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.
