Розрахунок тороїдальних трансформаторів

    Перед конструкторами радіоелектронної апаратури често ставиться завдання створення таких пристроїв, які відрізнялися б невеликими розмірами та мінімальною вагою. Практика показала, що найкраще застосувати трансформатори з тороїдальним магнітопроводом. У порівнянні з броньовими осердями з Ш-подібних пластин вони мають меншу вагу і габарити, а також відрізняються кращими умовами охолодження обмотки і підвищеним к. д. д. випадків відпадає потреба у екрануванні трансформаторів. У зв'язку з тим, що повний розрахунок силових трансформаторів на тороїдальних сердечниках занадто громіздкий і складний, приводів таблицю, за допомогою якої радіоаматору буде легше розрахувати тороїдальний трансформатор потужністю до 120 ВА. Точність розрахунку цілком достатня для аматорських цілей. Розрахунок параметрів тороїдального трансформатора, що не увійшли до таблиці, аналогічний до розрахунку трансформаторів на Ш-подібному сердечнику. Таблицею можна користуватися при розрахунку трансформаторів на сердечниках з холоднокатаної сталі Е810, Е320, Е380 з товщиною стрічки 0,35-0,5 мм і сталі 3340, Е350, Е360 з товщиною стрічки 0,05-0,1 мм при частоті мережі 50 Гц.

   При намотуванні трансформаторів можна використовувати лише міжобмотувальну і зовнішню ізоляції: хоча міжшарова ізоляція і дозволяє досягти більш рівного укладання дроту обмоток, через відмінності зовнішнього і внутрішнього дпаметрів сердечника при її застосуванні неминуче збільшується товщина намотування по внутрішньому діаметру. Для намотування тороїдальних трансформаторів необхідно застосовувати обмотувальні дроти з підвищеною механічною та електричною міцністю ізоляції. При намотуванні вручну слід користуватися проводами ПЕЛШО, ПЕШО. В крайньому випадку можна застосувати провід ПЕВ-2.
   В якості міжобмотувальної та зовнішньої ізоляції придатні фторопластова плівка ПЕТФ товщиною 0,01-0,02 мм, лакоткань ЛШСС товщиною 0,06-0,12 мм або батистова лепта.
Приклад розрахунку трансформатора Дано: напруга мережі мережі Uс = 220В, вихідна напруга Uн-24 В, струм навантаження Iн = 1,8А
  1. Визначають потужність вторинної обмотки P=Uн*Iн=24*1,8= 43,2Вт
  2. Визначають габаритну потужність трансформатора. Pг = P/µ = 43,2/0,92 = 48 Вт. Величину к. п. д. та інші необхідні для розрахунку дані вибирають по таблиці з потрібної графи низки габаритних потужностей.
  3. Знаходять площу перерізу сердечника Sрасч = Pг1/2/1,2=481/2/1,2=5,8 см2
  4. Підбирають розмір сердечника Dс-зовнішній діаметр сердечника, dc-внутрішній діаметр сердечника, h-висота сердечника
 
Рг,Вт габаритна потужність трансформатора w1, число витків на вольт для сталей Е310, Е320, Е330 w2, число витків на вольт для сталей Е340, Е350, Е360 S,см2 площа перерізу сердечника   ð A/мм2, допустима щільність струму в обмотках  µ %, к.п.д. трансформатора 
 до 10  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 
 
Найближчий стандартний тип сердечника - OЛ50/80-40, площа перетину якого дорівнює S = 8-5/2 * 4 = 6 см2 (не менше розрахункової).
    5. При визначенні внутрішнього діаметра сердечника повинна бути виконана умова: dc>=d'c де d'c=(2,4*S)1/2=(2,4*6)1/2=3,8 см , тобто 5> 3,8
     6. Припустимо, що обраний сердечник зі сталі Е320, тоді число витків на вольт визначають за формулою: w1=33,3/S=33,3/6=5,55 витків на вольт.
    7. Знаходять розрахункові числа витків первинної та вторинної обмоток Wi-1 = w1 * Uc = 5,55 * 220 = 1221 виток, W1-2 = w1 * Uн = 5,55 * 24 = 133 витка.
Так як у тороїдальних трансформаторах магнітний потік розсіювання дуже малий, то падіння напруги в обмотках визначається практично лише їх активним опором, внаслідок чого відносна величина падіння напруги в обмотках тороїдального трансформатора значно менше, ніж у трансформаторах стрижневого та броньового типів. Тому для компенсації втрат на опорі вторинної позначки необхідно збільшити кількість її витків лише на 3%. W1-2 = 133 * 1,03 = 137 витків.
     8. Визначають діаметри проводів обмоток d1 = 1,13 (I1/ð)1/2, де I1-струм первинної обмотки трансформатора, що визначається з формули: I1=P2/UC=1,1*48/220=0,24 А .
 d1 = 1,13 * (0,24 / 3,5) = 0,299мм.
Вибирають найближчий діаметр дроту у бік збільшення (0,31 мм); d2=1,13*(Iн/ð)=1,19*(1,2/3,5)=0,8мм
Трансформатори, розраховані за допомогою таблиці, після виготовлення піддавалися випробуванням під постійним максимальним навантаженням протягом декількох годин і показали хороші результати.

Інж. Г. Мартиніхін

  До списку статей

Всього коментарів: 0

Залишити коментар

Ваш email не буде опубліковано.

ru_RURU