Розрахунок тороїдального трансформатора формули і таблиці розрахунку

1. Визначення основних параметрів
2. Формули для розрахунку тороїдального трансформатора
3. Перемотка тороїдального трансформатора

У порівнянні зі звичайними конструкціями тороїдальні трансформатори мають ряд істотних переваг. При незначних розмірах і масі, вони мають значно більший коефіцієнт корисної дії. Тому дані пристрої знайшли широке застосування в зварювальних апаратах і стабілізаторах напруги. Велике значення має правильний розрахунок тороїдального трансформатора, стосовно до конкретних умов експлуатації. Існують різні способи розрахунків, що дозволяють отримати результати з різним ступенем точності. Найчастіше для розрахунків використовуються таблиці.

Визначення основних параметрів

Перед початком розрахунків необхідно визначитися з основними параметрами трансформатора. В першу чергу це стосується типу проводів і кількості витків, від яких залежить загальна довжина провідника. Далі потрібно зробити правильний вибір перетину, що впливає на показники вихідного струму і потужність пристрою.

Слід враховувати і той фактор, що при невеликій кількості витків, первинна обмотка буде нагріватися. Точно така ж ситуація виникає, коли потужність споживачів, що включаються у вторинну обмотку, перевищує потужність, що віддається трансформатором. В результаті перегріву знижується надійність пристрою, іноді може статися запалення трансформатора.

Як приклад наводиться таблиця, за допомогою якої можна розрахувати тороїдальний трансформатор, що працює при частоті мережі 50 Гц.

Сердечники пристроїв можуть бути виготовлені з холоднокатаної сталі марок Е310-330, товщиною від 0,35 до 0,5 мм. Може застосовуватися і звичайна сталь, марок Е340-360, де товщина стрічки буде в межах від 0,05 до 0,1 мм.

Умовні позначення в таблиці відповідають:

• Pг - габаритна потужність трансформатора;
• ω1 - кількість витків на 1 вольт для сталі Е310, Е320, Е330;
• ω2 - кількість витків на 1 вольт для сталі Е340, Е350, Е360;
• S - перетин сердечника;
• Δ - значення допустимої щільності струму в обмотках;
• ŋ - ККД трансформатора.

При намотуванні тороидальной котушки використовується тільки зовнішня і межобмоточная ізоляція. Незважаючи на рівне укладання обмотувальних проводів, товщина намотування по внутрішньому діаметру обов'язково збільшується внаслідок різниці між зовнішнім і внутрішнім діаметром сердечника. Тому рекомендується використовувати провідники, ізоляція яких має підвищену механічну і електричну міцність, наприклад, марки ПЕЛШО і ПЕШО, а в деяких випадках - ПЕВ-2. Для зовнішньої і межобмоточной ізоляції найчастіше застосовується батистова стрічка, лакоткань ЛШСС, товщиною 0,06-0,12 мм, а також триацетатного або фторопластовая плівка, товщиною 0,01-0,02 мм.

Формули для розрахунку тороїдального трансформатора

Основними параметрами для розрахунку тороїдального трансформатора служать напруга мережі живлення (Uc), рівне 220 В, значення вихідної напруги (U н) - 24 В, струмовий навантаження (Iн) - 1,8 А. Для визначення потужності вторинної обмотки існує формула: Р = U н хIн = 24 х 1,8 = 43,2 Вт.

Далі визначається габаритна потужність трансформаторного пристрою за формулою:

Величина коефіцієнта корисної дії та інші дані, необхідні для розрахунків, вибираються з таблиці, у відповідній графі і ряді під конкретну габаритну потужність.

Наступним етапом буде розрахунок площі перерізу сердечника за формулою:

Вибір розмірів сердечника здійснюється наступним чином:

Найближчим типом сердечника зі стандартними параметрами буде ОЛ50 / 80-40, з площею перетину S = 60 мм 2. яка повинна бути не менше розрахункової. Внутрішній діаметр сердечника визначається відповідно до умовою, що dc має значення більше або рівне dc ':

Якщо в якості прикладу взяти сердечник, виготовлений зі сталі Е320, то в цьому випадку кількість витків на один вольт буде визначатися за формулою:

Тепер необхідно визначити кількість витків в первинній та вторинній обмотках:

Оскільки в будь-якому тороіде розсіювання магнітного потоку зовсім незначне, падіння напруги в обмотках можливо визначити тільки по їх активного опору. В результаті, значення відносної величини падіння напруги в обмотках тороїдального трансформатора буде набагато менше, ніж в звичайних трансформаторах. У зв'язку з цим, втрати на опорі вторинної обмотки компенсуються збільшенням кількості витків приблизно на 3%. Розрахунок буде виглядати наступним чином: W1-2 = 133 х 1,03 = 137 витків.

Діаметри обмотувальних проводів можна визначити за формулою:

Тут I1 є струмом первинної обмотки, що визначається за власною формулою: I1 = 1,1 (P2 / Uc) = 1,1 (48/220) = 0,24A

Діаметр проводу вибирається по найближчому значенню в бік збільшення, що становитиме 0,31 мм.

Трансформатори, виготовлені за розрахунками за допомогою таблиці, пройшли успішні випробування при постійній максимальному навантаженні, що впливає на протязі декількох годин. Таким чином, розрахунок тороїдального трансформатора дозволяє отримати точні результати, підтверджені на практиці. За допомогою цієї методики можна визначити необхідні параметри для будь-якого пристрою.