Как мотают тороидальные трансформаторы. Тороидальные трансформаторы: особенности намотки и расчета

Как правильно рассчитать и намотать тороидальный трансформатор. Какие материалы и инструменты необходимы для намотки. Как выбрать оптимальный сердечник и провод для обмоток. Какие преимущества имеют тороидальные трансформаторы перед обычными.

Особенности конструкции тороидальных трансформаторов

Тороидальные трансформаторы имеют ряд конструктивных особенностей, которые отличают их от обычных трансформаторов:

• Сердечник имеет форму тора (кольца)
• Обмотки равномерно распределены по всей поверхности сердечника
• Отсутствуют воздушные зазоры в магнитопроводе
• Используется высококачественная электротехническая сталь
• Компактные размеры при той же мощности

Благодаря такой конструкции тороидальные трансформаторы обладают рядом преимуществ. Какие основные достоинства тороидальных трансформаторов?

Преимущества тороидальных трансформаторов

По сравнению с обычными трансформаторами тороидальные имеют следующие преимущества:

• Высокий КПД (до 95%)
• Низкий уровень шума и вибраций
• Малое магнитное поле рассеяния
• Меньшие габариты и вес
• Низкий ток холостого хода
• Хорошие тепловые характеристики

Эти преимущества делают тороидальные трансформаторы оптимальным выбором для многих применений. Но как правильно рассчитать параметры такого трансформатора?

Расчет параметров тороидального трансформатора

Расчет тороидального трансформатора включает следующие основные этапы:

1. Определение требуемой мощности и напряжений
2. Выбор типа и размера сердечника
3. Расчет числа витков обмоток
4. Выбор сечения проводов
5. Расчет индуктивности рассеяния

При расчете важно учитывать особенности тороидальной конструкции. Какие факторы влияют на выбор сердечника тороидального трансформатора?

Выбор сердечника для тороидального трансформатора

При выборе сердечника нужно учитывать следующие факторы:

• Требуемая мощность трансформатора
• Рабочая частота
• Допустимая индукция в сердечнике
• Размеры окна для размещения обмоток
• Удельные потери в магнитопроводе

Оптимальным выбором являются сердечники из высококачественной электротехнической стали с ориентированной структурой. Как правильно выполнить намотку обмоток на тороидальный сердечник?

Технология намотки тороидальных трансформаторов

Намотка тороидальных трансформаторов имеет свои особенности:

1. Сердечник фиксируется на специальной оправке
2. Провод равномерно наматывается по всей поверхности тора
3. Используется специальный челнок для пропускания провода через отверстие
4. Витки укладываются плотно друг к другу
5. Между слоями обмоток прокладывается изоляция

Качество намотки во многом определяет характеристики трансформатора. Какие материалы лучше использовать для намотки тороидальных трансформаторов?

Выбор материалов для намотки тороидальных трансформаторов

Для намотки тороидальных трансформаторов рекомендуется использовать:

• Провод: медный эмалированный (ПЭВ, ПЭТ)
• Изоляция: лакоткань, пленка, бумага
• Пропитка: эпоксидные компаунды
• Каркас: пластик, текстолит
• Выводы: гибкий многожильный провод

Правильный выбор материалов обеспечит высокое качество и надежность трансформатора. Какие инструменты потребуются для намотки тороидального трансформатора своими руками?

Инструменты для намотки тороидальных трансформаторов

Для самостоятельной намотки тороидальных трансформаторов понадобятся:

• Намоточный станок или ручное приспособление
• Челнок для пропускания провода
• Устройство подсчета витков
• Натяжитель провода
• Изоляционные прокладки
• Паяльник для выполнения отводов

При наличии необходимых инструментов и навыков можно изготовить качественный тороидальный трансформатор своими руками. Какие рекомендации позволят выполнить намотку наиболее качественно?

Советы по намотке тороидальных трансформаторов

При намотке тороидальных трансформаторов рекомендуется:

• Обеспечить равномерное натяжение провода
• Тщательно изолировать слои обмоток
• Использовать провод без повреждений изоляции
• Выполнять плотную укладку витков
• Правильно выполнить отводы и выводы обмоток
• Пропитать обмотки после намотки

Соблюдение этих рекомендаций позволит получить трансформатор с оптимальными характеристиками. В каких областях наиболее часто применяются тороидальные трансформаторы?

Области применения тороидальных трансформаторов

Тороидальные трансформаторы широко используются в следующих областях:

• Аудиотехника
• Медицинское оборудование
• Источники питания
• Системы автоматики
• Измерительные приборы
• Силовая электроника

Благодаря своим преимуществам тороидальные трансформаторы находят все более широкое применение в современной технике. Их использование позволяет создавать более компактные и эффективные устройства.

Способ намотки тороидальных трансформаторов

Технология намотки и способ изоляции на самом деле очень проста и не предполагает ни обмотку лакотканью, или другим изоляционным материалом. Дело в том, что при любой обмоткой лакотканью или другими изоляторами внутреннее окно тора мгновенно заполняется, так как на внешней стороне получается один слой, а на внутренней 5…10 слоев, да еще неровных.

Я давно собирался написать статью о способе качественной намотки торов. Это довольно долго объяснять и лучше показать на фото. Причем после намотки обмотки не превращаются в колесо, а сам трансформатор не становится яйцеобразным.

При этом расход провода минимален. Ввиду всего этого КПД трансформатора максимален. Сразу оговорюсь, что речь идет о мощных тороидальных трансформаторах, габаритная мощность которых составляет более 500 Вт. Мощные трансформаторы наматываются проводами диаметром от 1 до 3 мм виток к витку.

Как правило, сетевая обмотка состоит из 100…400 витков, то есть 0,5. ..2 витка на вольт. Мотать таким способом менее мощные трансформаторы хлопотно, но при желании можно.

Необходимо сделать подставку для намотки тороида. Делается это очень просто. Берем квадратный кусок ДСП или фанеры толщиной 10…15 мм, размерами 200×200 мм. Еще понадобятся два деревянных бруска длиной 200 мм сечением 20×20 мм. Эти два бруска нужно приклеить по центру площадки, параллельно друг другу, на расстоянии 100 мм.

А еще лучше прикрутить к площадке эти бруски с помощью шурупов, но с потайными головками. Теперь если на эту подставку поставить тороид, он будет прочно и устойчиво закреплен.

Челнок выпиливаю из оргстекла толщиной 5…6 мм. Ширина обычно составляет 30…40 мм, длинна — 300…400 мм. Торцевые пропилы делаю не углом, а полукругом и обрабатываю их напильником, чтобы не портилась изоляция провода, и даже проклеиваю одной-двумя полосками изоленты опять же для защиты провода.

На челнок наматываю провод: не страшно, если провода не хватит, можно аккуратно спаять провод и мотать дальше. Но лучше все-таки рассчитать так, чтобы провода хватило.

Теперь нужен материал для изоляции между слоями. Это очень просто — нужно найти тонкий картон (упаковочный), я, например, применяю коробки от динамиков для автомобилей. Главное, чтобы это был не толстый, но и не тонкий материал. Толщина картона — порядка 0,5 мм. Если он будет с одной стороны глянцевый, то это тоже хорошо.

Нитки толстые №10…20, но можно и №40. Сама намотка ведется от себя в правую сторону. А теперь самое главное — это изготовление изоляционных прокладок между слоями. Для этого потребуется штан-гель-циркуль, с острыми концами.

Измеряем внешний диаметр тора, прибавляем 20 мм (для нахлеста) и делим пополам. Например, внешний диаметр тора — 150 мм + 20 мм = 170 мм. Далее 170 мм / 2 = 85 мм. Выставляем штангель на 85 мм и фиксируем винтом. Сам штангель мы будем использовать в качестве циркуля для черчения кругов на картоне. Почему именно штангелем, а не обычным циркулем, которым проще и удобнее?

А все потому, что когда мы будем острым и прочным концом штангеля чертить по картону, то на картоне останется продавленная борозда, и именно она поможет нам. Эта борозда очень полезна для удобства сгибания внутренней рассеченной окружности прокладок. В общем, сами поймете, что штангелем лучше, чем удобным циркулем.

Итак, чертим внешний круг на картоне и вырезаем его ножницами. В принципе, внешний круг можно нарисовать и обычным циркулем. Далее замеряем внутренний диаметр тора, ничего не прибавляем, не убавляем, а просто делим пополам.

Например, диаметр 60 мм / 2 = 30 мм. Выставляем штангель-циркуль на 30 мм, фиксируем винтом и чертим внутренний диаметр на картоне. Далее берем карандаш и линейку и работаем над внутренним кругом.

Сначала рисуем крест, то есть делим круг на 4 части, потом на 8 частей; если внутренний диаметр тора больше 60 мм, то еще и на 16 частей. Далее мы рисуем обычным циркулем еще один круг, который меньше внутреннего в два раза, то есть раздвигаем циркуль на 15 мм.

А теперь нам потребуется ровный кусок фанеры или ДСП, на который мы положим нашу картонную заготовку, для прорезания концом острого скальпеля или ножа нанесенных карандашом частей. Прорезать нужно по кругу от внешнего края окружности к центральной точке, не далее, иначе картон будет задираться (рис. 1).

Рис. 1. Прорези от середины по кругу.

Прорезать нужно насквозь картона. Далее ножницами вырезаем внутренний круг, нарисованный обычным циркулем (рис. 2). Полученные дольки отгибаем перпендикулярно заготовки (рис. 3).

Рис. 2. Ножницами вырезаем внутренний круг, нарисованный обычным циркулем.

Рис. 3. Дольки отгибаем перпендикулярно заготовки.

Понятно, что таких заготовок нужно на каждый слой по две штуки, каждый раз замеры диаметров делаются вновь, так как от слоя к слою их значение меняется.

Далее измеряем высоту тора и вырезаем две полоски картона такой же ширины. Одну полоску вставляем внутрь тора так, чтобы нахлест был не более 10 мм. Вторую полоску накручиваем одним слоем на внешнюю сторону тора с таким же нахлестом. Надеваем обе круглые заготовки на торцы тора, крепим ниткой в трех-четырех местах по кругу.

И далее начинаем мотать. Самые опасные места для пробоя — это углы окружностей тора, внешний и особенно внутренний. Поэтому, если во время намотки увидим, что провод может соприкасаться с проводом внутреннего слоя, особенно по внутреннему углу окружности тора, то необходимо подложить под провод полоски такого же картона шириной 10 мм и длинной по 20…30 мм там, где это необходимо.

На внешней стороне, как правило, этого делать не приходится, так как внешняя сторона заготовки наслаивается на край и хорошо предохраняет провод от замыкания. Вся разметка и прорезка картонных заготовок делается с матовой стороны картона, применять картон с двух сторон глянцевый не желательно.

Перед тем как начать мотать тор, на пальцы рук нужно намотать два слоя изоленты — на оба сгиба мизинца и на сгиб указательного пальца, иначе будут огромные водяные мозоли.

Многих интересует, как рассчитать тор. Дело в том, что количество витков будет зависеть от качества железа. Приблизительный расчет делается просто, как и у обычного трансформатора, только коэффициент берется 20. ..30.

Например, измеряем высоту сердечника, h = 10 см. Измеряем толщину стенки, w = 5 см. Получаем:

• 10 х 5 = 50 см;
• 25 / 50 = 0,5 витков на 1 вольт;
• 220 х 0,5 = 110 витков сетевой обмотки.

Теперь начинаем мотать сетевую обмотку. Намотав приблизительно 90 витков, пробуем включить в сеть, измеряя при этом ток холостого хода. Совсем несложно подключить кончик провода прямо на челноке.

Постепенно доматывая провод, доводим ток холостого хода до 50…100 мА и на этом прекращаем мотать. Полученное количество витков будет оптимальным.

Теперь полученное количество витков делим на 220 и получаем практическое значение количества витков на 1 вольт. И в соответствии с этой цифрой рассчитываем все выходные обмотки.

Имейте ввиду, что при включении трансформатора в сеть первичный мгновенный бросок тока очень большой. И для того, что бы не спалить тестер, нужно сетевой провод подключить через замкнутый тумблер, а параллельно тумблеру включить тестер.

Далее включаем вилку в розетку и только потом размыкаем тумблер, чтобы посмотреть ток холостого хода. Кстати, именно из-за мощного первичного броска тока трансформаторы мощностью более 1 кВт обязательно нужно включать с помощью схемы мягкого включения. Тем более схема эта очень проста.

А. Федотов, UA3VFS. РМ-03-17.

Тороидальные трансформаторы: самостоятельная намотка, проведение расчетов

Намотка трансформатора своими руками — задача несложная, если к ней подготовиться заранее. Люди, которые изготавливают различную радиоаппаратуру или силовые инструменты, имеют потребность в трансформаторах для конкретных нужд. Поскольку далеко не всегда предоставляется возможность приобрести определенные изделия, то мастера зачастую наматывают тороидальные трансформаторы самостоятельно. Те, кто в первый раз пытаются провести обмотку, сталкиваются с трудностями: не могут определить правильность расчетов, подобрать соответствующие детали и технологию. Необходимо понимать, что разные типы наматываются по-разному.

• Подготовка к проведению намотки
• Необходимые материалы
• Как ускорить рабочий процесс

Также кардинально отличаются тороидальные устройства. Расчет тороидального трансформатора и его намотка будут особыми. Так как радиолюбители и мастера создают детали под силовое оборудование, но не всегда обладают достаточными знаниями и опытом для их изготовления, то этот материал поможет данной категории людей разобраться с нюансами.

Подготовка к проведению намотки

• В первую очередь нужно провести правильный расчет тороидального трансформатора по сечению сердечника. Вычисляется нагрузка, для этого суммируют все подключенные устройства (двигатели, передатчики и т. п. ), питание которых будет обеспечиваться. К примеру, радиостанция имеет 3 канала, мощность которых по 15, 10 и 15 Ватт. Суммарно это 40 Ватт.
• Далее следует поправка на КПД схемы (в большинстве передатчиков около 70%). У трансформатора также имеется собственный КПД, составляющий 95%, но нужно сделать поправку на самоделку и выставить уровень КПД не более 90%. Значит, требуемая мощность возрастет до 63,5 Вт. Стандартный вес устройств с такой мощностью — до 1,5 кг.
• Следующий шаг — определяют входное и выходное напряжение. Если 220 В — входное, а 12 В — выходное со стандартной частотой 50 Гц, количество витков составит на одну обмотку 220*0,73=161 виток (округляют до целых чисел), а снизу получится 12*0,73=9 витков.
• Затем — определение диаметра провода. Для этого необходимо обладать информацией относительно плотности и протекания тока, на 1 кВт выставляют значение до 3 А/мм2.

Необходимые материалы

Материалы для намотки требуют тщательного выбора, важное значение имеет каждая из деталей. В частности, вам понадобятся:

1. Каркас трансформаторный. Он используется для изоляции сердечника от обмоток, а также удерживает обмоточные катушки. Его изготавливают из прочных и тонких диэлектрических материалов, чтобы не занимать слишком много места в интервалах («окнах») сердечника. Можно воспользоваться картонками, микрофибрами, текстолитом. Толщина материала не должна быть более 2 мм. Каркас склеивают, пользуясь обычным клеем для столярных работ (нитроклеем). Его форма и размеры полностью зависят от сердечника, высота — немного больше, чем у пластины (высота обмотки).
2. Сердечник. Эту роль, как правило, выполняют магнитопроводы. Лучшим решением станет применение пластин из разобранных трансформаторов, поскольку они произведены из подходящих сплавов и рассчитаны на некоторое количество витков. Магнитопроводы имеют разнообразную форму, но чаще всего встречаются изделия в виде буквы «Ш». Кроме того, их можно вырезать из различных заготовок, которые есть в наличии. Чтобы определить точные размеры, предварительно наматывают провода обмоток.
3. Провода. Здесь нужно использовать два вида: для обмотки и для выводов. Оптимальное решение для трансформирующих устройств — медные провода, имеющие эмалевую изоляцию (тип ПЭЛ или ПЭ). Их хватит даже для силовых трансформаторов. Широкий выбор сечений позволяет подобрать самый подходящий вариант. Также часто применяют провода ПВ. Для вывода лучше всего брать провода с разноцветной изоляцией, чтобы не путаться при подключении.
4. Изоляционные подкладки. Помогают увеличить изоляцию провода обмотки. Как правило, используют тонкую и плотную бумагу (отлично подойдет калька), которую следует уложить между рядов. Но бумага должна быть целой, разрывы и проколы, даже самые незначительные, — отсутствовать.

Как ускорить рабочий процесс

У многих радиолюбителей в арсенале имеются простые специальные агрегаты, с помощью которых делается обмотка. Во многих случаях речь идет о несложных конструкциях в виде небольшого столика либо подставки на стол, на которых установлено несколько брусков с вращающейся продольной осью. Длина самой оси должна превышать длину каркаса намотки в 2 раза. На одном из выходов из брусков крепится ручка, позволяющая вращать устройство.

На оси надеваются катушечные каркасы, которые стопорятся с двух сторон шпильками-ограничителями (они препятствуют перемещениям каркаса вдоль оси).

Что делает хороший тороидальный трансформатор? : The Talema Group

Выбор материала сердечника

Как правило, цена трансформатора определяется его сердечником и медью, а все другие материалы составляют лишь 10–15% цены. Цены на медь, как правило, определяются Лондонской биржей металлов (LME), но стоимость сердечника может сильно варьироваться в зависимости от выбора материала

Некоторые недорогие производители (многие из которых базируются в Китае) могут снизить цены за счет использования переработанной стали. (Класс B) для сердечников трансформаторов. Однако этот более дешевый материал сердечника достигается за счет более низкой надежности и производительности.

Высокопроизводительные сердечники изготавливаются из непрерывной полосы первичной стали высшего сорта, не оставляя воздушных зазоров и незакрепленных листов стали или пластин, вызывающих вибрацию. Использование первичного материала также позволяет инженерам проектировать трансформаторы с точкой магнитной индукции, заданной заводами, что снижает потери, связанные с трансформаторами.

Низкий уровень шума и высокая эффективность — две популярные причины выбора тороидальных трансформаторов. Талема разработала специальные технологии производства, чтобы обеспечить максимально тихие сердечники без каких-либо общих недостатков, таких как более высокие потери и большие размеры.

Выбор магнитной проволоки

Провод для обмотки, используемой в электрическом оборудовании, обычно называется магнитной проволокой. Для этой цели используются как алюминий, так и медь, но в тороидальных трансформаторах обычно предпочтительнее использовать медь из-за ее пропускной способности по току, стоимости, размера, а также электрических и тепловых свойств.

Обмотки тороидального трансформатора открыты по всей поверхности трансформатора, что обеспечивает оптимальную передачу тепла от медных обмоток. Это часто позволяет разработчику использовать провод несколько меньшего сечения, чем было бы целесообразно в противном случае, не превышая указанный предел повышения температуры, если позволяют соображения регулирования нагрузки и эффективности.

Эмалированный провод с двойным покрытием также важен для снижения риска короткого замыкания после намотки провода на сердечник.

Методы намотки

Процесс намотки тороидального трансформатора также имеет особое значение. Конструкция обмотки может сильно влиять на индуктивность рассеяния, поэтому необходимо соблюдать особую осторожность при работе с определенными токами утечки.

Намотка эмалированного провода должна быть расположена ровно и выровнена, а мощность намотки машины должна быть правильно отрегулирована, чтобы избежать перфорации эмалированного провода в процессе намотки. Таким образом, эмалированный провод может равномерно окружать тороидальный сердечник без риска короткого замыкания.

Метод обмотки пучка

Обмотка пучка — это катушка, в которой обмотка намотана таким образом, что части всей обмотки наматываются в виде нескольких сегментов в форме пирога вокруг тороида. После того, как желаемое нечетное количество сегментов было намотано в одном направлении (по часовой стрелке), последующие четные сегменты наматываются в другом направлении (против часовой стрелки). Это повторяется до тех пор, пока обмотка не будет завершена. Намотка на банк значительно снижает максимальный межвитковый градиент напряжения или нагрузку на изоляцию проводника. Таким образом, обеспечивается защита от скачков напряжения, которые очень распространены в любом приложении.

Метод межобмоточной изоляции

Метод межобмоточной изоляции размещает слой майларовой изоляции посередине одиночной первичной обмотки или между отдельными обмотками в двойной первичной конфигурации.

Выбор подходящих изоляционных материалов

Изоляционный материал тороидального трансформатора определяет его безопасность и срок службы. Чем лучше изоляционный материал, тем выше ударопрочность. Надлежащая изоляция значительно снижает вероятность короткого замыкания и утечки, что обеспечивает очень долгий срок службы трансформатора.

Как правило, все трансформаторы должны соответствовать международным стандартам безопасности, например стандартам, изданным Underwriters Laboratories (UL) и Международной электротехнической комиссией (IEC). В этих нормах безопасности указаны данные по изоляции для изоляции на основе пластмассы сухого типа, используемой между первичной и вторичной обмотками в тороидальных силовых трансформаторах, такие как минимальная общая толщина изоляции (DTI), минимальное количество слоев пластиковой пленки и минимальный путь утечки. по поверхности изоляционного материала.

Тороидальные трансформаторы требуют изоляции в разных местах или на разных этапах строительства. Международные стандарты безопасности устанавливают минимальные требования к общей толщине изоляции, а также к количеству слоев изоляции и необходимых путей утечки. Изоляция предусмотрена между тороидальным сердечником и первой обмоткой (заземляющая изоляция), между последовательными обмотками (межобмоточная изоляция) и снаружи последней обмотки (внешняя обмотка).

Изоляция жил обычно выполняется одним из следующих способов:

1. Отверждение изолирующего слоя из пластика или керамического материала на внешней поверхности жилы.
2. Установка пластиковых колпачков сверху и снизу сердечника.
3. Намотайте узкую полоску пластика внахлест через центральное отверстие в тороиде.

Первые два метода изоляции сердечника не подходят для изоляции, расположенной на обмотке, поскольку обмотка не выдерживает высокой температуры отверждения, а размер и форма обмоток настолько изменчивы, что нельзя использовать стандартные колпачки. Таким образом, изоляция обмоток производится почти исключительно путем намотки узкой полоски пластика через центр тороида внахлест.

Пропитка

Трансформаторы с низкой номинальной мощностью и небольшим сечением проводов могут быть пропитаны для увеличения срока службы и предотвращения короткого замыкания. В специальных приложениях, таких как аудио, тороидальный сердечник часто пропитывают для подавления слышимого шума.

Провода и гильзы

Как и изоляция, провода и гильзы должны соответствовать международным стандартам безопасности. Talema обычно использует подводящие провода категории UL AVLV2 с кабелями не менее 300 В и муфты категории UL YDPU2/UZFT2 с трубками не менее 300 В. Оба они выбраны в соответствии со стандартами EN61558, UL5085, UL60601-1 и UL62368. На трансформаторах более высоких классов изоляции (класса В и F) используются токоподводящие провода и материал оболочки более высоких категорий по напряжению/температуре.

Электростатический экран

Электростатические экраны иногда добавляются к тороидальным трансформаторам для фильтрации электростатических помех от сети питания и для отвода на землю в случае выхода из строя основной изоляции. Экраны изготавливаются с использованием катушки обмотки с медным слоем, изолированной полиэстером, которая обычно наматывается между первичной и вторичной обмотками. Доступны два метода строительства: снаружи закрытый и снаружи открытый.

Магнитный экран

Тороидальные трансформаторы уже по своей природе имеют низкие магнитные поля рассеяния. Если требуется дальнейшее уменьшение, то трансформаторы могут поставляться с дополнительным магнитным экранированием. В этом экранировании используется тонкий лист текстурированной кремнистой стали с несколькими слоями, плотно намотанными по окружности тороидального трансформатора и закрепленными внешней оберткой.

Заливка или герметизация

Термопластический материал используется для герметизации или герметизации и обеспечивает превосходную защиту от ударов и вибрации. По желанию заливочный материал также может быть теплопроводным.

Заключение

Общее качество тороидального трансформатора определяется многими вариантами конструкции. Как и в случае любого инженерного компонента, стоимость зависит от качества материалов и методов строительства. Инженеры-конструкторы компании Talema обладают многолетним опытом разработки нестандартных магнитов и будут рады помочь вам выбрать компоненты для вашего следующего проекта. Свяжитесь с нами сегодня!

Введение в тороидальные трансформаторы: Talema Group

24 марта 2021 г. Йогананд Велаютам Тороидальные трансформаторы

Тороидальный трансформатор представляет собой специальный тип электрического трансформатора в форме пончика. Тороидальные трансформаторы обеспечивают повышенную гибкость конструкции, эффективность и компактность по сравнению с традиционными трансформаторами с кожухом и сердечником. Они являются идеальным решением для устройств и оборудования с низким кВА (до 15 кВА), используемых в медицине, промышленности, возобновляемых источниках энергии и аудиосистемах.

Тороидальный трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции, подобно линейному трансформатору. Он имеет тороидальный сердечник, окруженный первичной и вторичной обмотками. Когда ток протекает через первичную обмотку, он создает электромагнитную силу (ЭДС), которая генерирует ток во вторичной обмотке; этот процесс позволяет передавать мощность от первичной катушки к вторичной катушке.

Сравнение тороидальных трансформаторов и обычных многослойных трансформаторов

Тороидальные трансформаторы, как правило, легче по весу и имеют меньшие размеры по сравнению с обычными трансформаторами.

Объем и вес

Все обмотки тороидального трансформатора симметрично распределены по всему сердечнику, что делает длину провода очень короткой. Также возможна более высокая плотность потока, поскольку магнитный поток имеет то же направление, что и направление прокатки сердечника с ориентированным зерном, что позволяет значительно сэкономить объем и вес. Через провод может протекать более высокая плотность тока, поскольку вся поверхность тороидального сердечника обеспечивает эффективное охлаждение медных обмоток. Этот меньший размер делает его более полезным для компактных электрических продуктов.

Эффективность

Идеальная магнитная цепь тороида в сочетании со способностью работать с более высокой плотностью потока, чем у ламинатов E-I, уменьшает необходимое количество витков провода и/или площадь поперечного сечения сердечника. Любая выгода уменьшает потери. Тороидальные трансформаторы обычно имеют КПД от 90 до 95 процентов, тогда как ламинаты EI имеют типичный КПД менее 90 процентов. В последние годы все больше внимания уделяется энергоэффективности электрооборудования. Было рассмотрено законодательство, которое будет поощрять минимальные стандарты эффективности для всех типов электротехнических изделий, причем наиболее важными из них являются осветительное и компьютерное оборудование. Тороидальные трансформаторы, скорее всего, послужат методом обеспечения соответствия этим новым стандартам энергоэффективности.

Шум трансформатора

Шум трансформатора возникает, когда обмотки и слои сердечника вибрируют из-за сил между витками катушки и пластинами сердечника. Кроме того, гул усиливается со временем, когда пластины начинают ослабевать. Но конструкция тороидальных трансформаторов помогает гасить акустический шум. Сердечник плотно намотан, сварен точечной сваркой, отожжен и покрыт эпоксидной смолой или изолирован лавсановой лентой. Равномерная намотка сердечника не оставляет воздушных зазоров, поэтому не остается свободных листов для вибрации, что в конечном итоге приводит к меньшему гудению. Даже если гул слышен при включении питания, через несколько секунд он становится более тихим. Кроме того, высокое качество электротехнической стали с ориентированным зерном, легированной силиконом, делает магнитострикцию очень низкой, что позволяет почти полностью устранить шум.

Поле рассеяния

Поле рассеяния в тороидальных трансформаторах примерно на 85-95% ниже, чем в обычных многослойных трансформаторах. Достижение низкого уровня поля рассеяния является важным фактором для разработчика оборудования, поскольку это явление может создавать нежелательные шумы из-за помех чувствительной электронике. Тороидальный трансформатор, как правило, обеспечивает снижение уровня магнитных помех на 8:1 по сравнению с традиционными типами ламината каркасного типа.

Размерная гибкость

Тороидальные трансформаторы обеспечивают большую гибкость размеров по сравнению с обычными ламинированными трансформаторами. Тороидальные сердечники могут быть изготовлены практически любого диаметра и высоты.

Ток намагничивания

Потери в железе в тороидальном сердечнике очень малы, обычно 1,1 Вт/кг при 1,7 Тл и 50 Гц. Эти низкие потери в стали приводят к очень маленькому току намагничивания, что способствует обычно превосходным температурным характеристикам тороидальных трансформаторов. Это приводит к значительному снижению потерь мощности «без нагрузки», что делает тороидальный трансформатор очень эффективным.