс= φпсa 2
Объем, занимаемый катушкой	φk	Vk= φka 3
Объем, занимаемый сердечником	φс	Vс= φсa 3

Геометрические характеристики трансформатора и их функции.

Функции геометрии не имеют размерности, поэтому с их помощью проще проводить анализ различных типов трансформаторов.

Функции геометрических параметров броневого трансформатора

Итак, начнем c геометрических параметров броневого трансформатора:

— длина средней магнитной линии l_c

— площадь сечения сердечника s_c

— сечение окна сердечника s_ok

— площадь поверхности охлаждения катушки П_к

— площадь поверхности охлаждения сердечника П_с

— объем занимаемый катушкой V_k

— объем занимаемый сердечником V_c

Функции геометрических параметров стержневого трансформатора

Для геометрических параметров стержневого трансформатора функции имеют вид:

— длина средней магнитной линии l_c

— площадь сечения сердечника s_c

— сечение окна сердечника s_ok

— площадь поверхности охлаждения катушки П_к

— площадь поверхности охлаждения сердечника П_с

— объем занимаемый катушкой V_k

— объем занимаемый сердечником V_c

Функции геометрических параметров тороидального трансформатора

Ещё одним из основных типов трансформатора является тороидальный, для которого функции геометрии будут следующие:

— длина средней магнитной линии l_c

— площадь сечения сердечника s_c

— сечение окна сердечника s_ok

— площадь поверхности охлаждения катушки П_к

— площадь поверхности охлаждения сердечника П_с

— объем занимаемый катушкой V_k

— объем занимаемый сердечником V_c

Функции геометрических параметров φ­_i широко используются для расчёта электромагнитных нагрузок трансформатора (плотности тока j и индукции В) и его электрического расчета.

Выбор материала сердечника

На данный момент разработано большое количество магнитных материалов, из которых изготавливают сердечники трансформаторов. Основными из них являются:

1. Электротехнические стали используются на частотах до десятков кГц и имеют индукцию насыщения B_S ≤ 2 Тл. На частоте 50 Гц применяется сталь толщиной 0,35 – 0,5 мм, а выше – толщиной 0,05 – 0,15 мм. Например, 3411, 3412, 3421, 3422 и т.д.
2. Электротехнические сплавы используются на частотах до 100 кГц с индукцией насыщения до 1,5 Тл. Изготавливаются в виде ленты толщиной 0,05 – 0,1 мм. Например, 79НМ, 34НКМП и т.д.
3. Ферриты применяются в широком диапазоне частот от единиц кГц до единиц МГц с индукцией насыщения до 0,5 Тл. Изготавливаются в виде сердечников различных типов. Например, 1500НМ3, 700НМ, N72, М33 и т.д.
4. Магнитодиэлектрики имеют незначительную магнитную проницаемость до сотен единиц, а индукцию насыщения и рабочую частоту в широком диапазоне в зависимости от типа:

Источник