Расчета трансформатора онлайн калькулятор: Калькулятор расчёта трансформатора питания онлайн / Калькулятор / Элек.ру

Содержание

250 ампер сечение кабеля на обмотку трансформатора. Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора. Ламповый звук hi-end и ретро электроника. Исходные данные для расчета трансформатора

Такая методика расчета трансформаторов конечно очень приблизительная но для радиолюбительской практики вполне подходит.
Кроме этого все нижеперечисленные расчеты актуальны только лишь для трансформаторов с Ш-образным сердечником и для работы с током промышленной частоты 50 Гц.

Итак, начнем….

Задача: нужен трансформатор с выходным напряжением 12V и током на вторичной обмотке не менее 1A. (если обмоток несколько то токи складываются).

Потери энергии в трансформаторе

Примеры трансформаторов повышающего и понижающего напряжения. Шаг вниз: электрические сети, стерео, подстанции, источники питания низкого напряжения и аудиосистемы в телевизорах. Энергия может быть потеряна как: тепло в катушках из-за сопротивления провода; неполная передача магнитного поля; нагрев сердечника из-за индуцированных токов в нем. Это сокращается за счет того, что сердечник из изолированного мягкого железа в ламинированных полосках. Если бы это не было сделано, ядра крупных трансформаторов были бы настолько горячими, что они расплавились бы.

Мощность вторичной обмотки получается 12V* 1A =12W.
Так как КПД у трансформаторов приблизительно 85%, то мощность забираемая первичкой при работе будет приблизительно в 1,2 раза выше и получится 12W * 1.2 = 14.4W.

Где S- площадь сердечника, P1- мощность первичной обмотки .
получится 4,93 кв.см. (ну в общем округлим до 5….)
Это необходимая минимальная площадь сердечника. Если есть возможность применить больше-это даже лучше.

Анимация анимации трансформатора школьной физики

Скопируйте и заполните следующую таблицу. Первый был сделан для вас.

Несколько интересных экспериментов с трансформатором
Первичная катушка соединена с сетью, сердечник «открывается», так что одна его рука вертикальна, а вторичная — просто алюминиевое кольцо, как показано на диаграмме.
Когда ток включен, кольцо вылетает в воздух, обычно оставляя ядро. Индуцированные токи в алюминиевом кольце действуют в противоположном направлении от катушек, и поэтому магнитное поле кольца отталкивает магнитное поле катушки, и поэтому кольцо вылетает в воздух.


Здесь:
W- количество витков,
Ктр- коэффициент трансформации,
Sс- площадь сечения сердечника .

Так как мы решили взять Ктр=50, то считаем:
W1= 50/5 * 220 = 2200
W2= 50/5 * 12 = 120

где I это ток протекающий через обмотку.
Ах, да…. мы же еще не знаем ток который будет потреблять первичка….

Ну, что же, это тоже не проблема: напряжение мы знаем, мощность тоже, получается:
I1= P1/U1 = 14.4/220 = 0.065A.

Плавильный гвоздь. Во втором эксперименте вторичные катушки имеют только пять или шесть оборотов, а концы соединены друг с другом точками, касающимися друг друга двумя гвоздями. Еще раз это понижающий трансформатор для напряжения, но это означает, что вторичный ток будет высоким. Фактически отношение числа катушек на первичной к числу катушек на вторичном уровне настолько велико, что ток огромен, настолько велик, что концы ногтей фактически тают. Если вы отключите питание, пока они горячие, они фактически свариваются вместе!

Для преобразования напряжения переменного тока трансформаторы 50 Гц по-прежнему являются самыми простыми и обычно самыми дешевыми трансформаторами напряжения. Даже в эпоху переключения источников питания и быстрых силовых полупроводников трансформаторы с частотой 50 Гц незаменимы в электронике. В конце концов, эти компоненты не вызывают никаких проблем с гармоническими помехами в сети с напряжением 230 В или высокочастотным излучением. Что касается надежности и нечувствительности к перенапряжениям, то такие трансформаторы по-прежнему будут непревзойденными.

Итак:

диаметр провода для первички будет:
D1 = 0,7 * на корень из 0,065 = 0,18 мм.
Для вторичной обмотки:
D2 = 0.7 * на корень из 1 = 0,7 мм.

Вот и весь расчет!

Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора

Ни для кого не секрет, что радиолюбители частенько самостоятельно мотают трансформаторы под свои нужды. Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный или выходной трансформатор для лампового усилителя . Здесь остаётся лишь запастись проволокой и подобрать хорошие сердечники.

Напряжение сети 230 вольт. Ток катушки генерирует магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует напряжение в первичной обмотке. Чтобы ток катушки не увеличивался неизмеримо, напряжение, индуцированное в первичной обмотке, должно быть примерно того же размера, что и приложенное напряжение. Приложенное напряжение, таким образом, заставляет магнитное поле индуцировать его. Если возможно установить вторую катушку, вторичная катушка, таким образом, чтобы она протекала через один и тот же магнитный поток, в ней индуцируется одно и то же напряжение на оборот, как и в первичной обмотке.

Достать нужный магнитопровод порой оказывается непросто и приходится выбирать из того, что есть. Для быстрого расчёта габаритной мощности был написан приведённый здесь онлайн калькулятор.

По размерам сердечника можно быстро провести все необходимые расчёты, которые выполняются по приведённой ниже формуле, для двух типов: ПЛ и ШЛ.

Когда вторичная катушка загружается, она генерирует магнитное противоположное поле, которое ослабляет первичное магнитное поле. Однако, поскольку первичное магнитное поле в силу своей силы прикладывается первичным напряжением, оно может поддерживаться только дополнительным первичным током, соответствующим вторичной нагрузке. Таким образом, тогда мощность может передаваться от первичной к вторичной катушке. Тем не менее, все еще существуют практические проблемы с конструкцией трансформатора: во-первых, требуются довольно большие амплитуды магнитного поля на частоте 50 Гц, чтобы вызвать значительное напряжение в катушке, а во-вторых, очень сложно обеспечить, чтобы один и тот же магнитный поток производился двумя катушками Речные потоки.



Введите размеры магнитопровода сердечника трансформатора. При необходимости подкорректируйте остальные значения. Внизу Вы увидите рассчитанную габаритную мощность трансформатора, который можно сделать на таком сердечнике, по формуле:

Рассчитываются также площадь сечения магнитопровода и площадь окна.

Обе проблемы можно в значительной степени решить, используя замкнутое ядро ​​мягкого железа. Это делает возможным создание трансформаторов на 50 Гц. Высокая проницаемость мягкого железа для магнитных полей также гарантирует, что едва ли полевая линия принимает аббревиатуру по воздуху, и поэтому практически весь магнитный поток должен проходить через железный сердечник. Это автоматически протекает через все катушки, расположенные на сердечнике того же потока. Условия, к сожалению, не идеальны, когда вторичная катушка трансформатора заряжается током.


И небольшой FAQ:

Можно ли использовать железо от трансформаторов бесперебойников для изготовления выходных трансформаторов?

В этих трансформаторах пластины имеют толщину 0,5мм, что не приветствуется в аудио. Но при желании — можно. При расчётах выходников следует исходить из параметров 0,5Тл на частоте 30Гц. При расчётах же силовиков на этом железе следует задавать не более 1,2Тл.

Обратное магнитное поле, генерируемое вторичной катушкой, уменьшает эффективную магнитную проводимость железа и заставляет одну или другую полевую линию проходить короткую прорезь через воздух и мимо вторичной катушки. Этот нежелательный эффект, называемый рассеянием, тем более выражен, что дальше катушки отстоят друг от друга.

Практический эффект рассеяния заключается в том, что индуктивная составляющая, так называемая паразитная индуктивность, добавляется к уже существующему омическому сопротивлению медных проводов. Таким образом, рассеяние увеличивает внутреннее сопротивление вторичного напряжения и, следовательно, также зависимость от нагрузки. Другая проблема заключается в напряжениях, вызванных в железном сердечнике и возникающих вихревых токах. Если бы кто-то использовал массивное железное ядро ​​обычного мягкого железа, эффективность трансформатора не только значительно ухудшилась бы, но железный сердечник сильно нагрелся и вызовет значительные проблемы с охлаждением.

Можно ли использовать пластины от разных трансформаторов?

Если они одинаковые по размерам, то можно. Для этого следует смешать их.

Как правильно собирать магнитопровод?

Для однотактного выходника можно две крайние Ш-пластины поставить с противоположной стороны, как часто сделано в заводских ТВЗ. В промежуток через бумажку уложить I-пластины, на 2 штуки меньше. Взяв трансформатор так, чтобы I-пластины оказались снизу, с лёгким ударом поместить его на толстую ровную металлическую плиту. Это можно делать несколько раз, контролируя процесс измерителем индуктивности, чтобы получить одинаковую пару трансформаторов.

Поскольку индукционные напряжения в сердечнике неизбежны, вихревые токи могут быть уменьшены только за счет снижения электропроводности железа. Наиболее эффективное снижение проводимости достигается за счет деления ядра на максимально возможное количество отдельных листов. Листы лежат в направлении линий магнитного поля, так что проводимость сердечника для магнитного поля не ухудшается. Однако вихревые токи, которые текут перпендикулярно линиям магнитного поля, не могут преодолеть границы между листами, изолированными друг от друга.

Как определить мощность трансформатора по магнитопроводу?

Для двухтактных усилителей нужно разделить габаритную мощность железа на 6-7. Для однотактных — на 10-12 для триода и на 20 для тетрода-пентода.

Как стягивать силовой трансформатор, нужно ли клеить магнитопровод?

Если хочется склеить, то применяем жидкий клей. Подаём на первичную обмотку постоянку 5-15 вольт, чтобы получить ток около 0,2А. При этом подковы стянутся без деформации. После этого можно надеть бандаж, аккуратно затянуть и оставить, пока клей не высохнет.

Тогда могут течь только гораздо меньшие вихревые токи в отдельных листах. Эти остаточные вихревые токи могут быть дополнительно уменьшены за счет значительного снижения электропроводности железа за счет добавления нескольких процентов кремния. Вальтер, Хулио Целья, Херардо Гусман, Виктор Гименес, Мария Изабель.

Четыре автора этой работы выполняют свою деятельность в Отделе электроники и цепей, Университете Симона Боливара, Долине Сартенежас, Баруте, Эдо. Основные параметры трех моделей рассчитываются с помощью упрощенного метода генерической конструкции трансформаторов. Три модели рассчитаны с помощью простого упрощенного метода проектирования трансформатора. Постоянной тенденцией в развитии электронных технологий в последние годы является использование переключаемых ступеней мощности, которые все чаще предлагают лучшую энергоэффективность с уменьшением веса и объема.

Как снять лак, которым покрыты трансформаторы бесперебойников?

Замочить на пару дней в ацетоне или проварить пару часов в воде. После этого лак должен сниматься. Механическое снимание лака недопустимо, т.к. появятся заусенцы и пластины будут коротить между собой.

Годятся ли эти трансформаторы куда-нибудь без разборки и перемотки?

Эта тенденция была общей во всех отраслях электротехники: от электронного оборудования для домашнего и офисного использования до промышленного энергетического оборудования. Эта тенденция использовать все более мелкие трансформаторы столкнулась с все более серьезной проблемой: используемые в настоящее время методы проектирования все еще рассматривают модели традиционных трансформаторов, разработанные на основе средних значений магнитных переменных, хотя они их модифицируют. включая дополнительные элементы кругооборота, чтобы учесть некоторые нелинейности.

Если на них есть дополнительная обмотка (около 30 вольт), то, соединив её последовательно с первичной, можно получить мощный накальный трансформатор. Но нужно смотреть ток холостого хода, т.к. эти трансформаторы не предназначены для длительной работы и часто намотаны не так, как нам бы хотелось.

Расчет тора — Радиолюбитель-конструктор — QRZ.CENTER ОДР ОБЩЕСТВО ДРУЗЕЙ РАДИО

Этим расчетом торроидальных трансформаторов  я пользуюсь уже лет 30. Есть, конечно, определенный допуск, связанный с отсутствием некоторых параметров железа (марка железа, например). Но для р/л целей вполне подойдет.
Из опыта намотки совет. Расчетное значение числа витков первичной обмотки с небольшим запасом мотается на челнок. Затем сам процесс намотки тора. Мотаю виток к витку — мне так нравится, с изоляцией каждого слоя лавсановой пленкой с КИП кабеля (или любой другой термостойкой). После намотки того числа витков, которое дал расчет, зачищаю конец провода, который остался на челноке и включаю в сеть  через амперметр. Меряю ток холостого хода, если значение меня не устраивает, продолжаю мотать. При включении в сеть будет значительный пусковой ток, поэтому это нужно учитывать при выборе прибора. Как правило, обычной «цешки» с пределом 2.5 А переменки хватает.

Теперь непосредственно сам рассчет.
http://us3iat.qrz.ru/radio/1972/tor_trans/tor_trans.htm
Расчет тороидальных трансформаторов
Инж. Г. Мартынихин

Перед конструкторами радиоэлектронной аппаратуры часто ставится задача создания устройств с небольшими размерами и минимальным весом. Практика показала, что лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с броневыми сердечниками из Ш-образных пластин они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмотки и повышенным к.п.д. 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 легче произвести расчет тороидального трансформатора мощностью до 120 Вт. Точность расчета вполне достаточна для любительских целей. Расчет параметров тороидального трансформатора, не вошедших в таблицу, аналогичен расчету трансформаторов на Ш-образном сердечнике.

Таблицей можно пользоваться при расчетах трансформаторов на сердечниках из холоднокатанной 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 0,06-0,12 мм или батистовая лента.
Пример расчета трансформатора

Напряжение сети Uc = 220 В
Выходное напряжение Uн = 24 В
Ток нагрузки Iн = 1,8 А.
1. Определяют мощность вторичной обмотки: P = Uн х Iн = 24 х 1,8 = 43,2 Вт
2. Определяют габаритную мощность трансформатора :
Величину к. п.д. и другие необходимые для расчета данные выбирают по таблице из нужной графы ряда габаритных мощностей.

3. Находят площадь сечения сердечника :

4. Подбирают размеры сердечника Dc, dc и hc :

Ближайший стандартный тип сердечника — ОЛ-50/80-40, площадь сечения которого равна S = 6 см2 (не менее расчетной).

5. При определении внутреннего диаметра сердечника должно быть выполнено условие: dc должно быть больше или равно dc`:

6. Предположим, что выбран сердечник из стали Э320, тогда число витков на вольт определяют по формуле:

7. Находят расчетные числа витков первичной и вторичной обмоток:

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 на сопротивлении вторичной обмотки необходимо увеличить количество ее витков лишь на 3% : W1-2 = 133 х 1,03 = 137 витков.

8. Определяют диаметры проводов обмоток:

где I1 — ток первичной обмотки трансформатора, определяемый из формулы :

I1 = 1,1 (Pг / Uc) = 1,1 (48 / 220) = 0,24 A

Выбирают ближайший диаметр провода в сторону увеличения — 0,31 мм;

Трансформаторы, расчитанные с помощью приводимой таблицы, после изготовления подвергались испытаниям под постоянной максимальной нагрузкой в течение нескольких часов и показали хорошие результаты.

«Радио» №3/1972 год

Вычисления онлайн

Вычисления онлайн

Вычисления онлайн

  • Лабораторная работа по получению некоторых важных параметров и графиков зависимости магнитной проницаемости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля. В результате её проведения пользователь получает все необходимые данные для построения реальных генераторов и экспериментов с катушками индуктивности. В дополнение к вузовской лабораторной работе, калькулятор подсчитывает теоретически достижимое значение приращения КПД второго рода при параметрическом изменении индуктивности с обратной ЭДС. Теоретическое обоснование получения дополнительной энергии из обратной ЭДС в катушке индуктивности с сердечником приводится здесь.
  • Калькулятор предназначен для расчёта параметров однослойной катушки на 1/4 длины волны, с учётом ёмкости заземления. Подключение внешних ёмкостей: тора и конденсатора, делает возможным и классический расчёт трансформатора Тесла. Нижний подраздел этого калькулятора посвящён точному определению значения ёмкости заземления для данной катушки в вашей местности.
  • Новая версия онлайн калькулятора для совмещения различных типов волн в однослойной катушке индуктивности. Производится подсчёт всевозможных параметров катушки в зависимости от её конструктива и материала каркаса. Учитывается её заземление и экранирование. Предыдущая версия этого калькулятора находится здесь.
  • Анимированное представление стоячих волн получаемых путём возбуждения длинной линии набором волн, состоящих из нескольких гармоник. Изменяется фаза и амплитуда гармоник, отношение длины линии к частоте, добротность.
  • Производится подсчёт некоторых выходных параметров трансформатора Тесла при импульсном возбуждении. Результат выводится относительно первой гармоники из спектра полученных во вторичном контуре колебаний.
  • Калькулятор расчитывает выходные параметры: действующее напряжение, рассеиваемую мощность и фазу напряжения, в зависимости от входного синусоидального напряжения для RC или RL цепи. Подсчитывается также и значение реактивного сопротивления — конденсатора или индуктивности — для заданной частоты.
  • Калькулятор позволяет рассчитать параметры двухчастотной схемы последовательно-параллельного колебательного контура в онлайн. В нём возможен учёт ёмкости заземления и предусмотрены несколько режимов распределения волны в первичной катушке. Есть рекомендации для практической реализации устройства.
  • Калькулятор позволяет найти оптимальную зависимость параметрического изменения индуктивности от тока, и рабочий режим возбуждающего генератора, для получения максимального КПД в замкнутой RL-цепи, где в качестве источника энергии выступает обратная ЭДС. Теоретическое обоснование получения дополнительной энергии из обратной ЭДС в катушке индуктивности с сердечником приводится здесь.
  • Симулятор позволяет визуализировать некоторые процессы, которые происходят в радиоэлектронных схемах.

    Программа распостраняется по свободной лицензии, как образовательная. Не рекомендуется использовать программу для моделирования реальных схем, так как многие компоненты в ней идеализированы.

    Программа поддерживает следующие языки: Английский, Русский, Датский, Немецкий и Польский.

  • Абонемент

  • Калькулятор предназначен для расчёта параметров различных схемотехнических решений усилителя тока. Его расчёты основаны на комбинированных параметрических цепях первого и второго рода и довольно точно отражают происходящие там явления.

    Также, калькулятор может применяться для исследования переходных процессов в параметрических и непараметрических RL-цепях.

2009-2021 © Vyacheslav Gorchilin

Электроника ЧПУ — Расчет импульсного трансформатора

В методике расчета, описанной в [1], для определения минимального числа витков первичной обмотки W1 и габаритной Ргаб (максимально допустимой) мощности трансформатора двухтактного преобразователя использованы формулы:

 ;    (1)

 ,    (2)

где U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора, В; f — частота преобразования, Гц; Вmax — максимальная магнитная индукция в магнитопроводе, Тл ; Sc и Sw, — площадь сечения и площадь окна, См2.

Эти формулы позволяют выполнить приближенный расчет трансформатора. Но формальное следование приведенному в [1] примеру расчета и игнорирование возникающих погрешностей может дать ошибочный результат, следствием которого может быть выход из строя трансформатора и коммутирующих транзисторов.

Рассмотрим, например, кольцевой магнитопровод К40х25х11 из феррита 2000НМ1. Рекомендуемое в [1] максимальное значение магнитной индукции должно быть равно индукции насыщения: Bmax=Bнас=0,38 Тл [2,3]. Вероятно, в [1] сделан вывод. что под нагрузкой выпрямленное сетевое напряжение 310 В снизится до 285 В. Поэтому для полумостового преобразователя напряжение на первичной обмотке трансформатора (за вычетом напряжения насыщения на коммутирующем транзисторе, которое принято равным 1.6 В): U1=285/2-1.6≈141 В. Из расчета по формуле (1) получаем W1=11.24≈12 витков первичной обмотки.


Рис.1

Допустим, необходимо получить в нагрузке постоянный ток lн=4 А при напряжении Uн=50 В, что соответствует полезной мощности Рн=200 Вт. При КПД η≈0.8 используемая мощность равна Pисп=Pн/η=200/0.8=250 Вт. Габаритная мощность выбранного трансформатора, вычисленная по формуле (2), более чем в четыре раза превышает требуемую, поэтому он должен функционировать без проблем. В соответствии с [1] максимальный ток в первичной обмотке равен l1max=Pисп/U1=1.77 А. Выберем коммутирующие транзисторы с запасом по току 50%, тогда максимально допустимый ток коллектора (стока) Iк доп= 1.77*1.5=2.7 А. Для первичной обмотки трансформатора потребуется провод диаметром 0.8 мм. Вторичная обмотка должна содержать пять витков провода диаметром 1.2 мм. На этом расчет трансформатора по методике [1] завершен. Но будет ли нормально работать преобразователь с этим Трансформатором?

Рассмотрим процесс передачи энергии в нагрузку с помощью импульсного трансформатора, схема включения которого показана на рис. 1,а. Показаны направления токов в первичной i1 и вторичной i2 обмотках трансформатора и полярность напряжения а рассматриваемый полупериод входного импульсного напряжения u1, прямоугольная форма которого изображена на рис.1,б.

Заметим, что форма тока в первичной обмотке не прямоугольная. Этот ток — сумма полезной прямоугольной составляющей с амплитудой l1max=1.77 А и треугольной составляющей тока намагничивания. Последнюю составляющую можно оценить по формуле

    (3)

Размах тока намагничивания определяется длительностью полупериода ∆t:

    (4)

На рис.1,в показано, как в течение одного полупериода ток намагничивания iμ возрастает от значения -lmax до +lmax, а другого — убывает в том же интервале. Даже при отсутствии насыщения магнитопровода только за счет возрастания тока намагничивания суммарный ток l∑max , показанный на рис.  1,б, может увеличиться до опасных для транзисторов значений.

Рассмотрим влияние гистерезиса. Намагничивание и перемагничивание магнитопровода происходит в соответствии с кривыми, показанными на рис.2. По оси абсцисс — напряженность магнитного поля Н, создаваемого первичной обмоткой трансформатора, по оси ординат — магнитная индукция В в магнитопроводе. На рис. 2 показаны предельная петля гистерезиса и частная (внутренняя) петля гистерезиса, соответствующая рис. 1,б и 1,в.


Рис.2

Кривая на рис.2, исходящая из точки пересечения координатных осей, соответствует начальному участку кривой намагничивания и характеризует работу трансформатора в слабых магнитных полях. Поскольку, как указывалось, напряженность магнитного поля Н, создаваемого первичной обмоткой трансформатора, пропорциональна току намагничивания iμ, вполне правомерно совместить на одном рисунке его диаграмму с изменением магнитной индукции В в магнитопроводе.

Если в любой точке петли гистерезиса провести касательную (на рисунке — это касательная АС в точке А), то ее наклон будет определять изменение магнитной индукции ЛВ по отношению к изменению напряженности магнитного поля ∆Н в выбранной точке, т.. е. ∆В/∆Н. Это — динамическая магнитная проницаемость. В точке пересечения координатных осей она равна начальной магнитной проницаемости. Для феррита 2000НМ1 она номинально составляет 2000, но ее реальное значение может находиться в весьма широких пределах: 1700…2500 [2].

Для показанного на рисунке примера, в котором перемагничивание магнитопровода происходит по частной петле гистерезиса с вершиной в точке D, изменение тока намагничивания iμ1 определяемого формулой (3). будет происходить почти по линейному закону. Если частота преобразования f не превышает 50 кГц, потери энергии на нагрев магнитопровода из-за его перемагничивания пренебрежимо малы. Что же касается режима с заходом значения магнитной индукции в область насыщения материала магнитопровода (Bmax=Bнас). выбранного в [1], картина будет совершенно иной. В этом случае основной кривой намагничивания соответствует форма тока iμ2 весьма далекая от линейной. Касательная в точке Е с координатами (Ннас, Внас) почти горизонтальна, что эквивалентно существенному уменьшению индуктивности первичной обмотки, и поэтому в соответствии с формулой (3) ток намагничивания резко возрастает, что иллюстрирует график iμ2. Если коммутирующий транзистор выбран без достаточного запаса по току, он будет неизбежно поврежден. Чтобы исключить насыщение магнитопровода, необходимо выполнить условие: при максимально возможном напряжении питания максимальная магнитная индукция должна соответствовать неравенству Bmax≤(0,5…0,75)*Внас. Часто при проектировании двухтактного преобразователя пользуются еще и другим критерием — относительным значением тока намагничивания. Параметры первичной обмотки выбирают так. чтобы размах тока намагничивания ∆l соответствовал не более 5…10% амплитуды прямоугольной составляющей тока в первичной обмотке l1max, тогда суммарный ток можно приближенно считать прямоугольным.

Индуктивность первичной обмотки трансформатора, содержащей в нашем примере 12 витков, равна 0.3 мГн. Амплитуда тока намагничивания, вычисленная по формуле (4). — 1.18 А. Если теперь для полезной нагрузки 200 Вт сравнить полученное максимальное значение суммарного тока коммутации l∑max=l1max+lmax=1.77+1.18=2.95≈З А (рис.1,б) с максимально допустимым током коммутирующего транзистора 2.7 А, становится совершенно очевидным факт неправильного выбора транзистора и несоответствия вычисленного диаметра проводника первичной обмотки требуемому значению. Это несоответствие еще более усугубится в случае вполне возможного повышения входного напряжения на 20 %. Поскольку при номинальном напряжении питания выбран режим с заходом значения магнитной индукции в область насыщения материала магнитопровода (Bmax=Bнас), в случае повышения сетевого напряжения максимальное значение тока в первичной обмотке трансформатора lmax значительно превысит даже его уточненное значение 3 А.

Произвольно выбранная в примере расчета частота преобразования 100 кГц, как показывает эксперимент, является предельно возможной для феррита 2000НМ1, при этом необходимо учитывать потери энергии на разогрев трансформатора. Даже если их не учитывать, число витков первичной обмотки должно быть существенно больше. В случае увеличения напряжения сети на 20% амплитуда напряжения на первичной обмотке достигнет 180 В . Если допустить, что при этом напряжении максимальная магнитная индукция в магнитопроводе не превысит Вmах=0,75*Внас=0.285 Тл, то число витков первичной обмотки, вычисленное по формуле (1), должно быть равно 20, но никак не 12.

Таким образом, недостаточно обоснованный выбор исходных значений в формуле (1) может привести к неточному или даже ошибочному расчету импульсного трансформатора. Чтобы не возникло сомнений в правомерности применения формулы (1), обоснуем ее аналитически.

Максимальная магнитная индукция Вmax(Тл) в замкнутом магнитопроводе может быть вычислена по известной формуле

 ,    (5)

где μ0 = 4π·107 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума; μEFF — эффективная магнитная проницаемость материала магнитопровода; lmax — амплитуда тока намагничивания, А; W1 — число витков первичной обмотки; lEFF— эффективная длина магнитной силовой линии в магнитопроводе, м. Подставим в (5) lmax из (4), применяя известную формулу для индуктивности тороидальной обмотки

и переходя от метров к сантиметрам, получим формулу для расчета числа витков

    (6)

Как видим, формула (6) отличается от (1) лишь тем, что в нее входит эффективная площадь сечения магнитопровода, а не геометрическая. Подробная методика расчета эффективных параметров различных типов магнитопроводов приведена в [З]. При практическом использовании этой формулы значение W, следует округлить вверх до ближайшего целого числа N1.

Обратим внимание на особенности применения использованных в [1] соотношений при проектировании трансформаторов для различных двухтактных преобразователей.

Автогенераторные преобразователи с одним трансформатором, подобные описанному в (4), работают с заходом в область насыщения материала магнитопровода (точки Е и Е’ на рис. 2). Формулы (1) и (2) используют при Bmax= Внас. Несколько иначе применяют указанные формулы в случае проектирования автогенераторных преобразователей с двумя трансформаторами, таких как описанный в [5]. В нем обмотка связи на мощном трансформаторе соединена с маломощным  трансформатором в цепи управления базами коммутирующих транзисторов. Импульсное напряжение, наводимое в обмотке связи, создает насыщение в маломощном трансформаторе, который и задает частоту преобразования в соответствии с формулой (1). Эту частоту подбирают такой, чтобы избежать насыщения в мощном трансформаторе, типоразмер которого определяют согласно формуле (2). В подобных блоках питания сигналы управления, формируемые насыщающимся маломощным трансформатором, сводят до минимума сквозной ток в коммутирующих транзисторах.

Наряду с автогенераторами, большой популярностью у радиолюбителей пользуются двухтактные преобразователи с внешним возбуждением. Чтобы исключить сквозной ток коммутации, генераторы сигналов внешнего возбуждения формируют защитный временной интервал между выключением открытого и включением закрытого коммутирующих транзисторов. После выбора частоты преобразования и максимального значения магнитной индукции в магнитопроводе обычно вначале на основании (2) определяют требуемый магнитопровод трансформатора, а затем с помощью формулы (1) рассчитывают число витков первичной обмотки трансформатора.

 

Тмпоразмер So , SEFF , LEFF АL , Частота преобразования. кГц
30 40 50
Рmax N1 Imax Рmax N1 Imax Рmax N1 Imax
см2 см2 см мкГн Вт вит. А Вт вит. А Вт вит. А
К28х16х9 2. 01 0.526 6.56 2 42 115 0.06 56 86 0.08 70 69 0.09
КЗ1х18.5х7 2.69 0.428 7.44 1.44 48 141 0.05 61 106 0.07 77 85 0.09
КЗ2х16Х8 2.01 0.615 6.97 2.2 49 98 0.07 66 74 0.09 82 59 0.12
К32х16Х12 2.01 0.923 6.97 3.32 74 86 0. 10 99 49 0.14 124 40 0.17
К32х20Х6 3.14 0.353 7.88 1.12 44 170 0.05 59 128 0.06 74 102 0.08
КЗ2х20х9 3.14 0.53 7.88 1.68 67 114 0.01 89 85 0.09 111 68 0.12
КЗ8х24х7 4.52 0.482 9.4 1.28 87 125 0.08 116 94 0.1 145 75 0. 13
К40х25х7.5 4.91 0.552 9.84 1.4 106 109 0.09 145 82 0.12 181 66 0.15
К40х25х11 4.91 0.811 9.84 2.08 159 74 0.13 212 56 0.17 265 45 0.21
К45×28Х8 6.16 0.667 11 1.52 164 90 0.12 219 68 0.16 274 54 0.20
К45×28Х12 6.16 0.978 11 2. 24 241 62 0.17 321 47 0.23 402 37 0.29

 

Для ориентировочных расчетов и предварительного выбора требуемого типоразмера магнитопровода из феррита 2000НМ1 служит таблица, в которой для нескольких значений частоты преобразования f представлены результаты расчетов минимального числа витков N1 первичной обмотки по формуле (6), амплитудного значения тока намагничивания Imax по формуле (4) и максимально возможной полезной мощности Рmax. При вычислении последней вначале была вычислена габаритная мощность по формуле (2) с использованием эффективной площади сечения магнитопровода вместо геометрической, затем она была умножена на значение КПД, равное 0.8. Сумма

I∑max= l1max + lmax

дает основание для выбора коммутирующего транзистора по максимально допустимому току коллектора (стока). Это же значение тока можно использовать и для определения диаметра провода первичной обмотки трансформатора в соответствии с приведенной в [1] формулой

Расчеты выполнены при условии, что максимальная магнитная индукция Вmах не превысит 0.25 Тл, даже если напряжение сети будет выше номинального на 20 %, вследствие чего напряжение на первичной обмотке трансформатора двухтактного полумостового инвертора может достигать 180 В (с учетом падения напряжения на токоограничивающем резисторе и выпрямительных диодах). Магнитопровод следует подбирать с запасом 20…40% по максимальной выходной мощности, указанной в таблице. Хотя таблица составлена для полумостового преобразователя, ее данные можно легко модифицировать и для мостового. В этом случае напряжение на первичной обмотке трансформатора будет в два раза больше, а амплитуда прямоугольной составляющей тока первичной обмотки — в два раза меньше. Число витков должно быть вдвое больше. Индуктивность обмотки возрастет в четыре раза, а ток >Imax уменьшится вдвое. Можно использовать магнитопровод из двух сложенных вместе ферритовых колец одного типоразмера, что приведет к двукратному увеличению площади сечения магнитопровода Sc и коэффициента индуктивности AL . Согласно формуле (2) габаритная и полезная отдаваемая мощность также возрастут вдвое. Минимальное число витков первичной обмотки, вычисленное по формуле (6) останется неизменным. Ее индуктивность возрастет вдвое, а ток намагничивания Imax, определенный по формуле (4), останется прежним.

В блоках питания с выводом от средней точки первичной обмотки трансформатора к половине этой обмотки прикладывается полное напряжение сети, поэтому число витков обмотки должно быть в два раза больше по сравнению с мостовым преобразователем при прочих равных условиях.

Подчеркнем, что из-за значительного разброса реальных значений параметров ферромагнитных материалов по сравнению с их справочными данными таблицу можно использовать только для предварительного выбора магнитопровода, а затем, после экспериментального измерения его характеристик, требуется провести уточненный расчет трансформатора. Например, для магнитопровода К40х25х11 в таблице приведено значение коэффициента индуктивности AL=2.08 мкГн на виток. Экспериментально уточним магнитные свойства конкретного экземпляра магнитопровода: для пробной обмотки из Nпроб = 42 витков измеренная индуктивность равна ≈3.41 мГн, а коэффициент индуктивности

 .

Но отличия могут быть и более значительными, поэтому приведенное в таблице значение коэффициента индуктивности следует все же рассматривать как ориентировочное. В нашем случае нужно либо увеличить число витков, чтобы индуктивность обмотки была не меньше рассчитанной по табличным данным, либо при выборе транзисторов учесть, что ток lmax будет больше табличного в 2,08/1,93≈1.1 раза.

На этапе изготовления, скорее всего, окажется, что рекомендованное минимальное число витков первичной обмотки будет лишь частично заполнять первый слой трансформатора. Чтобы магнитное поле, создаваемое такой обмоткой в магнитопроводе, было однородным, ее витки располагают либо «вразрядку», либо заполняют ими слой целиком, а затем, с учетом нового числа витков, проводят окончательный расчет трансформатора.

Завершим расчет трансформатора, выбранного в качестве примера. Из таблицы следует, что на частоте 50 кГц максимальная полезная мощность составит 265 Вт, минимальное число витков первичной обмотки N1 равно 45. Ориентировочно максимальное значение коммутируемого тока: 1.77+0.21=1.98 А. Определим диаметр провода первичной обмотки трансформатора. Как указывалось , ближайший по диаметру из производимой промышленностью номенклатуры [6] выберем d1=0,83мм, а с учетом изоляции d1=0,89 мм. Если учесть электрическую изоляцию магнитопровода несколькими слоями лакоткани общей толщиной 0,25 мм, внутренний диаметр магнитопровода уменьшится до 25-0.5=24.5 мм. При этом длина внутренней окружности составит π·24,5≈80 мм. С учетом коэффициента заполнения 0,8 для намотки первого слоя обмотки доступно 64 мм, что соответствует 64/0,89 = 71 витку. Таким образом, для 45 витков достаточно места. Наматываем их «вразрядку».

При определении числа витков вторичной обмотки необходимо знать падение напряжения на первичной обмотке. Если учесть, что длина одного витка составляет 40.5-24.5+2-11.5=39 мм, то общая длина провода в первичной обмотке равна 45*39=1.755 м. Учитывая погонное сопротивление провода [6], получим Rобм1=0.0324*1.755=0.06 Ом, а падение напряжения на первичной обмотке достигнет U1nад=1.77*0.06=0,1 В.

Очевидно, что столь малым его значением можно пренебречь. Если предположить, что потери на выпрямительном диоде примерно равны 1 В, тогда получим расчетное число витков вторичной обмотки N2=45*(51/150)=15,3 ≈ 16 витков. Диаметр провода вторичной обмотки

 .

Заполнение окна трансформатора по меди

 ,

что соответствует  коэффициенту заполнения

 .

С учетом необходимости межслойной и межобмоточной изоляции среднее значение коэффициента заполнения может достигать Km=0. 35, а максимальное — Km= 0.5 . Таким образом, условие размещения обмоток выполнено.

Уточним максимальное значение тока намагничивания с учетом того, что измеренное значение коэффициента индуктивности оказалось в 1.1 раза меньше табличного. Поэтому ток намагничивания Imax будет в 1.1 раза больше и составит 0.23 А, что в нашем примере не сильно отличается от табличного значения, 0.21 А. Суммарный ток коммутации в первичной обмотке при максимальном сетевом напряжении равен lΣmax=1.77+0.23=2 А. Исходя из этого необходимо выбрать коммутирующие транзисторы с максимально допустимым током коллектора (стока) не менее lдoп=1.5*2=3 А. Максимальное напряжение на коммутирующих транзисторах (в закрытом состоянии) равно полному выпрямленному напряжению сети, поэтому максимально допустимое напряжение на коллекторе (стоке) должно быть не менее Uдoп=1.2*360=432 В. На этом расчет импульсного трансформатора завершен.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жучков В. Расчет трансформатора импульсного блока питания. — Радио, 1987, № 11. с. 43.

2. Справочная информация. Справочник по ферритам. Ферромагнитные материалы. — http://www.qrz.ru/reference/ferro/ferro.shtml

3. Михайлова М. М., Филиппов в. в., Муслеков В. П. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1983.

4 . Kнязев Ю., Сытник Г., Cоркин И. Блок ЗГ и питание комплекта ИК-2 . — Радио, 1974, № 4, с. 17.

5. Беребошкин д. Усовершенствованный экономичный блок питания. — Радио, 1985. № 6, с. 51,52.

6. Першин В. Расчет сетевого трансформатора источника питания . — Радио, 2004, № 5, с. 55-57.

С.КОСЕНКО, Радио, 2005, №4, с.35-37,44.

Онлайн калькулятор расчета многослойной катушки индуктивности

На практике нередко случаются ситуации, когда при выходе со строя катушки индуктивности, ее необходимо восстановить – намотать новую проволоку взамен старой. При этом вам уже известны геометрические параметры катушки, но требуется узнать, сколько сделать витков, слоев, их толщину и длину необходимого для этого провода. Стоит отметить, что при намотке витки должны ложиться вплотную без зазора.

Для расчета индуктивности многослойной катушки используется такая формула:

Где,

  • d – сумма диаметра каркаса и толщины намотки только с одной стороны;
  • n – количество витков;
  • g – толщина намотанной проволоки;
  • h – высота намотанной проволоки;

Из этой формулы, зная величину индуктивности, можно вывести толщину намотки:

Для определения количества витков необходимо воспользоваться формулой:

Где,

  • пр – диаметр провода
  • h – высота катушки;
  • g – толщина намотки.
Расчет количества витков

Длину одного витка можно определить следующим образом:

lвит = π * dвит

Где π – это константа, а dвит_— это диаметр витка.

Тогда, зная общее число витков и принимая, что d – это усредненное значение диаметра для всех витков, длина всего провода будет определяться по формуле:

Lw = n * π * d

Через сопротивление провода можно определить его диаметр, для чего понадобится выразить сопротивление через геометрические параметры устройства.

R = ρ * ( Lw / S ),

где ρ – удельное сопротивление металла, из которого изготовлен проводник, а S – площадь проводника, которая определяется по формуле:

Подставив значение площади и длины провода, получим такое выражение для определения сопротивления:

Из значения сопротивления можно вывести формулу для определения диаметра провода, подставив предварительно формулу для вычисления количества витков:

 

После получения величины диаметра провода, можно определить количество витков, которое подставляется с остальными данными в первую формулу для расчета индуктивности.

Число слоев можно определить, разделив толщину намотки на диаметр провода:

N = g / dпр

Посредством вышеприведенных вычислений можно определить все параметры многослойной катушки индуктивности, которые помогут вам изготовить устройство с нужными параметрами. Также, чтобы облегчить вычисления вы можете воспользоваться нашим онлайн калькулятором ниже.

Расчет и намотка импульсного трансформатора

Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir2153.

Моя задача стоит в следующем, нужен трансформатор c двумя вторичными обмотками, каждая из которых должна иметь отвод от середины. Значение напряжения на вторичных обмотках должно составить +-50В. Ток протекать будет 3А, что составит 300Вт.

Расчет импульсного трансформатора.

Для начала загружаем себе программу расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT и запускаем её.

Выбираем схему преобразования – полумостовая. Зависит от вашей схемы импульсного источника питания. В статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт” схема преобразования –полумостовая.

Напряжение питания указываем постоянное.  Минимальное = 266 Вольт, номинальное = 295 Вольт, максимальное = 325 Вольт.

Тип контроллера указываем ir2153, частоту генерации 50кГц.

Стабилизации выходов – нет.Принудительное охлаждение – нет.

Диаметр провода, указываем тот, который есть в наличии. У меня 0,85мм. Заметьте, указываем не сечение, а диаметр провода.

Указываем мощность каждой из вторичных обмоток, а также напряжение на них.Я указал 50В и мощность 150Вт в двух обмотках.

Схема выпрямления – двухполярная со средней точкой.

Указанные мною напряжения (50 Вольт) означают, что две вторичных обмотки, каждая из которых имеет отвод от середины, и  после выпрямления, будет иметь +-50В относительно средней точки. Многие подумали бы, что указали 50В, значит, относительно ноля будет 25В в каждом плече, нет! Мы получим 50В вкаждом плече относительно среднего провода.

Далее выбираем параметры сердечника, в моем случае это “R” – тороидальный сердечник, с размерами 40-24-20 мм.

Нажимаем кнопочку “Рассчитать!”. В результате получаем количество витков и количество жил первичной и вторичной обмоток.

Намотка импульсного трансформатора.

Итак, вот мое колечко с размерами 40-24-20 мм.

Теперь его нужно изолировать каким-либо диэлектриком. Каждый выбирает свой диэлектрик, это может быть лакоткань, тряпочная изолента, стеклоткань и даже скотч, что лучше не использовать для намотки трансформаторов. Говорят скотч, разъедает эмаль провода, не могу подтвердить данный факт, но я нашел другой минус скотча. В случае перемотки, трансформатор тяжело разбирать, и весь провод становится в клею от скотча.

Я использую лавсановую ленту, которая не плавится как полиэтилен при высоких температурах. А где взять эту лавсановую ленту? Все просто, если есть обрубки экранированной витой пары, то разобрав её вы получите лавсановую пленочку шириной примерно 1,5см. Это самый идеальный вариант, диэлектрик получается красивым и качественным.

Скотчем подклеиваем лавсаночку к сердечнику и начинаем обматывать колечко, в пару слоев.

 

Далее мотаем первичку, в моем случае 33 витка проводом диаметра 0,85мм двумя жилами (это я перестраховался). Мотайте по часовой стрелке, как показано на картинке ниже.

 

Выводы первичной обмотки скручиваем и залуживаем.

Далее надеваем сверху несколько сантиметров термоусадки и подогреваем.

Следующим шагом вновь изолируем диэлектриком еще пару слоев.

Теперь начинаются самые «непонятки» и множество вопросов. Как мотать? Одним проводом или двумя? В один слой или в два слоя класть обмотку?

В ходе моего расчета я получил две вторичных обмотки с отводом от середины. Каждая обмотка содержит 13+13 витков.

Мотаем двумя жилами, в ту же сторону, как и первичную обмотку. В итоге получилось 4 вывода, два уходящих и два приходящих.

Теперь один из уходящих выводов соединяем с одним из приходящих выводов. Главное не запутаться, иначе получится, что вы соедините один и тот же провод, то есть замкнете одну из обмоток. И при запуске ваш импульсный источник питания сгорит.

 

 

Соединили начало одного провода с концом другого. Залудили. Надели термоусадку. Далее вновь обмотаем лавсановой пленкой.

Напомню, что мне нужно было две вторичных обмотки, если вам нужен трансформатор с одной вторичной обмоткой, то на этом этапе финиш. Вторую вторичную обмотку мотаем аналогично.

После чего сверху опять обматываем лавсановой пленкой, чтобы крайняя обмотка плотно прилегала и не разматывалась.

В результате получили вот такой аккуратный бублик.

Таким образом, можно рассчитать и намотать любой трансформатор, с двумя или одной вторичной обмоткой, с отводом или без отвода от середины.

 Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT СКАЧАТЬ

Статья по перемотке импульсного трансформатора из БП ПК ПЕРЕЙТИ.

Расчет витков ферритового трансформатора на примере

Из этой статьи вы узнаете, как рассчитать коэффициент трансформации трансформатора с ферритовым сердечником для высокочастотных импульсных инверторов питания. Трансформаторы с высоким ферритовым сердечником используются почти во всех схемах силовой электроники, например, в инверторах и инверторах с синусоидальной волной . Они используются для повышения или повышения низкого постоянного напряжения батареи и других источников постоянного тока, таких как солнечные батареи. Трансформаторы с ферритовым сердечником также используются в изолированных преобразователях постоянного тока для повышения или понижения постоянного напряжения.Например, в изолированном понижающем преобразователе он используется для понижения постоянного напряжения, а в изолированном повышающем преобразователе они используются для повышения постоянного напряжения. В этой статье мы узнаем, как рассчитать коэффициент трансформации высокочастотного трансформатора с ферритовым сердечником на примерах.

Расчет коэффициента вращения ферритового сердечника

Например, в повышающем каскаде у нас есть два варианта использования преобразователей силовой электроники: двухтактная топология и полный мост. Я объясню оба метода один за другим.Формула и концепция расчета коэффициента трансформации остаются одинаковыми для обеих топологий. Единственное различие между двухтактной топологией и конструкцией полностью мостового трансформатора состоит в том, что двухтактный ферритовый сердечник трансформатора требует центрального отвода в первичной обмотке. Другими словами, двухтактный трансформатор имеет в два раза больший виток первичной обмотки, чем полный мостовой трансформатор.

Расчет соотношения витков ферритового сердечника с двухтактной топологией на примере

Начнем с примера.Например, мы хотим разработать повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный на 250 Вт. Мы используем топологию push pull для этой конструкции. Мы используем аккумулятор на 12 вольт. Мы хотим увеличить постоянное напряжение с 12 до 310 вольт. Частота переключения конструкции 50 кГц. Мы используем ферритовый сердечник ETD39 мощностью 250 Вт. О том, как выбрать ферритовый сердечник в соответствии с номинальной мощностью, выходит за рамки данной темы. Я постараюсь написать об этом отдельную статью. На выходе ферритового сердечника всегда будет высокочастотная прямоугольная волна 50 кГц.Нам нужно использовать полный выпрямитель, чтобы преобразовать его в постоянный ток 310 вольт. Вам также может потребоваться использовать LC-фильтр для гармоник или компонентов переменного тока на выходе.

Расчет витков ферритового трансформатора

Расчет витков первичной обмотки ферритового трансформатора

Как вы знаете, напряжение батареи не всегда одинаково. По мере увеличения нагрузки на батарею напряжение батареи будет меньше 12 вольт. Без нагрузки с полностью заряженной батареей напряжение батареи будет около 13,5 вольт. Поэтому входное напряжение не является постоянным, это необходимо учитывать при расчете коэффициента трансформации трансформатора с ферритовым сердечником.Напряжение отключения аккумулятора обычно составляет 10,5 В. Мы можем принять это минимально возможное значение входного напряжения для повышения преобразователя постоянного тока. Итак, теперь у нас есть следующие параметры:

Vinput = 10,5 вольт

Vout = 310 вольт

Как известно, формула расчета коэффициента трансформации в трансформаторе

N = Npri / Nsc = Vin / Vout

Где Npri — количество витков первичной обмотки, а Nsc — количество витков вторичной обмотки. У нас есть три известные переменные, такие как коэффициент трансформации, который можно рассчитать по приведенному выше уравнению, входное и выходное напряжение.4 Гуасс. Значение максимальной магнитной индукции обычно указывается в паспорте ферритового сердечника. Обычно мы принимаем значение Bmax от 1300G до 2000G. Обычно это приемлемый диапазон для всех трансформаторов с ферритовым сердечником. Примечание. Высокое значение плотности потока приведет к насыщению сердечника, а низкое значение плотности потока приведет к недостаточному использованию сердечника. Например, мы возьмем 1500G для примера преобразователя постоянного тока в постоянный.

  • f — импульсный преобразователь частоты. В нашем примере частота переключения преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 50 кГц.8/4. 50000. 1500. 1,25 = 3,2

    Следовательно, Npri = 3,2 Но мы не можем использовать дробные витки. Таким образом, нам нужно округлить рассчитанное значение первичных витков до ближайшего целого числа 3. Ближайшее возможное целое число равно 3. Первичное число витков для ферритового сердечника равно 3. Но перед этим нам нужно проверить, что Npri = 3 Bmax находится в допустимом диапазоне. или нет. Как я уже упоминал выше, приемлемый диапазон для Bmaz составляет 1300-2000G. Но вопрос в том, зачем нам снова проверять значение Bmax? Потому что мы регулируем значение первичных витков с 3.8/5 * 50000 * 3 * 1,25 = 1600 г

    Таким образом, рассчитанное значение Bmax составляет 1600 Гс, что находится в пределах допустимого диапазона максимальной плотности потока. Это означает, что для дальнейших вычислений мы можем принять Npri = 3. Первичное количество витков двухтактного ферритового трансформатора с центральным ответвлением составляет 3 + 3 витка. В любом дизайне вам нужно будет отрегулировать значение Npri, если оно дробное. Вы легко можете это отрегулировать. Но вам нужно каждый раз проверять значение Bmax. Начнем с предполагаемого значения Bmax и рассчитанного Npri. Но вы также можете начать с предполагаемого значения Npri и проверить значение максимальной плотности потока Bmax.Например, предположим, что значение Npri = 1, проверьте значение Bmax и продолжайте повторять этот процесс, пока оно не станет в приемлемом диапазоне.

    Расчет вторичных витков ферритового трансформатора

    Теперь перейдем к вторичному витку ферритового сердечника. В нашей конструкции выход преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 310 вольт при любом входном напряжении. Входное напряжение регулируется от 10,5 до 13,5 вольт. Нам нужно будет реализовать

    Обратная связь для регулирования 310 выходного напряжения. Поэтому мы возьмем немного большее значение выходного напряжения, чтобы при минимально возможном входном напряжении мы могли получить выходное напряжение 310 вольт, изменяя рабочий цикл ШИМ.Поэтому нам следует разработать трансформатор с ферритовым сердечником и вторичной обмоткой на 330 вольт. Обратная связь будет регулировать значение выходного напряжения, изменяя рабочий цикл ШИМ. Также следует позаботиться о потерях и падениях напряжения на коммутационных аппаратах и ​​учитывать их при проектировании трансформатора.

    Таким образом, трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение 330 вольт при входном напряжении от 13,5 до 10,5 вольт. Максимальный рабочий цикл для ШИМ составляет 98%, а оставшиеся 2% остаются мертвыми. При минимально возможном входном напряжении рабочий цикл будет максимальным.При максимальном рабочем цикле 98% входное напряжение трансформатора составляет 0,98 * 10,5 = 10,29 вольт.

    Используя формулу соотношения напряжений трансформатора = соотношение напряжений = 330 / 10,29 = 32,1. Коэффициент напряжения и коэффициент трансформации в трансформаторе равны друг другу. Отсюда N = 32.

    Итак, мы знаем все значения для расчета вторичных витков трансформатора с ферритовым сердечником.

    N = 32, Npri = 3

    Nsec = N * Npri = 32 * 3 = 96

    Таким образом, количество витков первичной обмотки равно 3, а число витков вторичной обмотки равно 96.Итак, все дело в расчете коэффициента трансформации высокочастотных трансформаторов. Если у вас возникнут проблемы, дайте мне знать в комментариях.

    Калькулятор индуктивности катушки

    — Инструменты для электротехники и электроники

    Этот калькулятор помогает вычислить индуктивность катушки.

    Обзор

    Катушка — это самая узнаваемая форма индуктора. Этот инструмент предназначен для расчета индуктивности катушки с проволокой с учетом количества витков, диаметра петли, диаметра проволоки и проницаемости среды.{2} $$ = количество витков

    $$ \ mu_ {0} $$ = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 −7

    $$ \ mu_ {r} $$ = относительная проницаемость

    $$ D $$ = диаметр петли

    $$ d $$ = диаметр проволоки

    Приложения

    Вспышка для камеры

    Индуктор (или катушка) играет важную роль в схеме лампы вспышки камеры. Для камеры это важный компонент, который привел к высокому всплеску напряжения на катушке запуска, которое затем усилилось действием автотрансформатора вторичной обмотки, чтобы генерировать 4000 В, необходимые для зажигания лампы-вспышки.Конденсатор, подключенный параллельно катушке триггера, заряжается до 300 В по низкоомному пути, обеспечиваемому тиристором. Однако, как только конденсатор был полностью заряжен, путь короткого замыкания на землю, обеспечиваемый SCR, был удален, и конденсатор немедленно начал разряжаться через катушку запуска. Поскольку единственным сопротивлением постоянной времени индуктивной сети является относительно низкое сопротивление самой катушки, ток через катушку нарастал очень быстро. Затем на катушке возникло значительное напряжение.Это напряжение, в свою очередь, увеличивалось за счет воздействия трансформатора на вторичную обмотку автотрансформатора, и лампа-вспышка зажигалась. Это высокое напряжение, генерируемое на триггерной катушке, также будет появляться непосредственно на конденсаторе триггерной сети. В результате он снова начнет заряжаться, пока генерируемое напряжение на катушке не упадет до нуля вольт. Однако, когда он упадет, конденсатор снова разрядится через катушку, установит другой зарядный ток через катушку и снова создаст напряжение на катушке.Высокочастотный обмен энергией между катушкой и конденсатором называется обратным ходом из-за «обратного потока» энергии от одного накопительного элемента к другому.

    Переключатель диммера бытовой
    Катушки индуктивности

    можно найти в самых разных электронных схемах дома. В типичном бытовом диммере используется индуктор для защиты других компонентов и приложенной нагрузки от «бросковых» токов — токов, которые нарастают с очень высокой скоростью и часто до чрезмерно высоких уровней.Эта функция особенно важна для диммеров, поскольку они чаще всего используются для управления интенсивностью света лампы накаливания. При «включении» сопротивление ламп накаливания обычно очень низкое, и относительно высокие токи могут протекать в течение коротких периодов времени, пока нить накаливания лампы не нагреется. Катушка индуктивности также эффективно блокирует высокочастотный шум (RFI), создаваемый переключающим действием симистора в диммере. Конденсатор также обычно включается между линией и нейтралью, чтобы никакие всплески напряжения не влияли на работу диммера и приложенной нагрузки (лампы и т. Д.).) и помочь в подавлении помех от радиопомех.

    Дополнительная литература

    Расчет одно- и трехфазных параметров

    Вы можете спросить: «Что такое константа?» Пример постоянной, с которой вы очень хорошо знакомы, — это число пи (π), которое получается делением длины окружности на ее диаметр. Независимо от длины окружности и диаметра соответствующего круга, их соотношение всегда равно пи. Вы можете использовать константы, относящиеся к определенным одно- и трехфазным напряжениям, для расчета тока (I) и киловатт (кВт).Посмотрим, как это сделать.

    Однофазные расчеты

    Базовая электрическая теория говорит нам, что для однофазной системы

    кВт = (В × I × PF) ÷ 1000.

    Для простоты предположим, что коэффициент мощности (PF) равен единице. Следовательно, приведенное выше уравнение становится

    кВт = (В × I) ÷ 1000.

    Решая относительно I, уравнение принимает вид

    I = 1000 кВт / В (Уравнение 1)

    Теперь, если мы посмотрим на часть этого уравнения «1000 ÷ В», вы увидите, что, вставив соответствующее однофазное напряжение для «V» и разделив его на «1000», вы получите конкретное число (или постоянная), которую можно использовать для умножения «кВт», чтобы получить ток, потребляемый этой нагрузкой при соответствующем напряжении.

    Например, константа для расчета 120 В составляет 8,33 (1000 ÷ 120). Используя эту константу, уравнение 1 становится

    I = 8,33 кВт .

    Итак, если у вас нагрузка 10 кВт, вы можете рассчитать потребляемый ток как 83,3 А (10 × 8,33). Если у вас есть оборудование, потребляющее 80 А, вы можете рассчитать относительный размер необходимого источника питания, который составляет 10 кВт (80 ÷ 8,33).

    Таблица 1. Константы, используемые в однофазных системах

    Используя ту же процедуру, но вставив соответствующее однофазное напряжение, вы получите следующие однофазные константы, как показано в Таблица 1 .

    Трехфазные расчеты

    Для трехфазных систем мы используем следующее уравнение:

    кВт = (В × I × PF × 1,732) ÷ 1000.

    Опять же, принимая единицу PF и решая это уравнение относительно «I», вы получаете:

    I = 1000 кВт ÷ 1,732 В.

    Таблица 2. Константы, используемые в трехфазных системах

    Теперь, если вы посмотрите на часть этого уравнения «1000 4 1,732 В», вы увидите это, вставив соответствующее трехфазное напряжение для «V» и умножив его на 1. 732, вы можете затем разделить это количество на «1000», чтобы получить конкретное число (или константу), которое вы можете использовать для умножения «кВт», чтобы получить ток, потребляемый этой трехфазной нагрузкой при соответствующем трехфазном напряжении. Таблица 2 перечисляет каждую 3-фазную константу для соответствующего 3-фазного напряжения, полученного из вышеуказанного расчета.

    Как рассчитать требуемую номинальную мощность в кВА или допустимую силу тока для однофазных и трехфазных трансформаторов

    Выпуск:
    Расчет мощности в кВА для одно- или трехфазного трансформатора на основе информации о напряжении обмотки и силе тока.

    Окружающая среда:
    Относится ко всем одно- и трехфазным трансформаторам.

    Причина: Номинал
    кВА часто должен рассчитываться на основе информации о напряжении и силе тока первичной или вторичной обмотки.

    Разрешение:

    Этот часто задаваемый вопрос предлагает три различных метода поиска необходимой информации:

    1.

    Эта ссылка на веб-сайте Schneider Electric представляет собой калькулятор данных трансформатора:

    https: // tools.se.app/transformerdata/index.html?language=en&country=usa#/transformer-data

    Существуют также следующие методы расчета или определения требуемой номинальной мощности в кВА или номинальной мощности для однофазных и трехфазных трансформаторов:

    2. Для определения кВА необходимо иметь как минимум две части информации:

    1. линейное напряжение нагрузки ( В, )
    2. максимальный ток фазы нагрузки ( I )

    Однофазные трансформаторы: кВА = (В * I) /1000
    Трехфазные трансформаторы: кВА = (В * I * 1.732) / 1000
    , где 1,732 — это простое числовое значение для квадратного корня из 3 (1,7320508 . ..)
    Затем округлите до следующего стандартного значения 3-фазной кВА, как указано в разделе 14 каталога SquareD / Schneider Electric, дайджест 178

    Однофазный трансформатор Пример: В = 240, I = 175; Следовательно: кВА = (240 x 175) / 1000 = 42 кВА.
    Это составляет 42 кВА, поэтому мы округляем до стандартной однофазной мощности 50 кВА. Судя по дайджесту, EE50S3H удовлетворительно справится с этой нагрузкой.

    Пример трехфазного трансформатора: В = 208, I = 175; Следовательно: кВА = (208 x 175 x 1,732) / 1000 = 63,05 кВА
    Это составляет более 63 кВА, поэтому мы округляем до стандартной трехфазной мощности 75 кВА. Судя по дайджесту, EXN75T3H удовлетворительно справится с этой нагрузкой.

    Примечание: Это пример расчета кВА, который не принимает во внимание возможные особые требования к нагрузке, например, с двигателями или некоторым медицинским оборудованием или другими специальными приложениями.

    Сила тока, предусмотренная для данного кВА, может быть определена аналогичными методами:

    Однофазный Пример: Использование однофазного трансформатора 50 кВА в качестве отправной точки. 50 кВА равняется 50 000 ВА. (K = 1000) Полное значение в ВА, 50 000 делится на напряжение 240 В = 208 ампер. Это «двухступенчатое деление», метод: ВА / напряжение = силы тока.

    Трехфазный пример: Использование трехфазного трансформатора 75 кВА в качестве отправной точки.75 кВА равно 75000 ВА. (K = 1000) Полное значение в ВА, 75000 делить на 1,732 = 43302, которое затем делится на напряжение 208 В = 208,2 ампера. Это «трехступенчатое деление», метод: ВА / 1,732 / напряжение = силы тока.

    3. В качестве альтернативы этим расчетам вы можете предпочесть использовать диаграммы ниже . Стандартные размеры кВА показаны на левом поле, стандартные линейные напряжения показаны вдоль верхнего поля.

    Пример диаграммы: Использование чисел из предыдущего примера с трехфазным трансформатором V = 208, I = 175.Используйте таблицу под названием «Трехфазные низковольтные трансформаторы сухого типа». После записи верхнего поля 208 В и чтения по вертикали видно, что первая запись в том вертикальном столбце 208 В, который будет охватывать 175 А, а затем некоторые, это 208 А, что указывает на трансформатор 75 кВА, показанный в следующем вертикальном столбце. Слева.

    Дополнительную информацию и таблицы преобразования см. На страницах 3 и 4 документа 7400HO9501 ​​« В поисках решений для трансформаторов низкого напряжения ».


    Хотите узнать больше по этой теме? Свяжитесь с нашими экспертами через онлайн-сообщество:


    Калькулятор размеров трехфазного генератора, Калькулятор кВА, генератор какого размера

    Как преобразовать кВА в кВт для генераторов

    Самое важное, что следует учитывать при выборе генератора, — это высокие пусковые токи, связанные с запуском электродвигателей и трансформаторов, которые обычно в шесть раз превышают ток полной нагрузки.

    Однако пусковые токи для типа двигателей с высоким КПД, которые указываются сегодня, могут быть почти вдвое больше.

    В результате стало обычной практикой принимать требования кВА для запуска двигателя и трансформатора в качестве критерия для определения размера генератора.

    Этот подход часто приводит к тому, что размеры генераторов превышают допустимые для рабочей нагрузки двигателя и не учитывают фактические потребности приложения. Более того, он игнорирует другие ключевые факторы, которые играют ключевую роль при определении размеров генераторов.Например, гармоники, вызванные частотно-регулируемыми приводами и последовательным запуском двигателей.

    При запуске двигателей или трансформаторов также могут возникать большие провалы напряжения и частоты, если генераторная установка выбрана неправильно. Кроме того, другие нагрузки, подключенные к выходу генератора, могут быть более чувствительны к провалам напряжения и частоты, чем двигатель или пускатель двигателя, что может вызвать проблемы.

    К счастью, помощь уже под рукой. Многие генераторы теперь могут быть оснащены решениями для устранения дополнительных систем возбуждения, необходимых в генераторе переменного тока.

    Обычно предлагается два варианта: постоянный магнит или вспомогательная обмотка. Оба обеспечивают генератор током, в три раза превышающим номинальный, чтобы покрыть броски тока от электродвигателя в течение минимум десяти секунд с помощью остаточного тока возбуждения.

    В некоторых случаях доступны даже более расширенные параметры. Например, некоторые генераторы оснащены цифровым автоматическим регулятором напряжения (D-AVR), который специально разработан для обработки высоких пусковых токов, связанных с пуском двигателей и трансформаторов.В определенных приложениях этот тип регулятора напряжения позволяет операторам уменьшить требования к генератору, поскольку лучше управлять переходным режимом мощности.

    Другим вариантом может быть использование системы «Закрытие перед возбуждением», которая замыкает выключатель сразу после запуска двигателя. Это позволяет возбуждению постепенно увеличиваться по мере увеличения скорости двигателя, обеспечивая очень мягкий запуск нагрузок, подключенных к генератору.

    Это особенно полезно для намагничивания повышающих трансформаторов в установках, где требуется среднее напряжение.

    В результате больше нет необходимости покупать генераторы большего размера, чем необходимо, только для того, чтобы справиться с первоначальным скачком напряжения при запуске. Более того, интеллектуальное управление напряжением генератора позволяет снизить расход топлива, снизить затраты на техническое обслуживание и увеличить срок службы.

    Калькулятор намотки тороида • 66pacific.com

    Используйте этот онлайн-инструмент для расчета количества витков обмотки, необходимого для достижения желаемая индуктивность с тороидальными сердечниками из феррита и порошка железа.

    Для использования калькулятора:
    Сначала выберите тип материала сердечника.
    Выберите Iron Powder для сердечников с префиксом T (например, T-50-2).
    Выберите Ferrite для сердечников с префиксом FT (например, FT-43-63).

    Тип материала:
    Железный порошок Феррит

    Индуктивность
    Введите индуктивность.

    Размер сердечника

    Номер материала

    Рассчитать








    Для получения дополнительной информации об использовании этого калькулятора см. Использование калькулятора намотки тороида.

    Краткое описание терминов сердечника тороида, используемых на этой странице (например, A L и u), см. В Терминологии катушки тороида.

    Две отличные ссылки на тороидальные катушки индуктивности и трансформаторы :
    Справочник ARRL по радиосвязи, 2017 г.

    Трансформаторы линии передачи, 4-е издание, Джерри Севик

    Домой | Карта сайта | Контакты

    Авторские права © 1999-2021 66pacific.com. Все права защищены.

    Как я могу рассчитать индуктивность первичной обмотки трансформатора с учетом конкретной нагрузки на вторичной обмотке?

    Я не согласен с интерпретацией Энди aka. Математика верна, но интерпретация этой математики нефизическая и явно не может быть верной.

    Это должно быть само собой разумеющимся: если вы подключаете что-то через вторичную обмотку, это не волшебным образом появляется в двух местах одновременно, чтобы быть и через первичную обмотку.Простая и очевидная реальность состоит в том, что все, что подключено к вторичной обмотке, на самом деле подключается только к ней. Сказать, что это параллельно первичному, полезно как теоретическая эквивалентность, но не как истинное физическое описание того, что на самом деле происходит. Да, числа работают так же, как если бы нагрузка была параллельно с основной, но это не значит, что на самом деле — это .

    Очевидно, что нагрузка не параллельна первичной, потому что она не подключена параллельно первичной.Это так просто. Можно притвориться, что математика позволяет это допустить, но это всего лишь теоретическая выдумка, не имеющая отношения к тому, что на самом деле происходит физически.

    Вот что происходит на самом деле физически :

    Во-первых, нам нужно рассмотреть, почему у катушек индуктивности вообще есть реактивное сопротивление. Их реактивное сопротивление в конечном итоге является результатом самоиндукции . Изменение тока вызывает изменение магнитного поля. Что делают меняющиеся магнитные поля? Они индуцируют напряжение согласно закону индукции Фарадея.

    Тот факт, что индуктор является источником этого изменяющегося магнитного поля, не заставляет это изменяющееся поле перестать вести себя как изменяющееся магнитное поле. Любой изменяющийся магнитный поток через данную катушку индуктивности будет индуцировать на ней напряжение — даже если сам индуктор является источником этого изменяющегося потока.

    Это означает, что реактивное сопротивление катушек индуктивности обусловлено накопленной ими энергией в их магнитном поле. Если ток через катушку индуктивности увеличивается, это вызывает увеличение магнитного потока, что индуцирует напряжение через катушку индуктивности, противоположное знаку изменения напряжения.Таким образом, если напряжение увеличивается, это противоположное напряжение будет иметь противоположную полярность, что приведет к падению напряжения на катушке индуктивности.

    Все падения напряжения вызваны сопротивлением. Импеданс представляет собой то, что поглощает энергию — оно может быть диссипативным (навсегда покидает цепь), что мы называем сопротивлением, или вместо этого оно может быть связано с накоплением энергии, которое мы называем реактивным сопротивлением.

    В этом случае падение напряжения дает энергию для увеличения магнитного поля. Точно так же, когда ток падает, энергия, запасенная в этом поле, возвращается обратно в катушку индуктивности по мере уменьшения магнитного потока, вызывая напряжение, которое снова противодействует изменению напряжения — так что теперь катушка индуктивности действует как источник напряжения при схлопывании потока.

    Здесь важно понимать, что именно это напряжение, или ЭДС , которое возникает из-за собственной самоиндукции индуктора, в конечном итоге является причиной реактивного сопротивления катушки индуктивности. Чем быстрее вы попытаетесь изменить магнитный поток, тем больше будет эта обратная ЭДС из-за самоиндукции, ограничивая скорость, с которой ток может расти и падать, и, таким образом, все больше и больше уменьшая пиковый ток для переменного тока по мере увеличения частоты. . Это верно для любой составляющей переменного тока и происходит даже при смещении постоянного тока (так называемый пульсирующий ток).

    Итак, импеданс катушки индуктивности не является строго результатом ее индуктивности , а, скорее, обратной ЭДС, которая возникает из-за этой индуктивности.

    В конкретном случае изолированной одиночной катушки индуктивности это зависит только от индуктивности.

    В случае трансформатора (или любой схемы связанных индукторов) это уже не так. Это связано с тем, что обратная ЭДС через данную обмотку больше не зависит только от индуктивности этой обмотки.Ток через другие обмотки также приводит к магнитному потоку. Это отражается обратно в первичную обмотку как напряжение / ЭДС, но эта ЭДС противодействует собственной обратной ЭДС первичной обмотки из-за ее самоиндукции. Другими словами, поток от тока через вторичную обмотку действует, чтобы противодействовать потоку от тока через первичную обмотку.

    Это известно как взаимная индуктивность . Лучший способ визуализировать это — энергия, которая передается посредством изменения магнитного потока, а не сохраняется.

    Отношения довольно простые.

    Обратная ЭДС, возникающая на первичной обмотке, равна:

    \ $ V_ {p} = L_ {p} * \ frac {di_ {p}} {dt} — M * \ frac {di_ {s}} {dt} \ $

    Где Vp — это ЭДС в первичной обмотке, ip — первичный ток, is — вторичный ток, а M — взаимная индуктивность.

    Когда вторичная обмотка разомкнута, взаимная индуктивность не действует, и вся ожидаемая обратная ЭДС появляется на первичной обмотке, препятствуя изменению тока.Однако, когда вторичная обмотка загружена, это вызывает уменьшение обратной ЭДС в первичной обмотке. Он активно противодействует некоторой части самоиндукции первичной обмотки, и, как мы поняли из ранее, это, по сути, источник индуктивного реактивного сопротивления.

    Таким образом, индуктивность одной из обмоток никогда не изменяется, но реактивное сопротивление связанных катушек индуктивности зависит от тока через другую, а не только от тока через себя . Таким образом, реактивное сопротивление первичной обмотки падает по мере увеличения нагрузки вторичной обмотки, потому что ток вторичной обмотки противодействует некоторому потоку первичной обмотки, ограничивая индуцированную обратную ЭДС и, таким образом, основной источник реактивного сопротивления первичной обмотки.

    Когда вы измеряете индуктивность первичной обмотки, большинство измерителей фактически измеряют реактивное сопротивление, измеряя ток на известной частоте или измеряя резонансную частоту, образованную резервуаром LC известной емкости и испытуемой катушкой индуктивности. Резонансная частота в конечном итоге является результатом частоты, на которой импедансы самые низкие. В любом случае, вы действительно измеряете импеданс, и измеритель рассчитывает индуктивность на его основе. Это работает только в том случае, если нет связанных индукторов или если они все имеют разомкнутую цепь.В противном случае эти методы измерения индуктивности больше не действуют. Вам нужно будет одновременно измерить взаимную индуктивность и другие токи обмотки, чтобы правильно определить истинную индуктивность любой конкретной обмотки.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.