Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом
Оборудование / Электроинструмент, электрика и онлайн калькуляторы / Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом
Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50(72х18). Тороидальный тип: ОЛ70/110-60.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для расчёта трансформатора с тороидальным магнитопроводом:
- напряжение первичной обмотки, U1 = 220 В;
- напряжение вторичной обмотки, U2 = 36 В;
- ток вторичной обмотки, l2 = 4 А;
- внешний диаметр сердечника, D = 110 мм;
- внутренний диаметр сердечника, d = 68 мм;
- высота сердечника, h = 60 мм.
Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ШЛ32х50(72х18) показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна. Приступаем к расчёту трансформатора с магнитопроводом типа ОЛ70/110-60.
Программный (он-лайн) расчет, 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: поле светло-голубого цвета – исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета – данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета – рассчитанное значение.
Формулы и таблицы для ручного расчет трансформатора:
1. Мощность вторичной обмотки;
2. Габаритная мощность трансформатора;
Табл.№1.
| Величина | Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт] | |||
|---|---|---|---|---|
| 2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 |
| КПД | 0,76-0,88 | 0,88-0,92 | 0,92-0,95 | 0,95-0,96 |
3. Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;
Сделай сам своими рукамиО бюджетном решении технических, и не только, задач.4. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;
5. Фактическая площадь сечения окна сердечника;
6. Величина номинального тока первичной обмотки;
Табл.№2.
| Величина | Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт] | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
| COS Φ | 0,85-0,90 | 0,90-0,93 | 0,93-0,95 | 0,95-0,93 | 0,93-0,94 |
7. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток (для I1 и I2);
Табл.№3.
| Конструкция магнитопровода | Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт] | |||
|---|---|---|---|---|
| 2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 |
| Кольцевая | 5-4,5 | 4,5-3,5 | 3,5 | 3,0 |
8. Расчет диаметра проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции;
9. Расчет числа витков в обмотках трансформатора;
В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами.
Трансформатор тока: принцип работы для измерения параметров электросетейТабл.№4.
| Тор, величина U’ | Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт] | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 8-25 | 25-60 | 60-125 | 125-250 | 250-600 | |
| U’1 | 7 | 6 | 5 | 3.5 | 2.5 |
| U’2 | 7 | 6 | 5 | 3.5 | 2.5 |
Табл.№5.
| Конструкция магнитопровода | Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт] | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
| Тор | 1,7 | 1,7 | 1,7 | 1,65 | 1,6 |
10. Расчет числа витков приходящихся на один вольт;
11. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;
Sст ф – фактическое сечение стали имеющегося магнитопровода в месте расположения катушки;
Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе;
Вмах- магнитная индукция, см. табл.№5;
J – плотность тока, см. табл.№3;
Кок – коэффициент заполнения окна, см. табл.№6;
Что такое понижающий трансформатор - для чего применяется и как подобрать нужный трансформаторКст – коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл.№7;
Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц.
Табл.№6.
| Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт] | |||
|---|---|---|---|---|
| 5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 |
| Тор | 0,18-0,20 | 0,20-0,26 | 0,26-0,27 | 0,27-0,28 |
Табл.№7.
| Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм | |||
|---|---|---|---|---|
| 0,08 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,35 |
| Тор | 0,85 | 0,88 |
Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.
