Расчет габаритной мощности тороидального трансформатора

Расчет габаритной мощности тороидального трансформатора

Упрощенный расчет тороидальных силовых трансформаторов

Быстро и с достаточно высокой точностью можно рассчитать силовой трансформатор на тороидальном сердечнике по следующей методике.

    Cуммарная мощность (P) определяется как сумма мощностей всех вторичных обмоток трансформатора, деленная на КПД (коэффициент полезного действия) тороидального трансформатора, который определяется по таблице 1.

Габаритная мощность

КПД (μ)

Коэффициент сечения (j)

Формула для определения габаритной мощности () имеет следующий вид:

Высчитывается площадь сечения сердечника тороидального трансформатора по формуле:

Где j – поправочный коэффициент сечения, определяемый из таблицы 1.

По полученному значению () выбирается самый подходящий по размерам тороидальный сердечник из таблицы 1 в разделе «Тороидальные магнитопроводы». Причем тороидальный сердечник выбирается таким образом, чтобы внутренний диаметр сердечника был больше или равнялся расчетной величине dr.

Далее по таблице 2 выбирается значение коэффициента g, который будет использован для расчета количества витков на вольт. В таблице 2, приведены значения коэффициента g в зависимости от применяемой в сердечнике стали и от габаритной мощности трансформатора.

Программный (он-лайн) расчет трансформатора, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку. Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже.

Описание вводимых и расчётных полей программы:

  1. — поле светло-голубого цвета – исходные данные для расчёта,
  2. — поле жёлтого цвета – данные выбранные автоматически из таблиц, в случае клика , поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения,
  3. — поле зелёного цвета – рассчитанное значение.
  • Геометрические параметры сердечника
    D = см
    d = см
    h = см
    Напряжение первичной обмотки
    U = В

    задать параметры вторичных обмоток

    Ввод табличных значений
    КПД = cos ф = B max = J = K ок = K ст = дельта U =
    Расчётные параметры трансформатора
    Sст = см 2 Sок = см 2 P
  • =

    Вт Pтор = Вт Iперв = А dперв = мм W на 1В = вит Wперв = вит Nперв = слой
    Читайте также:  Для чего предназначена поясная изоляция
    Параметры вторичных обмоток
    U1 = В I1 = А
    U2 = В I2 = А
    U3 = В I3 = А
    U4 = В I4 = А
    Расчетные параметры вторичных обмоток
    W 1 = вит d1 = мм W 2 = вит d2 = мм W 3 = вит d3 = мм W 4 = вит d4 = мм

    Sст ф — площадь поперечного сечения магнитопровода. Рассчитывается по формуле:
    Sст = h * (D – d)/2.

    Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе. Рассчитывается по формуле:
    Sок = π * d 2 / 4.

    Зная эти значения, можно рассчитать ориентировочную мощность трансформатора:
    Pc max = Bmax *J * Кок * Кст * Sст * Sок / 0.901

    В настоящее время наиболее распространены магнитопроводы следующих типов:


    Кое-где еще можно встретить Ш-образные плаcтинчатые сердечники, расчет таких трансформаторов аналогичен расчету Ш-образного ленточного.

    Тороидальный трансформатор 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 U1;
    • напряжение вторичной обмотки U2;
    • ток вторичной обмотки I2;

    1.Расчет трансформатора

    Расчет габаритной мощности трансформатора

    При выборе железа для трансформатора надо учитываять, чтобы габаритная мощность трансформатора была строго больше расчетной электрической мощности вторичных обмоток.

    Мощность вторичной обмотки Р2 = I2 * U2 = Рвых

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

    Другими словами — габаритная мощность трансформатора — это мощность которую способно "вынести" железо. Прежде чем перейти к формуле, сделаем несколько оговорок:

    • Главный качественный показатель силового трансформатора для радиоаппаратуры это его надежность. Следствие надежности — это минимальный нагрев трансформатора при работе (иными словами он должен быть всегда холодным!) и минимальная просадка выходных напряжений под нагрузкой (иными словами, трансформатор должен быть "жестким").
    • В расчетах примем КПД трансформатора 0,95
    • Так как речь в статье пойдет об обычном сетевеом трансформаторе, примем рабочую частоту равной 50Гц.
    • Учитывая то, что нам нужен надежный трансформатор, и учитывая то, что напряжение в сети может иметь отклонения от 220 вольт до 10%, принимаем В=1,2 Тл
    • Плотность тока принимаем 3,5 А/мм2
    • Коэффициент заполнения сердечника сталью принимаем 0,95
    • Коэффициент заполнения окна принимаем 0,45
    Читайте также:  Леруа уголок под шпаклевку

    Исходя из принятых допущений, формула для расчета габаритной мощности у нас примет вид:

    Р=1.9 * Sc * So
    Где:
    Sc и So — площади поперечного сечения сердечника и окна, соответственно [кв. см];

    2. Определение количества витков в обмотках.

    Прежде всего расчитываем количество витков в первичной обмотке.

    упрощенная формула будет иметь вид:

    Р=40 * U / Sc Где:
    Sc — площадь поперечного сечения сердечника, соответственно [кв. см]; U — напряжение первичной обмотки [В];

    Количество витков во вторичной обмотке можно расчитать по этой же формуле, увеличив число витков примерно на 5% (КПД трансформатора), но можно поступить проще: после того как намотана первичка — наматываем поверх нее 10 витков и измеряем напряжение. Зная какое напряжение требуется получить на выходе трансформатора и зная какое напряжение приходится на 10 витков — определяем необходимое число витков.

    3. Расчет диаметра провода.

    Рассчитываем диаметры проводов обмоток исходя из протекающих в них токов по следующим формулам (для меди, серебра или алюминия):

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector