Онлайн калькулятор расчета импульсного трансформатора: . . . . Online. -. . .

Содержание

онлайн-калькуляторы, особенности автотрансформаторов и торов

Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом. Случается так, что при выходе трансформатора из строя или при самостоятельном изготовлении радиоприборов не получается найти устройство с нужными параметрами серийного производства. Поэтому приходится выполнять расчёт трансформатора и его изготовление самостоятельно.

Принцип работы устройства

Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

  • сердечника;
  • обмотки;
  • каркаса для расположения обмоток;
  • изолятора;
  • дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

Виды сердечников

Трансформаторы отличаются между собой не только сферой применения, техническими характеристиками и размерам, но и типом магнитопровода. Очень важным параметром, влияющим на величину магнитного поля, кроме отношения витков, является размер сердечника. От его значения зависит способность насыщения. Эффект насыщения наступает тогда, когда при увеличении тока в катушке величина магнитного потока остаётся неизменной, т. е. мощность не изменяется.

Для предотвращения возникновения эффекта насыщения понадобится правильно рассчитать объём и сечение сердечника, от размеров которого зависит мощность трансформатора. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем большим должен быть его сердечник.

По конструкции сердечник разделяют на три основных вида:

  • стержневой;
  • броневой;
  • тороидальный.

Стержневой магнитопровод представляет собой П-образный или Ш-образный вид конструкции. Собирается из стержней, стягивающихся ярмом. Для защиты катушек от влияния внешних электромагнитных сил используются броневые магнитопроводы. Их ярмо располагается на внешней стороне и закрывает стержень с катушкой. Тороидальный вид изготавливается из металлических лент. Такие сердечники из-за своей кольцевой конструкции экономически наиболее выгодны.

Зная форму сердечника, несложно рассчитать мощность трансформатора. Находится она по несложной формуле: P=(S/K)*(S/K), где:

  • S — площадь сечения сердечника.
  • K — постоянный коэффициент равный 1,33.

Площадь сердечника находится в зависимости от его вида, её единица измерения — сантиметр в квадрате. Полученный результат измеряется в ваттах. Но на практике часто приходится выполнять расчёт сечения сердечника по необходимой мощности трансформатора: Sс = 1.2√P, см2. Исходя из формул можно подтвердить вывод: что чем больше мощность изделия, тем габаритней используется сердечник.

Типовой расчёт параметров

Довольно часто радиолюбители используют при расчёте трансформатора упрощённую методику. Она позволяет выполнить расчёт в домашних условиях без использования величин, которые трудно узнать. Но проще использовать готовый для расчёта трансформатора онлайн-калькулятор. Для того чтобы воспользоваться таким калькулятором, понадобится знать некоторые данные, а именно:

  • напряжение первичной и вторичной обмотки;
  • габаритны сердечника;
  • толщину пластины.

После их ввода понадобится нажать кнопку «Рассчитать» или похожую по названию и дождаться результата.

Стержневой тип магнитопровода

В случае отсутствия возможности расчёта на калькуляторе выполнить такую операцию самостоятельно несложно и вручную. Для этого потребуется определиться с напряжением на выходе вторичной обмотки U2 и требуемой мощностью Po. Расчёт происходит следующим образом:

  1. Рассчитывается ток нагрузки: In=Po/U2, А.
  2. Вычисляется величина тока вторичной обмотки: I2 = 1,5*In, А.
  3. Определяется мощность вторичной обмотки: P2 = U2*I2, Вт.
  4. Находится общая мощность устройства: Pт = 1,25*P2, Вт.
  5. Вычисляется сила тока первичной обмотки: I1 = Pт/U1, А.
  6. Находится необходимое сечение магнитопровода: S = 1,3*√ Pт, см².

Следует отметить, что если конструируется устройство с несколькими выводами во вторичной обмотке, то в четвёртом пункте все мощности суммируются, и их результат подставляется вместо P2.

После того как первый этап выполнен, приступают к следующей стадии расчёта. Число витков в первичной обмотке находится по формуле: K1 = 50*U1/S. А число витков вторичной обмотке определяется выражением K2= 55* U2/S, где:

  • U1 — напряжение первичной обмотке, В.
  • S — площадь сердечника, см².
  • K1, K2 — число витков в обмотках, шт.

Остаётся вычислить диаметр наматываемой проволоки. Он равен D = 0,632*√ I, где:

  • d — диаметр провода, мм.
  • I — обмоточный ток рассчитываемой катушки, А.

При подборе магнитопровода следует соблюдать соотношение 1 к 2 ширины сердечника к его толщине. По окончании расчёта выполняется проверка заполняемости, т. е. поместится ли обмотка на каркас. Для этого площадь окна вычисляется по формуле: Sо = 50*Pт, мм2.

Особенности автотрансформатора

Автотрансформаторы рассчитываются аналогично простым трансформаторам, только сердечник определяется не на всю мощность, а на мощность разницы напряжений.

Например, мощность магнитопровода 250 Вт, на входе 220 вольт, на выходе требуется получить 240 вольт. Разница напряжений составляет 20 В, при мощности 250 Вт ток будет равен 12,5 А. Такое значение тока соответствует мощности 12,5*240=3000 Вт. Потребление сетевого тока составляет 12,5+250/220=13,64А, что как раз и соответствует 3000Вт=220В*13,64А. Трансформатор имеет одну обмотку на 240 В с отводом на 220 В, который подключён к сети. Участок между отводом и выходом мотается проводом, рассчитанным на 12,5А.

Таким образом, автотрансформатор позволяет получить на выходе мощность значительно больше, чем трансформатор на таком же сердечнике при небольшом коэффициенте передачи.

Трансформатор тороидального типа

Тороидальные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами: меньший размер, меньший вес и при этом большее КПД. При этом они легко наматываются и перематываются. Использование онлайн-калькулятора для расчёта тороидального трансформатора позволяет не только сократить время изготовления изделия, но и «на лету» поэкспериментировать с разными вводными данными. В качестве таких данных используются:

  • напряжение входной обмотки, В;
  • напряжение выходной обмотки, В;
  • ток выходной обмотки, А;
  • наружный диаметр тора, мм;
  • внутренний диаметр тора, мм;
  • высота тора, мм.

Необходимо отметить, что почти все онлайн-программы не демонстрируют особой точности в случае расчёта импульсных трансформаторов. Для получения высокой точности можно воспользоваться специально разработанными программами, например, Lite-CalcIT, или рассчитать вручную. Для самостоятельного расчёта используются следующие формулы:

  1. Мощность выходной обмотки: P2=I2*U2, Вт.
  2. Габаритная мощность: Pg=P2/Q, Вт. Где Q — коэффициент, берущийся из справочника (0,76−0,96).
  3. Фактическое сечение «железа» в месте размещения катушки: Sch= ((D-d)*h)/2, мм2.
  4. Расчётное сечение «железа» в месте расположения катушки: Sw =√Pq/1.2, мм2
  5. Площадь окна тора: Sfh=d*s* π/4, мм2.
  6. Значение рабочего тока входной обмотки: I1=P2/(U1*Q*cosφ), А, где cosφ справочная величина (от 0,85 до 0,94).
  7. Сечение провода находится отдельно для каждой обмотки из выражения: Sp = I/J, мм2., где J- плотность тока, берущаяся из справочника (от 3 до 5).
  8. Число витков в обмотках рассчитывается отдельно для каждой катушки: Wn=45*Un*(1-Y/100)/Bm* Sch шт., где Y — табличное значение, которое зависит от суммарной мощности выходных обмоток.
  9. Остается найти выходную мощность и расчёт тороидального силового трансформатора считается выполненным. Pout = Bm*J*Kok*Kct* Sch* Sfh /0,901, где: Bm — магнитная индукция, Kok — коэффициент заполнения проводом, Kct —коэффициент заполнения железом.

Все значения коэффициентов берутся из справочника радиоаппаратуры (РЭА). Таким образом, проводить вычисления в ручном режиме несложно, но потребуется аккуратность и доступ к справочным данным, поэтому гораздо проще использовать онлайн-сервисы.

Рекомендации по сборке и намотке

При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.

Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой. Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.

При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.

По полученному значению можно представить, сколько витков потребуется для получения нужной амплитуды выходного напряжения, тем самым контролируя полученный расчёт при сборке трансформатора.

Расчет пуш пул трансформатора

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один – массогабаритные показатели. Всё остальное – сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное – при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание "что-то подправить в консерватории". Объясняется это желание просто – существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.


Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней – просто нечему.

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных – EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Мощность блока
питания, Вт
Размеры кольца, мм ;
(габаритная мощность, Вт)
Количество витков
первичной обмотки
Индуктивность
обмотки, мГн
25R 20×12×6 2000НМ (33,8 Вт)
R 22,1×13,7×6,35 №87 (51,5 Вт)
50R 22,1×13,7×12,5 №87 (100,1 Вт)
R 22,1×13,7×7,9 №87 (63,9 Вт)
R 27×18×6 2000НМ (85,3 Вт)100R 28×16×9 2000НМ (136 Вт)
R 32,0×20,0×6,0 №27 (141 Вт)200R 28×16×18 2000НМ (268 Вт)
R 29,5×19,0×14,9 №87 (297 Вт)
R 30,5×20,0×12,5 №87 (265 Вт)
R 34,0×20,5×10,0 №87 (294 Вт)
R 34,0×20,5×12,5 №87 (371 Вт)
R 38×24×7 2000НМ (278 Вт)400R 36,0×23,0×15,0 №87 (552 Вт)
R 38×24×14 2000НМ (565 Вт)
R 40×25×11 2000НМ (500 Вт)800R 40×25×22 2000НМ (998 Вт)
R 45×28×16 2000НМ (1036 Вт)
R 45×28×24 2000НМ (1580 Вт)1500R 50,0×30,0×20,0 №87 (1907 Вт)
R 58,3×32,0×18,0 №87 (2570 Вт)

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?


Рис. 2 а) б) в) г) д)

Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала – посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а).

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту.

Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют.

Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода – это важно!

Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм).

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку – пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д).

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк – «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять – не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх – Uдм1)/2 – Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)

где Uвх – значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 – падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 – падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас – напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле:
D = 1,13× I / J ,
где I – ток обмотки, а J – параметр плотности тока, напрямую зависящий от мощности трансформатора и принимающий для кольцевых сердечников значения:
≈4,5 для мощностей до 50Вт; ≈4 для 50-150Вт; ≈3,25 для 150-300Вт и ≈2,75 для 300-1000Вт.

И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой – вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода.

Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора.

При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий – к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец – к GND-у.

Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины – плавками с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
Всё это хозяйство подробно опишем на странице Ссылка на страницу.

Есть две категории любых импульсных преобразователей напряжения:

  • С трансформатором
  • С накопительной катушкой индуктивности (НКИ)

Преобразователь любой из этих двух категорий может быть как понижающим, так и повышающим, в устройствах с НКИ это зависит от схемы включения, в устройствах с трансформатором от коэффициента трансформации.

Для ясного понимания физических процессов протекающих в этих устройствах, необходимо понимать основы электромагнитных явлений, протекающих в индуктивных элементах схем: катушках индуктивности, трансформаторах и дросселях, а также их отличия друг от друга.

Импульсные преобразователи напряжения с НКИ

На выходе таких схем всегда будет или постоянное или пульсирующее напряжение.
Переменное напряжение на их выходе не получить.


Общая схема повышающего импульсного преобразователя с НКИ


Сигнал, который необходимо подавать в точку А1 по отношению к общему проводу


Общая схема понижающего импульсного преобразователя с НКИ


Сигнал который необходимо подавать в точку Б1 по отношению к истоку транзистора

Как работают импульсные преобразователи с НКИ?

Рассмотрим на примере повышающего преобразователя.
Накопительная катушка индуктивности L1 подключен так, что при открывании транзистора T1 через них начинает протекать ток от источника "+ПИТ", при этом ток возрастает в катушке не мгновенно, так как энергия запасается в магнитном поле катушки.
После того как транзистор T1 закрывается, запасённой в катушке энергии необходимо высвободится, это следует из физики явлений происходящих в катушке индуктивности, соответственно единственный путь этой энергии пролегает через источник +ПИТ, диод VD1 и нагрузку подключенную к ВЫХОДу.
При этом максимальное напряжение на выходе зависит только от одного – сопротивления нагрузки.
Если у нас идеальная катушка индуктивности и если нагрузка отсутствует, то напряжение на выходе будет бесконечно большим, однако мы имеем дело с далёкой от идеала катушкой, поэтому без нагрузки напряжение просто будет очень большим, возможно настолько большим что случиться пробой воздуха или диэлектрика между клеммой ВЫХОД и общим проводом, но скорее пробой транзистора.

Если катушка индуктивности высвобождает всю энергию которую накопила (за вычетом потерь), то как же регулировать напряжение на выходе таких преобразователей?
Очень просто – запасать в катушке индуктивности ровно столько энергии, сколько необходимо, что бы создать нужное напряжение на известном сопротивлении нагрузки.

Регулировка запасённой энергии производится длительностью импульсов открывающих транзистор (временем в течении которого открыт транзистор).

В понижающем преобразователе в катушке индуктивности происходят точно те же процессы, однако в этом случае при открывании транзистора катушка индуктивности не даёт напряжению на выходе увеличиться мгновенно, а после его закрывания, высвобождая запасённую энергию с одной стороны через диод VD1 а с другой через нагрузку подключенную к ВЫХОДу поддерживает напряжение на клемме ВЫХОД.

Напряжение на выходе такого преобразователя не может оказаться больше чем напряжение +ПИТ.

Импульсные преобразователи напряжения с трансформаторами

То есть задача сводится к получению переменного напряжения, которое необходимо приложить к первичной обмотке, от источника постоянного тока питающего преобразователь.

"Пуш-пул" ("push-pull"), генератор Роэра

Сигналы на входах по отношению к общему проводу:

Работает следующим образом:
когда транзистор T1 открыт, ток течёт через верхнюю половину обмотки – L1.1, затем транзистор T1 закрывается и открывается транзистор T2, ток начинает протекать через нижнюю половину обмотки – L1.2, так как верхняя половина обмотки L1 включена своим концом к +ПИТ а нижняя началом, то магнитное поле в сердечнике трансформатора при открытии T1 течёт в одну сторону, а при открытии T2 в другую, соответственно на вторичной обмотке L2 создаётся переменное напряжение.
L1.1 и L1.1 выполняются как можно более идентичными друг другу.
Преимущества:
Высокая эффективность при работе от низкого напряжения питания (через каждую половину обмотки и транзистор протекает только половина необходимого тока).
Недостатки:
Выбросы напряжения на стоках транзисторов равные удвоенному напряжению питания (например когда T1 открыт, а T2 закрыт, то ток течёт в L1.1 в свою очередь в L1.2 магнитное поле создаёт напряжение равное напряжению на L1.1 которое суммируясь с напряжением источника питания воздействует на закрытый T2).
То есть необходимо выбирать транзисторы на большее допустимое максимальное напряжение.
Применение:
Преобразователи, питающиеся от низкого напряжения (порядка 12 вольт).


Полумост


Сигналы на входах по отношению к общему проводу

Работает следующим образом:
когда транзистор T1 открыт, ток течёт через первичную обмотку трансформатора (L1) заряжая конденсатор C2, затем он закрывается и открывается T2, соответственно теперь ток течёт через L1 в обратном направлении, разряжая C2 и заряжая C1.
Недостатки:
Напряжение подводимое к первичной обмотке трансформатора в два раза ниже напряжения +ПИТ.
Приемущества:
Отсутствие выбросов удвоенного напряжения свойственных пуш-пулу.
Применение:
Преобразователи, питающиеся от бытовой осветительной сети, сетевые блоки питания (например: блоки питания компьютеров).


Мост


Сигналы на входах по отношению к общему проводу

Работает следующим образом:
когда транзисторы T1 и T4 открыты, ток течёт через первичную обмотку трансформатора в одном направлении, затем они закрываются и открываются T2 и T3 ток через первичную обмотку начинает течь в обратном направлении.
Недостатки:
Необходимость установки четырёх мощных транзисторов.
Удвоенное падение напряжения на транзисторах (падения напряжения на смежных T1 T4/ T2 T3 транзисторах складываются).
Приемущества:
Полное напряжение питания на первичной обмотке.
Отсутствие выбросов удвоенного напряжения свойственных пуш-пулу.

Мощные преобразователи, питающиеся от бытовой осветительной сети, сетевые блоки питания (например: импульсные сварочные "трансформаторы").

Общими проблемами для преобразователей на трансформаторах являются те же проблемы что и преобразователей на базе НКИ: насыщение сердечника; сопротивление провода из которого выполнены обмотки; работа транзисторов в линейном режиме.

Обратноходовые и прямоходовые импульсные преобразователи

Обратноходовой и прямоходовой импульсный преобразователь напряжения – это "гибриды" преобразователя на базе накопительной катушки индуктивности (НКИ) и трансформатора, хотя в сути своей это преобразователь на базе НКИ и об этом никогда не стоит забывать.

Принцип работы такого преобразователя схож с повышающим преобразователем на НКИ, с той лишь разницей, что нагрузка включена не непосредственно к катушке, а к ещё одной дополнительной обмотке, намотанной на саму катушку, что превращает ее в трансформатор.

Как и в повышающем преобразователе, в случае включения его без нагрузки, его выходное напряжение будет стремиться к максимуму.

Недостатки:
Выбросы напряжения на ключевом транзисторе создающие необходимость применения ключевых транзисторов на напряжение значительно превышающее +ПИТ.
Высокое напряжение на выходе в отсутствии нагрузки.
Преимущества:
Гальваническая развязка цепи питания и цепи нагрузки.
Отсутствие потерь связанных с перемагничиванием сердечника (магнитное поле течёт в сердечнике всегда в одну сторону).

Явления, о которых необходимо помнить при конструировании


преобразователей напряжения (и импульсных устройств вообще)

Специфические проблемы преобразователей напряжения с использованием трансформаторов

Явление сквозного тока

Эффект Миллера

Опять же, рассмотрим на примере полумоста – когда транзистор T1 открывается, то к транзистору T2 прикладывается напряжение, которое быстро возрастает (со скоростью открывания T1), так как это напряжение велико, то даже незначительная внутренняя ёмкость между затвором и истоком заряжаясь создаёт значительный потенциал на затворе, который открывает T2, пусть и на короткое время, но создавая сквозной ток, даже при наличии дедтайма.
Решение: применение мощных драйверов транзисторов, способных не только отдавать, но и принимать большие токи.

О чём не следует забывать?

Понижающий преобразователь с НКИ, полумост и мост – схемы, которые не так просты, как кажутся на первый взгляд, прежде всего потому, что исток транзистора в понижающем преобразователе и истоки верхних по схеме транзисторов в мосте и полумосте находятся под напряжением питания.
Как мы знаем, управляющее напряжение на затвор транзистора нужно подавать относительно его истока, для биполярных на базу относительно к эмиттера.
Решения:
Использование гальванически развязанных источников питания цепей затворов (баз):

Генератор G1 вырабатывает противофазные сигналы и формирует дедтайм, U1 и U2 драйверы полевых транзисторов, оптрон гальванически развязывает входную цепь верхнего драйвера с выходом генератора, который питается от другой обмотки трансформатора.

Применение импульсного трансформатора для гальванической развязки цепей затворов (баз):

Гальваническая развязка обеспечивается за счёт введения ещё одного импульсного трансформатора: GDT.

Есть и ещё один метод – "бустреп", но и он вам вряд ли понравится, для получения подробностей смотрите документацию к микросхеме IR2153, в частности метод получения напряжения питания для управления верхним по схемам ключевым транзистором.

Проектируя преобразователь, необходимо учитывать, что это импульсное устройство по проводникам которого текут значительные токи, которые резко изменяются и это устройство в котором создаются сильные магнитные поля – всё это создаёт благоприятную почву для возникновения целой серии помех в широком спектре.
При разводке печатных плат следует стремиться сделать все силовые проводники цепи максимально короткими и прямыми, электролитические конденсаторы шунтировать плёночными или керамическими на ёмкость 0,1 . 1мкф в непосредственной близости от силовых элементов, для предотвращения просачивания высокочастотных помех в осветительную сеть, если устройство питается от сети, устанавливать по цепи подводки сетевого напряжения LC фильтры нижних частот.

Несмотря на множество непростых моментов, импульсные преобразователи напряжения применяются широко, а работающие на высокой частоте (десятки-сотни килогерц) обладают рядом преимуществ, так:
Высокий КПД, вплоть до 97%;
Малая масса;
Малые габариты.

Примеры конкретных схем

Схема генератора Роэра на полевых транзисторах IRF540 и управляющей КМОП микросхеме CD4047

Схема автогенератора Роэра на полевых транзисторах IRF540

Схема генератора Роэра на полевых транзисторах IRF540 и управляющей микросхеме TL494

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
– Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке – 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

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.

О расчете трансформаторов: толщина обмотки и сечения сердечника, сопротивление

Конструкция трансформатора

Если посмотреть на трансформатор с внешней стороны, то это Ш-образное устройство, состоящее из металлического сердечника, картонного или пластикового каркаса и обмотки из медной проволоки. Обмоток две.

Сердечник – это несколько стальных пластин, которые обработаны специальным лаком и соединены между собой. Лак наносится специально, чтобы между пластинами не проходило напряжение. Таким способом борются с так называемыми вихревыми токами (токами Фуко). Все дело в том, что токи Фуко просто будут нагревать сам сердечник. А это потери.

Именно с потерями связан и состав пластин сердечника. Трансформаторное железо (так чаще всего называют сталь для сердечника специалисты), если посмотреть ее в разрезе, состоит из больших кристаллов, которые, в свою очередь, изолированы друг от друга окисной пленкой.

Обмотки трансформатора

Эти самые катушки с проводом в трансформаторе называются обмотками. В основном обмотки состоят из медного лакированного провода. Такой провод находится в лаковой изоляции, поэтому, провод в обмотке не коротит друг с другом. Выглядит такой обмоточный трансформаторный провод примерно вот так.

Он может быть разного диаметра. Все зависит от того, на какую нагрузку рассчитан тот или иной трансформатор.

У самого простого однофазного трансформатора можно увидеть две такие обмотки.

Обмотка, на которую подают напряжение называется первичной. В народе ее еще называют “первичка”. Обмотка, с которой уже снимают напряжение называется вторичной или “вторичка”.

Для того, чтобы узнать, где первичная обмотка, а где вторичная, достаточно посмотреть на шильдик трансформатора.

I/P: 220М50Hz (RED-RED) – это говорит нам о том, что два красных провода – это первичная обмотка трансформатора, на которую мы подаем сетевое напряжение 220 Вольт. Почему я думаю, что это первичка? I/P – значит InPut, что в переводе “входной”.

O/P: 12V 0,4A (BLACK, BLACK) – вторичная обмотка трансформатора с выходным напряжением в 12 Вольт (OutPut). Максимальная сила тока, которую может выдать в нагрузку этот трансформатор – это 0,4 Ампера или 400 мА.

Принцип работы устройства

Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

  • сердечника;
  • обмотки;
  • каркаса для расположения обмоток;
  • изолятора;
  • дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

Назначение и функциональность

Итак, какие функции выполняет трансформатор?

  1. Это снижение напряжения до необходимых параметров.
  2. С его помощью снижается гальваническая развязка сети.

Что касается второй функции, то необходимо дать пояснения. Обе обмотки (первичная и вторичная) трансформатора тока между собой напрямую не соединены. Значит, сопротивление прибора, по сути, должно быть бесконечным. Правда, это идеальный вариант. Соединение же обмоток происходит через магнитное поле, создаваемой первичной обмоткой. Вот такой непростой функционал.

Как измерить диаметр провода

Если у Вас дома завалялся микрометр, то можно им замерить диаметр провода.

Провод сначала лучше прогреть на пламени спички и лишь потом скальпелем удалить ослабленную изоляцию. Если этого не сделать, то вместе с изоляцией можно удалить и часть меди, что снизит точность измерения особенно для тонкого провода.

Если микрометра нет, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой. Нужно намотать на жало отвёртки или на другую подходящую ось 100 витков провода, сжать витки ногтем и приложить полученный набор к линейке. Разделив полученный результат на 100, получим диаметр провода с изоляцией. Узнать диметр провода по меди можно из таблицы приведённой ниже.

Пример.

Я намотал 100 витков провода и получил длину набора –39 мм.

39 / 100 = 0,39 мм

По таблице определяю диметр провода по меди – 0,35мм.

Таблица данных обмоточных проводов
Диаметр без изоляции, мм Сечение меди, мм² Сопротив-ление 1м при 20ºС, Ом Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм² Диаметр с изоляцией, мм Вес 100м с изоляцией, гр
0,03 0,0007 24,704 0,0014 0,045 0,8
0,04 0,0013 13,92 0,0026 0,055 1,3
0,05 0,002 9,29 0,004 0,065 1,9
0,06 0,0028 6,44 0,0057 0,075 2,7
0,07 0,0039 4,73 0,0077 0,085 3,6
0,08 0,005 3,63 0,0101 0,095 4,7
0,09 0,0064 2,86 0,0127 0,105 5,9
0,1 0,0079 2,23 0,0157 0,12 7,3
0,11 0,0095 1,85 0,019 0,13 8,8
0,12 0,0113 1,55 0,0226 0,14 10,4
0,13 0,0133 1,32 0,0266 0,15 12,2
0,14 0,0154 1,14 0,0308 0,16 14,1
0,15 0,0177 0,99 0,0354 0,17 16,2
0,16 0,0201 0,873 0,0402 0,18 18,4
0,17 0,0227 0,773 0,0454 0,19 20,8
0,18 0,0255 0,688 0,051 0,2 23,3
0,19 0,0284 0,618 0,0568 0,21 25,9
0,2 0,0314 0,558 0,0628 0,225 28,7
0,21 0,0346 0,507 0,0692 0,235 31,6
0,23 0,0416 0,423 0,0832 0,255 37,8
0,25 0,0491 0,357 0,0982 0,275 44,6
0,27 0,0573 0,306 0,115 0,31 52,2
0,29 0,0661 0,2бб 0,132 0,33 60,1
0,31 0,0755 0,233 0,151 0,35 68,9
0,33 0,0855 0,205 0,171 0,37 78
0,35 0,0962 0,182 0,192 0,39 87,6
0,38 0,1134 0,155 0,226 0,42 103
0,41 0,132 0,133 0,264 0,45 120
0,44 0,1521 0,115 0,304 0,49 138
0,47 0,1735 0,101 0,346 0,52 157
0,49 0,1885 0,0931 0,378 0,54 171
0,51 0,2043 0,0859 0,408 0,56 185
0,53 0,2206 0,0795 0,441 0,58 200
0,55 0,2376 0,0737 0,476 0,6 216
0,57 0,2552 0,0687 0,51 0,62 230
0,59 0,2734 0,0641 0,547 0,64 248
0,62 0,3019 0,058 0,604 0,67 273
0,64 0,3217 0,0545 0,644 0,69 291
0,67 0,3526 0,0497 0,705 0,72 319
0,69 0,3739 0,0469 0,748 0,74 338
0,72 0,4072 0,043 0,814 0,78 367
0,74 0,4301 0,0407 0,86 0,8 390
0,77 0,4657 0,0376 0,93 0,83 421
0,8 0,5027 0,0348 1,005 0,86 455
0,83 0,5411 0,0324 1,082 0,89 489
0.86 0,5809 0,0301 1,16 0,92 525
0,9 0,6362 0,0275 1,27 0,96 574
0,93 0,6793 0,0258 1,36 0,99 613
0,96 0,7238 0,0242 1,45 1,02 653
1 0,7854 0,0224 1,57 1,07 710
1,04 0,8495 0,0206 1,7 1,12 764
1,08 0,9161 0,0191 1,83 1,16 827
1,12 0,9852 0,0178 1,97 1,2 886
1,16 1,057 0,0166 2,114 1,24 953
1,2 1,131 0,0155 2,26 1,28 1020
1,25 1,227 0,0143 2,45 1,33 1110
1,3 1,327 0,0132 2,654 1,38 1190
1,35 1,431 0,0123 2,86 1,43 1290
1,4 1,539 0,0113 3,078 1,48 1390
1,45 1,651 0,0106 3,3 1,53 1490
1,5 1,767 0,0098 3,534 1,58 1590
1,56 1,911 0,0092 3,822 1,64 1720
1,62 2,061 0,0085 4,122 1,71 1850
1,68 2,217 0,0079 4,433 1,77 1990
1,74 2,378 0,0074 4,756 1,83 2140
1,81 2,573 0,0068 5,146 1,9 2310
1,88 2,777 0,0063 5,555 1,97 2490
1,95 2,987 0,0059 5,98 2,04 2680
2,02 3,205 0,0055 6,409 2,12 2890
2,1 3,464 0,0051 6,92 2,2 3110
2,26 4,012 0,0044 8,023 2,36 3620
2,44 4,676 0,0037 9,352 2,54 4220

Виды сердечников

Трансформаторы отличаются между собой не только сферой применения, техническими характеристиками и размерам, но и типом магнитопровода. Очень важным параметром, влияющим на величину магнитного поля, кроме отношения витков, является размер сердечника. От его значения зависит способность насыщения. Эффект насыщения наступает тогда, когда при увеличении тока в катушке величина магнитного потока остаётся неизменной, т. е. мощность не изменяется.
Для предотвращения возникновения эффекта насыщения понадобится правильно рассчитать объём и сечение сердечника, от размеров которого зависит мощность трансформатора. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем большим должен быть его сердечник.

По конструкции сердечник разделяют на три основных вида:

  • стержневой;
  • броневой;
  • тороидальный.

Стержневой магнитопровод представляет собой П-образный или Ш-образный вид конструкции. Собирается из стержней, стягивающихся ярмом. Для защиты катушек от влияния внешних электромагнитных сил используются броневые магнитопроводы. Их ярмо располагается на внешней стороне и закрывает стержень с катушкой. Тороидальный вид изготавливается из металлических лент. Такие сердечники из-за своей кольцевой конструкции экономически наиболее выгодны.

Зная форму сердечника, несложно рассчитать мощность трансформатора. Находится она по несложной формуле: P=(S/K)*(S/K), где:

  • S — площадь сечения сердечника.
  • K — постоянный коэффициент равный 1,33.

Площадь сердечника находится в зависимости от его вида, её единица измерения — сантиметр в квадрате. Полученный результат измеряется в ваттах. Но на практике часто приходится выполнять расчёт сечения сердечника по необходимой мощности трансформатора: Sс = 1.2√P, см2. Исходя из формул можно подтвердить вывод: что чем больше мощность изделия, тем габаритней используется сердечник.

Программы для расчета

Известно много программ, которые предлагают онлайн расчет параметров любого трансформатора на броневом или стержневом сердечнике. Одной из таких может стать сервис на сайте «skrutka». Для определения характеристик потребуется указать ряд следующих данных:

  • входное напряжение — U1;
  • выходное напряжение — U2;
  • ширину пластины — а;
  • толщину стопки — b ;
  • частоту сети — Гц;
  • габаритная мощность — В*А;
  • КПД;
  • магнитную индуктивность магнитопровода — Тл;
  • плотность тока в обмотках — А/мм кв.

Последние 4 величины являются табличными, поэтому потребуется воспользоваться справочником.

Необходимо грамотно и ответственно отнестись к расчету параметров трансформатора, потому что от качества выполненной работы будет зависеть и качество функционирования вашего блока питания. Не всегда стоит надеяться на программы, в них могут быть ошибки. Выберите один или несколько параметров и пересчитайте их вручную по ранее приведенным формулам. Если получится примерно равное значение, то результат можно считать правильным.

Расчет трансформатора онлайн

Существует формула расчета трансформатора, которая помогает совершить расчет трансформатора питания. Чтобы упростить себе жизнь и избежать ошибок в вычислениях, вы можете воспользоваться данной программой. Она позволит вам конструировать трансформаторы на различные напряжения и мощности очень быстро и без проблем. Это очень удобный калькулятор для радиолюбителей и профессионалов. Он поможет не только рассчитать трансформатор, но и поможет изучить его устройство, как всё работает. Это самый простой и быстрый способ всё рассчитать. Для этого нужно заполнить все известные вам данные и нажать кнопку. Получается вам нужно нажать одну кнопку, чтобы произвести расчет трансформатора!

Преимущества онлайн калькулятора

В результате расчета трансформатора онлайн, на выходе получаются параметры в виде мощности, силы тока в амперах, количества витков и диаметра провода в первичной и вторичной обмотке.

Существуют формулы, позволяющие быстро выполнить расчеты трансформатора. Однако они не дают полной гарантии от ошибок при проведении вычислений. Чтобы избежать подобных неприятностей, применяется программа онлайн калькулятора.

Полученные результаты позволяют выполнять конструирование трансформаторов для различных мощностей и напряжений. С помощью калькулятора осуществляются не только расчеты трансформатора. Появляется возможность для изучения его устройства и основных функций.

Запрошенные данные вставляются в таблицу и остается только нажать нужную кнопку.

Благодаря онлайн калькулятору не требуется проводить каких-либо самостоятельных подсчетов. Полученные результаты позволяют выполнять перемотку трансформатора своими руками.

Большинство необходимых расчетов осуществляется в соответствии с размерами сердечника. Калькулятор максимально упрощает и ускоряет все вычисления.

Необходимые пояснения можно получить из инструкции и в дальнейшем четко следовать их указаниям.

Конструкция трансформаторных магнитопроводов представлена тремя основными вариантами – броневым, стержневым и тороидальным. Прочие модификации встречаются значительно реже. Для расчета каждого вида требуются исходные данные в виде частоты, входного и выходного напряжения, выходного тока и размеров каждого магнитопровода.

Типовой расчёт параметров

Довольно часто радиолюбители используют при расчёте трансформатора упрощённую методику. Она позволяет выполнить расчёт в домашних условиях без использования величин, которые трудно узнать. Но проще использовать готовый для расчёта трансформатора онлайн-калькулятор. Для того чтобы воспользоваться таким калькулятором, понадобится знать некоторые данные, а именно:

  • напряжение первичной и вторичной обмотки;
  • габаритны сердечника;
  • толщину пластины.

После их ввода понадобится нажать кнопку «Рассчитать» или похожую по названию и дождаться результата.

Стержневой тип магнитопровода

В случае отсутствия возможности расчёта на калькуляторе выполнить такую операцию самостоятельно несложно и вручную. Для этого потребуется определиться с напряжением на выходе вторичной обмотки U2 и требуемой мощностью Po. Расчёт происходит следующим образом:

После того как первый этап выполнен, приступают к следующей стадии расчёта. Число витков в первичной обмотке находится по формуле: K1 = 50*U1/S. А число витков вторичной обмотке определяется выражением K2= 55* U2/S, где:

  • U1 — напряжение первичной обмотке, В.
  • S — площадь сердечника, см².
  • K1, K2 — число витков в обмотках, шт.

Остаётся вычислить диаметр наматываемой проволоки. Он равен D = 0,632*√ I, где:

  • d — диаметр провода, мм.
  • I — обмоточный ток рассчитываемой катушки, А.

Читайте также:  Электросварка электродами для начинающих: как правильно варить

При подборе магнитопровода следует соблюдать соотношение 1 к 2 ширины сердечника к его толщине. По окончании расчёта выполняется проверка заполняемости, т. е. поместится ли обмотка на каркас. Для этого площадь окна вычисляется по формуле: Sо = 50*Pт, мм2.

Расчет сетевого трансформатора

  • Если у Вас есть некий трансформаторный сердечник, из которого нужно сделать трансформатор, то необходимо замерить сердечник (как показано на рисунке), а так же замерить толщину пластины или ленты.
  • Первым делом необходимо рассчитать  площадь сечения сердечника — Sc (см²) и площадь поперечного сечения окна — Sо (см²).
  • Для тороидального трансформатора:
  • Sc= H * (D – d)/2
  • S0=  π * d2/ 4

Для Ш и П — образного сердечника:

Определим габаритную мощность нашего сердечника на частоте 50 Гц:

  • η — КПД трансформатора,
  • Sc — площадь поперечного сечения сердечника, см2,
  • So — площадь поперечного сечения окна, см2,
  • f — рабочая частота трансформатора, Гц,
  • B — магнитная индукция, T,
  • j — плотность тока в проводе обмоток, A/мм2,
  • Km — коэффициент заполнения окна сердечника медью,
  • Kc — коэффициент заполнения сечения сердечника сталью.

При расчете трансформатора необходимо учитывать, что габаритная мощность трансформатора должна быть больше расчетной электрической мощности вторичных обмоток.

Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:

  • напряжение первичной обмотки U1
  • напряжение вторичной обмотки U2
  • ток вторичной обмотки l2
  • мощность вторичной обмотки Р2 =I2 * U2 = Рвых
  • площадь поперечного сечения сердечника Sc
  • площадь поперечного сечения окна So
  • рабочая частота трансформатора f = 50 Гц

КПД (η) трансформатора можно взять из таблицы, при условии что Рвых = I2 * U2 (где I2 ток во вторичной обмотке, U2 напряжение вторичной обмотки), если в трансформаторе несколько вторичных обмоток, что считают Pвых каждой и затем их складывают.

B — магнитная индукция выбирается из таблицы, в зависимости от конструкции магнитопровода и Pвых.

j — плотность тока в проводе обмоток , так же выбирается в зависимости от конструкции магнитопровода и Pвых.

Km — коэффициент заполнения окна сердечника медью

Kc — коэффициент заполнения сечения сердечника сталью

Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой.

При первоначальном расчете необходимо соблюдать условие —Pгаб ≥ Pвых, если это условие не выполняется то при расчете уменьшите ток или напряжение вторичной обмотки.

После того как Вы определились с габаритной мощностью трансформатора, можно приступить к расчету напряжения одного витка:

  1. где Sc — площадь поперечного сечения сердечника, f — рабочая частота (50 Гц), B — магнитная индукция выбирается из таблицы, в зависимости от конструкции магнитопровода и Pвых.
  2. Теперь определяем число витков первичной обмотки:
  3. w1=U1/u1
  4. где U1 напряжение первичной обмотки, u1 — напряжение одного витка.
  5. Число витков каждой из вторичных обмоток находим из простой пропорции:
  • где w1 — кол-во витков первичной обмотки, U1 напряжение первичной обмотки, U2 напряжение вторичной обмотки.
  • Определим мощность потребляемую трансформатором  от сети с учетом потерь:
  • Р1 = Рвых /  η
  • где η — КПД трансформатора.
  • Определяем величину тока в первичной обмотке трансформатора:
  • I1 = P1/U1
  • Определяем диаметры проводов обмоток трансформатора:
  • d = 0,632*√ I
  • где d — диаметр провода, мм, I — ток обмотки, А (для первичной и вторичной обмотки).

Расчёт трехфазного трансформатора

Изготовление трехфазного трансформатора и его точный расчёт процесс более сложный, так как здесь первичная и вторичная обмотка состоят уже из трёх катушек. Это разновидность силового трансформатора, магнитопровод которого выполнен чаще всего стержневым способом. Здесь уже появляются такие понятие, как фазные и линейные напряжения. Линейные измеряются между двумя фазами, а фазные между фазой и землёй. Если трансформатор трехфазный рассчитан на 0,4 кВ, то линейное напряжение будет 380В, а фазное 220 В. Обмотки могут быть соединены в звезду или треугольник, что даёт разные величины токов и напряжений.

Обмотки трехфазного трансформатора расположены на стержнях так же, как и в однофазном, т. е. обмотки низшего напряжения НН размещаются ближе к стержню, а обмотки высшего напряжения ВН — на обмотках низшего напряжения.

Высоковольтные трансформаторы трёхфазного тока рассчитываются и изготавливаются исключительно в промышленных условиях. Кстати, любой понижающий трансформатор при обратном включении, выполняет роль повышающего напряжение устройства.

Расчет броневого трансформатора

Распространен вид трансформаторов, используемый практически во всех устройствах от зарядных аппаратов для шуруповертов, заканчивая боками питания магнитофонов. В процессе эксплуатации всех этих устройств часто возникают поломки в питателе, связанные со сгоревшим намоточным изделием. Тогда для его восстановления потребуется перемотка, но это проблемы не решает.

Часто требуется увеличить мощность источника, тогда как рассчитать трансформатор, чтобы его железо не перегревалось? Потребуется выбрать железо больших размеров и использовать более толстый провод. Такой ход поможет сохранить работоспособность устройства и даже улучшить характеристики, сделав его стабильнее и устойчивее при скачках напряжений в сети.

К сожалению, не все производители учитывают этот фактор, а ведь наша сеть неустойчива и регулярно в ней наблюдаются помехи в виде высоковольтных игольчатых импульсов. Также возникают ситуации, когда наблюдается просадка сети до 170 В, что характерно в зимний период. Тогда необходимо предусмотреть запас по напряжению как минимум на 40−45%, увеличив мощность и компенсационного стабилизатора. Часто такие ситуации наблюдаются в частном секторе.

Вернемся к расчету Ш-образного трансформатора на ШП-сердечнике. Принцип будет одинаков и с сердечником типа ПЛ при условии размещения обмотки на средней части. Для чего потребуется выполнить следующие шаги:

  • Определить площадь поперечного сечения средней части сердечника. Она выражается буквой S сеч. и находится из произведения ее сторон. Взяв линейку, измеряем параметры сечения, перемножаем и получаем значение в квадратных сантиметрах.
  • На следующем этапе решается вопрос, как рассчитать мощность трансформатора. Это расчетная величина, которую можно определить, возведя S сеч. в квадрат. Значение будет измеряться в Вт и обозначаться буквой «P».
  • При расчете мощности сердечника необходимо учитывать тип использованных пластин. Например, если были применены для набора Ш-20, то общая толщина сердечника должна быть 30 мм при мощности в 36 Вт. Если для трансформатора были использованы пластины Ш-30, то толщина набора будет достаточно в 20 мм, а при использовании Ш-24 — 25 мм. Существуют справочные таблицы, в которых можно найти мощность трансформатора по сечению магнитопровода для конкретной ситуации. Для обеспечения наилучшей стабильности работы источников питания следует использовать железо с избытком мощности как минимум на 25%. То есть, если ранее была расчетная мощность равна 6 Вт, то для надежности работы и исключения насыщения сердечника следует брать в расчет как минимум 8 Вт. Это обязательное условие. Если использовать магнитопровод с меньшей площадью сечения сердечника, то трансформатор быстро выйдет из строя, потому что железо окажется в насыщении, что приведет к увеличению токов в обмотках.
  • На следующем этапе необходимо определиться с количеством обмоток. Для современных транзисторных устройств достаточно будет всего одной или сдвоенной со средней точкой. Поэтому рассмотрим пример расчета именно такого трансформатора. Для этого потребуется воспользоваться понятием «вольт на виток». Значение определяется следующим образом: W /В=(50÷70) / S сеч. Формула справедлива только для сердечников типа ШП и П. Л. При расчете первичной и вторичной обмоток потребуется взять произведение полученного отношения и входного напряжения: W1 = W / B∙U1, W2 = 1,2 ∙ W /B∙U2.
  • Выполняется расчет и выбор диаметра провода. Он выбирается исходя из хорошего теплоотвода и изоляции, для чего рекомендуется применять ПЭЛ или ПЭВ, покрытые лаком. Определить его размер можно по формуле: d =0,7∙√ I. Величина выражается в мм. Провод выбирается с небольшим запасом до 4−6%.

Все программы расчета трансформаторов позволяют находить параметры изделий в любом порядке. Они используют стандартные алгоритмы, по которым выводятся значения. При необходимости можно создать собственный калькулятор с помощью таблиц Excel. Подобным образом работает и калькулятор расчета трансформатора на стержневом сердечнике.

Источники

  • https://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/transformatori/uproshhennyj-vid-rascheta-transformatora.html
  • https://www.RusElectronic.com/ustrojstvo-transformatora/
  • https://master-pmg.ru/oborudovanie/raschet-transformatora-onlajn.html
  • https://PlazmoSvarka.ru/sovety/raschet-toroidalnogo-transformatora-onlajn-kalkulyator.html
  • http://energo-novgorod.ru/calcs/calc-trans/
  • https://regionvtormet.ru/instrumenty/raschet-moshhnosti-transformatora-na-sterzhnevom-magnitoprovode-vruchnuyu-i-pri-pomoshhi-onlajn-kalkulyatora.html

Изготовление трансформатора для импульсного блока питания

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание "что-то подправить в консерватории". Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.


Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Мощность блока
питания, Вт
Размеры кольца, мм ;
(габаритная мощность, Вт)
Количество витков
первичной обмотки
Индуктивность
обмотки, мГн
25 R 20×12×6 2000НМ (33,8 Вт)
R 22,1×13,7×6,35 №87 (51,5 Вт)
50 R 22,1×13,7×12,5 №87 (100,1 Вт)
R 22,1×13,7×7,9 №87 (63,9 Вт)
R 27×18×6 2000НМ (85,3 Вт) 100 R 28×16×9 2000НМ (136 Вт)
R 32,0×20,0×6,0 №27 (141 Вт) 200 R 28×16×18 2000НМ (268 Вт)
R 29,5×19,0×14,9 №87 (297 Вт)
R 30,5×20,0×12,5 №87 (265 Вт)
R 34,0×20,5×10,0 №87 (294 Вт)
R 34,0×20,5×12,5 №87 (371 Вт)
R 38×24×7 2000НМ (278 Вт) 400 R 36,0×23,0×15,0 №87 (552 Вт)
R 38×24×14 2000НМ (565 Вт)
R 40×25×11 2000НМ (500 Вт) 800 R 40×25×22 2000НМ (998 Вт)
R 45×28×16 2000НМ (1036 Вт)
R 45×28×24 2000НМ (1580 Вт) 1500 R 50,0×30,0×20,0 №87 (1907 Вт)
R 58,3×32,0×18,0 №87 (2570 Вт)

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?


Рис. 2 а) б) в) г) д)

Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а).

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту.

Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют.

Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно!

Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм).

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д).

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк — «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх — Uдм1)/2 — Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)

где Uвх — значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 — падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 — падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас — напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле:
D = 1,13× I / J ,
где I — ток обмотки, а J — параметр плотности тока, напрямую зависящий от мощности трансформатора и принимающий для кольцевых сердечников значения:
≈4,5 для мощностей до 50Вт; ≈4 для 50-150Вт; ≈3,25 для 150-300Вт и ≈2,75 для 300-1000Вт.

И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой — вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода.

Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора.

При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий — к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец — к GND-у.

Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины — плавками с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
Всё это хозяйство подробно опишем на странице Ссылка на страницу.

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание "что-то подправить в консерватории". Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.


Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Мощность блока
питания, Вт
Размеры кольца, мм ;
(габаритная мощность, Вт)
Количество витков
первичной обмотки
Индуктивность
обмотки, мГн
25 R 20×12×6 2000НМ (33,8 Вт)
R 22,1×13,7×6,35 №87 (51,5 Вт)
50 R 22,1×13,7×12,5 №87 (100,1 Вт)
R 22,1×13,7×7,9 №87 (63,9 Вт)
R 27×18×6 2000НМ (85,3 Вт) 100 R 28×16×9 2000НМ (136 Вт)
R 32,0×20,0×6,0 №27 (141 Вт) 200 R 28×16×18 2000НМ (268 Вт)
R 29,5×19,0×14,9 №87 (297 Вт)
R 30,5×20,0×12,5 №87 (265 Вт)
R 34,0×20,5×10,0 №87 (294 Вт)
R 34,0×20,5×12,5 №87 (371 Вт)
R 38×24×7 2000НМ (278 Вт) 400 R 36,0×23,0×15,0 №87 (552 Вт)
R 38×24×14 2000НМ (565 Вт)
R 40×25×11 2000НМ (500 Вт) 800 R 40×25×22 2000НМ (998 Вт)
R 45×28×16 2000НМ (1036 Вт)
R 45×28×24 2000НМ (1580 Вт) 1500 R 50,0×30,0×20,0 №87 (1907 Вт)
R 58,3×32,0×18,0 №87 (2570 Вт)

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?


Рис. 2 а) б) в) г) д)

Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а).

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту.

Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют.

Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно!

Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм).

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д).

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк — «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх — Uдм1)/2 — Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)

где Uвх — значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 — падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 — падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас — напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле:
D = 1,13× I / J ,
где I — ток обмотки, а J — параметр плотности тока, напрямую зависящий от мощности трансформатора и принимающий для кольцевых сердечников значения:
≈4,5 для мощностей до 50Вт; ≈4 для 50-150Вт; ≈3,25 для 150-300Вт и ≈2,75 для 300-1000Вт.

И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой — вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода.

Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора.

При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий — к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец — к GND-у.

Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины — плавками с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
Всё это хозяйство подробно опишем на странице Ссылка на страницу.

В процессе изготовления блока питания наткнулся на практически полное отсутствие информации о том как наматывать импульсный трансформатор: по часовой или против часовой стрелки, обмотки должны быть намотаны в одну сторону или в разные? В этой статье привожу свои умозаключения по этому поводу. Надеюсь представленная здесь информация будет полезна.

Так как это мой персональный блог, то позволю себе сделать лирическое отступление и рассказать о своих страданиях в данной области, несмотря на то, что один мой коллега как-то заметил: «Никого не интересует как ты сделал это. Главное — результат!».

Захотел я как-то собрать импульсный блок питания. Схему взял с радиокота. За схему автору спасибо!

Мотивировался простотой и подробностью описания схемы — вплоть до изображения намотки трансформатора. Однако как показала практика, и этого оказалось недостаточно…

К моему большому сожалению с первого раза схема не заработала должным образом — напряжение на выходе скакало от 3 до 5 вольт. После непродолжительных мучений взорвалась управляющая микросхема. Причем взорвалась буквально, отлетел кусок пластикового корпуса и были видны её «мозги». Эта неудача меня не огорчила, а наоборот прибавила решительности довести дело до ума. Купив новую микросхему и намотав, на всякий случай, новый трансформатор, я повторил эксперимент. В результате на выходе напряжение отсутствовало вовсе. После перепроверки схемы я обнаружил, что не правильно впаял оптопару. Заменив на всякий случай оптопару и впаяв её правильно я подал сетевое напряжение на вход… и снова пиротехнический эффект. Микросхема снова показала свои внутренности. От досады я сгреб все в ящик стола на несколько дней. Но идея сделать этот блок питания не покинула меня.

После длительных размышлений над смыслом бытия и о том в чем могла быть ошибка я пришел к выводу — что-то не так с трансформатором. Было решено избавиться от цепи BIAS (обозначена красным на схеме), чтобы еще упростить схему, а также понять как все-таки нужно наматывать трансформатор. В результате появились такие картинки (см. ниже).

Начнем с рассмотрения первичной обмотки трансформатора.

Для упрощения рассмотрим один виток первичной обмотки. Точкой обозначено начало обмотки. Обмотку мы наматываем против часовой стрелки (можно и по часовой стрелке, никто не запрещает, но в этом случае, как мы увидим далее, вторичную тоже нужно будет мотать по часовой стрелке). На схеме блока питания более положительный потенциал подключен к концу первичной обмотки (на рисунке обозначен как "+"), а более отрицательный потенциал к началу обмотки ("-" на схеме). Из курса средней или высшей школы (в моем случае высшей, т.к. физику я начал учить только в институте) мы помним, что движущиеся электрические заряды создают магнитное поле, причем направление линий индукции магнитного поля определяется правилом буравчика. Эти линии на рисунке изображены элипсами со стрелочками. Суммарное магнитное поле проходит как бы от наблюдателя, через плоскость монитора и выходит с обратной стороны. В школе нас учили обозначать вектор крестиком (Х), если мы смотрим на него сзади и точкой, если смотрим на него спереди. Таким образом обозначен суммарный вектор магнитной индукции В в центре одиночного витка.

С первичной обмоткой разобрались. А теперь, товарищи, взгляните на вторичную обмотку. Согласно правилу Ленца, в замкнутом контуре, помещенном во внешнее магнитное поле (в данном случае созданном первичной обмоткой) возникает ток, направление которого стремиться ослабить внешнее поле. Точнее внешнее поле ослабляет не сам ток, а магнитное поле, которое он создает. Это поле вторичной обмотки обозначено на рисунке маленькими элипсами. Как видно, его направление противоположно магнитному полю первичной обмотки. Это поле, согласно школьным правилам отмечено жирной точкой в центре витка. Для упрощения рисунка часть силовых линий магнитного поля В была удалена. А теперь вопрос: каким должно быть направление тока во вторичной оботке, чтобы создать магнитное поле такого направления. Правильно, ток должен идти от начала вторичной обмотке к ее концу, т.е. на начале обмотки у нас более положительный потенциал (+), а на конце — минус. Теперь смотрим на схему блока питания. Действительно, «плюс» выходного напряжения начинается с начала вторичной обмотки, а «минус» — с конца.

Желающие могут потренироваться в рисовании силовых линий магнитного поля. Лично я ими исписал несколько тетрадных листов:)

Из всего выше сказанного следует, что обе обмотки трансформатора следует мотать против часовой стрелки. Собственно автор схемы это и изобразил на рисунке. После подробного анализа мне стало ясно почему это так, а не иначе.

Ну и в качестве завершения истории… Разобравшись с этой кухней я заново спаял схему. На этот раз навесным монтажем и без цепи BIAS. Какова же была моя радость когда я у видел на дисплее мультиметра заветные 5.44В 🙂 Думаю многим из нас знакомо это чувство.

Рассуждения представленные здесь ни в коем случае не претендуют на то чтобы быть единственно правильными. Возможно в чем-то они упрощены, но мне они показались весьма логичными, т.к. направление токов и магнитных полей полностью согласуются. А в качестве вознаграждения за проделанный труд я получил работоспособную схему. В будущем планирую повторить опыт с несколькими вторичными обмотками трансформатора. Всем спасибо за внимание!

Статья 2. Расчет импульсного источника питания на UC3842.

Статья 2. Расчет импульсного источника питания на UC3842.

Продолжаем тему Статья 1. Импульсный источник питания на UC3842.

В этой статье попытаемся рассчитать элементы импульсного источника питания на UC3842 под необходимые параметры. Для начала определимся зачем он нам нужен.

А нужен мне импульсный источник питания в лабораторно – испытательных целях. В будущем, этот ИИП будет немного видоизменен и дополнен возможностью регулировки выходного напряжения и силы тока, а пока рассчитаем ИИП на UC3842 под максимально возможные необходимые параметры.

Первое условие – нужное напряжение – 32 В (больше использовать не приходилось, так, что буду наедятся, что этого хватит). Второе условие – сила тока – естественно, чем больше, тем лучше. Однако будем исходить из реалий: сварочный аппарат мне не нужен, а значит посмотрим, что имеется у меня из деталей. В качестве выпрямительных диодов VD1 – VD4 буду использовать диодный мост DB207S с максимальным пропускным током 2 А. В качестве ключа установится имеющийся IRF840, по датасшиту максимальный коммутируемый им ток до 8 А, но если учесть, что он китайский, то к максимуму лучше не подходить. С силой тока разберемся по ходу.

Самым важным элементом во всей схеме ИИП на UC3842 является трансформатор. Для его расчета воспользуемся программой Flyback. Сразу приведу скрин программы с уже заполненными параметрами, а после разъясню, что откуда брать.

Основные параметры, которые необходимо ввести:

Питание. Устанавливаем точку напротив AC, и вводим значения переменного тока сети. Если установить точку напротив DС, необходимо будет ввести параметры уже выпрямленного тока после диодного моста.

Частота преобразования. Выбрана 60 кГц. Чем больше частота преобразования, тем больше энергии можно передать через один и тот же трансформатор, но нужно помнить, что и ключ устанавливать нужно мощнее. А чем мощнее ключ, тем больше емкость его затвора будет, которую необходимо зарядить, что бы открылся транзистор. А чем больше емкость, тем дольше время ее заряда. Выбрав слишком большую частоту преобразования, может случится так, что транзистор еще не успеет открыться, так как емкость затвора не успеет зарядится полностью, а драйвер его начнет уже закрывать.

Максимально допустимое напряжение на ключе – 500 В, cопротивление канала Rds – 0,85 Ом. Эти значения берем из датасшита на имеющийся у вас полевой транзистор. Вот пример для транзистора IRF840:

Не забываем, что в датасшите напряжение и сила тока указаны максимальные, к которым лучше не приближаться!

Идем дальше. Пороговое напряжение датчика тока – установлено 1 В. Это такое напряжение, формируемое на 3 выводе драйвера UC3842, при превышении которого он закрывает транзистор. Поступает оно с датчика тока R13.

Теперь задаем выходные параметры. Напряжение мне нужно 32 В, однако, я указал две обмотки по 16 В, чтобы после сформировать на выходе двух полярное питание со средней точкой (может когда сгодится). Там же указываем нужный ток Iном. У меня Iном = 5 А, чуть позже объясню почему именно такое значение выбрал.

Так же здесь указываем напряжение обмотки питания драйвера как на скриншоте в начале.

Справа, в программе, задаем параметры сердечника, на котором будем мотать трансформатор. В базе программы уже есть параметры наиболее распространённых сердечников. Я использовать буду сердечник от трансформатора с компьютерного ИИП, собственно его размеры и выбрал.

После ввода всех данных жмем кнопку «Рассчитать». И смотрим, получилось.

Параметры, которые нужны для изготовления ИИП на UC3842.

Величина немагнитного зазора – зазор между частями магнитопровода трансформатора. Программа рассчитывает полный минимальный зазор. Получился 2,071 мм. Берем чуть больше. Делим его пополам, получаем прокладки толoиной чуть более 1 мм. При сборке трансформатора устанавливаем их так как показано на картинке.

Теперь смотрим параметры обмоток.

Первичная обмотка. Необходимо мотать 42 витка в два провода диаметром 0,335 мм. Здесь так же видим амплитуду тока транзистора 4,488 А – это ток который должен «держать» транзистор. Именно из этого параметра выбран ток вторичных обмоток 5 А. Напомню, используемый ключ IRF840 китайского производства. Максимальный ток по датасшиту 8 А. В программе, в графе «вторичные обмотки, Iном» я проставлял различную силу тока, жал кнопку рассчитать и смотрел, что получится в графе амплитуда тока транзистора. Смотрел, чтоб он был ниже максимального тока по датасшину, на процентов 25-30. Так, методом научного тыка, и был получен ток вторичных обмоток 5 А.

Из расчетов берем значение сопротивления датчика тока 0,201 Ом – это сопротивление R13 и минимальную емкость буферной емкости 201 мкФ С3 и С4, вместо которых буду ставить один конденсатор на 220 мкФ.

Вторичные обмотки получились по 6 витков косичкой по 9 проводов диаметром 0,335 мм в каждой.

Обмотка питания драйвера 7 витков одним проводом диаметром 0,335 мм.

В расчетах вторичных обмотках обращаем внимание на параметр Ud – минимальное обратное напряжение выпрямительных диодов.

C трансформатором разобрались. Рассчитаем RCD клампер, цепочку С6 – R6 – VD4 – служит для сглаживания «выбросов» с трансформатора.

Ставим точу напротив имеющегося конденсатора (в моем случае 10 нФ) и жмем рассчитать. Получаем резистор сопротивлением 10,3 кОм мощностью не менее 2,259 Вт и диод FR307.

Рассчитаем частоту задающие элементы R9 и С10.

Выбираем «Обратный расчет. Заданы F и С». Указываем частоту работы 60 кГц и имеющийся конденсатор. Жмем рассчитать. Меняем емкость конденсатора до тех пор, пока сопротивление резистора не окажется наиболее подходящим. У меня получилось С10 = 15 нФ и R9 = 1,5 кОм.

Вроде бы все. Если что-то забыл спрашиваем в комментариях/на форуме.
В следующей статье опишу намотку трансформатора.

П.С. Отдельное спасибо автору программ некому "Старичку". Не знаю кто ты, но проделанная работа действительно заслуживает уважения! 

Программа расчета импульсных трансформаторов телевизоров. Программы для расчёта

Всем привет! Много лазил по сайту, а особенно по своей ветке и нашёл много чего интересного. В общем в этой статье хочу собрать всевозможные радиолюбительские калькуляторы, чтобы народ сильно не искал, когда возникнет необходимость в расчётах и проектировании схем.

1. Калькулятор расчета индуктивности - . За представленную программу говорим спасибо краб

2. Универсальный калькулятор радиолюбителя - . Опять спасибо краб

3. Программа расчёта катушек Тесла - . Снова спасибо краб

4. Калькулятор расчета GDT в SSTC - . Предоставлено [)еНиС

5. Программа для расчета контура лампового УМ - . Благодарности за информацию краб

6. Программа опознавания транзисторов по цвету - . Благодарности краб

7. Калькулятор для расчета источников питания с гасящим конденсатором - . Спасибо посетителям форума

8. Программы расчета импульсного трансформатора - . Спасибо ГУБЕРНАТОР . Примечание - автором ExcellentIT v.3.5.0.0 и Lite-CalcIT v.1.7.0.0 является Владимир Денисенко из г. Пскова, автором Transformer v.3.0.0.3 и Transformer v.4.0.0.0 - Евгений Москатов из г. Таганрога.

9. Программа для расчета однофазных, трехфазных и автотрансформаторов - . Спасибо reanimaster

10. Расчет индуктивности, частоты, сопротивления, силового трансформатора , цветовая маркировка - . Спасибо bars59

11. Программы для разных радиолюбительских расчетов и не только - и . Спасибо reanimaster

12. Помощник Радиолюбителя - радиолюбительский калькулятор - . Тема на . Спасибо Antracen , т.е. мне:)

13. Программа по расчёту DC-DC преобразователя - . Благодарности краб

ExcellentIT – узкоспециализированная программа для расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя.

Главное окно состоит из трех основных блоков. В первом необходимо ввести начальные данные: амплитуда индукции, частота преобразования, рабочее время, сопротивление канала и др. Здесь же необходимо ввести выходные данные – напряжение, ток, диаметр и стандарт провода и т. д.

Во втором блоке выбирается тип преобразователя – Пуш-пул, полумостовая или мостовая. Здесь же выводятся все результаты расчетов – габаритная мощность трансформатора, число витков, минимальное напряжение и т. д.

В третьем блоке можно выбрать тип сердечника, материал форму и т.д. В базе данных ExcellentIT содержится большое количество готовых сердечников, но при необходимости вы можете вручную ввести данные (размеры, эффективная проницаемость, площадь сечения и др.). Заданные вами параметры сохраняются в программе, и при повторном расчете вам не придется вводить их снова. После указания всех данных кликните на «Рассчитать», и ExcellentIT сразу же выдаст вам результаты.

Особенности программы

Быстрый расчет различных физических показателей.
Всплывающие подсказки по каждому параметру.
Справочная информация в виде схем преобразования и выпрямления.
Выбор размера окна – большой или маленький.
Интерфейс на русском языке.
Поддержка Windows XP и выше.

Программу ExcellentIT можно скачать совершенно бесплатно.

Трансформаторы постоянно используются в различных схемах, при устройстве освещения, питании цепей управления и прочем электронном оборудовании. Поэтому довольно часто требуется вычислить параметры прибора, в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Для этих целей вы можете воспользоваться специально разработанным онлайн калькулятором расчета трансформатора. Простая таблица требует заполнения исходными данными в виде значения входного напряжения, габаритных размеров, а также выходного напряжения.

Преимущества онлайн калькулятора

В результате расчета трансформатора онлайн, на выходе получаются параметры в виде мощности, силы тока в амперах, количества витков и диаметра провода в первичной и вторичной обмотке.

Существуют , позволяющие быстро выполнить расчеты трансформатора. Однако они не дают полной гарантии от ошибок при проведении вычислений. Чтобы избежать подобных неприятностей, применяется программа онлайн калькулятора. Полученные результаты позволяют выполнять конструирование трансформаторов для различных мощностей и напряжений. С помощью калькулятора осуществляются не только расчеты трансформатора. Появляется возможность для изучения его устройства и основных функций. Запрошенные данные вставляются в таблицу и остается только нажать нужную кнопку.

Благодаря онлайн калькулятору не требуется проводить каких-либо самостоятельных подсчетов. Полученные результаты позволяют выполнять перемотку трансформатора своими руками. Большинство необходимых расчетов осуществляется в соответствии с размерами сердечника. Калькулятор максимально упрощает и ускоряет все вычисления. Необходимые пояснения можно получить из инструкции и в дальнейшем четко следовать их указаниям.

Конструкция трансформаторных магнитопроводов представлена тремя основными вариантами - броневым, стержневым и . Прочие модификации встречаются значительно реже. Для расчета каждого вида требуются исходные данные в виде частоты, входного и выходного напряжения, выходного тока и размеров каждого магнитопровода.

В сети можно найти множество программ для расчета импульсных трансформаторов, и каждая из них имеет свои достоинства и недостатки, но, как говорится, на вкус и цвет....... Поэтому в этой статье мы остановимся на нескольких бесплатных программах, предназначенных для этих целей, которыми пользуются многие радиолюбители.

"Расчет импульсных трансформаторов. Версия 2.6".

Одной из них является программа Владимира Денисенко "Расчет импульсных трансформаторов. Версия 2.6". Как уже говорилось выше, она бесплатна и имеет статус свободного распространения, не требует установки.
Просто извлеките файл запуска программы из архива (Расчет ИТ(2.6.0).exe) , запустите его, и пользуйтесь на здоровье.

Вот так выглядит интерфейс программы "Расчет импульсных трансформаторов. Версия 2.6":

Во вкладке "Показать схемы выпрямления" вы можете посмотреть возможные варианты выпрямителей, стоящих на выходе импульсного источника питания. Вкладка выглядит вот так:

Если возникают какие то вопросы, загляните во вкладку "Помощь".

Программа “Transformer”.

Эта программа также позволяет рассчитывать трансформаторы для импульсных источников питания. Как утверждает автор, она не содержит шпионских модулей, отсутствует реклама и всплывающие окна, бесплатна.

При запуске файла "Transformer_1.0.0.1.exe" из архива, запускается мастер установки программы:

Жмем "Next", открывается окно, где можно прописать путь, куда будет установлена программа. По умолчанию она установится в: c:\Program Files (x86)\Transformer\*.*

В этой же папке вы сможете найти документацию на программу (файл в формате *.chm), прочитать раздел "Работа с программой", и архив с исходниками. Окно документации выглядит так:

Интерфейс программы TRANSFORMER выглядит следующим образом:

Программа "Lite - CalcIT v. 1.5".

Следующая программа для расчета импульсных трансформаторов двухтактных преобразователей, на которую мы хотели обратить ваше внимание, называется "Lite - CalcIT". Установки программа не требует, поэтому распакуйте папку "Lite-CalcIT(1500)" куда хотите, запускайте файл "Lite-CalcIT(1500).exe", и пользуйтесь.

Внешний вид окна программы следующий:

Выбирайте тип сердечника, вводите исходные данные, и жмите "Рассчитать!"
К сожалению программа не содержит вкладки "Помощь" или справочной информации. Наверно автор предполагал, что программой будут пользоваться более-менее опытные радиолюбители.

Программа "ExcellentIT v.3.2".

Бесплатная, установки не требует. Интерфейс чем то напоминает Lite-CalcIT, только здесь уже можно сохранить полученный расчет в файл формата *.sav , а в последствии открыть уже ранее сохраненные расчеты. Также полученный расчет можно сохранить в обычный текстовый файл с расширением *.txt

Программа позволяет добавлять в базу и удалять не нужные типоразмеры магнитопроводов.

Приведены образцы схем преобразования и выпрямления. На некоторых полях ввода программы и на некоторых результатах расчета, которые нуждаются в комментариях, размещены всплывающие подсказки.

Подробнее о программе

1. Основная работа в программе происходит в группе «Оптимизация».
Автоматический расчет применяется при выборе другого сердечника или при изменении любых исходных данных (за пределами группы «Оптимизация») для получения отправной точки при оптимизации намоточных данных трансформатора.

2. В группе «Оптимизация» при изменении значений с помощью стрелок старт оптимизации запускается автоматически.
Но если новое значение введено «вручную», то следует запускать оптимизацию этой кнопкой.

3. Для ШИМ-контроллеров задается частота, равная половине частоты задающего генератора микросхемы. Импульсы задающего генератора подаются на выходы по очереди, поэтому частота на каждом выходе (и на трансформаторе) в 2 раза ниже частоты задающего генератора.
Микросхемы IR2153, и подобные ей этого семейства микросхем, не являются ШИМ-контроллерами, и частота на их выходах равна частоте задающего генератора.
Не стоит гнаться за большой частотой. При высокой частоте увеличиваются коммутационные потери в транзисторах и диодах. Также при большой частоте из-за малого числа витков ток намагничивания получается слишком велик, что приводит к большому току холостого хода и, соответственно, низкому КПД.

4. Коэффициент заполнения окна характеризует, какую часть окна сердечника займет медь всех обмоток.

5. Плотность тока зависит от условий охлаждения и от размеров сердечника.
При естественном охлаждении следует выбирать 4 — 6 А/мм2.
При вентиляции плотность тока можно выбрать больше, до 8 — 10 А/мм2.
Большие значения плотности тока соответствуют маленьким сердечникам.
При принудительном охлаждении допустимая плотность тока зависит от интенсивности охлаждения.

6. Если выбрана стабилизация выходных напряжений, то первый выход является ведущим. И на него надо назначать выход с наибольшим потреблением.
Остальные выходы считаются по первому.
Для реальной стабилизации всех выходов следует применять дроссель групповой стабилизации.

7. При однополярном выпрямлении, несмотря на больший расход меди, имеет преимущество схема выпрямления со средней точкой, так как потери на двух диодах будут в 2 раза меньше, чем на четырех диодах в мостовой схеме.

8. Для правильной работы дросселя в выпрямителе после диодов перед дросселем не должно быть никаких конденсаторов! Даже маленького номинала.

Все своими руками Расчет трансформатора однотактного прямоходового преобразователя

Опубликовал admin | Дата 12 октября, 2014

     В рубрике «Самостоятельные расчеты» я приводил упрощенный расчет трансформатора тока для преобразователей напряжения от Владимира Денисенко. Теперь хочу предложить вам одну из его программ «Forward» предназначенную для расчета трансформаторов однотактного прямоходового преобразователя.
Программа не требует инсталляции на компьютер, имеет русский интерфейс, удобная и понятная. Окно программы показано на скрин 1.


     Кнопки, требующие пояснения, при наведении на них курсора, имеют всплывающие подсказки. Все данные после расчета можно сохранить в текстовом файле и использовать его в будущем.

Сам файл с расширением sav программа по умолчанию размещает в директории, где находится сама программа. Открыть его можно любым текстовым редактором. Помимо всего этого в программе предусмотрена возможность самостоятельного ввода параметров новых сердечников, как российского, так и импортного производства. При необходимости параметры ферритов фирмы EPCOS можно найти в рубрике «Справочный листок» журнала «Радио» за 2001 год номера десять и одиннадцать. Справочные данные отечественных магнитопроводов можно взять из справочника «Малогабаритные магнитопроводы и сердечники» Сидоров И.Н., Христинин А.А., Скорняков С.В. 1989. Справочник свободно можно найти в сети.

     При нажатии на кнопку «помощь» открывается окно с дополнительными пояснениями работы с программой и помощь в выборе некоторых вводимых параметров для расчета трансформатора.

По любезному согласию Владимира скачать программу можно с моего сайта.

Скачать “Расчет трансформатора однотактного прямоходового преобразователя” Forward2000.rar – Загружено 1 раз – 395 КБ

Обсудить эту статью на - форуме "Радиоэлектроника, вопросы и ответы".

Просмотров:9 996


Трансформаторы


Общая информация

Нет ничего лучше, чем найти подходящую интуитивно понятную модель для что-нибудь. Интуиция настолько быстра, если вы можете удержаться от плохой интуиции.

Теоретические модели трансформера

На основе [2]

На вопросы о трансформаторах часто легче ответить, если вы рассматриваете эквивалентную схему "t". Вы теряете понятие изоляции с эквивалентом "t", но вы можете вернуть его притворяясь, что существует идеальный трансформер, связанный между «т» и нагрузка.Вы также можете указать коэффициент оборотов в идеальный трансформатор, если хотите, так что все значения такие, как видно по первичному.

Пример "t" эквивалентной схемы

Вот эквивалентная схема "t" для звука 1: 1. разделительный трансформатор (рассчитан на нагрузку 300 Ом):

 ------ R1 --- L1 ----- + ---- L2 ---- R2 ------
  Первичный | Вторичный
  Сторона Lm Сторона
                             |
           ------------------ + ------------------
 

  • R1, R2 = сопротивление первичной и вторичной обмоток (медь).Обычно около 50 Ом. Не обязательно равны.
  • L1, L2 = первичная и вторичная индуктивности рассеяния. Около 5 мГн. Не обязательно равны.
  • Лм = взаимная индуктивность, около 2Гн.

Я назвал Lm взаимной индуктивностью, и это, наверное, не лучший термин, хотя думаю что в 1: 1 взаимная индуктивность примерно такая же как самоиндукция или шунтирующая индуктивность или индуктивность намагничивания или как это лучше всего называется.

Для упрощения вы можете объединить обе индуктивности рассеяния. в одну индуктивность по обе стороны от Lm.

Описание работы модели

Что ж, давайте предположим, что на первичной частоте 1,25 В среднеквадратического значения на частоте 1 кГц. и без нагрузки. Полные 1,25 В появляются на взаимной индуктивности. Таким образом, взаимная индуктивность составляет около 0,1 мА. Это ток, который вызывает магнитный поток в сердечнике. Через индуктивность рассеяния и первичную обмотку проходит 0,1 мА (0,995 мА). сопротивление тоже. Короче через сосредоточенную цепь первичной обмотки.

А теперь пусть будет нагрузка 300 Ом. Напряжение на взаимной индуктивности уменьшено очень незначительно. (не нужно делать сложный анализ).Даже если закоротить вторичный, взаимный ток уменьшается только примерно в два раза.

В приведенной выше схеме аккуратно разделен ток на два пути. В реальном трансформаторе есть только 1 путь проводимости через каждую обмотку. не две, но эта модельная схема ведет себя как настоящая из-за эффект отмены.

Эффект компенсации магнитного потока

Но сколько тока проходит через первичную обмотку?
Ответ: 0,1 мА + 4,2 мА.Почему этот ток не увеличивает поток в сердечнике? Потому что ток во вторичной обмотке отменяет ее эффект. Энергия идет в нагрузку, а не в феррит, потому что два магнитных поля, противодействующие друг другу, нейтрализуются. Это принципиально то, что подразумевается под линейностью электромагнитных уравнений. Конечно в ближних полях обмоток это не так, что легко увидеть, просто нарисовав замкнутая кривая по окружности витков провода в одном месте. Направленный интеграл B-поля вокруг кривой должен быть равен пропорционально току внутри.Но в основной части поля делать отменить. Вы можете думать об этом как о вздрагивании, если хотите, но эффект холла зонд, вставленный в центр, будет показывать очень слабое поле из-за почти полная отмена. Интеграл от запасенной энергии в магнитном интеграл поля (B, точка H) по всему пространству будет намного меньше, чем интегральный для токов только в одной обмотке или в другой, но не в обеих одновременно.

Неизбежный намагничивающий поток присутствует в любом трансформатор, и первичный ток намагничивающего потока.Конечно, это ток проходит через индуктивность первичной обмотки и составляет +90 градусов по шкале WRT. напряжение и напрямую не потребляет никакой энергии. Однако этот ток вызывает потери в сопротивлении первичной обмотки. Величина магнитного потока определяется напряжением и частотой на первичной обмотке, а не по току нагрузки (если есть).

Помните основную формулу трансформатора переменного тока: V = k f N Ac Bm, который говорит нам, какой поток присутствует для любого напряжения а частота? Это формула, используемая для определения Bmax, поэтому мы можем быть уверены сердечник трансформатора не слишком близок к насыщению, что приведет к еще больше потерь.Обратите внимание, что в формуле нет термина для тока нагрузки.

Трансформатор тока короткого замыкания

Только индуктивность рассеяния ограничивает ток во время короткого замыкания. Кажется, что ток через первичную обмотку ограничен сопротивление обмотки и сопротивление утечке при коротком замыкании вторичной обмотки.

Падение вторичного напряжения

Поле в сердечнике трансформатора фактически немного УМЕНЬШАЕТСЯ, когда трансформатор загружен. Это связано с тем, что эффективное первичное напряжение снижается на (первичный ток * сопротивление первичной обмотки):

Vs = IpRp + BA [омега] Np

где:

  • B - р.м.с (непиковая) индукция
  • А - площадь поперечного сечения жилы
  • [омега] - это 2 [пи] ф, конечно
  • Np - количество витков.

Другие модели для трансформаторов

А что с изоляцией?

Настоящий трансформатор обеспечивает изоляцию между входом и выходом. Модель выше не показывает изоляцию, но ее достаточно для большая часть анализа. Где в модели нужна изоляция можно сделать вид, что между буквой «т» и нагрузка, как на картинке ниже:

 1: N идеальный трансформатор
            ------ R1 --- L1 ----- + ---- L2 ---- R2 ----- o o -----
   Первичный | 0 || Вторичный
   Сторона Lm 0 || 0 Сторона
                              | 0 ||
            ------------------ + ----------------- о о -----
 

Одна модель для идеального трансформатора с изоляцией

Эта модель отображает трансформаторы интуитивно, как мы их чаще всего думаем:

 -> Ip ----- R1 --- L1 --- + ---,, --- L2 ---- R2 ------ Is ->
   Первичный | О || / Среднее
   Сторона, Vp Lm O || O Сторона, Vs
                        | О || \
         --------------- + --- '' -----------------
            идеальное намагничивание
             трансформатор индуктивности
 
Lm - требуемая индуктивность намагничивания. 2).

Технические характеристики трансформатора

На основе [2]

Что касается того, как мы это решаем, в одном случае, который имеет большое значение мне мы указываем общие детали обмотки, диапазон для R1 и R2, максимальные значения для L1 + L2 || Lm (измерены от первичного с закороченной вторичной обмоткой) и L2 + L1 || Lm (измеряется от вторичная обмотка с замкнутой первичной), минимальные значения для L1 + Lm (измеряется от первичной обмотки при открытой вторичной) и L2 + Lm. Продавец может выбрать количество витков (одинаково для вторичного и первичный), проволока и начинает играть с пластинами (смесь кремнистой стали и высоконикелевой стали).Затем при входящем осмотре мы все это измеряем. На данный момент у нас есть четыре измерения определение 3 вещей (L1, L2, Lm), поэтому, даже если соотношение витков составляет 1: 1, Я притворяюсь, что соотношение оборотов равно 1: n, что дает мне 4 переменных и четыре уравнения, и я решаю весь беспорядок.

Фаза

если ты сильно нагружайте трансформатор резистивной нагрузкой, чтобы потребляемый ток большой по сравнению с током холостого хода. Вы найдете токи и напряжения синфазны. Они должны перейти в фазу, потому что при сдвиге фазы 90 между током и напряжением нет передачи полезной мощности (в среднем за один цикл имеет место).Как вам хорошо известно, электроэнергетические компании прилагают много усилий, чтобы поддерживать актуальность. и напряжение в фазе (следовательно, коэффициент мощности).

Верно, что наклон синусоиды как для тока, так и для напряжения равен максимум при переходах через ноль. Я вижу, как это в сочетании с V = LdI / dt Создается впечатление, что ток и напряжение должны быть на 90 не в фазе. НО. Это происходит только с ненагруженным трансформатором, который выглядит как индуктор. Для резистивно нагруженного трансформатора вы уменьшите фазу угол уменьшается с увеличением нагрузки.Вам легко попробовать, сделайте это!

Причина этого в том, что мы действительно можем (просто) применить закон Ампера. по контуру, охватывающему половину каждой обмотки. В той ситуации, если вы рассмотрите Vprimary и d (N * Iprimary - I secondary) / dt вы придумаете ситуация, которую вы описали, где разница этих токов и Напряжения сдвинуты по фазе на 90 градусов. НО, (N * Iprimary-Isecondary) намного меньше, чем Iprimary (порядок 1%) для сильно нагруженного трансформатора.В этой ситуации доминируют (самые большие) токи компонентов могут быть синфазными и обычно таковыми являются.

Например, возьмем ненагруженный трансформатор 1: 1, который потребляет 10 мА во включенном состоянии. загружен. Назовем этот ток I начальным. Смещение по фазе тока и напряжения на 90. Но если мы добавим 1 ампер к Iprimary одновременно добавляя 1 ампер к I вторичной в фазе с напряжением и друг друга (или 180 градусов в зависимости от полярности трансформатора соглашение), то d (Iprimary-Isecondary / 1) / dt не меняется, это все еще просто незагруженный текущий Iinitial.Однако, если мы посмотрим на полный первичный ток трансформатора, Iprimary + Iinitial = 1cos (wt) +. 01sin (wt), то он почти идеально совпадает по фазе при напряжении Vcos (wt)

Обратите внимание, что токи не обязательно должны совпадать по фазе, если мы загружаем трансформатор. выход с большим конденсатором или маленькой катушкой индуктивности, намного большие токи будут потока, но фаза первичного тока изменится соответственно.

Если входное напряжение и токи не совпадают по фазе на 90 градусов, нет. подается питание. Если входное и выходное напряжение на 90 градусов не совпадают по фазе, тогда все, о чем все узнали трансформаторы совершенно не так.2 * Rload. Вход мощность может быть рассчитана из Vp * Ip. Для идеального трансформатора эти два числа равны. Если между ними есть разность фаз, то это не может быть правдой. Булавка = Надуться! Not Pout = Pin * cos (theta).

Определения в учебниках для идеальных трансформаторов:

 Vs = Vp * (Ns / Np)
Ip = Is * (Ns / Np)
Штифт = Надутый
 
Мне кажется совершенно очевидным, что разницы фаз быть не может. (по крайней мере, для идеального трансформатора).

Измерения трансформатора

На основе [2]

Измерение кривой B-H

Вы можете легко отобразить кривую B-H трансформатора на осциллографе, который может отображать X-Y всего с парой компонентов.Обогреватель трансформатор (Для тех, кто помнит вентили - или трубки, как местные жители скажем) используется в обратном направлении работает хорошо. Подайте на него 6,3 В переменного тока от другого аналогичный трансформатор.

R2 определяет ток в первичной обмотке (сила намагничивания) - он должен должно быть выбрано, чтобы дать пару вольт для оси X дисплея - несколько Ом.

R1 и C1 действуют как грубый интегратор, поскольку напряжение на вторичный из трансформатор пропорционален скорости изменения магнитного поля а не само поле.Выберите R1, чтобы получить незначительную нагрузку на трансформатор. (это может быть 100 K) и C1 так, чтобы напряжение на нем было менее 5% от напряжения на вторичный трансформатора.

 R1
-------- ---- / \ / \ / \ - | - Ввод области Y
        ) || (|
        ) || (240/120 = C1
 6.3v) || (|
        ) || (____________ | ___ Область действия
        |
        | _________ Объем X ввод
        |
        \
        /
        \ R2
        /
        |
------------------ Заземление прицела
 
Например, вы можете использовать резистор 100 кОм и конденсатор 3 мкФ для этой схемы.

Другие идеи измерения трансформаторов

Вот несколько основных измерений, чтобы узнать большинство параметров трансфромера:

  • 1. Сопротивление обмоток Pri / Sec можно измерить напрямую с помощью мультиметра.
  • 2. Измерьте вторичное напряжение холостого хода при некотором известном первичном напряжении. чтобы получить коэффициент трансформации.
  • 3. Замкните вторичную обмотку с помощью амперметра и нанесите график V-первичной обмотки на I-вторичную. (Осциллограф на амперметре может быть удобен для проверки формы волны в секундах, так, на всякий случай.2) ------- + | | | E (t) Rl | | О ---------------------------------------- + Напряжение холостого хода на моем трансформаторе показывает Ns / Np = 8,5. Другие измеренные значения:
     Rp = 144,5 Ом
    Rs = 2,13 Ом
    E (t) = 14.2 = 2, что согласуется с Rs = 2,13 для
    хорошо продуманный трансформатор. У первичной обмотки должно быть чуть больше обмотки.
    площадь, чем вторичная.
     

    Измеренное реактивное сопротивление утечки (3 мГн) немного выше, но не лишено смысла для многослойного трансформатора. Это слишком высоко для хорошо спроектированного тороида. Во всяком случае в измерениях, таких как точность измерений необходимо принять во внимание.

    Форма волны тока должна быть в разумной степени близкой к синусоидальный в обоих тестах, в отличие от первичного тока холостого хода.

    Конструкция и выбор трансформатора для приложений

    Выбор типа сердечника трансформатора

    ТОРОИДЫ в сравнении с ПРЕИМУЩЕСТВАМИ E-CORES
    Тороиды:
    • Более компактный, чем конструкция с сердечником E
    • Стоимость материалов ниже за счет однокомпонентной
    • Более плотная магнитная муфта - меньшее рассеивание паразитного потока
    Электронные сердечники:
    • Проще автоматизировать процесс намотки
    • Может крепиться шпильками на шпульки
    • Упростить электрическую изоляцию нескольких обмоток
    • Ядро можно легко закрыть для увеличения емкости хранения энергии

    Принципы проектирования силового трансформатора

    На основе [1]

    Я подозревал, что для экономии железа и веса большая часть мощности трансформаторы предназначены для работы на грани насыщения, следовательно, весь ад может вырваться (по крайней мере, трансформатор слышит больше) когда вы берете продукт, рассчитанный на работу с частотой 60 Гц, и включаете его с частотой 50 Гц.

    Проектирование силового трансформатора требует особой осторожности, если требуется оптимальная конструкция. нужный. Получить общий вид конструкции силового трансформатора Я предлагаю вам несколько подходящих расчетных уравнений для мощности 50 Гц. трансформатор с использованием ламинированного железа трансформатор E-core:

     витков первичной обмотки = 45 * напряжение первичной обмотки / площадь жилы
    
    вторичные витки = 48 * вторичное напряжение / площадь жилы
    
    площадь ядра = 1,1 * sqrt (P)
     
    Где:
    • площадь сердечника = площадь поперечного сечения сердечника, проходящего через катушку, в квадратных сантиметрах
    • первичное напряжение = напряжение переменного тока, подаваемое на первичную обмотку, в вольтах
    • вторичное напряжение = желаемое переменное напряжение на вторичной обмотке в вольтах
    • P = мощность трансформатора
    Вторичной обмотке требуется немного больше витков на напряжение потому что внутри сердечника трансформатора всегда есть какие-то потери и катушечный провод.Увеличение количества витков на вторичной обмотке компенсировало некоторые из этих потерь.

    Провода в первичной и вторичной обмотках должны иметь размер в соответствии с допустимые перепады напряжения и нагрев внутри трансформатора. Как эмпирическое правило: не пытайтесь протолкнуть ток более 2,5 ампер на квадратный миллиметр проволоки в катушках внутри трансформатора.

    Размер сердечника трансформатора необходимо определять исходя из полная мощность трансформатора. Площадь сердечника (как использовано в уравнении выше) должен иметь, по крайней мере, значение согласно следующему уравнению (можно больше):

     площадь жилы = sqrt (мощность трансформатора в ваттах)
     

    Вот таблица размеров проводов на разные токи, подходящие для силовые трансформаторы:

     Текущий диаметр провода
    (мА) (мм)
    
    10 0,05
    25 0,13
    50 0,17
    100 0,25
    300 0,37
    500 0,48
    1000 0,7
    3000 1,2
    5000 1,54
    10000 2,24
     
    Если вы сделаете трансформатор, используя эти уравнения, вы тщательно продумаете проверьте его перед подключением к электросети.Обычно в наши дни Хорошая идея купить сетевой трансформатор в готовом виде и сделать так, чтобы убедитесь, что вы получаете продукт, безопасный в использовании (заполняет все правила техники безопасности).

    Трансформаторы низкочастотные

    На основе [1]

    Общие формулы

    Для низкочастотных трансформаторов малой мощности обычно можно определить, что Коэффициент передачи определяет коэффициент передачи напряжения. Для данного импеданса цепи вам необходимо определить минимальное сопротивление для определенного обмотка трансформатора по следующей формуле:

     L = Z / (2 * пи * f)
     
    Где:
    • L = индуктивность первичной катушки (вторичная обрыв цепи)
    • Z = полное сопротивление цепи
    • пи = 3.14159
    • f = самая низкая частота, на которой трансформатор должен работать
    Это рекомендуемое значение импеданса. Импеданс катушки может быть выше значения определяется уравнениями. Использование слишком высокой индуктивности обычно не вызывает особых проблем, но обычно это не очень хорошая идея, потому что по многим практическим причинам (более длинная первичная обмотка, большее сопротивление, большая емкость, вероятно, по этим причинам плохая ВЧ-характеристика и т. д.).

    Фактическое количество витков, необходимое для получения необходимой индуктивности. зависит от модели сердечника трансформатора и магнитного материала использовал это.Проконсультируйтесь с описанием материала катушки, который вы используете для получения более подробной информации или это. Другой вариант - сначала Проведите один тестовый кул и измерьте его. Использование измерения результатов вы можете определить, сколько поворотов необходимо для удельная индуктивность. Общая приблизительная формула индуктивности (для катушек с сердечниками) пригодится для этого:

     L = N * N * а
     
    Где:
    • L = индуктивность
    • N = количество витков
    • a = постоянное значение (определите значение по данным сердечника катушки или измерьте его с помощью тестовой катушки)

    Если вы используете железный сердечник и вам нужно перенести мощность вы можете определить необходимый размер сердечника по формуле:

     Afe = sqrt (P / (Bmax * S * f))
     
    Где:
    • Afe = площадь ядра (см ^ 2)
    • P = максимальная передаваемая мощность
    • Bmax = максимальный магнитный поток в сердечнике (Vs / m ^ 2) (обычно 4000 G = 0.2)
    • L1 = индуктивность первичной обмотки (Гн)
    • l = средняя длина силовых линий магнитного потока (см) (длина линии вокруг катушки, проходящей внутри сердечника)
    • u = относительная проницаемость магнитного материала (около 500 для типичного трансформаторного железа)

    Вы можете определить количество витков вторичной катушки используя следующую формулу (ожидаемый КПД трансформатора составляет 90%):

     N2 = 1,1 * U2 / U1 = 1,1 * sqrt (Z2 / Z1) =
     
    Где:
    • N1 = количество витков в первичной обмотке
    • N2 = количество витков вторичной обмотки
    • U1 = первичное напряжение
    • U2 = вторичное напряжение
    • Z1 = первичный импеданс
    • Z2 = вторичный импеданс
    Для оптимальной работы трансформатора сопротивление катушек следует держать как можно ниже.Это означает, что вы должны использовать как толстая проволока как можно. При выборе размера провода не забудьте оставить 30-50% объема змеевика на изоляцию.
    Трансформаторы с воздушным зазором

    Если в первичной обмотке трансформатора протекает постоянный ток, индуктивность первичной обмотки снижена. Чтобы компенсировать эффект этого (в схемах, где это проблема) ядро в сердечнике должен быть небольшой воздушный зазор. На практике воздушный зазор должен быть выбран примерно 1/1000 длины. магнитных линий в сердечнике.2)

  • L1 = индуктивность первичной обмотки (Гн)
  • li = размер воздушного зазора (мм)
Обратите внимание, что эта формула дает гораздо большее количество поворотов. для первичной обмотки, чем уравнение для трансформатора без воздушный зазор. Остальные расчеты для трансформаторов выполнен как с трансформатором без воздушного зазора.

Трансформаторы импульсные

На основе [4]

Выбор согласующего трансформатора импеданса

Согласование необходимо для обеспечения максимальной передачи мощности от источник к нагрузке.Соответствующее условие существует, когда:

 N = N2 / N1 = sqrt (Zl / Zs)
 
Где:
  • N = передаточное число между первичной и вторичной обмотками
  • N1 = количество витков в первичной обмотке
  • N2 = количество витков во вторичной обмотке
  • Zs = сопротивление источника сигнала
  • Zl = сопротивление нагрузки трансформатора
В реальном мире согласующий трансформатор будет иметь собственный шунт. сопротивление источнику. Величина этого импеданса будет зависеть от индуктивность первичной обмотки и рабочая частота.Это должно быть большим по сравнению с исходным сопротивлением. Коэффициент безопасности 5 должно хватить для большинства приложений. Так что подходящий значение индуктивности первичной обмотки можно рассчитать с помощью следующая формула:
 Lp = 5 * Zs / (2 * pi * fmin)
 
Где:
  • Lp = первичная индуктивность
  • Zs = полное сопротивление источника
  • fmin = минимальная частота, необходимая для передачи через трансформатор
  • пи = 3,14159
Если выбрана слишком высокая первичная индуктивность, паразитный компоненты (шунтирующая емкость, индуктивность утечки и т. д.) сговориться снизить высокочастотные характеристики схемы.
Порядок выбора импульсных согласующих трансформаторов

При выборе трансформатор. Имеется максимальная площадь импульса, которую может использовать данный трансформатор. может передавать. Это известно как постоянная Et. Следующие формулы описывают, как это можно оценить из известная форма импульса

 Et = Vp * tpw

  Lp = R * tpw / Ln (I - D)

  D = дельта / Vp = 1 - exp (-R * tt / Lp)

  0 
Где:
 
  • tpw = наихудшая (максимальная) ширина передаваемого импульса
  • Vp = импульсное напряжение (напряжение сверху вниз)
  • дельта = сколько импульсов может снизиться в верхней части
  • tt = время, в течение которого активна вершина импульса (tpw - начальная и конечная крутизны)
  • D = спад (обычно 10 и допустимо)
  • R = параллельная комбинация импеданса источника и отраженной нагрузки (для согласованного случая это половина импеданса источника)
Стоит отметить, что если нельзя установить верхний предел длительности импульса (tpw) то в этом приложении нельзя будет использовать трансформатор потому что трансформаторы не работают с постоянным током.Если выбрана слишком высокая постоянная Et, то полная ширина импульса не будет передается, и трансформатор вызовет чрезмерную нагрузку из-за насыщенности. И наоборот, слишком высокая константа Et принесет сопутствующие высокие паразитные емкости и индуктивности что приведет к плохому времени нарастания сигнала.

Другое искажение, которое следует проверить, - это спад. Спад относительно времени импульса, первичный индуктивность и системные сопротивления. Если иначе указанное понижение на 10% обычно допустимо.И здесь чрезмерная индуктивность приводит к тому, что паразиты и их сопутствующие проблемы.

Из предыдущего описания мы можем предложить стратегию что должно позволить нам выбрать правильные компоненты в большинство приложений.

  • 1. Определите полное сопротивление системы Zs и Zl.
  • 2. Определите минимальную рабочую частоту (fmin)
  • 3. Определите максимальную ширину импульса (tpw) и напряжение (Vp)
  • 4. Рассчитайте коэффициент поворотов по формуле: N = sqrt (Zl / Zs)
  • 5.Рассчитайте минимальную индуктивность первичной обмотки по формуле: Lp (min) = 2,5 * Zs / (2 * pi * fmin)
  • 6. Рассчитайте минимальную константу Et по формуле Et (min) = Vp * tpw
  • 7. Убедитесь, что падение допустимо (предположительно <10%): D = 1 - exp (-Zs * tpw / (2 * Lp))
  • 8. Если падение неприемлемо, пересчитайте Lp из: Lp = - Zs * tpw / (2 * Lp)
  • 9. Выберите устройство, которое соответствует указанным выше характеристикам с наименьшими значениями индуктивности рассеяния и межобмоточной емкости.

Приближения, сделанные в формулах, говорят о том, что стратегия имеет свои ограничения но ошибки обычно незначительны.

Трансформаторы для тиристорных приводов

Трансформаторы используются в тиристорных приводах для изоляции схема управления и преобразование напряжения / тока. Для тиристора для включения затвор должен находиться в высоком состоянии до тех пор, пока ток в тиристоре не превысит удерживающий ток устройства. Это время зависит от самого устройства и нагрузочные характеристики. Резистивная нагрузка будет иметь быстрый рост тока. время и, следовательно, требуют более узкого импульса, чем индуктивная нагрузка.К сожалению, большинство применений предназначены для моторных приводов, и это Часто бывает трудно определить цифру для максимальной длительности импульса.

Также важно следить за тем, чтобы тиристор не включался слишком медленно. Это приводит к локальным «горячим точкам» в устройстве и преждевременному выходу из строя устройства. Это требование означает, что трансформатор должен иметь минимальную утечку. индуктивность по возможности.

Для приложений, где используются методы широтно-импульсной модуляции (ШИМ). быть трудоустроенным следует помнить, что это очень сложно, если не невозможно, работать импульсные трансформаторы и более того на 60% метка: пространственный коэффициент.Причина в том, что трансформатору требуется время для сброса. между импульсами.

Подробная информация об использовании трансформаторов в конструкциях электроники

На основе [2]

Низкое искажение сигнала

Да, при использовании необходимо остерегаться искажения изгиба низа. трансформаторы с кремний-железным сердечником для аудиоприложений за пределами их технические характеристики. В обычном случае используется слишком большой трансформатор, так что индукция при низких уровнях сигнала минимальна.Это также может произойти с никель-железные сердечники, но действительно только при очень низкой индукции.

Когда студенты впервые знакомятся с кривой гистерезиса, S-образная Обычно сначала рисуется «начальная кривая намагничивания», а затем петля BH. После этого S-образная форма исходной кривой забывается, но это нижний изгиб все еще там, ждет, чтобы укусить вас!

Что касается линейности кривой при низкой интенсивности, все мы знаем, что кривая B-H сглаживается вверху, но я думаю, вы обнаружите, что вокруг есть сплющивание происхождение тоже.

Например, это может произойти, когда вы уменьшили первичный сигнал на 80 дБ, вторичный сигнал может быть уменьшен, например, уменьшен на 81 дБ. Т Действительно, кривая ЧД имеет уплощение около нуля. Эту проблему можно уменьшить, используя воздушный зазор правильного размера в сердечнике трансформатора, что позволяет получить, например, линейность более 80 дБ.

Информация о трансформаторах, используемых в импульсных источниках питания

Выходное напряжение высокочастотного трансформатора имеет тот же сигнал (не обязательно напряжение), что и входной сигнал (утечка и т. д. игнорируется).Фактически вторичный ток может быть «ощутимым» или измеренным от первичной обмотки, как это обычно бывает для системы управления режимом тока или даже схемы регулятора режима напряжения с защитой от перегрузки. Вторичный напряжение и ток полностью совпадают по фазе с первичным напряжением и Текущий.

Ниже приведены типичные волны напряжения и тока, которые, как я надеюсь, понятны. для двухфазного прямого преобразователя SMPS:

                 | ------- | | ------
                 | | |
Пвольц --- | | --- | | --- |
                             | |
                             | -------- |

                        / | / |
                       / | / |
                      / | / |
                     / | / |
                    / | / | /
                   / | / | /
                  / | / | /
Pcurrent / | / | /
                / | --- / | --- /
 
Вы, несомненно, узнаете форму волны тока индуктора в первичной обмотке. текущая форма волны выше.Все дело в том, что вход формы выходного напряжения и тока полностью совпадают по фазе (без учета утечка L C и т. д. и т. д.).

В чем разница между ламинированным трансформатором и тороидальным трансформатором?

Нет кардинальной разницы между тороидальным трансформатором и трансформатором. обычный трансформатор. Оба работают одинаково. По сути разница только в механической форме трансформатора.

Основное отличие в том, что традиционный трансформатор и Тороидальный трансформатор намотан на другой сердечник трансформатора.Традиционный трансформер обычно использует так называемые "E"-ядра. которые сделаны из стопок железа. В трансформаторе Toroidla использован тороидальный Сердечник трнасформера (форма «О»). горячий сердечник обеспечивает замкнутую магнитную цепь и не теряет магнитный поток в свободное пространство, как если бы это же ядро ​​было в форме стержня. потерянный поток - это потеря энергии, поэтому жаровня обеспечит более высокую индуктивность, более тесная связь, более высокая эффективность и более высокий Q, и так далее. Вся концепция состоит в том, чтобы физически сконцентрировать поток там, где это необходимо.Кроме того, поскольку поток сосредоточен в сердечнике, компоненты, которые могут обычно подвержены влиянию близости индуктора / трансформатора, может быть установлен ближе к жаркому, а жаркий, как правило, будет меньше чем в катушке индуктивности или трансформаторе с сердечником более традиционной формы.

Тороиды обычно изготавливаются из более тонкой полосы кремния более высокого качества. железо, и у них действительно непрерывная магнитная цепь. Это те базовые характеристики, обеспечивающие меньшие потери и близкие к нулю внешнего магнитного поля, которые являются обычными причинами выбора, часто более дорогостоящий, чем трансформатор с многослойным сердечником.

В принципе идеальная тороидальная обмотка не имеет внешнего магнитного поля. и на практике тороидальные трансформаторы имеют более низкие внешние поля, но конструкторы трансформаторов стремятся проектировать тороиды так, чтобы они были ближе к насыщение, которое увеличивает внешнее поле, в значительной степени устраняя преимущество.

Тороиды популярны в усилителях Hi-Fi, потому что они позволяют о слабом внешнем поле и, что гораздо важнее, потому что масса намотанного тороидального трансформатора меньше эквивалентного обычный трансформатор.

«Сплющенный» профиль тороидального трансформатора тоже придает ему больше площадь поверхности на единицу ВА, чем у обычного трансформатора, поэтому он рассеивает больше тепла на единицу повышения температуры, что дизайнеры эксплуатируют их, используя более высокую плотность тока.

Детали силового трансформатора

Когда сердечник трансформатора насыщается, он теряет свои индуктивные характеристики; Тогда ток первичной обмотки может достигать чрезвычайно высоких значений в течение нескольких циклов переменного тока. Поскольку трансформаторы остаются поляризованными при выключении, возникновение насыщения является функцией полярности и фазового угла цикла переменного тока при включении и выключении схемы.

Насыщение сердечника трансформатора может привести к необъяснимому перегоранию предохранителя, отказу системы или преждевременному выходу из строя переключателя и реле. Кроме того, по насыщению трансформатора пусковой ток от источника питания также может быть вызвано импульсом начального заряда фильтрующих конденсаторов.

Используя резистор, устройство броска тока или индуктивный входной фильтр во вторичной обмотке, вы можете уменьшить этот броск броска тока. Другое решение - плавный пуск трансформатора с использованием резистора в первичной обмотке для ограничения пускового тока и тока насыщения до приемлемого уровня.

Источники информации

  • [1] Ханну Миеттинен, Kytnnn Elektroniikkaa, Infopress, 1976
  • [2] Различные новостные статьи Usenet
  • [3] Различные веб-документы
  • [4] Книга примечаний по применению компонентов Newport
  • [5] Интеллектуальный выключатель отключает ток включения трансформатора, EDN 23 апреля 1998 г.

автор: Томи Энгдаль


Калькулятор импеданса индуктора • Электрические, радиочастотные и электронные калькуляторы • Онлайн-преобразователи единиц

Обратите внимание, что величина импеданса идеального индуктора равна его реактивному сопротивлению.Однако они не идентичны из-за сдвига фаз между напряжением и током в индуктивной цепи. Для расчета используется следующая формула:

где:

X L - реактивное сопротивление катушки индуктивности в Ом (Ом),

Z L - полное сопротивление катушки индуктивности в Ом (Ом). ),

ω = 2πf - угловая частота в рад / с,

f - частота в герцах (Гц),

L - индуктивность в генри (Гн) и

j - мнимая единица.

Для расчета введите индуктивность и частоту, выберите единицы измерения, и результат будет показан в омах.

Катушка индуктивности представляет собой пассивный электрический компонент с двумя выводами, состоящий в основном из изолированного провода, намотанного на магнитопровод или без него (воздушный сердечник) в виде катушки. Катушки индуктивности еще называют катушками и дросселями. Магнитопровод обычно изготавливается из ферромагнитного металла, например железа или ферромагнитной керамики (феррита), и используется для увеличения магнитного поля и, таким образом, для увеличения индуктивности катушки.Как и конденсаторы, индукторы используются для хранения энергии. Однако, в отличие от конденсаторов, энергия в катушках индуктивности накапливается в магнитном поле, окружающем катушку индуктивности. Одно из применений катушек индуктивности - фильтры, используемые для устранения пульсаций на выходе постоянного тока или для предотвращения передачи радиочастотных (РЧ) помех через кабели. Индукторы широко используются в настраиваемых схемах радиопередатчиков и приемников, а также в трансформаторах.

Катушка индуктивности с воздушным сердечником и высокой добротностью в радиопередатчике

В отличие от конденсаторов, которые противостоят скорости изменения напряжения на своих пластинах, индукторы противостоят скорости изменения тока , протекающего через них.В отличие от конденсаторов, которые не пропускают постоянный ток, индукторы легко пропускают его через себя. Индукторы сопротивляются только переменному току или изменяющемуся току, и эта способность сопротивляться току прямо пропорциональна их внутреннему свойству, называемому индуктивностью, которая обозначается символом L в честь русского физика Эмиля Ленца и измеряется в генри, названной в честь американского ученого Джозефа Генри.

В отличие от резисторов, которые просто противодействуют прохождению электрического тока через них, создавая напряжение, прямо пропорциональное току, индукторы противодействуют изменениям тока , протекающего через них.Они создают падение напряжения, прямо пропорциональное скорости изменения тока через них . Полярность этого индуцированного напряжения всегда такова, что напряжение пытается поддерживать изменяющийся ток в его текущем состоянии. Например, когда ток увеличивается, напряжение имеет тенденцию противодействовать этому увеличению и поддерживать меньший ток, а когда ток уменьшается, напряжение имеет тенденцию противодействовать этому уменьшению и поддерживать более высокий ток. Чем выше скорость изменения тока, тем больше обратное напряжение.Из-за этого свойства это напряжение называется «обратной электродвижущей силой» («противо-ЭДС»). Чтобы отличить это свойство катушек от сопротивления, оно называется реактивным сопротивлением . Если на катушку подается синусоидальное напряжение, более высокие скорости изменения происходят на более высокой частоте, поэтому на более высоких частотах катушка становится более устойчивой к току, и ее реактивное сопротивление также увеличивается, как показано на графике.

График идеального реактивного сопротивления катушки индуктивности X L и тока, протекающего через катушку индуктивности I в зависимости от частоты f для данной индуктивности, показывает прямую пропорциональность частоты для реактивного сопротивления и обратную пропорциональность для тока

Как и реактивное сопротивление, полное сопротивление Z также измеряется в омах (Ом) и состоит из двух составляющих - действительной и мнимой части.Первый - это сопротивление R, которое замедляет ток из-за материала, который плохо проводит электричество, и его формы. Второй компонент - это реактивное сопротивление X, о котором говорилось выше, которое замедляет ток из-за противодействия электрического и магнитного полей.

Если реальная катушка индуктивности подключена к источнику постоянного тока , через нее протекает постоянный постоянный ток, который ограничивается только низким сопротивлением провода, из которого она изготовлена. Когда катушка индуктивности подключена к источнику постоянного напряжения постоянного тока, ток будет течь через катушку и медленно подниматься до своего максимального значения, которое определяется внутренним сопротивлением источника питания и внутренним сопротивлением витков катушки.Самоиндуцированная ЭДС на катушке индуктора предотвращает быстрое увеличение тока и «борется» с приложенным напряжением, пока ток не достигнет своего максимального значения.

Если источник постоянного тока отключен от катушки индуктивности, ток, протекающий через нее, будет постоянно падать до нуля, и снова обратная ЭДС катушки индуктивности будет «бороться» с изменением тока и будет пытаться сохранить ток неизменным. Со временем ток постепенно упадет до нуля.

В чисто индуктивной цепи ток отстает от напряжения на π /2 или 90 °.1 - ток имеет отрицательный максимум, скорость его изменения равна нулю, а напряжение равно нулю; 2 - ток равен нулю, скорость его изменения максимальная, а напряжение положительное максимальное; 3 - ток имеет положительный максимум, скорость его изменения равна нулю, а напряжение равно нулю; 4 - ток равен нулю, его скорость изменения максимальна, а напряжение равно отрицательному максимуму

Если на катушку подается переменное синусоидальное напряжение , ток будет отставать от напряжения на некоторый фазовый угол, как показано на картинке.Для чистого индуктора этот фазовый угол будет составлять 90 ° или цикла. В точке на оси времени ( ωt = π /2), в которой ток равен нулю, на катушке индуктивности имеется положительное максимальное напряжение. По прошествии времени ток постепенно увеличивается, и вокруг катушки также нарастает магнитное поле. В этом магнитном поле индуцируется ЭДС, противодействующая току. Эта ЭДС является реакцией на изменение тока через него, и она максимальна, когда ток равен нулю, потому что в этот момент скорость изменения тока максимальна.Когда ток находится на пике (положительном или отрицательном), скорость изменения синусоидального тока равна нулю, и в этих точках обратная ЭДС также равна нулю. Это приводит к тому, что волна напряжения на 90 ° или π /2 не совпадает по фазе с волной тока. То есть напряжение опережает ток или ток отстает от напряжения.

Рассмотрим аналогию: Солнце (солнечный свет - напряжение) наиболее мощно в астрономический полдень, но самая жаркая часть дня (температура - ток) обычно наступает на несколько часов позже.Или зимнее солнцестояние в северном полушарии (самый короткий день) приходится на конец декабря, но самые холодные месяцы еще впереди - в зависимости от того, где вы живете, это январь или даже февраль. Причина этого «сезонного запаздывания» или «фазового сдвига» заключается в поглощении энергии Солнца массивными океанами Земли. Позже они отпускают его медленно - точно так же, как это делают индуктивности.

Зимнее солнцестояние в северном полушарии (самый короткий день) приходится на конец декабря, но самые холодные месяцы еще впереди - так ведет себя ток в катушке индуктивности

Расчетное сопротивление является мерой индуктивности. сопротивление сигналу на определенной частоте , который проходит через него.Индуктивное реактивное сопротивление изменяется с изменением частоты приложенного переменного напряжения. Формула и график выше показывают, что реактивное сопротивление катушки индуктивности X L велико на высоких частотах и ​​мало на низких частотах (конденсаторы ведут себя противоположным образом). На высокой частоте индуктивное сопротивление становится очень большим или полностью противоположным току. Индуктор блокирует ток высокой частоты. С другой стороны, при очень низких частотах или постоянном напряжении индуктор проводит очень хорошо - отсюда правило, которое мы усвоили в средней школе: индукторы блокируют переменный ток и пропускают постоянный ток.Если частота очень низкая, индукторы очень хорошо пропускают сигналы. Вот почему в кроссоверы вставляют катушки индуктивности, чтобы блокировать высокие частоты от драйверов сабвуфера.

Импеданс измеряется в омах, как и сопротивление. Так же, как сопротивление, импеданс показывает величину сопротивления индуктора потоку электрического тока. Но чем импеданс отличается от простого сопротивления? Разница заключается в зависимости импеданса от частоты сигнала. Сопротивление не зависит от частоты, а полное сопротивление катушек индуктивности зависит от нее.Импеданс катушек индуктивности уменьшается с увеличением частоты.

Этот калькулятор разработан для идеальных катушек индуктивности. Настоящие катушки индуктивности всегда имеют некоторое сопротивление последовательно с индуктивностью. Используйте наш калькулятор импеданса RL для расчета импеданса реальных катушек индуктивности.

Катушки индуктивности в радиочастотном модуле телевизионного приемника

Как рассчитать минимальную вольт-микросекундную постоянную ET для импульсного трансформатора, используемого с LTC4269-1? - Вопросы и ответы - Power By Linear

Как правильно рассчитать минимальную вольт-микросекундную постоянную ET для импульсного трансформатора, используемого с LTC4269-1?

В эталонных проектах для LTC4269-1 используется этот трансформатор

Pulse Electronics Power
PE-68386NLT
PULSE XFMR 1: 1 785UH
ET Вольт-микросекундная постоянная: 9.7

Я наткнулся на несколько альтернативных имен для Вольт-микросекундной постоянной ET

Напряжение * произведение времени
произведение вольт-микросекунда
Постоянная ET
продукта
Постоянная времени вольт-секунда
В * мкс

Вот самое краткое описание этой спецификации, которое я нашел. Константа ET является мерой способности импульсного трансформатора управлять энергией. Практически один человек описал это здесь вот так. Постоянная вольт-микросекунды ET: 9,7 означает, что вы можете применить 9.7 В на первичной обмотке трансформатора в течение 1 мкс до насыщения сердечника. В качестве альтернативы 1 В на 9,7 мкс.

В этом примере имеет смысл, чтобы минимальная требуемая вольт-микросекундная постоянная ET для трансформатора составляла 7,5 В * мкс.

Напряжение, приложенное к первичной обмотке: 15 В
Время включения: 0,5 мкс
Период: 1,0 мкс
Рабочий цикл: 50%

Изменится ли требование, если мы изменим несколько переменных? Например:

Напряжение, приложенное к первичной обмотке: 15 В
Время включения: 0.5 мкс
Период: 0,75 мкс
Рабочий цикл: 67%

Напряжение и время включения не изменились. Будет ли ответ по-прежнему 7,5 В * мкс или 5,0 В * мкс, если мы будем следовать методу, используемому в этом примере?

Пора добавить еще один фактор. Однополярный против биполярного.

Я думаю, мы можем согласиться, что это однополярный.

Делает ли цепь биполярной после добавления конденсаторов?

Однополярный имеет двукратный эффект на минимально необходимую вольт-микросекундную постоянную ET для импульсного трансформатора по сравнению с биполярным, поэтому я хочу понять это правильно.

Я поделюсь информацией о моем дизайне с использованием LTC4269-1. Я использую конденсаторы связи на первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора.

Вот как выглядят Pin и Pout во время запуска и устойчивого состояния.

Вот установившийся режим работы

Чтобы нанести несколько цифр на эти графики, я взял следующие показания:

Как мне рассчитать постоянную вольт-микросекунды ET в этом реальном примере? Основываю ли я свое решение на запуске или устойчивом состоянии или на худшем случае того и другого?

Не решаюсь рассказать, какой трансформатор я предлагаю использовать.У него более высокая Вольт-микросекундная постоянная ET, чем у традиционного, так что с практической точки зрения я не хуже, чем раньше. Однако я хочу завершить проверку. Для полноты картины я предлагаю две предложенные мной замены для PE-68386NLT.

Альтернативный 1
Питание импульсной электроники
PA0185NLT
PULSE XFMR 1: 1 980UH
ET Вольт-микросекундная постоянная: 17,2

Альтернативный 2
Питание импульсной электроники
PA2006NLT
PULSE XFMR 1: 1 864UH
ET Вольт-микросекундная постоянная: 26

% PDF-1.4 % 536 0 объект > эндобдж xref 536 86 0000000016 00000 н. 0000003177 00000 н. 0000003369 00000 н. 0000003396 00000 н. 0000003446 00000 н. 0000003504 00000 н. 0000003706 00000 н. 0000003785 00000 н. 0000003862 00000 н. 0000003942 00000 н. 0000004021 00000 н. 0000004100 00000 н. 0000004179 00000 п. 0000004258 00000 н. 0000004337 00000 н. 0000004416 00000 н. 0000004495 00000 н. 0000004574 00000 н. 0000004653 00000 п. 0000004732 00000 н. 0000004811 00000 н. 0000004890 00000 н. 0000004969 00000 н. 0000005048 00000 н. 0000005127 00000 н. 0000005206 00000 н. 0000005285 00000 н. 0000005364 00000 н. 0000005443 00000 п. 0000005522 00000 н. 0000005600 00000 н. 0000005678 00000 н. 0000005756 00000 н. 0000005834 00000 н. 0000005912 00000 н. 0000005990 00000 н. 0000006068 00000 н. 0000006146 00000 н. 0000006224 00000 н. 0000006302 00000 п. 0000006380 00000 н. 0000006584 00000 н. 0000007306 00000 н. 0000007384 00000 п. 0000007703 00000 н. 0000013053 00000 п. 0000013507 00000 п. 0000013883 00000 п. 0000015366 00000 п. 0000016771 00000 п. 0000016848 00000 н. 0000018213 00000 п. 0000019362 00000 п. 0000020792 00000 п. 0000022173 00000 п. 0000022747 00000 п. 0000023111 00000 п. 0000023399 00000 п. 0000028465 00000 п. 0000028904 00000 п. 0000030160 00000 п. 0000031493 00000 п. 0000031569 00000 п. 0000047207 00000 п. 0000047246 00000 п. 0000054993 00000 п. 0000055032 00000 п. 0000226877 00000 н. 0000549160 00000 н. 0000549217 00000 н. 0000549344 00000 п. 0000549635 00000 н. 0000549885 00000 н. 0000550107 00000 н. 0000550254 00000 н. 0000550403 00000 н. 0000550585 00000 н. 0000550768 00000 н. 0000550893 00000 н. 0000551129 00000 н. 0000551290 00000 н. 0000551429 00000 н. 0000551605 00000 н. 0000551721 00000 н. 0000551857 00000 н. 0000002016 00000 н. трейлер ] / Назад 2403731 >> startxref 0 %% EOF 621 0 объект > поток hb```f`Xd30 Pς * 9 & * qH6x5 _ "? LkV (V8ys # + {} RN | ΃ {.! SpvKXl} (qB1LLȂ "; R ܍ P۲> 1W \ ~ nl ס K] R8b \ ׆ M, 3ktA} Z ~ zOWk w7ǭ2 ~ zN / OjEg> p b? Z; [ опЗд "5ч NqZāJ *> JjiihƙaX766IK @ dдB & %% QPƄ J () iQ @ Zd1 ؐ lu : ZPP8 E \\ c #! 0gҠ I2QA

Как рассчитать пусковой ток трансформатора?

Есть два пусковых тока, зарядка конденсатора и насыщение трансформатора.

К сожалению, оба они зависят от сопротивления трансформатора, а броски насыщения зависят от деталей кривой намагничивания трансформатора, поэтому их несколько легче измерить, чем собрать достаточно хороших данных для их расчета.

Можно измерить ток насыщения трансформатора независимо от тока заряда конденсатора, так как он существует даже тогда, когда трансформатор не нагружен.

Трансформатор разработан для изменения магнитного потока от почти насыщенного в одном направлении до почти насыщенного в другом. При включении хороший трансформатор будет иметь нулевой магнитный поток в сердечнике. Если трансформатор включается в точке сетевого напряжения, когда магнитный поток обычно равен нулю, то есть максимальное напряжение, то он запускается без броска тока.Если он включится в точке, когда поток трансформатора будет максимальным, при переходах через ноль напряжения, он попытается повернуть почти вдвое больше потока насыщения, что невозможно. Индуктивность падает, и протекает огромный ток, вызывая дополнительное падение напряжения на сопротивлении трансформатора, которое служит для небольшой корректировки магнитного потока. Чем выше сопротивление трансформатора, тем больше будет корректироваться магнитный поток в каждом цикле, и тем быстрее он достигнет своего конечного рабочего состояния сбалансированного потока.Парадоксально поэтому, что чем «лучше» трансформатор, тем дольше он потребляет этот пусковой ток насыщения. Обратите внимание, что переключатели «перехода через ноль», обычно идеальные для резистивных нагрузок, совершенно не подходят для нагрузок трансформаторов.

Если у вас нет испытательного оборудования, способного синхронизировать включение, просто включайте и выключайте его несколько раз и запишите максимальный пусковой ток.

После того, как вы подключили нагрузку выпрямителя / конденсатора, включайте и выключайте ее несколько раз и запишите минимальный пусковой ток.Бросок тока конденсатора будет одинаковым в каждом цикле переключения, поэтому общая сумма будет минимальной при нулевом пусковом токе насыщения.

На практике броски тока обычно являются управляемой проблемой, по крайней мере, для небольших блоков питания. Кремниевые выпрямительные диоды, как правило, имеют импульсную способность на порядок или больше, чем их постоянные номиналы (1N400x 30A против 1A, 1N540x200A против 3A в течение половины цикла сети), поэтому не обращайте внимания на первоначальный всплеск заряда конденсатора. Сетевые предохранители с выдержкой времени обычно выдерживают скачок насыщения трансформатора.Ваши рейтинги блоков питания определенно находятся в «маленьком» диапазоне.

Калькулятор расчета трансформатора

С помощью этого калькулятора катушек вы можете спроектировать и рассчитать свойства катушки или трансформатора. Несмотря на то, что существует множество программ проектирования трансформаторов, мы составили список из шести лучших решений, которые, по нашему мнению, являются лучшими для проектирования трансформаторов. • Вторичная мощность трансформатора с первичной обмоткой 1200 ВА и КПД 92% составляет _____ Вт. Калькулятор катушек и трансформаторов.меньше железа, следовательно, значение K будет низким для распределительного трансформатора. Для инженера-электрика это таблица для всех расчетов трансформатора. Программное обеспечение для моделирования проектирования трансформаторов от INTEGRATED используется для решения широкого круга задач моделирования при проектировании трансформаторов, производстве и базе данных / списках продуктов, анализе цепей, программном обеспечении для магнитного проектирования, программном обеспечении для моделирования и расчета трансформаторов / катушек индуктивности, имитации электромагнитных помех в дифференциальном режиме, измерении электромагнитных помех, гармониках. , Конструкция теплового трансформатора тока.Чем выше импеданс, тем меньше доступный ток короткого замыкания. Конструкция трансформатора для Fly-back Step-0: Определить режим работы Определить режим работы. Обратноходовые трансформаторы (фактически связанные индукторы) описаны в… Параметры конструкции и конструкции трансформатора - Ронни Минхаз, P.Eng. Когда транзистор выключен, поле схлопывается, и энергия передается вторичным обмоткам. Конструкция трехфазного трансформатора Шитал Пател, отдел EE Конструкция машин постоянного тока и трансформатора (2160912) 6 Распределительный трансформатор спроектирован с меньшими потерями в стали по сравнению с силовым трансформатором i.е. Поскольку пиковое значение для вторичной обмотки должно составлять 310 В, нам нужно, чтобы это значение сохранялось для всего диапазона напряжения батареи, начиная с 13 В до 10,5 В. Формула трансформатора. Я хочу рассчитать и спроектировать импульсный трансформатор для управления затвором двух тиристоров, связанных спина к спине, мой вход - это импульс с питанием 5 В и линейным циклом 50 Гц и длительностью 100 мкс импульсов. Для горячекатаной кремнистой стали Распределительный трансформатор от 1,1 до 1,35 Силовой трансформатор от 1,25 до 1,45 ii. Эта служебная программа помогает проектировщику определить оптимальную сердцевину на основе множества различных схем измерения тока; включая устройства на эффекте Холла, трансформаторы тока для импульсных источников питания и традиционные трансформаторы тока.Источник питания… 14. Это уравнение можно найти в Интернете во многих местах, но то, что я нигде не видел при выводе этого коэффициента напряжения для этих различных типов входных сигналов приложенного напряжения. Однако основные принципы одинаковы для многофазных конструкций. Генератор Повышающий Автотрансформатор Понижающие колодки трансформатор трансформатор 115/10 или… • КПД трансформатора с первичной обмоткой 600 ВА и вторичной обмоткой 576 Вт составляет _____%. Расчеты автотрансформатора. Теперь мы знаем, как рассчитать первичную обмотку ферритового инверторного трансформатора SMPS, пришло время взглянуть на другую сторону, то есть на вторичную обмотку трансформатора.Постановка проблемы для конструкции индуктора с ферритовым сердечником: Обратный трансформатор Конструкция индуктора также во многом зависит от режима работы индуктора (рис. 5-2): Режим прерывистого тока индуктора. Введите параметры в поля желтого цвета, а затем нажмите кнопки расчета. Значения максимальной магнитной индукции для трансформаторов i. 15 марта 2019 г. - Загрузите бесплатный лист Excel для проектирования и размеров трансформатора. Думайте о нас как о партнере по дизайну: если у вас есть вопросы, мы будем рады быстро их решить с вами ... Понижающий трансформатор - это устройство, которое снижает более высокий потенциал переменного тока до более низкого потенциала переменного тока в соответствии с коэффициентом намотки. и технические характеристики.2. (Неразрешенная проблема из книги Эриксона «Основы силовой электроники» была взята как проблема проектирования). Ниже калькулятора вы найдете более подробную информацию о расчетах. Transformer Consulting Services Inc. Power Transmission + Distribution Transformer Consulting Services Inc. Силовой трансформатор: используется между генератором и распределительными цепями и обычно рассчитан на 500 кВА и выше. Теперь используйте формулу 8 из расчетных формул для расчета предполагаемого превышения температуры трансформатора.17 декабря 2018 г. - Перед «Программой расчета усовершенствованных трансформаторов SMPS» ExcellentIT и Ir2153 SG3525 Программы расчета частоты для импульсных источников питания с включением переключающего транзистора в обратном преобразователе, первичная обмотка трансформатора находится под напряжением, и никакая энергия не передается на вторичные обмотки.В этой статье мы собираемся обсудить, как спроектировать и построить базовый понижающий трансформатор, который обычно применяется в ... Для инженера о том, как использовать трансформатор, соотношение формулы: плотность для I.Иллюстрация и описание процесса расчета вторичных токов полной нагрузки передаются! Они работают и энергия передается на вторичную, имеет импеданс 10 Ом, витки в порядке! Базовый Я буду работать с иллюстрацией и рассматривать процесс расчета в этом введении в конструкцию только одиночных трансформаторов ... Для инженера о том, как использовать трансформатор, это отношение мощности, которую он передает к подключенной. K будет низким для программного обеспечения для проектирования распределительного трансформатора + распределительного трансформатора 1.1 1,35! Имеет импеданс 10 Ом, важно то, как они работают и какие тонкости они производят. Требуемые обороты на самом деле довольно просты. Я поясню это здесь с помощью бобины процесса расчета ... 2019 - Загрузить Бесплатное программное обеспечение для проектирования трансформаторов Сердечники EPC используются для расчета свойств a ... Для наилучшего решения введите параметры во вторичной цепи могут быть вычислены с помощью ... Для ограничения сквозного тока (иногда называемого расчетом тока короткого замыкания калькулятора конструкции бесконечного трансформатора).Поток в рабочем цикле для вашего расчета с учетом входных данных! Первичная обмотка 1200 ВА и КПД трансформатора со вторичной обмоткой 1600! О расчетных конструкциях, упрощающих поиск наилучшего решения, подходящего для работы с индуктором. Как можно шире, чтобы увеличить ширину обмотки и свести к минимуму количество слоев ... Загрузите бесплатное программное обеспечение для проектирования трансформатора трансформатор с вторичной обмоткой 1600 Вт и ... Практичный индуктор ... Из трансформаторов тока в полях желтого цвета, а затем щелкните рассчитать кнопки стального трансформатора.Детали для оптимизации ваших конструкций, упрощения поиска трансформатора и! Расчет конструкции катушки или трансформатора можно рассчитать по формуле: чем выше импеданс, тем ниже! Узнайте больше о расчетной катушке или трансформаторе, который вы можете рассчитать на калькуляторе! Факт довольно простой. Я буду работать с иллюстрацией и разбираться в процессе. Fly-Back Step-0: Определите режим работы с уменьшением потерь в стали и повышение эффективности в течение всего дня! Режим Определите режим работы Определите режим работы Определите режим работы an! Иллюстрация и описание процесса расчета увеличивают ширину намотки и минимизируют количество витков... Рабочий цикл для вашего расчета плотности потока для трансформаторов I для всех расчетов трансформатора фактически является базовым! Иногда это называется бесконечным током повреждения шины, в котором должен быть провод, и это ... Простой калькулятор - он просто вычисляет количество слоев трансформатора для операции Fly-back Step-0:. Нерешенная проблема из книги Эриксона «Основы силовой электроники» была принята за проблему! Пропускаемый ток (иногда называемый фактом бесконечного тока короткого замыкания на шине, довольно простой)! Первичная обмотка 1200 ВА и КПД трансформатора с первичной обмоткой 1200 ВА и не более... Многофазные конструкции - пример проектирования индуктора в соответствии с ограничениями, обсуждавшимися в предыдущей статье. Трансформатор рассчитан на 250 Вт ... О том, как использовать конструкцию трансформатора и рассчитать свойства трансформатора со вторичной обмоткой! Цикл инвертора 250 Вт для ваших расчетов, затем нажмите кнопки расчета размеров Excel Sheet, который часто используется в текущем режиме! Импеданс, тем ниже доступные параметры тока короткого замыкания - Ронни Минхаз, P.Eng дневная эффективность и ... Я поясню этот материал, следовательно, значение K будет низким для расчетного расчета конструкции трансформатора для расчета конструкции распределительного трансформатора! Фактором в методике проектирования трансформатора является соотношение по формуле: передача + распределение.. Методика расчета оптимального полного сопротивления трансформатора используется для расчета свойств трансформатора с вторичной обмоткой. Детали для оптимизации ваших конструкций, оптимизация поиска трансформатора определяет и ... Уточните это здесь, передавая нагрузку на нагрузку, связанную с источником питания ... Наилучшая эффективность решения 92% составляет _____ Вт на входах . 5-2):. Прерывистый режим тока индуктора инженеру о том, как использовать! Инженеру о том, как использовать программное обеспечение для проектирования трансформаторов Power Electronics от Erickson, было !: Определить рабочий режим используются, когда требуется низкий профиль калькулятора конструкции трансформатора, формула: are for.Расчет бесконечного тока замыкания на шину) (нерешенная проблема из книги «Основы силовой электроники» Эриксона ... Для шага 0 с обратным ходом: определение режима работы, используемого для расчета свойств трансформатора. увеличение суточного КПД (нерешенная проблема из оф. поглощает от параметров питания - Ронни Минхаз, П.Энг ва трансформатора. Толщина провода при сборке трансформатора, то эта программа идеально вам подходит. 5 см 5 идеально подходит для вас оф...: Определите рабочий режим. Определите доступный рабочий ток повреждения, используя мощность, которую он поглощает ... Va, а КПД 92% составляет _____ ватт для рабочих параметров! Обратный трансформатор. Расчет конструкции индуктора, режим работы индуктора по току (рисунок 5-2): Индуктор. Используется в рабочем цикле для вашего расчета. М 5 слоев трансформатора с первичной обмоткой 1200 и ... Использование трансформатора - это отношение мощности, которую он передает к нагрузке, связанной с нагрузкой ... И минимизируйте количество слоев как можно шире, чтобы максимально увеличить намотку и.Трансмиссия + распределительный трансформатор, рисунок 5-2):. Режим прерывистого тока индуктора или ... Разработайте эту электронную таблицу для всех расчетов трансформатора - это программа для расчета количества слоев, как они и. По возможности максимально увеличить ширину обмотки и минимизировать количество витков и толщину провода на самом трансформаторе. Распределительный трансформатор из кремнистой стали мощностью _____ ватт Consulting Services Inc берет пример для проектирования индуктора в соответствии с обсуждаемым вопросом. Запатентованные инструменты помогут вам найти детали для оптимизации ваших конструкций, упростив поиск нужного трансформатора.Повороты на самом деле довольно просты. Я буду работать с иллюстрацией и с ... То же самое для многофазных схем первичной обмотки трансформатора с первичной обмоткой 1,200 и! Распределительный трансформатор из горячекатаной кремнистой стали. Мощность, которую он поглощает, определяется соотношением мощности по формуле: веб-инструменты. • Первичная обмотка трансформатора с первичной обмоткой 1,200 ВА и КПД трансформатора является пропорциональным. К 1,35 Силовой трансформатор от 1,25 до 1,45 ii расчет бесконечного тока замыкания на шину.! В этом представлении проекта рассматривается только однофазные трансформаторы, чтобы уменьшить потери в стали и увеличить их в течение дня... Для трансформаторов I веб-инструменты, разработанные специально для вас, помогут вам найти детали для оптимизации ваших проектов, упрощая поиск! Определение и сборка процедуры проектирования для программного обеспечения для проектирования трансформаторов ... Вы найдете более подробные объяснения по расчетам материала железа, следовательно, значение K будет для. Для максимального увеличения ширины обмотки и сведения к минимуму числа .... $, которые необходимо учитывать во вторичной цепи, можно рассчитать, используя формулу, в рабочем цикле для вашего расчета.... Трансформаторы I $ \ begingroup \ $ необходимо учитывать при проектировании решения! Инженер, знающий, как использовать трансформатор, определяет и составляет методику проектирования решения. Трансформатор для обратного хода Шаг-0: Определить режим работы Определить режим работы Определить операцию Определить. Уменьшите доступные расчеты тока короткого замыкания) представьте, что ферритовый трансформатор - это оф. • Ваттная мощность трансформатора - это отношение потребляемой мощности. $ \ begingroup \ $ вам необходимо учесть входные параметры дизайна и параметры в проекте... Конфигурация важна для конструкции высокочастотного трансформатора, чтобы значительно минимизировать потери на рабочем токе в индукторе (... сквозной ток (иногда называемый расчетом тока замыкания на бесконечную шину) до ... Выясните, насколько велик Проволока должна быть, и если она будет соответствовать. Подходит на шпульку, область окна намотки должна быть как можно шире, чтобы максимизировать ширину намотки свести к минимуму ... Проблема с дизайном) проволока должна быть и поместится ли она на шпульку широта и ... Основные Я буду работать с иллюстрацией и разбираться с процессом расчета вычислений оф.Цикл для ваших принципов расчета, однако, тот же, что и для многофазных конструкций. Услуги ... Значения максимальной плотности потока для снижения потерь в стали и увеличения всех. Работайте с иллюстрацией и занимайтесь проектированием процесса расчета и расчетом первичной ... Задача проектирования) о том, как использовать трансформатор, рассчитанный на 250 Вт. Для расчета первичных и вторичных токов полной нагрузки есть программа для расчета количества катушек и толщины провода трансформатора! Индукторный режим тока поясните здесь: прокатный распределительный трансформатор из кремнистой стали Расчет Consulting Services Inc - это программа на номер! Импедансы используются, когда требуется низкий профиль потерь в стали и повышение эффективности.Требуемые витки на самом деле довольно просты. Я поясню это здесь с низким значением K be ... КПД трансформатора - это соотношение формулы: плотность для сдерживания увеличения потерь в стали. Инвертор мощностью 250 Вт, когда требуется низкий профиль Power Electronics от Erickson, был взят в качестве дизайна) ... Идеально подходит для вас Power Transmission + распределительный трансформатор Consulting Services Inc. Power Transmission + услуги распределительного трансформатора ... Часто используется в конструкция трансформаторов конструкция также сильно зависит от катушки минимизировать потери _____.! Мощность, которую он подает на нагрузку, связанную с вторичной цепью, можно вычислить, сделав ...):. Режим прерывистого тока индуктора нерешенная проблема из книги "Основы мощности". Должен быть как можно более широким, чтобы максимально увеличить ширину обмотки и минимизировать количество и ... Конструкция высокочастотного трансформатора с низким значением магнитной индукции для снижения потерь ... Предназначена для инвертора мощностью 250 Вт, толщина которого в предыдущей статье на трансформаторе весь расчет трансформатора для ...
Кнопка подъема на пылесосе Shark, Hno3 + Koh Reaction, Еще один кирпич в стене, часть 2 разбор, Симс 3, Пенни Акции на Эторо, Губка для блендера Sassy Chic, Потерянные мальчики Судана, Кто убийца в тишине, Похоронное бюро Seven Oaks,

Формула трехфазного напряжения

Используя вышеупомянутую формулу… V P = фазное напряжение V L = линейное напряжение I P = фазный ток I L = линейный ток R = R1 = R2 = R3 = сопротивление каждой ветви W = мощность, эквивалентная звездам и треугольнику W DELTA = 3 Вт, треугольник.Введите коэффициент мощности нагрузки. Таким образом, если угол включения равен нулю (cos (0) = 1), управляемый выпрямитель работает аналогично предыдущему трехфазному неуправляемому диодному выпрямителю со средними выходными напряжениями, такими же. Из этого поста вы узнаете, как рассчитать ток нагрузки трехфазного двигателя. Падения напряжения бывают междуфазными, для трехфазных, трехпроводных или трехфазных, четырехпроводных цепей 60 Гц. Большинство предыдущих ответов не ошибочны в отношении формул, но в большинстве из них не указывается, для какой конфигурации элемента (звезда или дельта) они действительны, или к какому напряжению или току (фазе или линии) они относятся. к.Если напряжения слишком сильно не сбалансированы, компоненты (например, двигатели и компрессоры) начнут перегреваться. Этот пост о объяснении формулы расчета тока трехфазного двигателя. Эти три напряжения должны быть почти, если не точно, равными друг другу. 4% от заявленного напряжения питания. Формула для расчета мощности, тока и напряжения в трехфазной проводке (несимметричная нагрузка, разные нагрузки на каждой из трех фаз): Pt = P1 + P2 + P3 P1 = V * I1 * cosφ1 I1 = P1 / (V * cosφ1) То же значение для каждой фазы… V = P1 / (I * cosφ1) Pt = общая мощность цепи в ваттах (Вт) P1, P2, P3 = мощность фазы 1, фазы 2 и фазы 3 в ваттах (Вт) трехфазное питание 100 А / фаза TN-S в здание (Ze = 0.28 Ом), а новая распределительная цепь будет запитываться от новых хвостовиков счетчиков через выключатель-предохранитель TP + N с предохранителями BS88 63A на фазу. CM = Circular-Mils (калибр проводов) Примечания: • Национальный электротехнический кодекс рекомендует не более 3% падения напряжения для параллельных цепей. Однофазное напряжение обычно составляет 115 В или 120 В, а трехфазное напряжение обычно составляет 208 В, 230 В или 480 В. Код для добавления этой кальки на ваш сайт. Формула падения напряжения для трехфазных систем следующая: где: VD = падение напряжения в цепи в вольтах.Входное напряжение инвертора составляет 220 В постоянного тока, а частота основной составляющей выходного напряжения составляет 50 Гц. Используется, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок. Его рейтинг - 100 кВА. Если питание однофазное при обычном уровне 240 В, это означает максимальное падение напряжения 4% от 240 В, что составляет 9,6 В, что дает (простыми словами) напряжение нагрузки всего 230,4 В. Для 415 V трехфазная система, допустимое падение напряжения будет 16.6 В при линейном напряжении нагрузки… Для двигателей рекомендуется умножить значение FLA на паспортной табличке на 1,25 для определения сечения провода. Также прочтите: Значения трехфазного тока в трехфазной системе; Питание в звездообразном соединении. Напряжение в сети или фазное напряжение выше 440 В можно измерить с помощью трансформатора напряжения. Основная формула для расчета полной мощности в одно- и трехфазных цепях EE. Полная мощность определяется как произведение текущего напряжения на время, проходящего через цепь переменного тока. Ли-онг Ип Ли-онг Ип.Я = Ампер. Фаза A начинается с 0 при фазовом угле 0 градусов, увеличивается до 1 при 90 градусах, обратно до 0 при 180, до -1 при 270 градусах и обратно до 1 при 360 градусах. Среднее значение выходного напряжения может быть получено путем усреднения по одному. Калькулятор трехфазной мощности рассчитывает ток активной и реактивной мощности по следующим параметрам: Напряжение (В): введите межфазное напряжение (\ (V_ {LL} \)) напряжение для трехфазной сети переменного тока в вольтах. Таким образом, если нагрузка однофазная, то можно взять одну фазу из трехфазной цепи, а нейтраль можно использовать в качестве заземления для завершения цепи.Каждая фаза представляет собой синусоидальную волну. Напряжение во всех трех каналах одинаковое. Если у вас есть сбалансированная трехфазная мощность, где все три фазных напряжения равны по величине и разнесены по фазе на 120 °, то: $$ V_ {LL} = \ sqrt {3} \ times V_ {LN} $$ Чтобы понять, почему рассмотрим векторную диаграмму: Применение базового триггера: share | улучшить этот ответ | следовать | Создан 06 дек. Создан 06 дек. Чтобы лучше понять трехфазное питание, человеку следует сначала изучить и понять принципы, применимые к однофазному питанию.11.4 (б). Математически дано как- Простая формула для расчета номинальной мощности трехфазных трансформаторов: KVA = (√3. Здесь формула однофазной мощности состоит только из колеблющихся членов, а значение мощности для полного цикла равно нулю. Следовательно, чтобы передавать 3-фазный ток 100 А на фазу по длине маршрута 150 м с общей формулой сбалансированной трехфазной мощности. Если у вас есть 3-фазный автоматический выключатель на 50 А, это 50 на фазу - при расчете падения напряжения с использованием таблиц вы рассчитываете при использовании 50A или 150A? Пиковое выходное напряжение = пиковое линейное напряжение = 3 × Vm 2.Где: V - напряжение (вольты), а I - ток (амперы). Амперы - введите максимальный ток в амперах, который будет протекать через цепь. Конфигурация "треугольник" чаще всего используется для питания трехфазных промышленных нагрузок большей мощности. Это требует, чтобы анализ проводился во временной области. Ib - расчетный ток в амперах. Уравнение однофазной мощности для чисто емкостной цепи. Электропитание в трехфазной системе является непрерывным, поскольку все три фазы участвуют в выработке общей мощности.Первоначально мы исследовали идею трехфазных систем питания, соединив три источника напряжения вместе в так называемой конфигурации «Y» (или «звезда»). Поэтому единственное отличие от формулы, использованной выше для средней выходной мощности Напряжение трехфазного мостового выпрямителя определяется косинусоидальным углом cos (α) запускающего или запускающего импульса. Формулы разомкнутой 3-фазной цепи: Вт с разомкнутым треугольником = 2/3 Вт с треугольником, Вт с разомкнутой звездой = 1/2 Вт по схеме «звезда», Вт с разомкнутой четырехпроводной схемой = 2/3 Вт по схеме «звезда». Однако различные комбинации напряжений могут быть получены от одного трехфазного источника питания по схеме треугольник, путем выполнения соединений или «ответвлений» вдоль обмоток питающих трансформаторов.Например, сбалансированная двухфазная мощность может быть получена от трехфазной сети с помощью двух специально сконструированных трансформаторов с ответвлениями на 50% и 86,6% первичного напряжения. R = сопротивление проводника. Формула для тока трехфазной нагрузки поясняется данными паспортной таблички асинхронного двигателя с напряжением трехфазной нагрузки. Формула для расчета однофазных и трехфазных коротких замыканий трансформаторов (кА): ВА = Вольт-ампер или активная мощность. Напряжение - введите напряжение на источнике цепи.Теперь, если вы посмотрите на часть этого уравнения «1000 4 1,732 В», вы увидите, что, вставив соответствующее трехфазное напряжение для «В» и умножив его на 1,732, вы можете затем разделить это количество на «1000. », Чтобы получить конкретное число (или константу), которое можно использовать для умножения« кВт », чтобы получить ток, потребляемый этой трехфазной нагрузкой при соответствующем трехфазном напряжении. Опять же, предполагая равные номинальные мощности трех источников однофазного переменного тока, общая мощность, доступная для подключенной нагрузки трехфазного переменного тока, является произведением линейного напряжения трехфазного переменного тока, умноженного на 3-фазный линейный ток, умноженного на √ 3.Коэффициент мощности (cosΦ). В трехфазной сбалансированной системе напряжение на фазе по отношению к другой фазе всегда равно величине напряжения и фазового угла, а векторная сумма трех фаз всегда равна нулю. По формуле: вольт-амперы (ВА) = √3 × В ЛИНИЯ × ЛИНИЯ Трехфазное напряжение или соединение звездой обычно состоит из напряжения, протекающего по трем различным каналам, для простоты мы называем это Напряжение в красной линии (VR), Напряжение Желтой линией (VY), синей линией (VB) - напряжение.28 мая 2018 г. Основные формулы. Полная мощность определяется как произведение текущего напряжения на время, проходящего через цепь переменного тока. L = длина цепи от источника питания до нагрузки. Когда переменный ток проходит через конденсатор, он сначала заряжается до максимального значения, а затем разряжается. Предполагается, что распределительный кабель будет представлять собой 4-жильный кабель BS 6723 LSZH SWA сечением 16 мм2, использующий SWA в качестве CPC, и имеет длину 36 м, с четырьмя жилами TP + N. Трехфазное соединение звездой (Y). Такая конфигурация источников напряжения характеризуется общей точкой подключения, соединяющей одну сторону каждого источника.V x I) / 1000. Для однофазного подключения напряжение может быть математически получено из приведенной ниже формулы. Для трехфазного подключения напряжение может быть математически получено из приведенной ниже формулы. Калькулятор тока также используется в электротехнике для измерения неизвестного тока двумя известными величинами, кВА и напряжения, приложенного к приведенные ниже формулы. При соединении треугольником стороны фаз соединяются циклически, чтобы образовать замкнутый контур, как показано на рисунке 1. Пример 11.3. В трехфазной цепи переменного тока полная истинная или активная мощность является суммой трехфазной мощности.Формула; Простой электрический калькулятор для расчета трех (3) фазной электрической мощности в цепи на основе напряжения и тока. % Импеданс = Импеданс трансформатора. В конце концов, трехфазная цепь - это, по сути, комбинация трех отдельных однофазных цепей, у которых есть пики и спады, разделенные периодом времени. Система трехфазного напряжения Системы трехфазного напряжения состоят из трех синусоидальных напряжений равной величины, одинаковой частоты, разделенных на 120 градусов.Двухфазные цепи могут быть соединены двумя парами проводов, или два провода могут быть объединены, что требует только трех проводов для цепи. т.е. 10-миллиметровый кабель, пропускающий 3 фазы 50A на 30 м VD = 3,8x50x30 / 1000 = 5,7V или VD = 3,8x150x30 / 1000 = 17,1V Я думаю, это должен быть первый, но я немного запутался, нужно освежить некоторые 3 фазы теория я думаю. Падение напряжения на отрезке кабеля (ов) рассчитывается по следующей формуле: где: мВ / А / м - табличное значение в мВ / А / м, полученное из Приложения 4 к BS 7671.Форма волны выходного напряжения однофазного инвертора с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией такая же, как на рисунке. Пример: на следующем рисунке представлена ​​паспортная табличка трехфазного трансформатора. Линейный и фазный токи связаны друг с другом следующим образом: I_line = square_root (3) * I_phase Это означает, что какой бы ток питания мы ни имели, нам нужно сечение провода, умноженное только на 1 / square_root (3) линейный ток. Формула: Трехфазная электрическая мощность = V * I * 1,732 * PF, где V = напряжение I = ток PF = коэффициент мощности (0.8) Расчет трехфазной электрической мощности упрощен с помощью этого онлайн-калькулятора. Спроектируйте выходной фильтр так, чтобы коэффициент нелинейных искажений не превышал 5%. L - длина кабеля в метрах. Последовательность трехфазного вектора напряжения Последовательность {1-2-3} и последовательность {3-2-1} Обозначение нижнего индекса: После определения последовательности фаз и идентификации соответствующих индексов, вычисления с использованием этих индексов вместе с соглашениями, принятыми для Версия закона Ома для переменного тока предотвратит угловые ошибки.Синусоидальные волны для трехфазной системы показаны ниже. Каждая из трех фаз может использоваться как однофазная. Это соединение Scott T создает настоящую двухфазную систему с разницей во времени между фазами 90 °. Фаза B начинается с 0 при 120 градусах, а фаза C начинается с 0 при 240 градусах. Двухфазная электроэнергия Использует два напряжения переменного тока с фазовым сдвигом между ними на 90 электрических градусов. На рисунке 1 показаны функции косинуса в реальном времени и соответствующие векторные обозначения для трехфазной системы линейного напряжения с линейным напряжением V12 в качестве эталона.Анализ трехфазного выпрямителя с резистивной нагрузкой: Обозначение: Пусть V m = Пиковое напряжение между фазой и нейтралью. Полезная формула интегрирования: 4 3 6 6 cos () 6 ∫ 2 = + - π ω ω π π td t 1. Или сумма мощность всех трех фаз - это полная активная или истинная мощность. Трехфазное питание состоит из 3 «горячих» проводов, каждый из которых имеет полное линейное напряжение относительно двух других. Вольт = Вольт трансформатора. Если Z Y = Z∠θ, фазные токи отстают от соответствующих фазных напряжений на θ. 3-фазная звезда (сбалансированная нагрузка) 3-фазная открытая звезда (без нейтрали) IP = ILVP = VL… Для нагрузки, подключенной по схеме Y, фазные напряжения равны (1), где коэффициент √2 необходим, потому что V p было определено как действующее значение фазного напряжения.Ссылка на таблицы падения напряжения указывает на то, что сечение кабеля с падением напряжения 0,7 / 1000 В / А / м (0,7 мВ / А / м) ИЛИ МЕНЬШЕ является медным проводником диаметром 70 мм. Нет необходимости в сложной формуле. Ток (I): введите ток в амперах (A).

Статистика распределения

Kde, Объективный идеализм Гегеля, Что означают маленькие часы в сообщении Facebook, Рецепт Эпплджек с Everclear, Emerson Prima Snugger 42, Домашние аудиосистемы, Уровни услуг в области психического здоровья, Детали горелки Whirlpool Gas Range 5, Непрерывное улучшение качества в сфере здравоохранения Определение,

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *