Расчет тороидальных трансформаторов

    Перед конструкторами радиоэлектронной аппаратуры често ставится задача создания таких устройств, которые отличались бы небольшими размерами и минимальным весом. Практика показала, что лучше всего применить трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с броневыми сердечниками из Ш-образных пластин они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмотки и повышенным к. д. д.,Кроме того, при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует поле рассеяния и в большинстве случаев отпадает необходимость в экранировании трансформаторов. В связи с тем, что полный расчет силовых трансформаторов на тороидальных сердечниках слишком громоздок и сложен, приводам таблицу, с помощью которой радиолюбителю будет легче произвести расчет тороидального трансформатора мощностью до 120 ВА. Точность расчета вполне достаточна для любительских целей. Расчет параметров тороидального трансформатора, не вошедших в таблицу, аналогичен расчету трансформаторов на Ш-образном сердечнике. Таблицей можно пользоваться при расчете трансформаторов на сердечниках из холоднокатаной стали Э810, Э320, Э380 с толщиной ленты 0,35—0,5 мм и стали 3340, Э350, Э360 с толщиной ленты 0,05—0,1 мм при частоте питающей сети 50 Гц.

   При намотке трансформаторов допустимо применять лишь межобмоточную и наружную изоляции:хотя межслоевая изоляция и позволяет добиться более ровной укладки провода обмоток, из-за различия наружного и внутреннего дпаметров сердечника при ее применении неизбежно увеличивается толщина намотки по внутреннему диаметру. Для намотки тороидальных трансформаторов необходимо применять обмоточные провода с повышенной механической и влектрической прочностью изоляции. При намотке вручную следует пользоваться проводами ПЭЛШО, ПЭШО. В крайнем случае можно применить провод ПЭВ-2.
   В качестве межобмоточной и внешней изоляции пригодны фторопластовая пленка ПЭТФ толщиной 0,01— 0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06—0,12 мм или батистовая лепта.
Пример расчета трансформатора  Дано: напряжение питающей сети Uс= 220В, выходное напряжение Uн—24 В,ток нагрузки Iн=1,8А
  1. Определяют мощность вторичной обмотки P=Uн*Iн=24*1,8= 43,2Вт
  2. Определяют габаритную мощность трансформатора.     Pг= P/µ = 43,2/ 0,92=48 Вт.   Величину к. п. д. и другие необходимые для расчета данные выбирают по таблице из нужной графы ряда габаритных мощностей.
  3. Находят площадь сечения сердечника   Sрасч= Pг1/2/1,2=481/2/1,2=5,8 см2
  4. Подбирают размер сердечника Dс -наружный диаметр сердечника ,dc-внутренний диаметр сердечника, h- высота сердечника
 
Pг,Вт габаритная мощность трансформатора w1,число витков на вольт для сталей Э310,Э320,Э330 w2 ,число витков на вольт для сталей Э340,Э350,Э360 S,см2 площадь сечения сердечника   ð A/мм2, допустимая плотность тока в обмотках  µ % , к.п.д. трансформатора 
 до10  41/S  38/S  Pг1/2  4,5 0,8 
 10-30  38/S  32/S  Pг1/2/1,1  4,0 0,9 
 30-50  33,3/S  29/S  Pг1/2/1,2  3,5 0,92 
 50-120  32/S  28/S  Pг1/2/1,25  3,0 0,95 
 
Ближайший стандартный тип сердечника — OЛ50/80-40, площадь сечения которого равна S=8-5/2*4=6 см2 (не менее расчетной).
    5. При определении внутреннего диаметра сердечника должно быть выполнено условие:  dc>=d’c ,где d’c=(2,4*S)1/2=(2,4*6)1/2=3,8 см ,т.е.5>3,8
     6. Предположим, что выбран сердечннк из стали Э320, тогда число витков на вольт определяют по формуле: w1=33,3/S=33,3/6=5,55 витков на вольт.
    7. Находят расчетные числа витков первичной и вторичной обмоток Wi-1= w1*Uc = 5,55*220= 1221 виток, W1-2 =w1*Uн = 5,55*24 =133 витка.
Так как в тороидальных трансформаторах магнитный поток рассеяния 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 обметки необходимо увеличить количество ее витков лишь на 3%.     W1-2= 133*1,03=137 витков.
     8. Определяют диаметры проводов обмоток d1 = 1,13 (I1/ð)1/2, где I1—ток первичной обмотки трансформатора, определяемый из формулы: I1=P2/UC=1,1*48/220=0,24 А.
 d1=1,13*(0,24/3,5)=0,299мм.
Выбирают ближайший диаметр провода в сторону увеличения (0,31 мм); d2=1,13*(Iн/ð)=1,19*(1,2/3,5)=0,8мм
Трансформаторы, рассчитанные с помощью приводимой таблицы, после изготовления подвергались испытаниям под постоянной максимальной нагрузкой в течение нескольких часов и показали хорошие результаты.

Инж. Г. Мартынихин

  К списку статей

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

Иконка левого меню
Иконка в правом меню