Расчет тороидального трансформатора программа. Расчет тороидального трансформатора: пошаговое руководство

Как рассчитать количество витков и выбрать сердечник для тороидального трансформатора. Какие параметры нужно учитывать при проектировании. Как согласовать импедансы с помощью тороидального трансформатора.

Содержание

Основные этапы расчета тороидального трансформатора

Проектирование тороидального трансформатора включает несколько ключевых этапов:

  1. Определение требуемых параметров трансформатора (мощность, напряжения, токи)
  2. Выбор подходящего тороидального сердечника
  3. Расчет количества витков первичной и вторичной обмоток
  4. Выбор провода для обмоток
  5. Расчет габаритных размеров и массы трансформатора

Рассмотрим подробнее каждый из этих этапов.

Определение требуемых параметров трансформатора

Прежде чем приступать к расчетам, необходимо четко определить технические требования к трансформатору:

  • Номинальная мощность
  • Напряжение и ток первичной обмотки
  • Напряжения и токи вторичных обмоток
  • Рабочая частота
  • Требования по изоляции между обмотками

Эти параметры служат исходными данными для дальнейших расчетов.


Выбор тороидального сердечника

Правильный выбор сердечника — один из ключевых моментов проектирования. Основные параметры, на которые нужно обратить внимание:

  • Материал сердечника (должен соответствовать рабочей частоте)
  • Габаритные размеры (должны обеспечивать необходимую мощность)
  • Магнитная проницаемость
  • Индуктивность на виток AL

Для низкочастотных трансформаторов (50-60 Гц) обычно используются сердечники из электротехнической стали. Для высокочастотных применений подходят ферритовые сердечники.

Расчет количества витков обмоток

Количество витков первичной обмотки N1 рассчитывается по формуле:

N1 = (U1 * 10^4) / (4.44 * f * B * S)

Где:

  • U1 — напряжение первичной обмотки
  • f — частота
  • B — индукция в сердечнике (обычно 1-1.5 Тл)
  • S — площадь сечения сердечника

Количество витков вторичной обмотки N2 определяется из соотношения:

N2 = N1 * (U2 / U1)

Где U2 — требуемое напряжение вторичной обмотки.

Выбор провода для обмоток

Сечение провода обмоток выбирается исходя из допустимой плотности тока (обычно 3-5 А/мм2). Диаметр провода d рассчитывается по формуле:


d = sqrt((4 * I) / (π * j))

Где:

  • I — ток в обмотке
  • j — допустимая плотность тока

Для тонких проводов следует учитывать скин-эффект на высоких частотах.

Расчет габаритных размеров и массы

Габаритные размеры трансформатора определяются размерами выбранного сердечника и толщиной обмоток. Масса рассчитывается как сумма масс сердечника и обмоточных проводов.

Важно оставить запас по площади окна сердечника для размещения всех обмоток с учетом изоляции.

Проверка расчетов и оптимизация конструкции

После выполнения всех расчетов рекомендуется:

  • Проверить коэффициент заполнения окна сердечника
  • Рассчитать потери в сердечнике и обмотках
  • Оценить температуру нагрева трансформатора
  • При необходимости — скорректировать параметры для оптимизации конструкции

Правильно спроектированный тороидальный трансформатор обеспечивает высокий КПД и минимальные габариты при заданной мощности.

Расчет согласующего ВЧ трансформатора

Для согласования импедансов в ВЧ схемах часто применяются тороидальные трансформаторы. Рассмотрим порядок расчета такого трансформатора:


  1. Определяем требуемый коэффициент трансформации N: N = sqrt(Z1/Z2) где Z1 и Z2 — согласуемые импедансы
  2. Рассчитываем индуктивность первичной обмотки: L1 = 4*Z1 / (2*π*f) где f — нижняя рабочая частота
  3. Выбираем подходящий ферритовый сердечник и узнаем его AL
  4. Рассчитываем число витков первичной обмотки: N1 = 100 * sqrt(L1 / AL)
  5. Определяем число витков вторичной обмотки: N2 = N1 / N

Такой трансформатор обеспечит согласование импедансов в заданном диапазоне частот.

Особенности расчета многообмоточных трансформаторов

При проектировании трансформаторов с несколькими вторичными обмотками необходимо учитывать следующие моменты:

  • Суммарная мощность вторичных обмоток не должна превышать номинальную мощность трансформатора
  • Сечение окна сердечника должно быть достаточным для размещения всех обмоток
  • Следует учитывать взаимное влияние обмоток друг на друга
  • При существенной разнице напряжений обмоток может потребоваться секционирование

Расчет многообмоточных трансформаторов обычно выполняется итерационным методом с последовательным уточнением параметров.


Программы для автоматизации расчетов

Для упрощения процесса проектирования тороидальных трансформаторов существуют специализированные программы, например:

  • Toroid Transformer Designer
  • Toroid Coil Calculator
  • Transformer Design Software

Такие программы позволяют быстро выполнить необходимые расчеты и оптимизировать конструкцию трансформатора. Однако важно понимать принципы расчета и уметь проверять результаты.

Рекомендации по намотке тороидальных трансформаторов

При изготовлении тороидального трансформатора следует придерживаться следующих правил:

  • Равномерно распределять витки по всей длине сердечника
  • Избегать перехлеста витков и образования «бугров»
  • Обеспечить надежную изоляцию между обмотками
  • Выводы обмоток располагать на расстоянии друг от друга
  • При необходимости применять секционирование обмоток

Правильная намотка обеспечивает заданные параметры и надежность работы трансформатора.


Расчет Тороидального Трансформатора Программа :: Электротехническое оборудование

Трансформаторы / Май 29, 2016

В настоящее время наиболее распространены магнитопроводы следующих типов:

Кое-где еще можно встретить Ш-образные плаcтинчатые сердечники, расчет таких трансформаторов аналогичен расчету Ш-образного ленточного.

Тороидальный трансформатор может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, тороидальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении.

Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:

  • напряжение первичной обмотки U1;
  • напряжение вторичной обмотки U2;
  • ток вторичной обмотки I2;

1.Расчет трансформатора

Расчет габаритной мощности трансформатора

При выборе железа для трансформатора надо учитываять, чтобы габаритная мощность трансформатора была строго больше расчетной электрической мощности вторичных обмоток.

Мощность вторичной обмотки Р2 = I2 * U2 = Рвых

Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).

Другими словами — габаритная мощность трансформатора — это мощность которую способно «вынести» железо. Прежде чем перейти к формуле, сделаем несколько оговорок:

  • Главный качественный показатель силового трансформатора для радиоаппаратуры это его надежность. Следствие надежности — это минимальный нагрев трансформатора при работе (иными словами он должен быть всегда холодным!) и минимальная просадка выходных напряжений под нагрузкой (иными словами, трансформатор должен быть «жестким»).
  • В расчетах примем КПД трансформатора 0, 95
  • Так как речь в статье пойдет об обычном сетевеом трансформаторе, примем рабочую частоту равной 50Гц.
  • Учитывая то, что нам нужен надежный трансформатор, и учитывая то, что напряжение в сети может иметь отклонения от 220 вольт до 10%, принимаем В=1, 2 Тл
  • Плотность тока принимаем 3, 5 А/мм2
  • Коэффициент заполнения сердечника сталью принимаем 0, 95
  • Коэффициент заполнения окна принимаем 0, 45

Исходя из принятых допущений, формула для расчета габаритной мощности у нас примет вид: Р=1. 9 * Sc * So
Где:
Sc и So — площади поперечного сечения сердечника и окна, соответственно [кв. см];

2. Определение количества витков в обмотках.

Прежде всего расчитываем количество витков в первичной обмотке.

упрощенная формула будет иметь вид:

Р=40 * U / Sc Где:
Sc — площадь поперечного сечения сердечника, соответственно [кв. см]; U — напряжение первичной обмотки [В];

Источник: msevm.com

ИЗ ТВИТТЕРА НА ТЕМУ

Мода и стиль 2016

@Мода и стиль 2016: Мне понравилось видео «Китайские трансформаторы | Chinese Transformers»

Пятница 24, Март 2017 05:52

Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов

RADIOHATA.COM

RadioHata.COM
Портал радиолюбителя, начинающему радиолюбителю, Arduino, Raspberry Pi, книги по радиотехнике и электронике, простые схемы, схемы, радиотехнические журналы, видео, программы для радиолюбителя.

  • Скачать зарубежные радиолюбительские журналы по радиотехнике, электронике, автоматике , работостроению, любительской радиосвязи
  • Скачать радиолюбительские журналы по радиотехнике, электронике, автоматике , работостроению, любительской радиосвязи
  • Download magazines: AudioXpress, Circuit Cellar, CQ Amateur Radio, Electronics For You, Elektronika dla Wszystkich, Elektorlabs, Elektor Magazine DVD, Elektronika Praktyczna, Elettronica In, ELV Journal, Funkamateur, Hi-Fi World, Klang+Ton, Nuts and Volts, Prakticka Elektronika A Radio, Practical Electronics, Practical Wireless, QST, Servo Magazine, Silicon Chip, Swiat Radio, The MagPi.

    Скачать: Все журналы радио, Журнал Радио, Журнал Радиомир, Журнал Радиоаматор, Журнал Радиолоцман, Журнал Радиоконструктор, Журнал Радиосхема, Журнал Радиохобби, Журнал Ремонт и сервис, Журнал Компоненты и технологии, Журнал Электронная техника.


    Скачать книги: Начинающему радиолюбителю, Телевидение и Радио, Источники питания, Для дома и быта, Прием-передача, Автолюбителю, Аудиотехника, Справочники, Учебники, Микроконтроллеры, Arduino, Raspberry Pi, Электроника, Электрика
    Скачать: Программы для радиолюбителя, Видеокурсы.

    В книге изложен принципиально новый подход к расчету тороидальных трансформаторов, основанный на разработанной авторами математической модели трансформатора. Рассмотрены вопросы оптимизации тороидальных трансформаторов по критериям минимальной массы, стоимости, максимального коэффициента полезного действия.

    Даны расчетные соотношения для расчета тока холостого хода и пускового тока включения. На основании расчетов составлены таблицы основных параметров оптимальных трансформаторов. Приведены программы расчета. Примененные в книге подход и выводы могут быть распространены и на трансформаторы с магнитопроводами не тороидальной конструкции.

    Книга предназначена для специалистов в области расчета и производства трансформаторов, преподавателей и студентов вузов.

    Расчёт тока холостого хода трансформатора
    Электротехнические стали и их основные параметры

    Коэффициент заполнения магнитопровода сталью
    Расчет тока холостого хода
    Угол потерь при холостом ходе трансформатора
    Проверка качества тороидальных магнитопроводов и готовых трансформаторов по величине тока холостого хода
    Оценка потерь в обмотках при холостом ходе трансформатора
    Факторы, влияющие на удельные потери

    Расчет теплового режима трансформатора
    Тепловая модель тороидального трансформатора
    Сравнение расчетных и экспериментальных данных

    Теория и расчет тороидального трансформатора
    Математическая модель тороидального трансформатора
    Коэффициент полезного действия трансформатора
    Аварийный режим работы трансформатора
    Фазовые параметры трансформатора
    Внешняя вольтамперная характеристика трансформатора
    Температура перегрева и другие параметры режима холостого хода
    Аварийный режим работы трансформатора с учетом нагрева
    Режим номинальной работы трансформатора (рабочий режим)
    Параметры трансформатора в опыте короткого замыкания

    КПД трансформатора при установившейся температуре перегрева
    Программа математического моделирования трансформатора
    Постановка задачи расчета. Критерий оптимизации. Ограничения
    Трансформатор минимальной массы или минимальной стоимости при заданной температуре перегрева и активной нагрузке
    Программа расчета оптимального трансформатора
    Трансформатор с максимальным КПД
    Графическое представление модели трансформатора в пространстве его параметров
    Расчет трансформатора на заданном магнитопроводе
    Влияние коэффициента формы керна на параметры трансформатора
    Расчет трансформатора заданной массы, обладающего наибольшим КПД из всех возможных трансформаторов заданной массы

    Переходные процессы при включении трансформатора на синусоидальное напряжение
    Математический анализ и расчет параметров переходного процесса
    Сравнение расчетных и экспериментальных данных
    Анализ факторов, влияющих на величину пускового тока и рекомендации по его снижению
    Расчет трансформатора с заданным пусковым током

    Основные параметры трансформаторов малой мощности

    Общие сведения о дросселях. Постановка задачи расчета. Условные обозначения
    Математическая модель тороидального дросселя
    Формулы для расчета дросселя
    Алгоритм и программа расчета дросселя на заданном магнитопроводе
    Программы расчета оптимальных дросселей
    Рекомендации по использованию программ расчета дросселей и выбору некоторых параметров

    Приложения
    Приложение П1. Программы расчета трансформаторов и дросселей
    Приложение П2. Таблицы основных параметров трансформаторов и дросселей
    Приложение П3. Основные параметры медных обмоточных проводов и шин
    Приложение П.4. Рекомендуемые значения индуктивности и тока дросселей

    Название: Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов
    Авторы: Котенёв С.В., Евсеев А.Н.
    Год издания: 2011
    Издательство: Горячая Линия — Телеком
    ISBN: 978-5-9912-0186-5
    Язык: Русский
    Формат: PDF, DjVu
    Количество страниц: 287
    Размер: 10,2 мб

    Скачать книгу Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов

    ~ Turbobit ~ Oxy

    Похожие новости