Как рассчитать параметры импульсного трансформатора. Какие формулы использовать для расчета числа витков и сечения провода. Как правильно намотать обмотки импульсного трансформатора. На что обратить внимание при выборе сердечника.
Основные принципы расчета импульсного трансформатора
Расчет импульсного трансформатора является важным этапом при проектировании импульсных источников питания. Рассмотрим основные принципы и формулы, используемые при расчете:
- Выбор подходящего магнитопровода (сердечника) с учетом требуемой мощности
- Расчет числа витков первичной и вторичных обмоток
- Определение сечения провода для обмоток
- Учет скин-эффекта на высоких частотах
- Расчет индуктивности рассеяния
Ключевой формулой для расчета числа витков первичной обмотки является:
N1 = (Uвх * 10^8) / (4 * f * Bm * S)
где:
- N1 — число витков первичной обмотки
- Uвх — входное напряжение
- f — рабочая частота
- Bm — максимальная индукция сердечника
- S — эффективная площадь сечения сердечника
Выбор магнитопровода для импульсного трансформатора
Правильный выбор магнитопровода (сердечника) критически важен для эффективной работы импульсного трансформатора. На что следует обратить внимание при выборе:
- Материал сердечника (феррит, пермаллой и др.)
- Форма сердечника (броневые, кольцевые, Ш-образные)
- Габаритная мощность сердечника
- Рабочая частота
- Индукция насыщения материала
Для большинства импульсных преобразователей оптимальным выбором являются ферритовые сердечники. Они обладают низкими потерями на высоких частотах и высокой индукцией насыщения.
Расчет числа витков обмоток импульсного трансформатора
После выбора сердечника необходимо рассчитать число витков обмоток. Основные формулы:
Для первичной обмотки:
N1 = (Uвх * 10^8) / (4 * f * Bm * S)
Для вторичных обмоток:
N2 = N1 * (Uвых / Uвх)
где N2 — число витков вторичной обмотки, Uвых — требуемое выходное напряжение.
При расчете важно учитывать коэффициент заполнения окна сердечника и возможность размещения необходимого числа витков.
Определение сечения провода для обмоток
Сечение провода обмоток рассчитывается исходя из допустимой плотности тока:
S = I / j
где:
- S — сечение провода
- I — ток через обмотку
- j — допустимая плотность тока (обычно 3-5 А/мм2)
На высоких частотах необходимо учитывать скин-эффект и использовать литцендрат или фольгу для обмоток.
Особенности намотки импульсного трансформатора
При намотке импульсного трансформатора важно соблюдать следующие правила:
- Равномерное распределение витков по сердечнику
- Минимизация паразитных емкостей между обмотками
- Правильное чередование слоев обмоток
- Качественная изоляция между обмотками
- Использование специальных каркасов для намотки
Правильная намотка позволяет снизить индуктивность рассеяния и улучшить характеристики трансформатора.
Проверка и тестирование готового трансформатора
После изготовления импульсного трансформатора необходимо выполнить его проверку:
- Измерение сопротивления обмоток
- Проверка коэффициента трансформации
- Измерение индуктивности рассеяния
- Проверка электрической прочности изоляции
- Тестирование в реальной схеме преобразователя
При обнаружении отклонений от расчетных параметров может потребоваться корректировка числа витков или перемотка трансформатора.
Программы для автоматизированного расчета импульсных трансформаторов
Для упрощения процесса расчета импульсных трансформаторов разработаны специальные программы:
- Lite-CalcIT — бесплатная программа для расчета импульсных трансформаторов
- ExcellentIT — расширенная версия с дополнительными возможностями
- Transformer Designer — профессиональный пакет для проектирования трансформаторов
- ANSYS Maxwell — программа для электромагнитного моделирования
Использование специализированного ПО позволяет значительно ускорить и упростить процесс расчета, а также повысить точность результатов.
Типичные ошибки при расчете и изготовлении импульсных трансформаторов
При проектировании импульсных трансформаторов часто допускаются следующие ошибки:
- Неправильный выбор сердечника под требуемую мощность
- Ошибки в расчете числа витков обмоток
- Несоблюдение требований по изоляции между обмотками
- Неучет скин-эффекта на высоких частотах
- Неоптимальная конструкция обмоток
Во избежание этих ошибок рекомендуется тщательно проверять все расчеты и при возможности моделировать работу трансформатора перед изготовлением.
РадиоКот :: Расчёт импульсных трансформаторов
РадиоКот >Чердак >Расчёт импульсных трансформаторов
Хочу рассказать о расчёте импульсных трансформаторов т.к. в сети очень много методик, но все они какие – то отдалённые и примерные с какими то непонятными коэффициентами, числами, откуда они взялись никто не описывает а приводит конечный результат в итоге результат получается с большим отклонением!!
Начнём с того, что мы захотели разработать некое устройство, посчитали необходимую требуемую мощность на выходе, допустим она равна 250 Вт, далее необходимо выбрать магнитопровод обеспечивающий заданую мощность.
Для этого существует реальная формула для оценки входной габаритной мощности магнитного элемента:
- кф – коэффициент формы напряжения или тока: для синуса =1,11 для прямоугольника =1.
- Кзс – коэффициент заполнения геометрического сечения магнитопровода материалом феромагнетика Кзс = 0,6 – 0,95 и даётся в справочной литературе на магнитный элемент.
- Кок — коэффициент заполнения окна магнитопровода сечениями проводников, Кок =0,35.
- n0 – коэффициент показывающий какую часть катушки занимает первичная обмотка, для трансформаторов n0 = 0,5.
- Sc – сечение магнитопровода.
- Sок – сечение окна магнитопровода.
- J – плотность тока, при естественном охлаждении 3500000 А/м2, при принудительном 6000000 А/м2
- В – рабочая индукция магнитопровода.
- F — частота напряжения либо тока Гц.
И так по этой формуле мы оценим реальную габаритную мощность трансформатора и прикиним что можем выжать с этого сердечника!
Например:
Имеем трансформатор от компьютерного блока питания с параметрами.
Сечение магнитопровода Sс = 0,9 см2
Сечение окна Sок = 2,4 см2
Рабочая индукция В = 0,15 (ориентировочное значение)
Частота предпологаемой работы нашего устройства f = 50кГц.
Все величины в единицах СИ!!!!!!!!! Т.е. переводим всё в метры, амперы, герцы, и.т.д.
Получим:
Так сердечник оценили, идём дальше, теперь необходимо разобраться с витками и сечением провода.
Начнём с витков в первичной обмотки, для этого существует замечательная формула:
Все данные мы рассмотрели выше, кроме U1— это непосредственно напряжение на первичной обмотке.
Допустим строим полумостовой преобразователь, Еп = 24В, следовательно U1 = 12В т.к первичная обмотка будет подключена через ёмкостной делитель т.е 24/2.
Далее считаем.
Вторичная обмотка допустим имеет напряжение 50В.
Все значения округляем до целого числа!
Теперь посчитаем сечение проводников обмоток.
P1 – мощность необходимая нам на выходе и принятая ранее 250 Вт.
- Вторичной: (потерями пренебрежём)
При намотке трансформатора не забываем про вытеснение тока на поверхность проводника в зависимости от частоты и производим расщепление проводника (литцендрант) или используем фольгу.
- Формула для расчёта расщепленного проводника:
Теперь не трудно посчитать и диаметр провода и раскладку провода!
В этой статье я хотел коротко и доступно рассказать о расчёте импульсного трансформатора, с разъяснением основных коэффициентов, что откуда берётся.
Также не забываем, что для более качественного расчёта необходимо использовать справочные данные магнитного элемента.
В итоге хотелось сказать, что использую даную методику уже несколько лет для расчёта как низкочастотных так и ВЧ трансформаторов.
Используемая литература:
Обрусник В.П. Магнитные элементы электронных устройств: Учебное пособие.
— Томск: ТУСУР 2006 — 154 с.
Файлы:
22
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
| Содержание: В электронике и электротехнике широко используются различные типы трансформаторов. Это дает возможность применения электронных систем во многих областях производственной и хозяйственной деятельности. Поэтому наряду с основными расчетами, большое значение приобретает расчет импульсного трансформатора. Данные устройства являются важными элементами, которые используются во всех схемах современных блоков питания. Назначение и действие импульсного трансформатораИмпульсные трансформаторы применяются в системах связи и различных автоматических устройствах. Их основной функцией является внесение изменений в амплитуду и полярность импульсов. Принцип действия импульсного трансформатора заключается в следующем: при поступлении на его вход прямоугольных импульсов напряжения с определенным значением, в первичной обмотке происходит постепенное возникновение электрического тока и дальнейшее увеличение его силы. Подобное состояние, в свою очередь, приводит к изменению магнитного поля во вторичной обмотке и появлению электродвижущей силы. В этом случае сигнал практически не искажается, а небольшие потери тока ни на что не влияют. При выходе трансформатора на проектную мощность, обязательно появляется отрицательная часть импульса. Его воздействие вполне возможно сделать минимальным, путем установки во вторичную обмотку простого диода. В результате, в этом месте импульс также максимально приблизится к прямоугольной конфигурации. Главным отличием импульсного трансформатора от других аналогичных технических систем считается его исключительно ненасыщенный режим работы. Расчет исходных данных и выбор элементов устройстваВ первую очередь необходимо правильно выбрать наиболее подходящий магнитопровод. К универсальным конструкциям относятся броневые сердечники с Ш-образной и чашеобразной конфигурацией. Установка необходимого зазора между частями сердечника делает возможным применение их в любых импульсных блоках питания. Однако, если собирается полумостовой двухтактный преобразователь, можно обойтись обычным кольцевым магнитопроводом. При расчетах необходимо учитывать внешний диаметр кольца (D), внутренний диаметр кольца (d) и высота кольца (Н). Существуют специальные справочники по магнитопроводам, где размеры кольца представлены в формате КDxdxH. Перед тем как производить расчет импульсного трансформатора необходимо получить определенный набор исходных данных. Сначала нужно определиться с питающим напряжением.
Значение индукции и частоты определяется с помощью таблиц: 1. Марганец-цинковые ферриты.
2. Никель-цинковые ферриты.
Намотка импульсных трансформаторовПри намотке импульсных трансформаторов необходимо учитывать особенности этих устройств. В случае намотки провода своими руками, используется обмотка «виток к витку», выполненная в один слой. Исходя из такой технической характеристики, выполняется и расчет импульсного трансформатора в части определения необходимого количества витков. Диаметр провода, используемого для обмотки, нужно подобрать таким образом, чтобы весь провод точно уложился в один слой, а количество витков в этом случае будет совпадать с расчетными данными. Разница между и результатом, полученным с помощью формулы, может составлять от 10 до 20%, что позволяет делать обмотку, не обращая внимания на точное количество витков. Для выполнения расчетов существует формула: W = n (D — 10 S — 4 d ) / d , в которой W -является количеством витков в первичной обмотке, n — постоянная величина, равная 3,1416, D — внутренний диаметр кольца магнитопровода, S — толщина изоляционной прокладки, d — диаметр изолированного провода. | ||||||
Основным условием нормальной работы этих устройств считается минимальное искажение передаваемых ими сигналов.
Для изготовления магнитопровода применяется специальный сплав, обеспечивающий высокую пропускную способность магнитного поля.
Здесь имеются свои сложности, в связи с возможными . Поэтому для расчетов берется максимальное значение в 220 В + 10%, к которому применяются специальные коэффициенты:
В первую очередь следует обращать внимание на равномерное распределение обмотки по всему периметру магнитопровода. В противном случае произойдет значительное снижение мощности устройства, а в некоторых случаях — его выход из строя.
Максимальный допуск ошибок при вычислениях составляет от -5 до +10% в зависимости от плотности укладки проводов.
Принудительное охлаждение – нет.
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.Онлайн расчет трансформатора за 6 простых шагов
Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 — 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ — 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 — 300 В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.
Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ (Рис. 1).
Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.
Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.
Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².
Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.
Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.
В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.
Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.
Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 50—70 на сечение сердечника в см:
Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится «число витков на вольт» примерно 10.
Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:
Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.
Число витков вторичной обмотки определяется формулой:
Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.
Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле:
Если взять слишком тонкий провод, то он, во-первых, будет обладать большим сопротивлением и выделять значительную тепловую мощность.
Так, если принять ток первичной обмотки 0,15 А, то провод нужно взять 0,29 мм.
Ремонт современных электрических приборов и изготовление самодельных конструкций часто связаны с блоками питания, пускозарядными и другими устройствами, использующими трансформаторное преобразование энергии. Их состояние надо уметь анализировать и оценивать.
Считаю, что вам поможет выполнить расчет трансформатора онлайн калькулятор, работающий по подготовленному алгоритму, или старый проверенный дедовский метод с формулами, требующий вдумчивого отношения. Испытайте оба способа, используйте лучший.
Расчёт трансформатора на калькуляторе в домашних условиях
Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50 72х Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ШЛ32х50 72х18 показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна. Программный он-лайн расчет, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку.
Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже. Описание вводимых и расчётных полей программы: поле светло-голубого цвета — исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета — данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета — рассчитанное значение.
Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток для I1 и I2 ;. В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;.
Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц. О нас Обратная связь Карта сайта. YouTube Instagram Instagram. Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом. Юра Гость. Нужно сделать расчёт для каждой из обмоток. Потом сложить рассчитанные мощности. Далее сравниваем сложенную мощность с габаритной мощностью сердечника. Если габаритная мощность больше, то всё нормально. Если нет, то трансформатор с нагрузкой не справится.
Юрий Гость. Большое спасибо за ваш ответ но не совсем понимаю. Мои данные. В сумме все обмотки 76 Вольт. Если не трудно По моим данным покажите правильность расчёта.
Олег Николаевич Гость. Мы делаем на службе электронный стабилизатор на семисторах на 4кВт и столкнулись с тем что нам нужен тороидальный трансформатор на соответствующюю мощность Как бы нам получить правильные расчётные данные у вас по намотке такого трансформатора?
У нас есть старый тороидальный трансформатор. По паспорту к изделию на котором он работал его мощность составляет 4,5кВт Однообмоточные трансформаторы такого типа это ЛАТРы автотрансформаторы , мы ещё пока на практике такие не делали.
Тема интересная может как нибудь попробуем. Но к сожалению пока ни чем помочь не можем. Sintetik Гость. Pc max — это максимальная мощность магнитопровода, которую сердечник может передать от первичной обмотки к вторичным? Jurij Гость. У меня что-то не получается. Вторички 64 В 6А, 13 В 3А. Тор D d Мне надо сложить P2 обоих вторичек и Pгаб обоих вторичек, и сравнить? У меня получилось общая PВт, Pгаб общая,1Вт. Транс не подойдёт? Как рассчитать какой тор мне нужен? Я пробовал в Вашем калькуляторе в полях D,d,h менять размеры, но цифры в полях P2 и Pг не меняются.
Помогите пожалуйста, что я не так делал? Заранее благодарен. Владимир Гость. Добрый день! К сожалению данная программа не имеет оболочки для обычного запуска на компьютере.
Если найдёте какие недочёты пишите, исправим. В принципе-то норм, но как же частота? Такой важный параметр, а его нет От частоты многое зависит, поэтому считаю калькулятор не удобным. Мы создавали данный калькулятор для намотки сетевого трансформатора вольт 50 герц по этому частота фиксированная.
На будущее учтём, может и доработаем или создадим новую версию. Вячеслав Гость. Мне нужно знать какой провод нужен для намотки первичной намотки диаметр и сколько грамм не витков для намотки первичной обмотки на В? С уважением Вячеслав Вячеслав, где вы нашли такое железо. Может быть размеры у вас все же в милл иметрах? У меня нашлось еще одно тороидальное железо,которое нужно намотать.
Мне нужно знать какого диаметра провод нужен для намотки первичной обмотки и сколько грамм будет весить общее количество витков первичной обмотки? Весовые характеристики в данной версии калькулятора не расчитываются.
Анатоль Гость. А этот метод подойдёт для расчёта сварочного трансформатора? Михаил Гость. А в чем считать? Еденицы не подписаны. Например, диаметр трансформатора, диаметр проволоки? В чем будет выражена расчетная площадь магнитопровода? Иван Гость. Запомнить меня. Подписаться на рассылку о публикациях новых статей.
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.
Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее.
Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа. Далее все как по типовому расчёту, выбираем тип: броневой или стержневой, указываем напряжение первичной обмотки, вторичной, частоту переменного тока и так далее.
В результате получаем необходимые расчетные данные трансформатора, например сечение обмоточных проводов, которые сравниваются со стандартными обмоточными проводами и представляются для дальнейшего расчёта. Диапазон обмоточных проводов сечением от 0,000314 до 4,906 мм 2 , всего 63 позиции. На основании имеющихся данных рассчитывается площадь занимаемой обмотками трансформатора, для определения возможности их размещения в окнах трансформатора. Хотелось бы узнать в комментариях ваше мнение, и практические результаты, чтобы если это возможно сделать более качественный расчёт.
Просмотр и ввод комментариев к статье
Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры
Код для вставки без рекламы с прямой ссылкой на сайт. Код для вставки с рекламой без прямой ссылки на сайт. Скопируйте и вставьте этот код на свою страничку в то место, где хотите, чтобы отобразился калькулятор. Калькулятор справочный портал. Избранные сервисы. Кликните, чтобы добавить в избранные сервисы. Расчет трансформатора, онлайн калькулятор позволит вам рассчитать параметры трансформатора, такие как мощность, ток, количество витков и диаметр провода в обоих обмотках, по его размерам, входному и выходному напряжению. Входное напряжение: В Габаритный размер a: см Габаритный размер b: см Габаритный размер c: см Габаритный размер h: см Выходное напряжение: В Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более индуктивно-связанных обмоток, намотанных на общий ферромагнитный сердечник, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока посредством электромагнитной индукции.
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.
Читать также: Как собрать простой электрогенератор своими руками
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.
Расчет трансформатора, онлайн калькулятор
Сложные многофункциональные устройства, способные преобразовывать электроэнергию из одной величины в другую, на языке электротехники, называют трансформаторами. Для создания такого оборудования, в зависимости от конкретных величин преобразования, применяется специальный расчет. Как правильно проводить расчет трансформаторов, знать в нем основные параметры и формулы, правильно их использовать, уметь пользоваться упрощенной системой проектирования трансформаторов распространенных энерговеличин и становится целью содержания этой статьи. Любая энергосистема, установка, особенно в сети трехфазного 3ф тока и напряжения просто не могла и не может обойтись без такого функционального устройства, как трансформатор.
Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом.
Расчет трансформатора на стержневом сердечнике в онлайн
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом. 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.
Использование онлайн калькулятора для расчета трансформатора
Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный или выходной трансформатор для лампового усилителя. Здесь остаётся лишь запастись проволокой и подобрать хорошие сердечники. Достать нужный магнитопровод порой оказывается непросто и приходится выбирать из того, что есть. Для быстрого расчёта габаритной мощности был написан приведённый здесь онлайн калькулятор. По размерам сердечника можно быстро провести все необходимые расчёты, которые выполняются по приведённой ниже формуле, для двух типов: ПЛ и ШЛ.
Онлайн расчёт мощности ленточного сердечника Ведь не всегда найдётся , например, готовый сетевой трансформатор. Более.
Как сделать расчет трансформатора. Расчёт и изготовление силового трансформатора
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить мощность трансформатора, несколько способов
Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет. Прочитал статью ; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc см.
Такая методика расчета трансформаторов конечно очень приблизительная но для радиолюбительской практики вполне подходит.
Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?
Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в «Дополнительных материалах».
Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.
Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.
Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.
В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.
Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».
Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.
Вернуться наверх к меню.
Онлайн калькулятор расчета трансформатора
Силовой трансформатор является нестандартным изделием, которое часто применяется радиолюбителями, промышленности и при конструировании многих бытовых приборов. Под этим понятием подразумевается намоточное устройство, изготовленное на металлическом сердечнике, набранном из пластин электротехнической стали. Стандартными являются немногие подобные изделия, поэтому чаще всего радиолюбители изготавливают их самостоятельно. Поэтому весьма актуален вопрос: как выполнить расчет трансформатора по сечению сердечника калькулятор использовав для этого? Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания.
Выбор типа магнитопровода.
Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://oldoctober.com/
Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.
На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.
Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.
D – внешний диаметр кольца.
d – внутренний диаметр кольца.
H – высота кольца.
В справочниках по ферритовым магнитопроводам эти размеры обычно указываются в таком формате: КDxdxH.
Пример: К28х16х9
Вернуться наверх к меню.
elektrosat — Расчёт тороидального трансформатора онлайн
А здесь можно посмотреть как намотать тороидальный трансформатор.
Программный (он-лайн) расчет тороидального трансформатора, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку. Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже.
Описание вводимых и расчётных полей программы:
- — поле светло-голубого цвета – исходные данные для расчёта,
- — поле жёлтого цвета заполнять не требуется – так как данные автоматически выбираются из справочных таблиц.
- — Нажимая на кнопку , поле табличных значений поменяет цвет на голубой и позволит ввести собственные значения,
- — поле зелёного цвета – рассчитанное значение.
Sст ф — площадь поперечного сечения магнитопровода. Рассчитывается по формуле:
Sст = h * (D – d)/2.
Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе. Рассчитывается по формуле:
Sок = π * d2 / 4.
Зная эти значения, можно рассчитать ориентировочную мощность трансформатора:
Pc max = Bmax *J * Кок * Кст * Sст * Sок / 0.901
J — Плотность тока, см. табл:
| Конструкция магнитопровода | Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт] | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
| Кольцевая | 5-4,5 | 4,5-3,5 | 3,5 | 3,0 | |
Вмах — магнитная индукция, см. табл:
| Конструкция магнитопровода | Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт] | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
| Тор | 1,7 | 1,7 | 1,7 | 1,65 | 1,6 |
Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл:
| Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт] | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
| Тор | 0,18-0,20 | 0,20-0,26 | 0,26-0,27 | 0,27-0,28 | |
Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл.
| Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 0,08 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,35 | |
| Тор | 0,85 | 0,88 | |||
Здесь можно посмотреть как намотать тороидальный трансформатор. Видео размещено с разрешения автора altevaa TV
Расчет импульсного трансформатора
В электронике и электротехнике широко используются различные типы трансформаторов. Это дает возможность применения электронных систем во многих областях производственной и хозяйственной деятельности. Поэтому наряду с основными расчетами, большое значение приобретает расчет импульсного трансформатора. Данные устройства являются важными элементами, которые используются во всех схемах современных блоков питания.
Назначение и действие импульсного трансформатора
Импульсные трансформаторы применяются в системах связи и различных автоматических устройствах. Их основной функцией является внесение изменений в амплитуду и полярность импульсов. Основным условием нормальной работы этих устройств считается минимальное искажение передаваемых ими сигналов.
Принцип действия импульсного трансформатора заключается в следующем: при поступлении на его вход прямоугольных импульсов напряжения с определенным значением, в первичной обмотке происходит постепенное возникновение электрического тока и дальнейшее увеличение его силы. Подобное состояние, в свою очередь, приводит к изменению магнитного поля во вторичной обмотке и появлению электродвижущей силы. В этом случае сигнал практически не искажается, а небольшие потери тока ни на что не влияют.
При выходе трансформатора на проектную мощность, обязательно появляется отрицательная часть импульса. Его воздействие вполне возможно сделать минимальным, путем установки во вторичную обмотку простого диода. В результате, в этом месте импульс также максимально приблизится к прямоугольной конфигурации.
Главным отличием импульсного трансформатора от других аналогичных технических систем считается его исключительно ненасыщенный режим работы. Для изготовления магнитопровода применяется специальный сплав, обеспечивающий высокую пропускную способность магнитного поля.
Расчет исходных данных и выбор элементов устройства
В первую очередь необходимо правильно выбрать наиболее подходящий магнитопровод. К универсальным конструкциям относятся броневые сердечники с Ш-образной и чашеобразной конфигурацией. Установка необходимого зазора между частями сердечника делает возможным применение их в любых импульсных блоках питания. Однако, если собирается полумостовой двухтактный преобразователь, можно обойтись обычным кольцевым магнитопроводом. При расчетах необходимо учитывать внешний диаметр кольца (D), внутренний диаметр кольца (d) и высота кольца (Н).
Существуют специальные справочники по магнитопроводам, где размеры кольца представлены в формате КDxdxH.
Перед тем как производить расчет импульсного трансформатора необходимо получить определенный набор исходных данных. Сначала нужно определиться с питающим напряжением. Здесь имеются свои сложности, в связи с возможными скачками напряжения в сети. Поэтому для расчетов берется максимальное значение в 220 В + 10%, к которому применяются специальные коэффициенты:
- Амплитудное значение составляет: 242 В х 1,41 = 341,22 В.
- Далее 341,22 – 0,8 х 2 = 340 В за вычетом падения напряжения на выпрямителе.
Значение индукции и частоты определяется с помощью таблиц:
1. Марганец-цинковые ферриты.
Параметры | Марка феррита | |||||
6000НМ | 4000НМ | 3000НМ | 2000НМ | 1500НМ | 1000НМ | |
Граничная частота при tgδ ≤ 0,1, МГц | 0,005 | 0,1 | 0,2 | 0,45 | 0,6 | 1,0 |
Магнитная индукция B при Hм = 800 А / м, Тл | 0,35 | 0,36 | 0,38 | 0,39 | 0,35 | 0,35 |
2. Никель-цинковые ферриты.
Параметры | Марка феррита | |||||
200НН | 1000НН | 600НН | 400НН | 200НН | 100НН | |
Граничная частота при tgδ ≤ 0,1, МГц | 0,02 | 0,4 | 1,2 | 2,0 | 3,0 | 30 |
Магнитная индукция B при Hм = 800 А / м, Тл | 0,25 | 0,32 | 0,31 | 0,23 | 0,17 | 0,44 |
Намотка импульсных трансформаторов
При намотке импульсных трансформаторов необходимо учитывать особенности этих устройств. В первую очередь следует обращать внимание на равномерное распределение обмотки по всему периметру магнитопровода. В противном случае произойдет значительное снижение мощности устройства, а в некоторых случаях – его выход из строя.
В случае намотки провода своими руками, используется обмотка «виток к витку», выполненная в один слой. Исходя из такой технической характеристики, выполняется и расчет импульсного трансформатора в части определения необходимого количества витков. Диаметр провода, используемого для обмотки, нужно подобрать таким образом, чтобы весь провод точно уложился в один слой, а количество витков в этом случае будет совпадать с расчетными данными. Разница между данными калькулятора и результатом, полученным с помощью формулы, может составлять от 10 до 20%, что позволяет делать обмотку, не обращая внимания на точное количество витков.
Для выполнения расчетов существует формула: W = n (D – 10S – 4d) / d, в которой W–является количеством витков в первичной обмотке, n – постоянная величина, равная 3,1416, D – внутренний диаметр кольца магнитопровода, S – толщина изоляционной прокладки, d – диаметр изолированного провода. Максимальный допуск ошибок при вычислениях составляет от -5 до +10% в зависимости от плотности укладки проводов.
🛠 OER — программа для расчёта обмоток трансформатора 👈
Если у вас есть трасформаторное железо и вам нужно рассчитать количество витков и диаметр провода, то эта программа справится лучше всяких онлайн сервисов. Просто введите необходимые данные, все расчёты программа произведёт самостоятельно.
Вам не нужно брать в руки калькулятор и рассчитывать число витков трансформатора по сложным формулам, за вас всё сделает программа в один клик!
Скачать программу OER для расчёта обмоток трансформатора
Также иногда приходится переделывать каркас для намотки трансформатора, вот вам чертёж деталей каркаса сборной катушки из картона, гетинакса или текстолита с защелками.
Когда будете наматывать витки на каркас, вставьте внутрь деревянный брусок, это предотвратит его смятие.
Самодельный станок для намотки трансформаторных катушек, с укладчиком и счетчиком витков. Сделай трансформатор сам. Автор filmmakertube.
И наконец видео о том, как вручную наматывают трансформаторы в Китае в промышленных масштабах!
Написать комментарий
КОММЕНТАРИИ
-
Подарите своей половинке Любовные купоны. Владелец купончиков может попросить исполнить то, что на них написано, в любое время.
Yuseka 11.06.2012
-
Для изготовления одного банта потребуется 1,5 метра органзы, шириной 20 см или любая понравившаяся вам лента подходящей ширины, резинка для крепления банта.
Yuseka 12.10.2009
-
Картон — удивительный материал, из него чего только не делают и машинки, и дома, и даже еду.
Дмитрий ДА 03.04.2011
Импульсный трансформатор
2. Эквивалентная схема.
(Equivalent circuit)Трансформация фронта импульса с малыми искажениями достигается при малых значениях индуктивности рассеяния и распределенной емкости трансформатора, которые уменьшаются с уменьшением числа витков обмоток и сечения магнитопровода ИТ. В то же время для трансформации вершины импульса с небольшого снижения, должны стремиться к увеличению индуктивности намагничивания трансформатора увеличивается с увеличением числа раздел витков и сечения магнитопровода.
Удовлетворение многообразных потребностей в расчете потребуется найти компромиссное решение. оно должно быть принято в зависимости от значения определенного набора требований.
Расчеты основываются на приблизительной эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами. индуктивный эффект и потери в проводах обмоток могут быть учтены с помощью известной Т-образной схеме замещения.
Параметры схемы:
L μ {\свойства стиль отображения значение L_{\му }} — индуктивности намагничивания трансформатора, учитывающая сохранения энергии в основном потоке взаимной индукции магнитопровода при приложении напряжения к первичной обмотке. С потоком в сердечнике связан ток намагничивания, протекающий в первичной обмотке,
L s 1 (Л ы 1), L s 2 (Л с 2) {\свойства стиль отображения значение L_{С1},L_{С2}} — индуктивности рассеяния обмоток, с учетом сохранения энергии в потоке рассеяния, связанного с потоком в обмотках от тока нагрузки,
R 1 (Р 1), R 2 (Р 2) {\свойства стиль отображения значение Г_{1},Г_{2}} — кабель сопротивления обмоток с учетом потерь при протекании по ним тока нагрузки
R B (Р) {\свойства стиль отображения значение R_{B}} (Г_{Б}}) — эквивалентное сопротивление, учитывающее потери энергии в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи.
Вместе с накопителем энергии в магнитных полях, а также потери в проводах обмоток необходимо учесть хранения энергии в электрическом поле между обмоткой и магнитопроводом и между слоями обмоток. учет этой энергии производят введением трех емкостей, образующих П-образную структуру: C 1 (С 1) {\свойства стиль отображения значение C_{1}} (Когда{1}}) — емкость первичной обмотки, C 2 (С 2) {\свойства стиль отображения значение C_{2}} (Когда{2}}) — емкость вторичной обмотки, C 1 (С 1), 2 {\свойства стиль отображения значение C_{1.2}} (Когда{1.2}}) — емкость между обмотками.
В результате эквивалентная схема дана уравнением высокого порядка, что затрудняет анализ в общем виде:
Однако, без существенных ошибок, мы можем упростить схему, если иметь в виду следующее:
1. ток намагничивания обычно составляет небольшую часть тока нагрузки и поэтому можно пренебречь его воздействием на магнитный поток рассеяния. это позволяет перейти от Т-образной схеме индуктивной ветви Г-образной схемы.
2. так как электрическая энергия пропорциональна квадрату напряжения, то основная ее часть хранится в обмотке высшего напряжения. поэтому П-образная схема емкостных элементов замещается одной эквивалентной емкостью, подключенной параллельно обмотке высшего напряжения.
3. число витков обмоток ИТ мало и, следовательно, можно пренебречь при расчетах наиболее важных электрических характеристик сопротивлением обмоток, полагая R 1 = R 2 = 0 (Р 1 = Р 2 = 0) {\свойства стиль отображения значение R_{1}=R_{2}=0} (Г_{1}=Г_{2}=0}). сопротивление обмоток учитывается при определении потерь.
В результате этих упрощений, передняя анализируется на основе эквивалентной схемы 2-го порядка с сосредоточенными индуктивностью и емкостью, определяемой из соображений энергии:
Хотя она удобна для математического описания, но не отражает в полной мере процессы, происходящие при передаче импульса, так как предполагается, что большая часть электрической энергии, запасенной в паразитной емкости в катушке, тем выше напряжение.
Между тем, использование такой схемы является неприемлемым, когда соизмеримость дается емкостей обмоток, которая включает в себя паразитные емкости нагрузки и генератора, так как нельзя отдать предпочтение ни одному из танков. кроме того, при резком различии с учетом тары, когда, казалось бы, можно ограничиться одним из них, возможно формирование фронта с паразитных колебаний, наложенных на фронте, а не на нем. таких колебаний следует избегать, например, при модуляции мощных магнетронных генераторов. но схемы 2-го чтобы не только определить условия их появления, но даже исключает само их существование. В работах вышеупомянутых авторов, этот тип искажения фронта прямоугольного импульса отсутствует. поэтому мы должны по крайней мере рассмотреть разделение емкостей обмоток, индуктивности рассеяния и. следовательно, предпочтительнее рассматривать эквивалентную схему 3-го того, как это сделано в работе:
L {\свойства стиль отображения значение L} — это индуктивность утечки,
R {\свойства стиль отображения значение R} — сопротивление обмоток, включающее приведенное сопротивление вторичной обмотки,
R i (Р) {\свойства стиль отображения значение R_{i}} (Г_{я}}) — сопротивление генератора импульсов,
C 1 (С 1) {\свойства стиль отображения значение C_{1}} (Когда{1}}) — эквивалентная емкость первичной обмотки, включающая выходную емкость генератора,
C 2 (С 2) {\свойства стиль отображения значение C_{2}} (Когда{2}}) — эквивалентна данной емкости вторичной обмотки включает в себя паразитные емкости нагрузки.
Расчет витков ферритового трансформатора на примере
Из этой статьи вы узнаете, как рассчитать коэффициент трансформации трансформатора с ферритовым сердечником для высокочастотных импульсных инверторов питания. Трансформаторы с высоким ферритовым сердечником используются почти во всех схемах силовой электроники, например, в инверторах и инверторах с синусоидальной волной . Они используются для повышения или повышения низкого постоянного напряжения батареи и других источников постоянного тока, таких как солнечные батареи. Трансформаторы с ферритовым сердечником также используются в изолированных преобразователях постоянного тока для повышения или понижения постоянного напряжения.Например, в изолированном понижающем преобразователе он используется для понижения постоянного напряжения, а в изолированном повышающем преобразователе они используются для повышения постоянного напряжения. В этой статье мы узнаем, как рассчитать коэффициент трансформации высокочастотного трансформатора с ферритовым сердечником на примерах.
Расчет коэффициента вращения ферритового сердечникаНапример, в повышающем каскаде у нас есть два варианта использования преобразователей силовой электроники: двухтактная топология и полный мост. Я объясню оба метода один за другим.Формула и концепция расчета коэффициента трансформации остаются одинаковыми для обеих топологий. Единственное различие между двухтактной топологией и конструкцией полностью мостового трансформатора состоит в том, что двухтактный ферритовый сердечник трансформатора требует центрального отвода в первичной обмотке. Другими словами, двухтактный трансформатор имеет в два раза больший виток первичной обмотки, чем полный мостовой трансформатор.
Расчет соотношения витков ферритового сердечника с двухтактной топологией на примереНачнем с примера.Например, мы хотим разработать повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный на 250 Вт. Мы используем топологию push pull для этой конструкции. Мы используем аккумулятор на 12 вольт. Мы хотим увеличить постоянное напряжение с 12 до 310 вольт. Частота переключения конструкции 50 кГц. Мы используем ферритовый сердечник ETD39 мощностью 250 Вт. О том, как выбрать ферритовый сердечник в соответствии с номинальной мощностью, выходит за рамки данной темы. Я постараюсь написать об этом отдельную статью. На выходе ферритового сердечника всегда будет высокочастотная прямоугольная волна 50 кГц.Нам нужно использовать полный выпрямитель, чтобы преобразовать его в постоянный ток 310 вольт. Вам также может потребоваться использовать LC-фильтр для гармоник или компонентов переменного тока на выходе.
Расчет витков ферритового трансформатораРасчет витков первичной обмотки ферритового трансформатора
Как вы знаете, напряжение батареи не всегда одинаково. По мере увеличения нагрузки на батарею напряжение батареи будет меньше 12 вольт. Без нагрузки с полностью заряженной батареей напряжение батареи будет около 13,5 вольт. Поэтому входное напряжение не является постоянным, это необходимо учитывать при расчете коэффициента трансформации трансформатора с ферритовым сердечником.Напряжение отключения аккумулятора обычно составляет 10,5 В. Мы можем принять это минимально возможное значение входного напряжения для повышения преобразователя постоянного тока. Итак, теперь у нас есть следующие параметры:
Vinput = 10,5 вольт
Vout = 310 вольт
Как известно, формула расчета коэффициента трансформации в трансформаторе
N = Npri / Nsc = Vin / Vout
Где Npri — количество витков первичной обмотки, а Nsc — количество витков вторичной обмотки. У нас есть три известные переменные, такие как коэффициент трансформации, который можно рассчитать по приведенному выше уравнению, входное и выходное напряжение.4 Гуасс. Значение максимальной магнитной индукции обычно указывается в паспорте ферритового сердечника. Обычно мы принимаем значение Bmax от 1300G до 2000G. Обычно это приемлемый диапазон для всех трансформаторов с ферритовым сердечником. Примечание. Высокое значение плотности потока приведет к насыщению сердечника, а низкое значение плотности потока приведет к недостаточному использованию сердечника. Например, мы возьмем 1500G для примера преобразователя постоянного тока в постоянный.
Следовательно, Npri = 3,2 Но мы не можем использовать дробные витки. Таким образом, нам нужно округлить рассчитанное значение первичных витков до ближайшего целого числа 3. Ближайшее возможное целое число равно 3. Первичное число витков для ферритового сердечника равно 3. Но перед этим нам нужно проверить, что Npri = 3 Bmax находится в допустимых пределах. или нет. Как я уже упоминал выше, приемлемый диапазон для Bmaz составляет 1300-2000G. Но вопрос в том, зачем нам снова проверять значение Bmax? Потому что мы регулируем значение первичных витков с 3.8/5 * 50000 * 3 * 1,25 = 1600 г
Таким образом, рассчитанное значение Bmax составляет 1600 Гс, что находится в пределах допустимого диапазона максимальной плотности потока. Это означает, что для дальнейших вычислений мы можем принять Npri = 3. Первичное количество витков двухтактного ферритового трансформатора с центральным ответвлением составляет 3 + 3 витка. В любом дизайне вам нужно будет отрегулировать значение Npri, если оно дробное. Вы легко можете это отрегулировать. Но вам нужно каждый раз проверять значение Bmax. Начнем с предполагаемого значения Bmax и рассчитанного Npri. Но вы также можете начать с предполагаемого значения Npri и проверить значение максимальной плотности потока Bmax.Например, предположим, что значение Npri = 1, проверьте значение Bmax и продолжайте повторять этот процесс, пока оно не станет в приемлемом диапазоне.
Расчет вторичных витков ферритового трансформатора
Теперь перейдем к вторичному витку ферритового сердечника. В нашей конструкции выход преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 310 вольт при любом входном напряжении. Входное напряжение регулируется от 10,5 до 13,5 вольт. Нам нужно будет реализовать
Обратная связь для регулирования 310 выходного напряжения. Поэтому мы возьмем немного большее значение выходного напряжения, чтобы при минимально возможном входном напряжении мы могли получить выходное напряжение 310 вольт, изменяя рабочий цикл ШИМ.Поэтому нам следует разработать трансформатор с ферритовым сердечником и вторичной обмоткой на 330 вольт. Обратная связь будет регулировать значение выходного напряжения, изменяя рабочий цикл ШИМ. Также следует позаботиться о потерях и падениях напряжения на коммутационных аппаратах и учитывать их при проектировании трансформатора.
Таким образом, трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение 330 вольт при входном напряжении от 13,5 до 10,5 вольт. Максимальный рабочий цикл для ШИМ составляет 98%, а оставшиеся 2% остаются мертвыми. При минимально возможном входном напряжении рабочий цикл будет максимальным.При максимальном рабочем цикле 98% входное напряжение трансформатора составляет 0,98 * 10,5 = 10,29 вольт.
Используя формулу соотношения напряжений трансформатора = соотношение напряжений = 330 / 10,29 = 32,1. Коэффициент напряжения и коэффициент трансформации в трансформаторе равны друг другу. Отсюда N = 32.
Итак, мы знаем все значения для расчета вторичных витков трансформатора с ферритовым сердечником.
N = 32, Npri = 3
Nsec = N * Npri = 32 * 3 = 96
Таким образом, количество витков первичной обмотки равно 3, а число витков вторичной обмотки равно 96.Итак, все дело в расчете коэффициента трансформации высокочастотных трансформаторов. Если у вас возникнут проблемы, дайте мне знать в комментариях.
Как рассчитать трансформаторы с ферритовым сердечником
Расчет ферритового трансформатора — это процесс, в котором инженеры оценивают различные характеристики обмотки и размер сердечника трансформатора, используя феррит в качестве материала сердечника. Это помогает им создать идеально оптимизированный трансформатор для конкретного приложения.
В сообщении представлено подробное объяснение того, как рассчитать и спроектировать индивидуальные трансформаторы с ферритовым сердечником.Содержимое легко понять и может быть очень удобно для инженеров, работающих в области силовой электроники и производящих инверторы SMPS.
Почему ферритовый сердечник используется в высокочастотных преобразователях
Возможно, вы часто задавались вопросом, почему ферритовые сердечники используются во всех современных импульсных источниках питания или преобразователях SMPS. Верно, он предназначен для достижения более высокой эффективности и компактности по сравнению с источниками питания с железным сердечником, но было бы интересно узнать, как ферритовые сердечники позволяют нам достичь такой высокой степени эффективности и компактности?
Это связано с тем, что в трансформаторах с железным сердечником железный материал имеет гораздо более низкую магнитную проницаемость, чем ферритовый материал.Напротив, ферритовые сердечники обладают очень высокой магнитной проницаемостью.
Это означает, что под воздействием магнитного поля ферритовый материал может достигать очень высокой степени намагничивания, лучше, чем все другие формы магнитного материала.
Более высокая магнитная проницаемость означает меньшее количество вихревых токов и меньшие коммутационные потери. Магнитный материал обычно имеет тенденцию генерировать вихревой ток в ответ на повышение частоты магнитного поля.
По мере увеличения частоты вихревой ток также увеличивается, вызывая нагрев материала и увеличение импеданса катушки, что приводит к дополнительным коммутационным потерям.
Ферритовые сердечники, благодаря своей высокой магнитной проницаемости, могут более эффективно работать на более высоких частотах благодаря меньшим вихревым токам и меньшим коммутационным потерям.
Теперь вы можете подумать, почему бы не использовать более низкую частоту, поскольку это, наоборот, помогло бы уменьшить вихревые токи? Это кажется верным, однако более низкая частота также означала бы увеличение количества витков для того же трансформатора.
Поскольку более высокие частоты допускают пропорционально меньшее количество витков, трансформатор становится меньше, легче и дешевле.Вот почему SMPS использует высокую частоту.
Топология инвертора
В импульсных инверторах обычно используются два типа топологии: двухтактная и полный мост. Двухтактный использует центральный отвод для первичной обмотки, а полный мост состоит из одной обмотки как для первичной, так и для вторичной обмотки.
На самом деле обе топологии имеют двухтактный характер. В обоих вариантах на обмотку подается непрерывно переключаемый обратный и прямой переменный ток от полевых МОП-транзисторов, колеблющийся с заданной высокой частотой, имитируя двухтактное действие.
Единственное принципиальное различие между ними заключается в том, что на первичной стороне трансформатора с центральным ответвлением количество витков в 2 раза больше, чем у полномостового трансформатора.
Как рассчитать трансформатор инвертора с ферритовым сердечником
Расчет трансформатора с ферритовым сердечником на самом деле довольно прост, если у вас есть все указанные параметры.
Для простоты мы попытаемся решить эту формулу на примере настройки, скажем, для трансформатора на 250 Вт.
Источником питания будет аккумулятор на 12 В.Частота переключения трансформатора будет 50 кГц, что является типичным значением для большинства инверторов SMPS. Предположим, что на выходе будет 310 В, что обычно является пиковым значением 220 В (среднеквадратичное значение).
Здесь 310 В будет после выпрямления через мостовой выпрямитель с быстрым восстановлением и LC-фильтры. Выбираем ядро как ETD39.
Как мы все знаем, когда используется батарея 12 В, ее напряжение никогда не бывает постоянным. При полной зарядке значение составляет около 13 В, которое продолжает падать по мере того, как нагрузка инвертора потребляет энергию, пока, наконец, батарея не разрядится до минимального предела, который обычно составляет 10.5 В. Поэтому для наших расчетов мы будем рассматривать 10,5 В как значение напряжения питания для В в (мин) .
Число витков первичной обмотки
Стандартная формула для расчета числа витков первичной обмотки приведена ниже:
N (первичный) = V дюйм (ном.) x 10 8 /4 x f x B max x A c
Здесь N (первичный) относится к номерам первичного витка.Поскольку в нашем примере мы выбрали двухтактную топологию с центральным ответвлением, полученный результат будет составлять половину от общего количества необходимых витков.
- Vin (ном.) = Среднее входное напряжение. Так как наше среднее напряжение батареи составляет 12 В, возьмем Vin (ном.) = 12.
- f = 50 кГц или 50 000 Гц. Это предпочтительная частота переключения, выбранная нами.
- B max = максимальная плотность потока в гауссах.В этом примере мы предположим, что B max находится в диапазоне от 1300G до 2000G. Это стандартное значение для сердечников трансформаторов на основе феррита. В этом примере давайте установим 1500G. Таким образом, мы имеем B max = 1500. Более высокие значения B max не рекомендуются, так как это может привести к достижению трансформатором точки насыщения. И наоборот, более низкие значения B max могут привести к недоиспользованию ядра.
- A c = Эффективная площадь поперечного сечения в см 2 .Эту информацию можно получить из паспортов ферритовых сердечников. Вы также можете найти A c , представленный как A e . Для выбранного сердечника с номером ETD39 эффективная площадь поперечного сечения, указанная в листе технических данных, составляет 125 мм 2 . Это равно 1,25 см 2 . Следовательно, A c = 1,25 для ETD39.
На приведенных выше рисунках приведены значения всех параметров, необходимых для расчета витков первичной обмотки нашего инверторного трансформатора SMPS.Следовательно, подставляя соответствующие значения в приведенную выше формулу, получаем:
N (первичный) = V in (nom) x 10 8 /4 x f x B макс x A c
N (первичный) = 12 x 10 8 /4 x 50000 x 1500 x 1,2
N (первичный) = 3,2
Начиная с версии 3.2 является дробным значением и может быть трудно реализовать на практике, мы округлим его до трех оборотов.Однако, прежде чем окончательно определить это значение, мы должны выяснить, совместимо ли значение B max и находится ли оно в допустимом диапазоне для этого нового округленного значения 3.
Потому что уменьшение количества витков вызовет пропорциональное увеличение B max , поэтому становится обязательной проверить, находится ли увеличенное значение B max в приемлемом диапазоне для наших 3 витков первичной обмотки.
Проверка счетчика B max путем подстановки следующих существующих значений получаем:
Vin (nom) = 12, f = 50000, N pri = 3, A с = 1.25
B макс = V дюйм (номинал) x 10 8 /4 x f x N (первичный) x A c
Bмакс. = 12 x 10 8 /4 x 50000 x 3 x 1,25
B макс. = 1600
Как видно, новый B макс. Значение для N ( pri) = 3 витка выглядит нормально и находится в пределах допустимого диапазона.Это также означает, что если в любое время вам захочется изменить количество витков N (первичный) , вы должны убедиться, что оно соответствует новому значению B max .
Напротив, можно сначала определить B max для желаемого количества витков первичной обмотки, а затем отрегулировать количество витков до этого значения, соответствующим образом изменив другие переменные в формуле.
Вторичные витки
Теперь мы знаем, как рассчитать первичную обмотку ферритового инверторного трансформатора SMPS, пора взглянуть на другую сторону, то есть на вторичную обмотку трансформатора.
Поскольку пиковое значение для вторичной обмотки должно составлять 310 В, мы хотели бы, чтобы значение сохранялось для всего диапазона напряжения батареи, начиная с 13 В до 10,5 В.
Без сомнения, нам придется использовать систему обратной связи для поддержания постоянный уровень выходного напряжения для противодействия низкому напряжению батареи или возрастающим колебаниям тока нагрузки.
Но для этого должен быть некоторый верхний запас или запас для облегчения этого автоматического управления. Запас +20 В выглядит достаточно хорошо, поэтому мы выбираем максимальное пиковое выходное напряжение как 310 + 20 = 330 В.
Это также означает, что трансформатор должен быть рассчитан на выдачу 310 В при минимальном напряжении батареи 10,5.
Для управления с обратной связью мы обычно используем саморегулирующуюся схему ШИМ, которая увеличивает ширину импульса при низком заряде батареи или высокой нагрузке и пропорционально сужает ее при отсутствии нагрузки или при оптимальном состоянии батареи.
Это означает, что при низком уровне заряда батареи ШИМ должен автоматически настраиваться на максимальный рабочий цикл для поддержания предусмотренного выхода 310 В. Можно предположить, что этот максимальный ШИМ составляет 98% от общего рабочего цикла.
Зазор 2% оставлен на мертвое время. Мертвое время — это нулевой интервал напряжения между каждой частотой полупериода, в течение которого полевые МОП-транзисторы или определенные силовые устройства остаются полностью отключенными. Это гарантирует гарантированную безопасность и предотвращает прострождение полевых МОП-транзисторов в переходные периоды двухтактных циклов.
Следовательно, входное питание будет минимальным, когда напряжение батареи достигнет минимального уровня, то есть когда В дюйм = В дюйм (мин) = 10.5 В. Это приведет к тому, что рабочий цикл будет максимально 98%.
Приведенные выше данные могут быть использованы для расчета среднего напряжения (среднеквадратичное значение постоянного тока), необходимого для того, чтобы первичная сторона трансформатора генерировала 310 В на вторичной, когда батарея имеет минимальное напряжение 10,5 В. Для этого мы умножаем 98% на 10,5. , как показано ниже:
0,98 x 10,5 В = 10,29 В, это номинальное напряжение, которое должно иметь первичная обмотка трансформатора.
Теперь мы знаем максимальное вторичное напряжение, которое составляет 330 В, и мы также знаем первичное напряжение, которое равно 10.29 В. Это позволяет нам получить соотношение двух сторон как: 330: 10,29 = 32,1.
Так как соотношение номинальных напряжений равно 32,1, передаточное число также должно быть в том же формате.
Значение, x: 3 = 32,1, где x = витки вторичной обмотки, 3 = витки первичной обмотки.
Решая это, мы можем быстро получить вторичное число витков
Следовательно, вторичные витки = 96,3.
На рисунке 96.3 показано количество витков вторичной обмотки, которое нам нужно для предлагаемого ферритового инверторного трансформатора, который мы проектируем.Как указывалось ранее, поскольку дробные значения трудно реализовать на практике, мы округляем его до 96 оборотов.
На этом наши расчеты завершены, и я надеюсь, что все читатели, должно быть, поняли, как просто рассчитать ферритовый трансформатор для конкретной схемы инвертора SMPS.
Расчет вспомогательной обмотки
Вспомогательная обмотка — это дополнительная обмотка, которая может потребоваться пользователю для некоторой внешней реализации.
Допустим, помимо 330 В на вторичной обмотке вам понадобится еще одна обмотка для получения 33 В для светодиодной лампы.Сначала мы рассчитаем соотношение витков вторичной обмотки : вспомогательной обмотки относительно номинала вторичной обмотки 310 В. Формула:
N A = V sec / (V aux + V d )
N A = вторичный: вспомогательный коэффициент, В sec = вторичное регулируемое выпрямленное напряжение, В aux = вспомогательное напряжение, В d = значение прямого падения диода для выпрямительного диода. Поскольку нам нужен высокоскоростной диод, мы будем использовать выпрямитель Шоттки с V d = 0.5V
Решение дает нам:
N A = 310 / (33 + 0,5) = 9,25, округлим его до 9.
Теперь давайте вычислим количество витков, необходимых для вспомогательной обмотки, мы получим это по формуле:
N aux = N sec / N A
Где N aux = вспомогательные витки, N sec = вторичные витки, N A = вспомогательное передаточное число.
Из наших предыдущих результатов мы имеем N sec = 96 и N A = 9, подставив их в приведенную выше формулу, мы получим:
N aux = 96/9 = 10.66, округляя это, мы получаем 11 оборотов. Таким образом, для получения 33 В нам потребуется 11 витков на вторичной стороне.
Таким образом, вы можете выбрать размер вспомогательной обмотки по своему усмотрению.
ЗаключениеВ этом посте мы узнали, как рассчитать и спроектировать инверторные трансформаторы на основе ферритового сердечника, выполнив следующие действия:
- Расчет первичных витков
- Расчет вторичных витков
- Определить и подтвердить B max
- Определите максимальное вторичное напряжение для ШИМ-управления с обратной связью
- Найдите передаточное отношение первичной вторичной обмотки
- Вычислите количество витков вторичной обмотки
- Вычислите количество витков вспомогательной обмотки
Используя вышеуказанные формулы и расчеты, заинтересованный пользователь может легко спроектировать индивидуальный инвертор на основе ферритового сердечника для применения в импульсных источниках питания.
Для вопросов и сомнений, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже, я постараюсь решить как можно скорее
Более подробную информацию можно найти по этой ссылке:
Как рассчитать импульсные источники питания
О компании Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!
— Европейский институт пассивных компонентов
Как показано на эквивалентной схеме трансформатора, трансформаторы обладают множеством паразитных свойств, которые могут отрицательно влиять на сигнал. Поэтому в этой главе объясняется, почему и где применяются трансформаторы. В дополнительном разделе рассматриваются требования к трансформаторам сигналов.В заключение главы описаны некоторые стандартные трансформаторы, имеющиеся в продаже.
3.1 Функции и области применения трансформаторовБлагодаря своей функциональности трансформаторы могут использоваться для различных задач:
- Изоляция: трансформаторы состоят из нескольких обмоток. В зависимости от дополнительной изоляции различные потенциалы могут быть разделены или изолированы друг от друга
- Преобразование напряжения: напряжение преобразовывается пропорционально соотношению витков
- Преобразование тока: токи преобразуются обратно пропорционально соотношению витков (см. Главу I / 1.9)
- Согласование импеданса: импедансы преобразуются как квадрат отношения витков
Это дает основания для различных применений трансформаторов:
- Источники напряжения (питания): здесь основными функциями трансформатора являются преобразование напряжения и изоляция.
- Преобразователи тока: здесь основная функция заключается в преобразовании больших токов в малые измеримые токи.
- Импульсные трансформаторы, например приводные трансформаторы для транзисторов: основная функция — изоляция; иногда для управления транзистором также требуются более высокие напряжения.
- Преобразователи данных: здесь также основная функция — изоляция.Кроме того, иногда приходится согласовывать разные импедансы или увеличивать напряжения.
используются в линиях передачи данных в основном для развязки и согласования импеданса. В этом случае сигнал не должен измениться. Из главы I / 1.9 мы знаем, что ток намагничивания не передается на вторичную обмотку. По этой причине трансформатор должен иметь максимально возможную главную индуктивность.
Профили сигналов обычно представляют собой прямоугольные импульсы, т.е. они содержат большое количество гармоник. Для трансформатора это означает, что его трансформирующие свойства должны быть как можно более постоянными вплоть до высоких частот. Взглянув на эквивалентную схему трансформатора (глава I / 2.3, стр. 81 и далее), становится очевидным, что индуктивности рассеяния вносят вклад в дополнительное частотно-зависимое затухание сигнала. Следовательно, индуктивность рассеяния должна быть как можно ниже. Поэтому в сигнальных трансформаторах обычно используются кольцевые сердечники с высокой проницаемостью.Обмотки как минимум бифилярные; намотать скрученными проводами еще лучше. Поскольку передаваемая мощность довольно мала, DCR имеет второстепенное значение.
Прямые параметры, такие как индуктивность рассеяния, межобмоточная емкость и т. Д., Обычно не указываются в технических характеристиках сигнальных трансформаторов, а скорее указываются соответствующие параметры, такие как вносимые потери, возвратные потери и т. Д.
Наиболее важные параметры определены следующим образом:
• Вносимые потери IL: Измерение потерь, вызванных трансформатором.
U o = выходное напряжение; U i = входное напряжение
• Обратные потери RL: Измерение энергии, отраженной обратно от трансформатора из-за несовершенного согласования импеданса.
Z S = полное сопротивление источника; Z L = сопротивление нагрузки
• Подавление синфазного сигнала: мера подавления помех постоянного тока
• Общее гармоническое искажение: соотношение между полной энергией гармоник и энергией основной гармоники.
• Полоса пропускания: диапазон частот, в котором вносимые потери менее 3 дБ
3.3 Влияние трансформатора на возвратные потери Обратные потериОбратные потери — это выражение в децибелах (дБ) мощности, отраженной в линии передачи от несовпадающей нагрузки, в зависимости от мощности передаваемого падающего сигнала. Отраженный сигнал нарушает полезный сигнал и, если он достаточно сильный, вызовет ошибки передачи данных в линиях передачи данных или ухудшение качества звука в речевых цепях.
Уравнение для расчета возвратных потерь на основе характеристического комплексного полного сопротивления линии Z O и действительной комплексной нагрузки Z L показано ниже:
Разложив уравнение обратных потерь на сопротивление и реактивное сопротивление, мы получим следующую формулу:
Поскольку обратные потери являются функцией полного сопротивления линии и нагрузки, характеристическое сопротивление трансформатора, катушки индуктивности или дросселя будет влиять на обратные потери.Простая развертка импеданса магнитного компонента показывает, что импеданс изменяется по частоте, следовательно, обратные потери меняются по частоте. Мы обсудим влияние трансформатора на возвратные потери позже. Теперь давайте исследуем связь возвратных потерь с другими распространенными терминами отражения.
Коэффициент отражения
Хотя возвратные потери обычно используются для обозначения отражений линий в магнитной промышленности; Более распространенным термином в электронной промышленности для обозначения отражений является комплексный коэффициент отражения, гамма, который обозначается либо латинским символом G, либо, чаще, эквивалентным греческим символом Γ (гамма).Комплексный коэффициент отражения Γ имеет часть величины, называемую ρ (rho), и часть угла фазы Φ (Phi). Те из вас, кто знаком с диаграммой Смита, знают, что радиус круга, охватывающего диаграмму Смита, равен единице.
Коэффициент отражения, гамма, определяется как отношение сигнала отраженного напряжения к сигналу падающего напряжения. Уравнение для гаммы:
Имейте в виду, что так же, как импеданс является комплексным числом, гамма может быть выражена либо в полярном формате с помощью rho и Phi, либо в прямоугольном формате:
Обратные потери, выраженные в единицах гаммы, показаны в уравнении ниже:
Коэффициент стоячей волны
Отражения на линии передачи, вызванные рассогласованием импеданса, проявляются в огибающей комбинированных форм падающей и отраженной волны.Коэффициент стоячей волны, КСВ, представляет собой отношение максимального значения результирующей огибающей РЧ E MAX к минимальному значению E MIN .
Рис. 2.63: Коэффициент стоячей волны
Коэффициент стоячей волны, выраженный через коэффициент отражения, показан ниже:
Потери передачи
Последнее выражение отражения сигнала, которое мы обсудим, — это потери передачи. Потери при передаче — это просто отношение мощности, передаваемой нагрузке, к мощности падающего сигнала.Потери при передаче в сети без потерь, выраженные через коэффициент отражения, показаны ниже:
Не забывайте, что величина гаммы (| Γ |) равна rho (ρ), и любую форму можно найти в публикациях и документах, касающихся отражений.
Связанные термины
Просматривая формулу комплексного коэффициента отражения, мы видим, что чем ближе импеданс нагрузки Z L к характеристическому сопротивлению линии ZO, тем ближе к нулю коэффициент отражения.По мере увеличения несоответствия между двумя импедансами коэффициент отражения увеличивается до максимальной величины, равной единице.
В таблице ниже показано, как изменяющийся комплексный коэффициент отражения соотносится с КСВ, обратными потерями и потерями при передаче. Как можно видеть, идеальное совпадение приводит к КСВ, равному 1, и бесконечным обратным потерям. Точно так же обрыв или короткое замыкание в нагрузке приведет к бесконечному КСВ и возвратным потерям 0 дБ.
Табл. 2.32: Связь между коэффициентом отражения и коэффициентом стоячей волны
При отображении на диаграмме Смита взаимосвязь становится еще более очевидной, поскольку постоянные значения всех четырех параметров изображены на диаграмме в виде кружков.
Рис. 2.64: Диаграмма Смита
Максимальная передача мощности
Максимальная передача мощности достигается от источника к нагрузке, когда полное сопротивление источника равно комплексно сопряженному сопротивлению нагрузки. Это не только максимизирует мощность, но и минимизирует энергию отражения назад к источнику.
Рис. 2.65: Комплексный источник и загрузка
Обратные потери при согласованной нагрузке
Давайте возьмем пример согласованной строки и загрузки.Предположим, что Z O = 100 Ом в приложении ADSL, и что оно ограничено чисто резистивной нагрузкой 100 Ом.
Рис. 2.66: Обратный убыток
где:
Z O = 100 + 0j Ом; Z L = 100 + 0j Ом
Поскольку нагрузка и источник являются чисто резистивными, обратные потери будут одинаковыми на любой частоте. Подстановка и вычисление показывают, что RL = ∞.
Обратные потери при несоответствующей нагрузке
Давайте возьмем тот же самый пример идеального трансформатора, но с немного несоответствующей нагрузкой.Предположим, что Z O = 100 + 0j Ом, как и раньше, но теперь мы рассчитаем возвратные потери для ряда чисто резистивных сопротивлений нагрузки, чтобы показать, как на возвратные потери влияет рассогласование. Снова используется резистивная нагрузка, так что обратные потери не зависят от частоты.
Табл. 2.33: Возвратные потери при несовпадении
Результаты показывают, что обратные потери являются функцией несоответствия и независимо от того, в каком направлении находится несоответствие. Если мы посмотрим на случай слегка несовпадающей линии по сравнению с нагрузкой, мы увидим, что она не зависит от частоты, если линия и нагрузка чисто резистивный.Также обратите внимание, что если бы совпадение было идеальным, возвратные потери были бы бесконечными.
Рис. 2.67: Обратный убыток
Обратные потери с почти идеальным трансформатором
Теперь давайте возьмем тот же пример согласованной линии и нагрузки, но добавим трансформатор 1: 1, который идеально подходит, за исключением того, что индуктивность первичной обмотки составляет L P = 600 мкГн. Мы снова предполагаем, что полное сопротивление линии равно 100 Ом, как и полное сопротивление нагрузки.
Когда у нас был идеальный трансформатор с полностью резистивным импедансом как линии, так и нагрузки, наши возвратные потери не изменялись по частоте и были одинаковыми на любой частоте.Однако теперь индуктивность будет изменяться по частоте, в результате чего эффективная нагрузка будет изменяться по частоте. Расчет обратных потерь также становится более сложным из-за сложного сопротивления нагрузки.
Вместо того, чтобы выполнять все сложные вычисления импеданса, я покажу шаги, необходимые для расчета обратных потерь.
Шаг 1 : Используя расчеты преобразования импеданса, преобразуйте импеданс на той же стороне идеального трансформатора, что и индуктивность первичной обмотки.В этом случае идеальным трансформатором является трансформатор 1: 1, и нагрузка не изменяется.
Рис. 2.68: Обратные потери трансформатора
Шаг 2 : Объедините X L текущий Z L = R L + 0j с результирующим Z L ’, который является комплексным.
Рис. 2.69: Обратные потери с импедансом ZL ‘
Шаг 3 : Рассчитайте обратные потери, используя результирующую нагрузку и исходное сопротивление резистивной линии.
Результаты : Глядя на результаты по частоте, мы видим, что индуктивность на нижнем конце несоответствует из-за индуктивности, замыкающей нагрузку. Чем ниже индуктивность первичной обмотки, тем больше будет шунтироваться нагрузка. Глядя на графики, мы видим, что возвратные потери из-за первичной индуктивности будут вести себя так же, как фильтр, поскольку у него есть изгиб, который будет изменяться в зависимости от индуктивности, а наклон после изгиба составляет 20 дБ за декаду.
Табл.2.34: Обратные потери при 600 мкГн L pri на идеальном трансформаторе
Рис. 2.70: Обратные потери при 600 мкГн L pri
Обратные потери с добавленной индуктивностью рассеяния
Рис. 2.71: Обратные потери с индуктивностью рассеяния
Теперь добавим индуктивность рассеяния 1 мкГн к тому же трансформатору при тех же условиях нагрузки. Эффективная нагрузка рассчитывается таким же образом, как ZL ’- реактивное сопротивление первичной обмотки параллельно импедансу нагрузки после преобразования.ZL ’’ — это ZL ’с добавленным к нему последовательным реактивным сопротивлением индуктивности рассеяния.
Рис. 2.72: Обратные потери с индуктивностью рассеяния и Z L ‘
Используя ту же формулу возвратных потерь, мы можем затем рассчитать наши возвратные потери на различных частотах. Из представленных на графике результатов видно, что на возвратные потери на высоких частотах влияет индуктивность рассеяния
Табл. 2.35: Обратные потери с 600 мкГн L pri при индуктивности рассеяния 1 мкГн
Фиг.2.73: Обратные потери при 600 мкГн L pri и индуктивности рассеяния 1 мкГн
Для большинства трансформаторов индуктивность первичной обмотки и индуктивность рассеяния будут иметь наибольшее влияние на возвратные потери при условии, что выбранное соотношение витков эффективно согласовывает сопротивление нагрузки с полным сопротивлением линии.
Обратные потери с неидеальным трансформатором
С помощью модели линейного трансформатора, которая обычно используется при проектировании низкочастотных трансформаторов, мы можем рассчитать теоретические возвратные потери на основе анализа сосредоточенных параметров.За исключением межобмоточной емкости, мы можем уменьшить модель линейного трансформатора до импеданса нагрузки, комбинируя элементы параллельно или последовательно. Имейте в виду, что сопротивление вторичной обмотки постоянному току и Z L должны быть преобразованы путем деления на n2 при поднесении к линейной стороне модели.
Рис. 2.74: Обратные потери реальных трансформаторов
Межобмоточная емкость не может быть смоделирована так просто, потому что она не находится ни на стороне линии, ни на стороне нагрузки модели и не может быть преобразована в эквивалентную нагрузку.На низких частотах межобмоточная емкость действует как разрыв трансформатора, и обычно ею можно пренебречь. Фактически, большинство программ моделирования трансформаторов игнорируют межобмоточную емкость, поскольку индуктивность рассеяния и индуктивность первичной обмотки являются доминирующими элементами. Однако в некоторых конструкциях, где межобмоточная емкость довольно велика, а рабочие частоты высоки, она может стать очень важным фактором. Достаточно сказать, что если в модель необходимо включить межобмоточную емкость, было бы разумно использовать более сложную программу анализа, такую как LTspice.
Давайте теперь посмотрим на модель линейного трансформатора для теоретического трансформатора ADSL, показанного ниже, с нагрузкой, которая немного отличается от идеальных 25 Ом для идеального согласования. Мы возьмем это и смоделируем влияние различных элементов, смотря на это параметр за параметром.
Рис. 2.75: Обратные потери трансформатора ADSL
Эффект обратных потерь DCR
Эффект обратных потерь сопротивления постоянному току в приведенном ниже примере выделяет два наблюдения.Во-первых, даже несмотря на то, что сопротивление вторичной обмотки на 1,5 Ом ниже по сравнению с сопротивлением первичной обмотки 3,0 Ом, влияние на возвратные потери намного больше. Причина этого в том, что вторичная обмотка 1,5 Ом при отражении от первичной обмотки трансформатора воспринимается как 6,0 Ом.
Также обратите внимание, что на меньшее число возвратных потерь лишь незначительно влияют другие элементы, которые имеют значительно лучшие возвратные потери в одиночку. Обратные потери, связанные только с сопротивлением вторичной обмотки, составляют примерно 30 дБ, в то время как обратные потери из-за сопротивления первичной обмотки составляют примерно 37 дБ.В совокупности чистый эффект — это возвратные потери 27 дБ.
Рис. 2.76: Обратный убыток
Эффект обратных потерь индуктивности рассеяния и распределенной емкости
Также интересно сравнить влияние на возвратные потери индуктивности рассеяния и параметров распределительной емкости трансформатора. Из приведенного ниже примера видно, что эффекты, обусловленные исключительно индуктивностью рассеяния, показывают уменьшающиеся возвратные потери со скоростью 20 дБ за декаду.Теперь, глядя на распределенную емкость, мы видим, что она вызывает затухание высоких частот с той же скоростью, что и колено, на более высокой частоте.
Сравнение становится интересным, когда мы рассматриваем комбинированный аффект. В совокупности чистым результатом является улучшение возвратных убытков. Почему это? Если вы помните в нашем предыдущем обсуждении, обратные потери являются функцией рассогласования независимо от того, в каком направлении находится рассогласование. В этом примере рассогласование происходит в противоположных направлениях, поэтому добавление эффекта распределенной емкости фактически улучшает общие возвратные потери.
Если подумать об этом с аналитической точки зрения, что происходит в эквивалентной схеме? Отраженная нагрузка увеличивается на реактивное сопротивление из-за индуктивности рассеяния, вызывая рассогласование. Однако реактивное сопротивление распределенной емкости параллельно за счет уменьшения рассогласования до оптимальной отраженной нагрузки 100 Ом.
Рис. 2.77: Обратные потери с индуктивностью рассеяния
Эффект обратных потерь межобмоточной емкости
Как упоминалось ранее, влияние межобмоточной емкости очень сложно рассчитать с помощью простых преобразований эквивалентного импеданса.Проблема в том, что межобмоточная емкость разделяется обеими обмотками и не явно находится на одной стороне идеального трансформатора или другой. Таким образом, влияние на модель схемы не так однозначно и требует более сложных методов моделирования. Пример ниже был смоделирован с помощью PSPICE, а не с помощью простых вычислений.
Обычно, однако, межобмоточная емкость очень мало влияет на возвратные потери по сравнению с индуктивностью рассеяния, и ею можно пренебречь.Однако следует сделать предупреждение, поскольку в случаях, когда индуктивность рассеяния очень мала, а межобмоточная емкость очень высока, межобмоточная емкость может стать фактором, с которым нужно считаться.
Рис. 2.78: Обратные потери и межобмоточная емкость
Эффект обратных потерь из-за потерь в резистивном сердечнике и индуктивности
В этом примере мы сравниваем возвратные потери из-за индуктивности первичной обмотки, а также с резистивными потерями в сердечнике, предполагая, что коэффициент потерь в сердечнике R cAlpha равен 0.44. Как видно из обратных потерь из-за комбинированного эффекта, резистивные потери в сердечнике имеют очень минимальное влияние. В приложениях с очень низкими частотами, таких как аудио, резистивные потери в сердечнике могут иметь значение.
Рис. 2.79: Обратные потери и потери в сердечнике / L-значение
Эффект обратных потерь всех параметров
Наконец, глядя на влияние всех параметров вместе, мы можем определить, какие факторы являются существенными в типичном применении трансформатора.Как видно из результатов ниже, индуктивность рассеяния и индуктивность первичной обмотки являются движущими факторами. В то время как другие паразитные параметры действительно играют роль в формировании реакции на возвратные потери, они играют относительно незначительную роль в типичной конструкции трансформатора.
Рис. 2.80: Обратные потери со всеми параметрами
Более пристальный взгляд на доминирующие параметры
В заключение мы более подробно рассмотрим основные параметры трансформатора.На верхнем графике показаны возвратные потери различных моделей в сравнении с идеальным трансформатором с немного несовпадающей нагрузкой. Затем нижний график просто увеличивает масштаб неидеальных трансформаторов.
Практический совет:
Эти графики подчеркивают тот факт, что первичная обмотка и индуктивность рассеяния являются параметрами, которые обычно определяют возвратные потери, и что в большинстве приложений есть основания игнорировать межобмоточную емкость.
Фиг.2.81: Обратные потери и влияние доминирующих параметров L первичный / L утечка
ABC CLR: Глава L Индукторы
Применения для трансформаторов
Лицензионный контент EPCI: Würth Elektronik eiSos, Trilogy of Magnetics, распечатки справочника можно заказать здесь.
Содержание этой страницы находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0.
Электронные трансформаторы — Проектирование импульсных трансформаторов
(A) Требования. Характеристики импульсного трансформатора обычно определяются следующим:
- Импульсное напряжение.
- Коэффициент напряжения.
- Длительность импульса.
- Частота повторения.
- Уровень мощности или сопротивления.
- Наклон фронта.
- Обвес сверху.
- Величина допустимого замаха.
- Тип нагрузки.
Расчетные данные для обеспечения выполнения этих требований представлены в предыдущих разделах в виде нескольких наборов кривых.Ниже описаны шаги, которые необходимо выполнить при использовании этих кривых в целях проектирования.
(B) Начало проектирования. Первый шаг в разработке дизайна — это выбор сердечника. Полезно, если существует какая-либо предыдущая конструкция, близкая по номиналу к трансформатору, который будет спроектирован.
После выбора сердечника, который будет использоваться, разработчик должен определить количество витков. В импульсных трансформаторах, рассчитанных на высокое напряжение, ограничивающим фактором обычно является плотность магнитного потока.Если да, то для однонаправленных импульсов количество витков может быть получено следующим образом:
| [138] |
Для прямоугольной волны e = E и
или же
| [139] |
где
E = импульсное напряжение
τ = длительность импульса в секундах
B = допустимая плотность потока в гауссах
A c = сечение жилы в квадратных дюймах
N = количество витков.
Во многих конструкциях количество провалов или обратных колебаний, которые допускаются в конце импульса, определяет количество витков из-за их отношения к OCL трансформатора.
После определения витков следует оценить соответствующее чередование обмоток и рассчитать индуктивность и емкость рассеяния.
После оценки индуктивности рассеяния и емкости обмотки характеристики входного каскада для линейных нагрузок можно найти на рис.230 и 231. Аналогичным образом, из OCL и емкости обмотки формы верхней и задней кромки показаны на фиг. 234 и 235. Если характеристики по этим кривым удовлетворительны и катушка подходит к сердечнику, расчет завершен.
(C) Окончательные расчеты. Предварительные расчеты могут показать слишком большой наклон на переднем фронте импульса (как это часто бывает с новыми конструкциями). Два коэффициента демпфирования R 1 / 2L S и 1 / 2R 2 C 2 влияют на наклон передней кромки, и предварительные расчеты показывают, какой из них является преобладающим.Иногда можно увеличить индуктивность или емкость рассеяния без значительного увеличения постоянной времени T , и это можно использовать для уменьшения крутизны.
Если после этих регулировок наклон передней кромки все еще слишком велик, вероятно, выбранный сердечник не соответствует требованиям. Небольшие размеры сердечника желательны для низкой индуктивности рассеяния и емкости обмотки. Малая площадь сердечника A o может потребоваться слишком много витков для размещения сердечника. Эти два соображения работают друг против друга, поэтому правильный выбор сердечника является проблемой в любом дизайне.
Если рассчитанный наклон передней кромки почти достаточно хорош, его можно улучшить одним из следующих способов:
- Измените количество поворотов.
- Уменьшить размер ядра.
- Изменить чередование.
- Увеличьте толщину изоляции.
- Уменьшите диэлектрическую проницаемость изоляции.
Высокая емкость — частая причина плохой работы, и пункты (b) — (e) часто могут быть изменены для уменьшения емкости.Иногда можно изменить схему в лучшую сторону и тем самым сделать неисправный трансформатор приемлемым. Одним из примеров этого является окончание линии передачи. Оконечное сопротивление линии может быть размещено как на первичной, так и на вторичной стороне. Если он размещен на первичной стороне, как правило, передний край значительно улучшается. На рисунке 231 это улучшение не показано, поскольку оно было построено для рисунка 229. Для сопротивления на первичной стороне коэффициент демпфирования сводится к единственному члену.
| [140] |
Улучшение характеристик задней кромки обычно сопровождается улучшением передней кромки.
Проницаемость керна важна, поскольку для получения необходимого OCL с материалом керна с высокой проницаемостью требуется меньше витков. Проницаемость в начале задней кромки (точка b ‘, рис. 236) наиболее важна по двум причинам: спад в этой точке зависит от OCL, , так что при заданной величине спада повороты включаются. сердечник фиксируется; Кроме того, данные о нормальной проницаемости применимы к таким точкам, как b ‘. Плотность потока выбирается с двумя целями: она должна быть как можно более высокой для небольших размеров, но не настолько высокой, чтобы приводить к чрезмерному току намагничивания и обратному напряжению.
Теория импульсного трансформатора— Gowanda Electronics
Примером применения силового импульсного трансформатора может быть точное управление нагревательным элементом от фиксированного источника постоянного напряжения. Напряжение может повышаться или понижаться в зависимости от коэффициента трансформации импульсного трансформатора. Питание импульсного трансформатора включается и выключается с помощью переключателя (или переключающего устройства) с рабочей частотой и длительностью импульса, которые обеспечивают необходимое количество энергии.Следовательно, температура также контролируется. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между входом и выходом. Трансформаторы, используемые в источниках питания прямого преобразователя, в основном представляют собой импульсные трансформаторы силового типа. Существуют конструкции мощных импульсных трансформаторов, мощность которых превышает 500 киловатт.
Конструкция импульсного трансформатора сигнального типа ориентирована на выдачу сигнала на выходе. Трансформатор выдает импульсный сигнал или серию импульсов.Коэффициент трансформации импульсного трансформатора можно использовать для регулировки амплитуды сигнала и обеспечения согласования импеданса между источником и нагрузкой. Импульсные трансформаторы часто используются при передаче цифровых данных и в схемах управления затвором транзисторов, F.E.T., S.C.R. и т. Д. В последнем случае импульсные трансформаторы могут упоминаться как трансформаторы затвора или трансформаторы управления затвором. Импульсные трансформаторы сигнального типа работают с относительно низкими уровнями мощности. Для передачи цифровых данных трансформаторы сконструированы так, чтобы минимизировать искажение сигнала.Трансформаторы могут работать с постоянным током смещения. Многие импульсные трансформаторы сигналов также относятся к широкополосным трансформаторам. Импульсные трансформаторы сигнального типа часто используются в системах связи и цифровых сетях.
Конструкции импульсных трансформаторовшироко различаются по номинальной мощности, индуктивности, уровню напряжения (от низкого до высокого), рабочей частоте, размеру, импедансу, полосе пропускания (частотной характеристике), упаковке, емкости обмотки и другим параметрам. Разработчики стараются минимизировать паразитные элементы, такие как индуктивность рассеяния и емкость обмотки, используя конфигурации обмоток, которые оптимизируют связь между обмотками.
Gowanda разрабатывает и производит импульсные трансформаторы из самых разных материалов и размеров. Сюда входят различные стандартные типы структур «сердечник с бобиной» (E, EP, EFD, PQ, POT, U и другие), тороиды и некоторые нестандартные конструкции. Наши верхние пределы — 40 фунтов веса и 2 киловатта мощности. Наши возможности включают обмотку из фольги, обмотку из тонкой проволоки и идеальное наслоение. Для тороидов список включает секторную обмотку, обмотку с прогрессивной обмоткой, обмотку в ряд и обмотку с прогрессивным рядом.Gowanda имеет множество намоточных машин, в том числе программируемые автоматизированные машины и машины для заклейки тороидов. Gowanda имеет вакуумные камеры для вакуумной пропитки, а также может инкапсулировать. Для обеспечения качества Gowanda использует программируемые автоматизированные испытательные машины. Большая часть нашей продукции проходит 100% тестирование на этих машинах.
Калькулятор трансформатора ИИП| Дэйв Оллмон
Другой калькулятор трансформатора
Много раз мне приходилось просматривать старую документацию, чтобы понять, как намотать трансформатор.я решил поместите расчеты в веб-калькулятор. Это простой калькулятор — он просто вычисляет число оборотов. Вы должны выяснить, какого размера должна быть проволока и поместится ли она на шпульку.
Две вещи, которые вам нужно знать о трансформаторе, — это Bmax, о котором вы обычно можете догадаться без тоже много хлопот, а площадь сечения в см 2 . Bmax — максимальный поток плотность, которую вы хотите в ядре.1500G с сердечником потенциометра 3622-77 на частоте 25 кГц будет производить 0,68 Вт потерь в сердечнике. Уменьшайте Bmax по мере увеличения частоты. Не используйте тип 77 выше 100 кГц. Для типа 77 похоже, что вы не сможете насытить сердечник, если вы держите Bmax ниже 3000, но тогда эти потери в сердечнике доставит вам. От половины до одной трети более уместно. Ваши очереди count будет увеличиваться при уменьшении Bmax. Как и ваши потери на обмотке. Ae — площадь поперечного сечения, и это всегда есть в таблице данных.Если указано в мм 2 разделите на 100, чтобы получить см 2 .
Обратите внимание на частоту переключения. Если вы используете что-то вроде LM3524D, частота его работы в два раза больше. фактическая частота трансформатора. Если он имеет тактовую частоту 50 кГц, трансформатор работает только на 25 кГц. Если вы не примете это во внимание, вы создадите трансформатор, который будет слишком мал для частоты.
Когда я получаю частичное включение первичной обмотки, я округляю ее в большую сторону. Это безопаснее, чем округление в меньшую сторону. Более высокие обороты на первичной обмотке означает большую индуктивность и меньший ток при той же частоте. Если вы округлите, вы можете увеличьте B до точки насыщения или перегрева сердечника. Вам также нужно будет решить, нужно ли вам округлите все вторичные обмотки, так как округление первичной обмотки изменяет количество необходимых витков вторичной обмотки.
Калькулятор взаимной индуктивности• Калькуляторы электрических, ВЧ и электроники • Онлайн-преобразователи единиц
Этот калькулятор определяет взаимную индуктивность двух связанных индукторов.
Пример: Рассчитайте взаимную индуктивность двух соседних индукторов 10 мкГн и 5 мкГн с коэффициентом связи 0,5.
Вход
Индуктивность первой катушки, л 1
генри (H) миллигенри (мГн) микрогенри (мкГн) наногенри (нГн) пикогенри (pH)
Индуктивность второй катушки, L 2 миллигенри (мГн)
Коэффициент связи, k
0 ≤ k ≤ 1
Выход
Взаимная индуктивность
M миллигенри (мГн)
Введите значения индуктивности и коэффициента связи, выберите единицы измерения индуктивности в генри (H), миллигенри (мГн), микрогенри (мкГн), наногенри (нГн) или пикогенри (pH) и нажмите или коснитесь кнопки Calculate .
Токоизмерительные клещи (или клещи) с разъемным сердечником используют измерительный трансформатор для безопасного измерения уровней тока без необходимости подключения счетчика к электрической цепи. Счетчик работает по принципу взаимной индуктивности. Зажим измерителя содержит магнитопровод и намотанную на него катушку. Проводник, по которому измеряется ток, действует как первичная обмотка трансформатора, а катушка зажима — как вторичная обмотка. Электродвижущая сила, индуцированная в катушке зажима, пропорциональна току, протекающему в проводнике, воспринимаемому вторичной катушкой.Измеритель измеряет напряжение на катушке клещей и выдает показания в единицах электрического тока
Калькулятор определит взаимную индуктивность M двух связанных индукторов по следующей формуле:
где k — коэффициент связи или связь коэффициент, L₁ — индуктивность первой катушки, а L₂ — индуктивность второй катушки. Коэффициент связи определяется как отношение взаимной индуктивности двух катушек к максимально возможному значению их взаимной индуктивности.Он колеблется от 0 до 1. Коэффициент связи зависит от близости катушек, их сердечника, их взаимной ориентации и их намотки. Для слабосвязанных катушек k <0,5 и для плотно связанных катушек k> 0,5. Если две катушки плотно намотаны одна на другую катушку на общем ферромагнитном сердечнике, они называются идеально связанными катушками, и значение k приближается к 1. Если расстояние между катушками велико, k очень мало и приближается к нуль.
Тороидальный трансформатор и тороидальный дроссель в импульсном блоке питания
Пример расчетов.Коэффициент связи двух катушек 2 мкГн и 3 мкГн составляет 0,5. Взаимная индуктивность M в мкГн (микрогенри) составляет
Две катушки с взаимной индуктивностью на принципиальной схеме
Когда ток из внешней цепи через катушку индуктивности L₁ увеличивается, он создает увеличивающееся магнитное поле вокруг катушки, в котором накапливается энергия. Если ток уменьшается, магнитное поле также уменьшается. Это индуцирует на катушке напряжение в направлении, противоположном току, и накопленная энергия возвращается в цепь.Если рядом с первой катушкой расположена другая катушка L₂, магнитное поле, создаваемое в первой катушке, индуцирует напряжение во второй катушке. Если несколько катушек связаны друг с другом общим магнитным полем, говорят, что они обладают взаимной индуктивностью. Обычно обозначается буквой М и измеряется в единицах индуктивности (генри).
Взаимная индуктивность в вашем автомобиле: трансформатор используется для создания искр в свечах зажигания вашего автомобиля.
