fon5

Расчет силового тороидального трансформатора

Перед конструкторами радиоэлектронной аппаратуры часто ставится задача создания таких устройств, которые отличались бы небольшими размерами и минимальным весом.
Практика показала, что лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. По сравнению с броневыми сердечниками из Ш-образных пластин тороидальные трансформаторы имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмотки н повышенным КПД. 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 тороидальных трансформаторов слишком громоздок и сложен, приводим таблицу 1, с помощью которой радиолюбителю будет легче произвести расчет тороидального трансформатора мощностью до 120 Вт. Точность расчета вполне достаточна дли любительских целей. Расчет параметров тороидального трансформатора, не вошедших в таблицу, аналогичен расчету трансформаторов на Ш-образпом сердечнике.
Таблицей 1 можно пользоваться при расчете трансформаторов на сердечниках холоднокатаной стали Э310, Э320, Э330 с толщиной ленты 0,3 — 0,5 мм и стали Э340, 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 диаметров сердечника при ее применении неизбежно увеличивается толщина намотки по внутреннему диаметру.
Для намотки тороидальных трансформаторов необходимо применять обмоточные провода с повышенной механической и электрической прочностью изоляции. При намотке вручную следует пользоваться проводами ПЭЛШО, ПЭШО (таблица3). В крайнем случае можно применить провод П0В-2. В качестве межобмоточной и внешней изоляции пригодны фторопластовая пленка П0ТФ толщиной 0,01.— 0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06-0,12 мм или батистовая лента.

Пример расчета трансформатора.
Дано:
напряжение питающей сети Uc = 220 В,
выходное напряжение Uн = 24 В,
ток нагрузки Iн = 1,8 А.
1. Определяют мощность вторичной обмотки:
P = Uн·Iн = 24·1,8 = 43,2 Вт.
2. Определяют габаритную мощность трансформатора:
Pг = P/η = 43,2/0,92 = 48 Вт,
где величину к. п. д. η и другие необходимые для расчета данные выбирают по таблице 1 из нужной графы ряда габаритных мощностей.
3. Находят площадь сечения тороида:
Sрасч = √(Pг/1,2) = √(48/1,2) = 5,8 см².
4. Зная площадь сечения подбирают размеры сердечника Dc, dc и hc в таблице 2, чтобы они соответствовали размерам в формуле:
S = [( Dc - dc )/2]·hc.
Ближайший подходящий стандартный тип сердечника - ОЛ 50/80-40 площадь сечения которого равна:
S = [(8 - 5)/2]·4 = 6 см² ( не менее Sрасч ).
5. При определении внутреннего диаметра сердечника должно быть выполнено условие dc ≥ d'c:
d'c = √(2,4·S) = √(2,4·6) = 3,8 см², т.е. неравенство выполняется - 5>3,8.
6. Предположим, что выбран тороид из стали Э320, тогда число витков на вольт определяют по формуле:
w1 = 33,3/S =33,3/6 = 5,55 витков/В
7. Находят расчетные числа витков первичной обмотки:
W1-1 = w1·Uc = 5,55·220 = 1221 виток,
и вторички:
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 необходимо увеличить количество ее витков лишь на 3%:
W1-2 = 133·1,03 =137 витков.
8. Определяют диаметр провода первичной обмотки:
d1 = 1,13·√(I1/∆),
где I1 - ток первичной обмотки трансформатора, определяемый из формулы:
I1 = 1,1·(Pг/Uc) = 1,1·(48/220) = 0,24 A.
Тогда
d1 = 1,13·√(0,24/3,5) = 0,299 мм.
Выбирают ближайший диаметр провода в сторону увеличения (0,31 мм).
Диаметр провода вторичной обмотки:
d2 = 1,13·√(Iн/∆) = 1,13·√(1,8/3,5) = 0,8 мм.
Трансформаторы, рассчитанные с помощью приводимой таблицы, после изготовления подвергались испытаниям под постоянной максимальной нагрузкой в течение нескольких часов и показали хорошие результаты .

tor transfor1

Инж. Г. Мартынихин. "Радио" 1972г. №3. toroid

tor transfor3

provod

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet