12-08-2013, 10:18
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.  Где: 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: P=Uн х Iн=24 х 1,8=43,2 Вт. 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%. W1-2=133 х 1,03=137 витков. 8. Определяем диаметры проводов обмоток:  где I1 - ток первичной обмотки трансформатора, определяемый из формулы: I1=1,1 (P2/Uc)=1,1 (48/220)=0,24A, отсюда  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. Расчет трансформаторов без исходных данных. При расчете транформатора часто возникает проблема с исходными данными. Давайте рассмотрим пример расчета, когда первичные данные отсутствуют. Самый простой способ: 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%: N/V= 50/((14,5-14,5*0.2) = 4,31 витков на вольт. Таким образом для первичной обмотки требуется : 220*4,31 = 950 витков. Допустим требуемое напряжение вторичной обмотки = 35В. Число витков вторичной обмотки равно : 950*35/220 = 151 виток. 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. Примерный расчет габаритной мощности тороидального трансформатора:  Сначала расчитаем площадь окна и площадь сечения тора: Sокна = 3.14*(d/2)*(d/2), Sсеч = h*((D-d)/2) Габаритная мощность определится как: Pгаб[Вт] = Sокна[кв.см] * Sсеч[кв.см] 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. **************** Похожая статья: Простой расчет понижающего трансформатора.
 Просмотрело: 127375
Комментариев: 1
admin_yuriyk64
Понравилась новость? Не забудь поделиться ссылкой с друзьями в соцсетях.
Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. |
