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
- Определяют мощность вторичной обмотки P=Uн*Iн=24*1,8= 43,2Вт
- 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.
- Находят площадь сечения сердечника Sрасч= Pг1/2/1,2=481/2/1,2=5,8 см2
- 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.
Всего комментариев: 0