Расчет тороидального трансформатора по сечению сердечника калькулятор: elektrosat – Расчёт тороидального трансформатора онлайн
alexxlab | 26.03.2023 | 0 | Разное
Содержание: В электронике и электротехнике широко используются различные типы трансформаторов. Это дает возможность применения электронных систем во многих областях производственной и хозяйственной деятельности. Поэтому наряду с основными расчетами, большое значение приобретает расчет импульсного трансформатора. Данные устройства являются важными элементами, которые используются во всех схемах современных блоков питания. Назначение и действие импульсного трансформатораИмпульсные трансформаторы применяются в системах связи и различных автоматических устройствах. Их основной функцией является внесение изменений в амплитуду и полярность импульсов. Основным условием нормальной работы этих устройств считается минимальное искажение передаваемых ими сигналов. Принцип действия импульсного трансформатора заключается в следующем: при поступлении на его вход прямоугольных импульсов напряжения с определенным значением, в первичной обмотке происходит постепенное возникновение электрического тока и дальнейшее увеличение его силы. При выходе трансформатора на проектную мощность, обязательно появляется отрицательная часть импульса. Его воздействие вполне возможно сделать минимальным, путем установки во вторичную обмотку простого диода. В результате, в этом месте импульс также максимально приблизится к прямоугольной конфигурации. Главным отличием импульсного трансформатора от других аналогичных технических систем считается его исключительно ненасыщенный режим работы. Для изготовления магнитопровода применяется специальный сплав, обеспечивающий высокую пропускную способность магнитного поля. Расчет исходных данных и выбор элементов устройстваВ первую очередь необходимо правильно выбрать наиболее подходящий магнитопровод. К универсальным конструкциям относятся броневые сердечники с Ш-образной и чашеобразной конфигурацией. Установка необходимого зазора между частями сердечника делает возможным применение их в любых импульсных блоках питания. Однако, если собирается полумостовой двухтактный преобразователь, можно обойтись обычным кольцевым магнитопроводом. При расчетах необходимо учитывать внешний диаметр кольца (D), внутренний диаметр кольца (d) и высота кольца (Н). Существуют специальные справочники по магнитопроводам, где размеры кольца представлены в формате КDxdxH. Перед тем как производить расчет импульсного трансформатора необходимо получить определенный набор исходных данных. Сначала нужно определиться с питающим напряжением. Здесь имеются свои сложности, в связи с возможными . Поэтому для расчетов берется максимальное значение в 220 В + 10%, к которому применяются специальные коэффициенты:
Значение индукции и частоты определяется с помощью таблиц: 1.Марганец-цинковые ферриты.
2. Никель-цинковые ферриты.
Намотка импульсных трансформаторовПри намотке импульсных трансформаторов необходимо учитывать особенности этих устройств. В первую очередь следует обращать внимание на равномерное распределение обмотки по всему периметру магнитопровода. В противном случае произойдет значительное снижение мощности устройства, а в некоторых случаях – его выход из строя. В случае намотки провода своими руками, используется обмотка «виток к витку», выполненная в один слой. Исходя из такой технической характеристики, выполняется и расчет импульсного трансформатора в части определения необходимого количества витков. Диаметр провода, используемого для обмотки, нужно подобрать таким образом, чтобы весь провод точно уложился в один слой, а количество витков в этом случае будет совпадать с расчетными данными. Разница между и результатом, полученным с помощью формулы, может составлять от 10 до 20%, что позволяет делать обмотку, не обращая внимания на точное количество витков. Для выполнения расчетов существует формула: W = n (D – 10 S – 4 d ) / d , в которой W -является количеством витков в первичной обмотке, n – постоянная величина, равная 3,1416, D – внутренний диаметр кольца магнитопровода, S – толщина изоляционной прокладки, d – диаметр изолированного провода. Максимальный допуск ошибок при вычислениях составляет от -5 до +10% в зависимости от плотности укладки проводов. |
Как узнать мощность трансформатора. Определение мощности трансформатора. Способы определения мощности трансформатора
Меня неоднократно спрашивали о том, как определить мощность 50Гц трансформатора не имеющего маркировки, попробую рассказать и показать на паре примеров.
Вообще способов определения мощности 50Гц трансформатора есть довольно много, я перечислю лишь некоторые из них.
1. Маркировка.
Иногда на трансформаторе можно найти явное указание мощности, но при этом данное указание может быть незаметно с первого взгляда.
Вариант конечно ну очень банальный, но следует сначала поискать.
2. Габаритная мощность сердечника.
Есть таблицы, по которым можно найти габаритную мощность определенных сердечников, но так как сердечники выпускались весьма разнообразных конфигураций размеров, а кроме того отличались по качеству изготовления, то таблица не всегда может быть корректна.
Да и найти их не всегда можно быстро. Впрочем косвенно можно использовать таблицы из описаний унифицированных трансформаторов.
3. Унифицированные трансформаторы.
Еще при союзе, да и впрочем после него, было произведено огромное количество унифицированных трансформаторов, их вы можете распознать по маркировке начинающейся на ТПП, ТН, ТА.
Если ТА распространены меньше, то ТПП и ТН встречаются весьма часто.
Например берем трансформатор ТПП270.
Находим описание маркировки данной серии и в описании находим наш трансформатор, там будет и напряжения, и токи и мощность.
В раздел документация я выложил это описание в виде PDF файла. Кстати там же можно посмотреть размеры сердечников трансформаторов и определить мощность по его габаритам, сравнив со своим. Если ваш трансформатор имеет немного больший размер, то вполне можно пересчитать, так как мощность трансформатора прямо пропорциональна его размеру.
На трансформаторе ТН61 маркировка почти не видна, но она есть 🙂
Для него есть отдельное описание, я его также выложил у себя в блоге.
Иногда трансформатор имеет маркировку, но найти по ней что либо вразумительное невозможно, увы, таблицы для таких трансформаторов большая редкость.
4. Расчет мощности по диаметру провода.
Если никаких данных нет, то можно определить мощность исходя из диаметра проводов обмоток.
Можно измерить первичную обмотку, но иногда она бывает недоступна.
В таком случае измеряем диаметр провода вторичной обмотки.
В примере диаметр составляет 1.5мм.
Дальше все просто, сначала узнаем сечение провода.
1.5 делим на 2, получаем 0.75, это радиус.
0.75 умножаем на 0.75, а получившийся результат умножаем на 3.14 (число пи), получаем сечение провода = 1.76мм.кв
Значение плотности тока принято принимать равным 2.5 Ампера на 1мм.кв. В нашем случае 1.76 умножаем на 2.5 и получаем 4.4 Ампера.
Так как трансформатор рассчитан на выходное напряжение 12 Вольт, это мы знаем, а если не знаем, то можем измерить тестером, то 4.4 умножаем на 12, получаем 52.8 Ватта.
На бумажке указана мощность 60 Ватт, но сейчас часто мотают трансформаторы с заниженным сечением обмоток, потому по ольшому счету все сходится.
Иногда на трансформаторе бывает написано не только количество витков обмоток, а и диаметр провода. но к этому стоит относиться скептически, так как наклейки могут ошибаться.
В этом примере я сначала нашел доступный для измерения участок провода, немного поднял его так, чтобы можно было подлезть штангенциркулем.
А когда измерил, то выяснил что диаметр провода не 0.355, а 0.25мм.
Попробуем применить вариант расчета, который я приводил выше.
0.25/2=0.125
0.125х0.125х3.14=0.05мм.кв
0.05=2.5=0.122 Ампера
0.122х220 (напряжение обмотки) = 26.84 Ватта.
Кроме того вышеописанный способ отлично подходит в случаях, когда вторичных обмоток несколько и измерять каждую просто неудобно.
5. Метод обратного расчета.
В некоторых ситуациях можно использовать программу для расчета трансформаторов. В этих программах есть довольно большая база сердечников, а кроме того они могут считать произвольные конфигурации размеров исходя из того, что мы можем измерить.
Я использую программу Trans50Hz.
Сначала выбираем тип сердечника. в основном это варианты кольцевой, Ш-образный ленточный и Ш-образный из пластин.
Слева направо – Кольцевой, ШЛ, Ш.
В моем примере я буду измерять вариант ШЛ, но таким же способом можно выяснить мощность и других типов трансформаторов.
Шаг 1, измеряем ширину боковой части магнитопровода.
Заносим измеренное значение в программу.
Шаг 2, ширина магнитопровода.
Также заносим в программу.
Шаг 3, ширина окна.
Здесь есть два варианта. Если есть доступ к окну, то просто измеряем его.
Если доступа нет, то измеряем общий размер, затем вычитаем четырехкратное значение, полученное в шаге 1, а остаток делим на 2.
Пример – общая ширина 80мм, в шаге 1 было 10мм, значит из 80 вычитаем 40. Осталось еще 40, делим на 2 и получаем 20, это и есть ширина окна.
Вводим значение.
Шаг 4, длина окна.
По сути это длина каркаса под провод, часто его можно измерить без проблем.
Также вводим это значение.
После этого нажимаем на кнопку – Расчет.
И получаем сообщение об ошибке.
Дело в том, что в программе изначально были заданы значения для расчета мощного трансформатора.
Находим выделенный пункт и меняем его значение на такое, чтобы мощность (напряжение умноженное на ток) не превысило нашу ориентировочную габаритную мощность.
Можно туда вбить хоть 1 Вольт и 1 Ампер, это неважно, я выставил 5 Вольт.
Заново нажимаем на кнопку Расчет и получаем искомое, в данном случае программа посчитала, что мощность нашего магнитопровода составляет 27.88 Ватта..
Полученные данные примерно сходятся с расчетом по диаметру провода, тогда я получил 26.84 Ватта, значит метод вполне работает.
5. Измерение максимальной температуры.
Обычные (железные) трансформаторы в работе не должны нагреваться выше 60 градусов, это можно использовать и в расчете мощности.
Но здесь есть исключения, например трансформатор блока бесперебойного питания может иметь большую мощность при скромных габаритах, это обусловлено тем, что работает он кратковременно и он раньше отключится, чем перегреется. Например в таком варианте его мощность может быть 600 Ватт, а при длительной работе всего 400.
Еще есть китайские производители, которые бывает используют в дешевых адаптерах трансформаторы “маломерки”, которые греются как печки, это ненормально, часто реальная мощность трансформатора может быть в 1. 2-1.5 раза меньше заявленной.
Чтобы измерить мощность вышеуказанным способом, берем любую нагрузку, лампочки, резисторы и т.п. Как вариант, можно использовать электронную нагрузку, но в этом случае подключаем ее через диодный мост с фильтрующим конденсатором.
Ждем примерно с час, если температура не превысила 60, то увеличиваем нагрузку. Дальше думаю процедура понятна.
Есть правда небольшая оговорка, температура трансформатора может заметно отличаться в зависимости от того, есть ли корпус и насколько он большой, но зато дает весьма точный результат. Единственный минус, тест очень долгий.
Подобные трансформаторы я использую в последние 10-15 лет крайне редко, потому они лежат где нибудь на дальних полках балкона и когда искал, наткнулся на весьма любопытные индикаторы, ИН-13. Покупал для индикатора уровня в усилитель, но так и забросил в итоге. Теперь вот нашел и думаю, что из них можно сделать, возможно у вас есть идеи и предложения. В случае интересной идеи, попробую сделать и показать процесс в виде обзора.
design – Как построить тороидальный трансформатор?
Задавать вопрос
спросил
Изменено 12 месяцев назад
Просмотрено 6к раз
\$\начало группы\$
Я хотел бы построить тороидальный трансформатор.
Каковы формулы для определения размеров различных компонентов?
РЕДАКТИРОВАТЬ: Я пытаюсь объясниться лучше…
Я хотел бы создать тороидальный трансформатор для источника питания:
- первичный: 230 В @ 50 Гц
- вторичное: 2 x 12 В
- мощность: 150ВА
Теперь для трансформаторов с многослойным сердечником E у меня есть формулы для расчета N витков, необходимых для первичной и вторичной обмотки, на основе требуемых входных и выходных напряжений . 2\$, а не L \$\times\$ W центральной стойки, но точная форма сердечника не имеет большого значения.
Вам понадобится расчет объема ядра для потерь, но это простой поиск листинга таблицы данных или поиск формулы измерения.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Очень важно указать ВЧ-тороид, например, балун с центральным отводом для смещения усилителя класса AB, или тороид питания от сети переменного тока, такой как xfrmr для моего полуаудиофильского усилителя старого проигрывателя, питаемого старомодным линейным регулятором.
В грубом первом приближении вы будете покупать ядро у кого-то, если только вы не делаете свое собственное, и у этого mfgr будут полезные таблицы данных и книги, бесплатно или на продажу. У компаний Amidon и Palomar есть отличные книги по проектированию радиочастот для своих продуктов. С другой стороны, «Руководство по проектированию и применению ферромагнитных сердечников» от MFJ обойдется вам примерно в 20 долларов.
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Для изготовления тороидального трансформатора мощностью 150 ВА вам понадобится тороидальный сердечник следующих размеров. OD (внешний диаметр) – 75 мм, ID (внутренний диаметр) – 40 мм, высота – 50 мм.
Первичный виток – 830, диаметр провода магнита – 0,61мм ВА 230*0,67А =155ВА вторичный виток- 87, ————————– 1,83 мм ВА 24*6,44 А = 155 ВА
\$\конечная группа\$
Расчет индуктивности рассеяния в обмотках трансформатора
- DOI:10.1109/63.285502
- Идентификатор корпуса: 111139557
@article{Hurley1994CalculationOL, title={Расчет индуктивности рассеяния в обмотках трансформатора}, автор = {Уильям Джерард Херли и Д. Дж. Уилкокс}, journal={Транзакции IEEE по силовой электронике}, год = {1994}, громкость = {9}, страницы={121-126} }
- W. G. Hurley, D. Wilcox
- Опубликовано в 1994 г.
- Physics
- IEEE Transactions on Power Electronics
Представлена формула сердечника для расчета взаимного сопротивления между обмотками трансформатора на ферромагнитных магнитах. Формула основана на решении уравнений Максвелла для катушек на ферромагнитных сердечниках и поэтому обеспечивает максимальную точность. Формула зависит от частоты и учитывает влияние вихревых токов в сердечнике на распределение потока, а также представляет потери сердечника на вихревые токи в виде эквивалентного сопротивления. Представлены экспериментальные результаты для утечки…
View Via Publisher
Расчет паразитических элементов в трансформаторах тороидальных ядра
- A. Baktash, A. Vahedi
Физика, Инженер
IEEE Transaction формулы для расчета индуктивности рассеяния и паразитной емкости трансформатора с тороидальным сердечником. Аналитический подход используется для расчета рассеяния…
Расчет индуктивности рассеяния планарных трансформаторов с магнитным шунтом
- Jun Zhang, Z. Ouyang, M. Duffy, M. Andersen, W.G. Hurley
Physics, Engineering
2013 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition
- 2013
- М. Амирбанде, А. Вахеди
Физика, инженерия
IEEE Transactions on Plasma Science
- 2020
- Х. Чан, К. Ченг, Д. Сутанто
Физика
- 2003
- Z. Ouyang, O.C. Thomsen, M. Andersen
Машиностроение, физика
2009 Международная конференция по силовой электронике и приводным системам (PEDS)
- 2009
- S. Jazebi, F. de León
Машиностроение, Физика
IEEE Transactions on Power Delivery
- 2015
- Haonan Tian, Zhongbao Wei, Sriram Vaisambhayana, M. P. Thevar, Anshuman Tripathi, P. Kjær
Инженерное дело, физика
4-я Южная конференция IEEE по силовой электронике (SPEC), 2018 г. распределением интенсивности и методом накопленной магнитной энергии, а также использует среднюю длину витка отдельного слоя, что делает расчет более точным.
Частотно-зависимая модель индуктивности рассеяния для магнитных компонентов
- P. Wilson, R. Wilcock
Engineering
- 2012
Теоретические методы расчета потерь обмотки в зависимости от частоты хорошо задокументированы, но изменение индуктивности рассеяния магнитных компонентов в зависимости от частоты было…
Моделирование соленоидального трансформатора для расчета индуктивности рассеяния с использованием вихретокового реактивного поля
- Ka Wai Eric Cheng
Материаловедение, физика
IEEE Transactions on Magnetics
- 2005
Конструкция высокочастотного силового преобразователя очень сложна, поскольку индуктивность рассеяния трансформатора влияет на его характеристики. С учетом высокочастотного вихревого тока…
Моделирование соленоидального трансформатора для расчета индуктивности рассеяния с использованием вихретокового реактивного поля
- К. Ченг
Материаловедение, физика
- 2005
Конструкция высокочастотного преобразователя мощности очень сложна, поскольку индуктивность рассеяния трансформатора влияет на его характеристики. С учетом высокочастотного вихревого тока…
ПОКАЗАНЫ 1-8 ИЗ 8 ЛИТЕРАТУРЫ
Расчет собственного и взаимного сопротивления между секциями обмоток трансформатора
- D. Wilcox, W.G. Hurley, M. Conlon
Физика
- 1989
В статье показано, как новая формула частотно-зависимого импеданса, полученная в предположении твердого однородного сердечника, может быть адаптирована для расчета собственного и взаимного импедансов катушки…
Воздействие вихревых токов в обмотках трансформатора
- П. Л. Доуэлл
Физика
- 1966
Рассмотрено влияние вихревых токов в обмотках трансформатора и получен метод расчета сопротивления обмотки трансформатора. индуктивность с частотой для трансформаторов…
Расчет полного сопротивления короткого замыкания многообмоточного трансформатора по его геометрии
Путем рассмотрения набора испытаний на короткое замыкание, которые могут быть выполнены на многообмоточном трансформаторе, получены аналитические выражения для индуктивностей рассеяния между все пары трансформатора…
Расчет собственного и взаимного импеданса катушек на ферромагнитных сердечниках
- D. Wilcox, M. Conlon, W.G. Hurley
Математика
- 1988
- F. Grover
Машиностроение
- 1981
плоский трансформатор для увеличения индуктивности рассеяния, который можно использовать в качестве последовательной катушки индуктивности в резонансных цепях, таких как резонансная LLC…
Расчет индуктивности рассеяния в трансформаторе с тороидальным сердечником и неперемежающимися обмотками
В последнее время большое внимание уделяется трансформаторам с тороидальным сердечником. Компактность и вес трансформаторов такого типа делают их пригодными для применения в силовой электронике. В некоторых областях…
Расчет индуктивностей высокочастотных трансформаторов с воздушным сердечником со сверхпроводниковой обмоткой для преобразователей постоянного тока
Предложена упрощенная формула Неймана для расчета индуктивности трансформатора спиральной формы. Преимущество использования предложенного метода заключается в том, чтобы избежать громоздких и утомительных…
Анализ и сравнение индуктивности рассеяния в различных схемах обмоток планарного трансформатора
Соединение обмоток можно легко увеличить, используя многослойное плоское соединение обмоток. Чередование — это хорошо известный метод, используемый для уменьшения индуктивности рассеяния и минимизации…
Модель трансформатора на основе дуальности, включая эффекты вихревых токов в обмотках
В статье представлен общий метод построения эквивалентных электрических цепей силовых трансформаторов с учетом вихретоковых эффектов в обмотках и сердечнике. Высокочастотная эквивалентная двойная модель для…
Расчет и экспериментальная проверка индуктивности рассеяния среднечастотного трансформатора
Расчет индуктивности: рабочие формулы и таблицы
Этот авторитетный сборник формул и таблиц упрощает проектирование катушек индуктивности для инженеров-электриков.