Сравнение трансформаторов на тороидальном и наборном сердечнике

   В этой статье сделаем обзор только по двум параметрам -воздействие на окр. среду и габаритные размеры. По другим параметрам мы делали обзоры ранее. Смотрите на нашем сайте.

 Есть несколько факторов, которые выгодно отличают тороидальный трансформатор от наборного — когда требуется учитывать воздействие на окружающую среду:

Тороидальный трансформатор весит примерно вдвое меньше, чем обычный трансформатор с такой же мощностью и рабочей температурой. Основными материалами, используемыми в производстве трансформаторов, являются медь и сталь, и их объем  уменьшается, при производстве тороидальных трансформаторов. 
Нет необходимости в пропитке при производстве торов, в отличие от производства наборных сердечников ,когда необходимо уменьшить «гул трансформатора». Пропитка это потенциальная опасность для окружающей среды, не только в процессе производства,но и в процессе использования трансформатора.
Тороидальный трансформатор умещается в меньшем объеме, что позволяет уменьшить размеры шасси и корпусов ,в которых он используется .Немаловажно также и удобство крепления и расположения в устройстве. Тороид позволяет как горизонтальное так и вертикальное крепление. Также  можно закрепить прямо на плату устройства, если залить середину тора компаундом и нарезать в нем резьбу.В этом случае не требуются даже металлические крепежные пластины. В случае с наборным трансформатором пластины и конструктив необходим для стягивания шихтованного сердечника.

Существует  также разница в охлаждении работающих тороидального трансформатора по сравнению с многослойным трансформатором.Конструкция тора такая,что зачастую естественного охлаждения бывает достаточно, т.к. большая часть обмотки равномерно контактирует с воздухом

Меньший вес трансформаторов снижает косвенно стоимость и уменьшает воздействие на окружающую среду при перевозке  сырья и трансформаторов, отправляемых от  производителя к покупателю.

Почему тороидальный трансформатор примерно вдвое меньше классического  трансформатора?

Есть 2 фактора, которые способствуют:

В многослойном сердечнике наборного трансформатора отдельные пластины E- и I-образной формы штампуются из зернистой стали. Магнитный поток легко перемещается вдоль зерна, но хуже проходит через зерно,  как часть пути вокруг катушки с обмоткой.

В тороидальном трансформаторе сердечник намотан как рулон ленты из зернистой стали. Магнитный поток будет идти  вдоль зерна по всему какркасу.

Как следствие, можно использовать многослойный сердечник трансформатора с плотностью потока от 10 000 до 12 000 Гаусс (1,0-1,2 Тесла). Сердечник тороидального трансформатора обычно рассчитывается с плотностью потока от 15 000 до 16 000 Гаусс (1,5-1,6 Тесла), что приводит к снижению веса примерно (1,2 / 1,5 х 100 =) 20%.

На тороидальном сердечнике трансформатора медные провода намотаны по всей окружности, что позволяет сделать много витков, прежде чем должен начаться новый слой обмотки.

С многослойным трансформатором катушка используется для намотки первичной и вторичной обмоток. Ширина шпульки ограничена, так как она должна вписываться в окно сердечника. В результате необходимо намотать много слоев обмоток, и длина проволоки будет увеличиваться с каждым слоем, а средняя длина витка будет увеличиваться по мере необходимости в дополнительных слоях. Вес одного витка меди увеличивается с длиной этого витка, поэтому общий вес меди для всей обмотки будет выше, чем для обмотки на тороидальном сердечнике, где (виртуальная) шпулька намного шире и требуется меньше слоев при меньший средний вес за ход в результате .

Вторичный, менее важный эффект также вступает в игру. При большей средней длине витка в многослойном трансформаторе сопротивление в обмотке увеличивается, поэтому необходимо использовать более тяжелый провод или большее количество витков, чтобы компенсировать падение напряжения в обмотке.

Фактическая экономия веса для тороидальной обмотки по сравнению с многослойной обмоткой трансформатора зависит от фактической конструкции конкретного трансформатора, но наш многолетний опыт показывает, что тороидальный трансформатор составляет около 50% от веса  классического трансформатора.

К списку статей