Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет обмоток тороидального трансформатора

Расчет обмоток тороидального трансформатора

Очень часто радиолюбители при изготовлении малогабаритной электронной аппаратуры применяют силовые трансформаторы с использованием тороидальных сердечников. Технология намотки обмоток на тороидальном сердечнике более сложная и трудоемкая, чем на броневом сердечнике из Ш-образных пластин, зато трансформатор на тороидальном сердечнике имеет значительно меньший вес при той же мощности, меньшие габариты и намного больший КПД. Обмотка такого трансформатора лучше охлаждается. Если обмотки равномерно распределить по периметру тороида, то поле рассеивания будет иметь меньшую величину, поэтому экранировать такие трансформаторы необязательно.

Полный и точный расчет трансформатора на тороидальном сердечнике сложнее, чем на броневом сердечнике. Автор этой статьи пользуется таблицей для расчета тороидальных трансформаторов мощностью до 120 Вт. Неточность расчета составляет примерно 5. 7%. Расчет параметров, не входящих в таблицу, производится так же, как и при расчете трансформатора на Ш-образном сердечнике.

Таблица предназначена для расчета трансформаторов на сердечниках из холоднокатаной стали Э310, Э320, ЭЗЗО с толщиной ленты 0,3. 0,5 мм, а также стали Э340, Э350, Э360 с толщиной ленты 0,5. 0,1 мм при частоте первичной (питающей) сети 50 Гц. Стали с такими параметрами наиболее часто встречаются в практике. При намотке трансформаторов на сердечниках из тороида лучше применять межобмоточную и внешнюю (наружную) изоляцию. Межслоевая изоляция дает возможность более равномерной укладки провода намотки, но при этом увеличивается толщина намотки, то есть уменьшается внутреннее окно тороида. А крепление такого трансформатора обычно осуществляют с помощью болтика, пропускаемого через внутреннее отверстие намотанного тороидального трансформатора и щечек. При намотке трансформаторов на сердечнике из тороида необходимо применять обмоточные провода с повышенной механической и электрической прочностью. Например, при ручной намотке лучше всего использовать провод типа ПЭЛШО, ПЭШО. В крайнем случае, можно использовать провод типа ПЭВ-2. Для внешней и межобмоточной, а иногда и для межвит-ковой изоляции необходимо использовать фторопластовую ленту типа ПЭТФ толщиной 0,01. 0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06. 0,2 мм и батистовую ленту.

Пример расчета трансформатора на тороидальном сердечнике Исходные данные: напряжение питания 220 В (Uc), напряжение вторичной обмотки 20 В (Uвых), ток

нагрузки на вторичную обмотку 2,5 А (Iн).

1. Определяют мощность вторичной обмотки:

Р=Uвых ∙ Iн=20 ∙ 2,5=50 (Вт).

2. Определяют габаритную мощность тороидального трансформатора:

где η — КПД и другие нужные данные берутся из расчетной таблицы.

3. Определяют площадь сечения сердечника:

Срасч=(Рг) 0,5 /1,25=53 0,5 /1,25=6 (см 2 ).

4. По справочнику выбирают размеры сердечника:

Самый близкий типовой размер тороидального сердечника ОЛ 50/80 — 40. Площадь сечения этого сердечника равна: S=(8-5)/2 ∙ 4=6 (см 2 ) (S взятого сердечника должна быть не менее расчетной S).

5. При нахождении внутреннего диаметра необходимо выполнение условия:

dc’=(2,4 ∙ S) 0,5 =(2,4 ∙ 6) 0,5 =3,8 ( см ), т.е. 5 больше 3,8.

6. Возьмем сердечник из стали Э320, тогда число витков на 1 вольт определяют по формуле:

W=33,3/S=33,3/6=5,55 (витка на вольт).

7. Находят количество витков в обмотках:

Wc=W ∙ Uc=5,55 ∙ 220=1221 (виток);

Wвыx=W ∙ Uвыx=5,55 ∙ 20=111 (витков).

В трансформаторах на тороидах магнитный поток рассеивания очень маленький, следовательно, падение напряжения на выходных обмотках зависит только от омического сопротивления выходной обмотки. Поэтому для трансформаторов на тороидах увеличивать количество витков на выходных обмотках нужно только на 3%.

Значит, Wвыx= 114,3 витка, а лучше — 115 витков.

8. Определение диаметра проводов производят по формуле:

Ток первичной (сетевой) обмотки определяют по формуле:

Ic=1,1 ∙ Pr/Uc=1,1 ∙ 53/220=0,25 (А);

Dc= 1,13(Ic/ Δ )S= 1,13(0,25/3)S=0,326 (мм).

Выбирают наиболее близкий диаметр намоточного провода — 0,33 мм.

dвых= 1,13(Iн/ Δ ) 0,5 = 1,13(2,5/3) 0,5 = 1,01 (мм).

Можно взять провод d=1,0 мм.

Примечание. Рr — габаритная мощность трансформатора; W1 — число витков на вольт для стали Э310, Э320, Э33О;

W2 — число витков на вольт для стали Э340, Э350, Э360; S —

площадь сечения сердечника; Δ — допустимая плотность тока в обмотках; η — КПД трансформатора.

Читайте так же:
Пресс рулонный для сена

Расчет обмоток тороидального трансформатора

Целью расчета является получение заданных выходных параметров трансформатора (для сети с частотой 50 Гц) при его минимальных габаритах и массе.

Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопровода, т. е. определения его конфигурации и геометрических размеров.

Наиболее широко распространены три вида конструкции магнитопроводов, приведенные на рис. 1.
Рис. 1. Конструкции магнитопроводов трансформаторов:

а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного

Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в изготовлении.

Трансформатор с кольцевым сердечником (тороидальный) может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, тороидальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении.

Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:

— напряжение первичной обмотки Ui;

— напряжение вторичной обмотки Uz;

— ток вторичной обмотки l2;

— мощность вторичной обмотки Р2 = I2 * U2 = Рвых

Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

Размеры магнитопровода выбранной конструкции, необходимые для получения от трансформаторов заданной мощности, могут быть найдены на основании выражения:

Sст- сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки;

Sок — площадь окна в магнитопроводе;

Вмах- магнитная индукция, см. табл. 1;

J — плотность тока, см. табл. 2;

Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл. 3;

Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл. 4;

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц 1 и 2.
Таблица 1

Конструкция магнитопроводаМагнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт]
5-1515-5050-150150-300300-1000
Броневая (пластинчатая)1,1-1,31,31,3-1,351,351,35-1,2
Броневая (ленточная)1,551,651,651,651,65
Кольцевая1,71,71,71,651,6

Таблица 2

Конструкция магнитопроводаПлотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт]
5-1515-5050-150150-300300-1000
Броневая (пластинчатая)3,9-3,03,0-2,42,4-2,02,0-1,71,7-1,4
Броневая (ленточная)3,8-3,53,5-2,72,7-2,42,4-2,32,3-1,8
Кольцевая5-4,54,5-3,53,53,0

Коэффициент заполнения окна Кок приведен в таблице 3 для обмоток, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией.

Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зависит от толщины стали, конструкции магнитопровода (пластинчатая, ленточная) и способа изоляции пластин или лент друг от друга. Величина коэффициента Кст для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 4
Таблица 3

Конструкция магнитопроводаРабочее напряж. [В]Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт]
5-1515-5050-150150-300300-1000
Броневая (пластинчатая)до 1000,22-0,290,29-0,300,30-0,320,32-0,340,34-0,38
100-10000,19-0,250,25-0,260,26-0,270,27-0,300,30-0,33
Броневая (ленточная)до 1000,15-0,270,27-0,290,29-0,320,32-0,340,34-0,38
100-10000,13-0,230,23-0,260,26-0,270,27-0,300,30-0,33
Кольцевая0,18-0,200,20-0,260,26-0,270,27-0,28

Таблица 4

Конструкция магнитопроводаКоэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм
0,080,10,150,20,35
Броневая (пластинчатая)0,7(0,75)0,85 (0,89)0,9 (0,95)
Броневая (ленточная)0,870,900,910,93
Кольцевая0,850,88

1. Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой.

2. Коэффициент заполнения для ленточных магнитопроводов указаны при изготовлении их методом штамповки и гибки ленты.

Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.
Величину номинального тока первичной обмотки находим по формуле:

, где величина h и COS j трансформатора, входящие в выражение, зависят от мощности трансформатора и могут быть ориентировочно определены по таблице 5.
Таблица 5

ВеличинаСуммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]
2-1515-5050-150150-300300-1000
h броневой ленточный0,5-0,60,6-0,80,8-0,90,90-0,930,93-0,95
0,76-8,880,88-0,920,92-0,950,95-0,96
COS j0,85-0,900,90-0,930,93-0,950,95-0,930,93-0,94

Токи вторичных обмоток обычно заданы. Теперь можно определить диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции. Сечение провода в обмотке: Snp = I/J, диаметр

Читайте так же:
Наборы плашек и метчиков

Определяем число витков в обмотках трансформатора:

,где n — номер обмотки,

а U — падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. таблицы 6 и 7. Следует отметить, что данные для -U, приведенные в таблице 6, для многообмоточных трансформаторов требуют уточнения. Рекомендуется принимать значения а U для обмоток, расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10. 20% меньше, а для наружных обмоток на 10. 20% больше указанных в таблице.

В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Это следует учитывать при определении числа витков обмоток — значения а U берутся из таблицы 7.

Таблица 6

Конструкция броневая, величина а UСуммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт
5-1515-5050-150150-300300-1000
а U120-1313-66-4.54,5-33-1
а U225-1818-1010-88-66-2

Таблица 7

Конструкция кольцевая, величина а UСуммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт
8-2525-6060-125125-250250-600
а U17653,52,5
а U27653.52.5

Пример расчета сетевого тороидального трансформатора

Входное напряжение U1 = 220 В

Выходное напряжение U2 = 22 В

Максимальный ток нагрузки I2 = 10 А

Мощность вторичной цепи определяем из формулы:

P2 = U2 * l2 =220 Вт

Имеется кольцевой ленточный магнитопровод с размерами: в = 4 см, с = 7,5 см, а = 2 см (рис. 7.17в). Sок = pЧ R2 = 3,14 Ч 3,752 = 44,1 кв. см ; Sст = а Ч в = 2 Ч 4 = 8 кв. см

Воспользовавшись формулой мощности и таблицами, определяем, какую максимальную мощность можно снять сданного магнитопровода:

Расчетная величина превышает необходимую по исходным данным (Р2 = 220 Вт), что позволяет применить данный магнитопровод для намотки нужного трансформатора, но если требуются минимальные габариты трансформатора, то железо магнитопровода можно взять меньших размеров (или снять часть ленты), в соответствии с расчетом.
Номинальный ток первичной обмотки:
Сечение провода в обмотках:
Диаметр провода в обмотках:

Выбираем ближайшие диаметры провода из ряда стандартных размеров, выпускаемых промышленностью, — 0,64 и 2 мм, типа ПЭВ или ПЭЛ.
Число витков в обмотках трансформатора:

Простой расчет тороидальных трансформаторов

1 Простой расчет тороидальных трансформаторов Простой расчет тороидальных трансформаторов (по таблице) При изготовлении малогабаритной радиоэлектронной аппаратуры лучше всего использовать трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с броневыми сердечниками из Ш-образных пластин они имеют меньший вес и габариты, обладают повышенным КПД, а их обмотка лучше охлаждается. 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 трансформаторов на тороидальных сердечниках слишком громоздок и сложен, приводим таблицу, с помощью которой легко рассчитать тороидальный трансформатор мощностью до 120 Вт. Точность расчета вполне достаточна для любительской практики. Расчет параметров тороидального трансформатора, не вошедших в таблицу, аналогичен расчету трансформаторов на Ш-образном сердечнике. Таблицей можно пользоваться при расчете трансформаторов на сердечниках из холоднокатаной стали Э310, Э320, Э330 с толщиной ленты 0,35-0,5 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. В крайнем случае можно применить провод ПЭВ-2. В качестве межобмоточной и внешней изоляции пригодны фторопластовая пленка ПЭТФ толщиной 0,01-0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06-0,012 мм или батистовая лента. 1 / 9

2 Пример расчета трансформатора. Дано: напряжение питающей сети U с = 220 В, выходное напряжение U H = 12 В, ток нагрузки I н = 3,6 А. 1. Определяют мощность вторичной обмотки: P = U ХI н = 12х3, 6 = 43,2 Вт. 2. Определяют габаритную мощность трансформатора: Величину КПД и другие необходимые для расчета данные выбирают по таблице из нужной графы ряда габаритных мощностей. 3. Находят площадь сечения сердечника: 4. Подбирают размеры сердечника D в, г и ч с с: 2 / 9

Читайте так же:
Станок для заточки маникюрного инструмента своими руками

3 равна Ближайший стандартный тип сердечника — ОЛ50/80-40, площадь сечения которого условие: (Не менее 5. При расчетной). определении D внутреннего диаметра сердечника должно быть выполнено C> D ‘с то есть 5> 3,8. 6. Предположим, выбран сердечник из стали Э320, тогда число витков на вольт определяют по формуле падение сопротивлением, обмотках стержневого вторичной 7. Так W 1-1 Находят как W тороидальных 1 * расчетные U е 5,55 х220 числа трансформаторах = витков 1221 виток, первичной W магнитный = 1-2 и Вт вторичной 1 * поток U н = обмоток: Определяют = 66X1, напряжения тороидального обмотки и 03 броневого диаметры = вследствие 68 необходимо витков. в обмотках типов. проводов чего увеличить определяется Поэтому относительная обмоток: для количество значительно компенсации практически величина ее меньше, витков падения потерь лишь 5,55 рассеяния лишь чем х12 их на напряжения в активным = сопротивлении трансформаторах 66 весьма 3%. витков. мал, в то где I 1 — ток первичной обмотки трансформатора, определяемый из формулы Выбирают ближайший диаметр провода в сторону увеличения (0,31 мм): Таблица для расчета тороидальных трансформаторов Pг, В т w1 w2 3 / 9

4 S, 2см А, 2 А / мм ч,% До / S 4 / 9

5 38 / S (Pг) (1/2) 4,5 0,8 5 / 9

6 / S 32 / S (Pг) (1/2) / 1,1 4 0, ,3 / S 29 / S 6 / 9

7 (Pг) (1/2) / 1,2 3,5 0, / S 28 / S (Pг) (1/2) / 1, / 9

8 0,95 Примечание. Р г — габаритная мощность трансформатора ш т — число витков на вольт для стали Э310, Э320, Э330, со 2 — число витков на вольт для стали Э340, Э350, Э360, S — площадь сечения сердечника, A-допустимая плотность тока в обмотках, I) — КПД трансформатора / 9

Расчет трансформатора

Трансформаторы используются в блоках питания различной аппаратуры для преобразования переменного напряжения. Блоки питания, собранные по трансформаторной схеме, постепенно снижают распространенность благодаря тому, что современная схемотехника позволяет понизить напряжение без самого громоздкого и тяжелого элемента системы питания. Трансформаторы для блока питания актуальны в тех случаях, когда габариты и масса не критичны, а требования к безопасности велики. Обмотки (кроме автотрансформатора) осуществляют гальваническое разделение и изоляцию цепей первичного (или сетевого) и вторичного (выходного) напряжений.

Трансформатор

Принцип действия и разновидности трансформаторов

Работа устройства основана на всем известном явлении электромагнитной индукции. Переменный ток, проходящий через провод первичной обмотки, наводит переменный магнитный поток в стальном сердечнике, а он, в свою очередь, вызывает появление напряжения индукции в проводе вторичных обмоток.

Совершенствование трансформатора с момента его изобретения сводится к выбору материала и конструкции сердечника (магнитопровода).

Типы сердечников

Металл для магнитопровода должен иметь определенные технические характеристики, поэтому были разработаны специальные сплавы на основе железа и особая технология производства.

Для изготовления трансформаторов наибольшее распространение получили следующие типы магнитопроводов:

  • броневые;
  • стержневые;
  • кольцевые.

Силовой трансформатор низкой частоты, как понижающий, так и повышающий, имеет сердечник из отдельных пластин трансформаторного железа. Такая конструкция выбрана из соображения минимизации потерь из-за образования вихревых токов в сердечнике, которые нагревают его и снижают КПД трансформатора.

Броневые сердечники наиболее часто выполняются из Ш-образных пластин. Стержневые магнитопроводы могут изготавливаться из П-образных, Г-образных или прямых пластин.

Кольцевые магнитопроводы выполняются из тонкой ленты трансформаторной стали, намотанной на оправку и скрепленной клеящим составом.

Из ленты также могут выполняться броневые и стержневые сердечники, причем такая технология наиболее часто встречается у маломощных устройств.

Виды магнитопроводов

Ниже приведена методика расчета трансформатора, где показано:

  • как рассчитать мощность трансформатора;
  • как выбрать сердечник;
  • как определить количество витков и сечение (диаметр) проводов обмоток;
  • как собрать и проверить готовую конструкцию.

Исходные данные, необходимые для расчета

Расчет сетевого трансформатора начинается с определения его полной мощности. Поэтому, перед тем, как рассчитать трансформатор, нужно определиться с мощностью потребления всех, без исключения, вторичных обмоток. Согласно мощности выбирается сечение сердечника. Опять же, от мощности определенным образом зависит и КПД. Чем больше полная мощность, тем выше КПД. Принято в расчетах ориентироваться на такие значения:

  • до 50 Вт – КПД 0.6;
  • от 50 Вт до 100 Вт – КПД 0.7;
  • от 100 Вт до 150 Вт – КПД 0.8;
  • выше 150 Вт – КПД 0.85.
Читайте так же:
Судно Котлас

Количество витков сетевой и вторичной обмоток рассчитывается уже после выбора магнитопровода. Диаметр или поперечное сечение проводов каждой обмотки определяется на основании протекающих через них токов.

Выбор магнитопровода сердечника

Минимальное сечение сердечника в см2 определяется из габаритной мощности. Габаритная мощность трансформатора – это суммарная полная мощность всех вторичных обмоток с учетом КПД.

Итак, мощность трансформатора можно определить, это полная суммарная мощность всех вторичных обмоток:

Умножая полученное значение на КПД, завершаем расчет габаритной мощности.

Определение площади стержня сердечника производится после того, как произведен расчет габаритной мощности трансформатора из такого выражения:

Зная площадь сечения центрального стержня магнитопровода, можно подбирать нужный из готовых вариантов.

Важно! Сердечник, на котором будут располагаться обмотки, должен иметь, по возможности, сечение, как можно более близкое к квадрату. Площадь сечения должна быть равной или несколько больше расчетного значения.

Качество работы и технологичность сборки также зависит от формы магнитопровода. Наилучшим качеством обладают конструкции, выполненные на кольцевом магнитопроводе (тороидальные). Их отличает максимальный КПД для заданной мощности, наименьший ток холостого хода и минимальный вес. Основная сложность заключается в выполнении обмоток, которые в домашних условиях приходится мотать исключительно вручную при помощи челнока.

Проще всего делать трансформаторы на разрезных ленточных магнитопроводах типа ШЛ (Ш-образный) или ПЛ (П-образный). Как пример, можно привести мощный трансформатор блока питания старого цветного телевизора.

Трансформатор телевизора УЛПЦТИ

Трансформатор телевизора УЛПЦТИ

Трансформаторы старого времени выпуска или современные дешевые выполнены с использованием отдельных Ш,- или П-образных пластин. Технологичность выполнения обмоток у них такая же, как у ленточных разрезных, но трудность состоит в сборке магнитопровода. Такие устройства практически всегда будут иметь повышенный ток холостого хода, особенно, если используемое железо низкого качества.

Расчет количества витков и диаметра проводов

Расчет трансформатора начинается с определения необходимого количества витков обмоток на 1 В напряжения. Найденное значение будет одинаковым для любых обмоток. Для собственных целей можно применить упрощенный метод расчета. Посчитать, сколько надо витков на 1 В можно, подставив площадь сечения стержня магнитопровода в см2 в формулу:

где k – коэффициент, зависящий от формы магнитопровода и его материала.

На практике с достаточной точностью приняты следующие значения коэффициента:

  • 60 – для магнитопровода из Ш,- и П-образных пластин;
  • 50 – для ленточных магнитопроводов;
  • 40 – для тороидальных трансформаторов.

Большие значения связаны с невозможностью плотного заполнения сердечника отдельными металлическими пластинами. Как видно, наименьшее количество витков будет иметь тороидальный трансформатор, отсюда и выигрыш в массе изделия.

Зная, сколько витков нужно на 1 В, можно легко узнать количество витков каждой из обмоток:

где U – значение напряжения холостого хода на обмотке.

У маломощных трансформаторов (до 50 Вт) нужно получившееся количество витков первичной обмотки увеличить на 5%. Таким образом, компенсируется падение напряжения, которое возникает на обмотке под нагрузкой (в понижающих трансформаторах первичная обмотка всегда имеет большее количество витков, чем вторичные).

Диаметр провода рассчитываем с учетом минимизации нагрева вследствие протекания тока. Ориентировочным значением считается плотность тока в обмотках 3-7 А на каждый мм2 провода. На практике расчет диаметра проводов обмоток можно упростить, используя простые формулы, что дает допустимые значения в большинстве случаев:

Трансформатор телевизора УЛПЦТИ

Меньшее значение применяется для расчета диаметров проводов вторичных обмоток, поскольку у понижающего трансформатора они располагаются ближе к поверхности и имеют лучшее охлаждение.

Зная расчетное значение диаметра обмоточных проводов, нужно выбрать из имеющихся такие, диаметр которых наиболее близок к расчетному, но не менее.

После определения количества витков во всех обмотках, расчет обмоток трансформатора не лишним будет дополнить проверкой, поместятся ли обмотки в окно магнитопровода. Для этого подсчитайте коэффициент заполнения окна:

Для тороидальных сердечников c внутренним диаметром D формула имеет вид:

Читайте так же:
Станок для резки шин

Для Ш,- и П-образных магнитопроводов коэффициент не должен превышать 0.3. Если это значение больше, то разместить обмотку не получится.

Тороидальный трансформатор

Выходом из ситуации будет выбор сердечника с большим сечением, но это если позволяют габариты конструкции. В крайнем случае, можно уменьшить количество витков одновременно во всех обмотках, но не более чем на 5%. Несколько возрастет ток холостого хода, и не избежать повышенного нагрева обмоток, но в большинстве случаев это не критично. Также можно немного уменьшить провода по сечению, увеличив тем самым плотность тока в обмотках.

Важно! Увлекаться увеличением плотности тока нельзя, поскольку это вызовет сильный рост нагрева и, как следствие, нарушение изоляции и перегорание обмоток.

Изготовление обмоток

Намотка провода обмотки трансформатора производится на каркас, изготовленный из плотного картона или текстолита, за исключением тороидальных сердечников, в которых обмотка ведется непосредственно на магнитопровод, который перед намоткой нужно тщательно заизолировать. Можно использовать готовый пластиковый, который продается вместе с магнитопроводом.

Сборный каркас обмотки

Сборный каркас обмотки

Пластиковый каркас

Между отдельными обмотками нужно прокладывать межобмоточную изоляцию. Важнее всего – хорошо заизолировать вторичную обмотку от первичной. В качестве изоляции можно использовать трансформаторную бумагу, лакоткань, фторопластовую ленту. Ленту из фторопласта нужно использовать с осторожностью. Несмотря на высочайшие электроизоляционные качества, тонкая лента фторопласта под действием натяжения или давления (особенно межу первичной и вторичной обмотками) способна «потечь» и обнажить отдельные витки обмотки. Особенно этим страдает лента для уплотнения сантехнических изделий.

Фторопластовая лента

В отдельных, ответственных случаях, в процессе намотки можно пропитать первичную обмотку (если трансформатор понижающий) изоляционным лаком. Пропитка готового устройства в домашних условиях эффекта почти не даст, поскольку лак не попадет в глубину обмотки. Для этих целей на производствах существует аппаратура вакуумной пропитки.

Выводы обмоток делаются отрезками гибкого изолированного провода для проводов, диаметр которых менее 0.5 мм. Более толстый провод можно выводить напрямую. Места пайки гибкого и обмоточного проводов нужно дополнительно проложить несколькими слоями изоляции.

Обратите внимание! При пайке выводов нельзя оставлять на месте спайки острые концы проводов или застывшего припоя. Такие места нужно аккуратно обрезать бокорезами.

Сборка трансформатора

При сборке нужно учитывать следующие нюансы:

  1. Пакет сердечника должен собираться плотно, без щелей и зазоров;
  2. Отдельные части ленточного магнитопровода подогнаны друг к другу, поэтому менять местами их нельзя. Требуется аккуратность, поскольку при отслоении отдельных лент их невозможно будет установить на место;
  3. Деформированные пластины сборного сердечника нельзя выравнивать молотком – трансформаторная сталь теряет свои свойства при механических нагрузках;
  4. Пакет пластин сборного сердечника должен быть собран максимально плотно, поскольку при работе рыхлого сердечника будет издаваться сильный гул, увеличивающийся при нагрузке;
  5. Весь пакет сердечника любого типа нужно плотно стянуть по той же причине.

Обратите внимание! Качество сборки будет лучше, если торцы ленточного разрезного сердечника перед сборкой покрыть лаком. Также готовый собранный сердечник перед окончательной утяжкой можно покрыть лаком.

При этом можно добиться значительного понижения постороннего звука.

Проверка готового трансформатора заключается в измерении тока холостого хода и напряжения обмоток под номинальной нагрузкой и на нагрев при максимальной нагрузке. Все измерения рассчитанного и собранного трансформатора нужно проводить только после полной сборки, поскольку с незатянутым сердечником ток холостого хода может быть больше обычного в несколько раз.

Ток холостого хода сильно различается в трансформаторах различных типов и составляет от 10 мА для тороидальных трансформаторов, до 200 мА – с Ш-образным сердечником из низкокачественного трансформаторного железа.

Измерение холостого тока

Измерение холостого тока

Приведен расчет трансформатора, который при наличии навыков можно произвести за пару десятков минут. Для тех, кто сомневается в своих силах или боится сделать ошибку, расчет силового трансформатора можно выполнить, используя калькулятор для расчета, который может работать как в off-line, так и в on-line режимах. Согласно данной методике возможна перемотка перегоревшего трансформатора. Для неисправного трансформатора расчет также ведется от имеющегося сердечника и значения напряжения вторичных обмоток.

Видео

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector