Как определить мощность импульсных трансформаторов: Габаритная мощность импульсного трансформатора

Габаритная мощность импульсного трансформатора

Импульсные источники питания, все чаще встречающиеся в радиолюбительской практике благодаря высокому коэффициенту полезного действия, малым габаритам и весу, обычно требуют расчета одного или нескольких по числу каскадов трансформаторов. Это продиктовано тем, что приводимые в литературе значения числа витков, их диаметра, зачастую не совпадают с желаемыми выходными данными собираемого или проектируемого источника питания, либо имеющиеся в наличии у радиолюбителя ферритовые кольца или транзисторы не соответствуют приводимым в схеме. В литературе приводилась упрощенная методика расчета трансформаторов импульсных источников питания. Рассчитать в Вт используемую мощность трансформатора Рисп.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для полумостового блока питания?
• Расчет импульсного трансформатора
• Выбор размера магнитопровода для силовых трансформаторов и дросселей
• Правила расчета и намотки импульсного трансформатора своими руками
• Как рассчитать импульсный трансформатор
• Как узнать мощность трансформатора
• Расчет импульсного трансформатора
• Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Импульсный трансформатор своими руками.

Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для полумостового блока питания?

Чтобы намотать импульсный выходной трансформатор на ферритовом сердечнике на любую мощность, необходимо провести предварительный, прикидочный расчет. И так далее Витки всех обмоток не влезут в его окно.

Чтобы получить мощность ватт, нужно брать больше размер кольца. Для определения количества витков в обмотках трансформатора, необходимо определить число витков на 1 вольт, исходя из площади Sк. Применить складывание однотипных сердечников вместе. Какой же конфигурации П, Ш или кольцо ферритовый сердечник наиболее подходит для построения трансформатора.

У каждой формы магнитопровода есть свои особенности. Разбирая старый ферритовый трансформатор, обратите внимание, есть ли немагнитный зазор в прилегающих плоскостях. Для ферритовых сердечников, применяемых в двухтактных импульсных источниках питания, такой зазор не нужен.

Как построить импульсный трансформатор на ферритовом кольце я уже рассказывал в своих уроках здесь. Вторичная обмотка выполнена по схеме двухполупериодного выпрямления со средней точкой. Смотреть схему ИБП здесь.

Схема трансформатора ниже. Вот два примера расчета типичного трансформатора для различных нужд. В принципе, все трансформаторы на разные мощности имеют одинаковый способ расчета, почти одинаковые диаметры провода и одинаковые способы намотки. Если вам нужен трансформатор для ИБП мощностью до 30 ватт, то это первый пример расчета. Если нужен ИБП мощностью до 60 ватт, то второй пример. Первый пример. Примем витка. Поверх первичной обмотки необходимо расположить обмотку связи.

Примем 7 витков. Затем мотается вторичная обмотка w2. Количество витков вторичной обмотки зависит от необходимого нам напряжения. Я применил провод, нашедшийся у меня в запасе, диаметром 0,6 мм.

Так, как эти две вторичные полуобмотки работают вместе, то общий ток равен 1,12 А, что немного отличается от расчетного тока 1,33 А. Количество витков в каждой полуобмотке для напряжения 30 вольт: w2. Возьмем по 38 витков в каждой полуобмотке. Вторичную обмотку можно таким образом рассчитать на любое напряжение и ток, в пределах заданной мощности.

Второй пример. Теперь поэкспериментируем. Уменьшится показатель n число витков на 1 вольт. Примем 92 витка. Примем 4 витка. Напряжение вторичной обмотки примем также как и в первом примере равным 30 вольт. Провод для первичной обмотки я использовал диаметром 0,6 мм. Вторичную обмотку я мотал проводом диаметром 0,9 мм. Провод диаметром 0,9 мм. ИБП вполне хорошо и стабильно держат напряжение.

Реальные размеры трансформаторов разнятся незначительно. На самом деле, получить такие мощности от ИБП на трансформаторах этих размеров довольно сложно. Вступают в силу особенности построения схем самих импульсных блоков питания.

Схему ИБП смотрите здесь. При том, что размеры и вес ИБП на феррите существенно меньше. Хотя в этой статье и говорится про каркас для трансформатора со стальным сердечником, описание вполне подходит и к нашему случаю. Каркас нужно поставить на деревянную оправку. Намотка трансформатора производится вручную. Виток к витку заполняется первый ряд, затем слой тонкой бумаги, лакоткани, далее второй ряд провода и т.

Затем наносятся витки вторичной обмотки. Здесь желательно поступить таким образом, чтобы витки вторичной обмотки w2 не располагались поверх витков w3. Иначе могут возникнуть сбои в работе импульсного блока питания. Намотка ведется сразу двумя проводами две полуобмотки , виток к витку в ряд, затем слой бумаги или скотч и второй ряд двух проводов. ПВХ трубку на концы провода можно не надевать, так как провод толстый и ломаться не будет. Готовый каркас снимается с оправки и надевается на ферритовый сердечник.

Предварительно проверьте сердечник на отсутствие зазора. Если каркас туго одевается на сердечник, будьте очень осторожны, феррит очень легко ломается. Сломанный сердечник можно склеить. Я клею клеем ПВА, с последующей просушкой. 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.

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

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.

Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов. По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами.

Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику. И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.

Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов. А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание «что-то подправить в консерватории».

Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя.

А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора. А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему. Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR, равной 50 кГц. Почему именно такой? Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.

А не выше, потому что мы пилоты А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки. Результаты сведём в таблицу. Если используются кольца НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку Рис. В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту. Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно! Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра Рис.

Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре или два провода по 0,7мм.

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты Рис. А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения. Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом.

Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу. Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора.

Расчет импульсного трансформатора

Ни для кого не секрет, что радиолюбители частенько самостоятельно мотают трансформаторы под свои нужды. Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный трансформатор для усилителя или выходной. 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.

Вводят понятие габаритная мощность магнитопровода. В следующих таблицах приводится пропускная способность мощности (P, Вт) при частоте .

Выбор размера магнитопровода для силовых трансформаторов и дросселей

Приведены образцы схем преобразования и выпрямления. На некоторых полях ввода программы и на некоторых результатах расчета, которые нуждаются в комментариях, размещены всплывающие подсказки. Для ШИМ-контроллеров задается частота, равная половине частоты задающего генератора микросхемы. Импульсы задающего генератора подаются на выходы по очереди, поэтому частота на каждом выходе и на трансформаторе в 2 раза ниже частоты задающего генератора. Микросхемы IR, и подобные ей этого семейства микросхем, не являются ШИМ-контроллерами, и частота на их выходах равна частоте задающего генератора. Не стоит гнаться за большой частотой. При высокой частоте увеличиваются коммутационные потери в транзисторах и диодах.

Правила расчета и намотки импульсного трансформатора своими руками

Ситуация с ростом цен на углеводородное топливо, ужесточение норм по выбросам токсичных веществ и другие сопутствующие проблемы являются стимулирующими факторами для увеличения спроса и объемов производства экономичных и экологически чистых транспортных средств — автомобилей с комбинированными энергетическими установками и электромобилей. Неотъемлемой частью электрооборудования транспортного средства традиционной конструкции является электрогенератор, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания ДВС. ДВС работает в режиме движения и остановок транспортного средства, что обеспечивает непрерывную выработку электрической энергии генератором для питания низковольтных бортовых потребителей и заряда стартерной аккумуляторной батареи. Однако для перспективных транспортных средств в том числе транспортных и транспортно-технологических машин с электроприводом, в которых первичным источником энергии является высоковольтная аккумуляторная батарея АБ , актуальной является задача преобразования постоянного напряжения последней в бортовое низковольтное постоянное напряжение. Кроме того, для тягового электропривода, наоборот, целесообразно повышение напряжения тяговой АБ с целью снижения токовых нагрузок в обмотках электрических машин и уменьшения массогабаритных показателей системы тягового электрооборудования.

Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir

Как рассчитать импульсный трансформатор

При выборе сердечника руководствуются его объёмом V, куб. Вводят понятие габаритная мощность магнитопровода. EE, EF. UU, UI. P, PM. В зависимости от специфики работы высокочастотного преобразователя выбирают ту или иную форму и габариты магнитопровода.

Как узнать мощность трансформатора

Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: , Эту страницу нашли, когда искали : можно ли определить мощность трансформатора по сечению магнитопровода , как определить диаметр провода для импульсного транса , как узнать какой ток выдержит трансформатор , как понять насколько мощный трансформатор , как проверить мощность трансформатора в амперах , на какую мощность рассчитан трансформатор ва , как найти мощность рассчитываемого трансформатора , стандарт как определить мощность силовой трансформатор , как расчитать сколько по мощности вторичка трансформатора , как определить мощность трансформатора по замерам , какая мощность трансформатора на 10 ампер , трансформатор работает с нагрузкой сравните входную и выходную мощность , как рассчитать трансформатор по току покоя усилителя , как определить характеристики трансформатора зная сечение обмоток , узнать сколько ампер дает трансформатор , сколько выдает трансформатор тока , как рассчитать выходную силу тока трансформатора , как узнат тр жилиза на какои мошност. Версия для печати. Устройство импульсных блоков питания, APFC.

Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя Вт. Габаритная мощность выбранного трансформатора, вычисленная по.

Расчет импульсного трансформатора

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика. Войти Регистрация.

Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Проверка габаритной мощности трансформатора.

Работа импульсного блока питания во многом зависит от того, насколько точно выполнен расчет трансформатора. Даже малейшее отличие его параметров от оптимальных для конкретного источника питания может привести к снижению КПД и ухудшению характеристик. Поэтому к расчету трансформатора следует отнестись с особым вниманием. Для преобразователя см.

Онлайн расчет силового импульсного трансформатора.

Импульсные трансформаторы ИТ являются востребованным прибором в хозяйственной деятельности. Импульсный трансформатор своими руками создают мастера с минимальным опытом работы в области радиотехники. Что это за устройство, а также принцип работы будут рассмотрены далее. Задача импульсного трансформатора заключается в защите электрического прибора от короткого замыкания, чрезмерного увеличения значения напряжения, нагрева корпуса. Стабильность блоков питания обеспечена импульсными трансформаторами.

Различные типы трансформаторного оборудования применяются в электронных и электротехнических схемах, которые востребованы во многих сферах хозяйственной деятельности. Например, импульсные трансформаторы далее по тексту ИТ — важный элемент, устанавливаемый практически во всех современных блоках питания. В зависимости от формы сердечника и размещения на нем катушек, ИТ выпускаются в следующих конструктивных исполнениях:. Заметим, что электротехническая сталь содержит мало добавок кремния, поскольку он становится причиной потери мощности от воздействия вихревых токов на контур магнитопровода.

Как узнать мощность трансформатора?

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором.

Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания, начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность, входное напряжение, выходное напряжение, а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (I_н на напряжение питания прибора (U_н). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

P=U_н * I_н

,где U_н – напряжение в вольтах; I_н – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин. Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре. К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным, но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см.) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см.). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см². Далее нам понадобиться следующая формула.

,где S – площадь сечения магнитопровода; P_тр – мощность трансформатора; 1,3 – усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см², которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора ~ 7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов – «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

• Как определить мощность резистора?

• Как проводить измерение сопротивления цифровым мультиметром?

• Зачем нужен супрессор?

 

Упрощенный расчет импульсных трансформаторов — ElettroAmici

Упрощенный расчет импульсных трансформаторов — ElettroAmici

Артикул

Новый Артикул

Хочу рассказать о расчете импульсных трансформаторов, в сети описано много методик, но используют какие-то непонятные коэффициенты, эти цифры откуда? Никто четко не описывает, если я чего-то не понимаю или если я не спегано четко я никогда не смогу повторить то, чему научился и при необходимости адаптировать это под свои нужды.

Начнем с того, что мы хотим добиться некоего устройства, ему нужен блок питания, например, равный 250 ватт, далее необходимо подобрать магнитопровод, способный отдать эту мощность.

Для этого существует реальная формула для оценки общей подводимой мощности магнитного элемента:

• кф — форма напряжения или тока: для груди = 1,11 для прямоугольника = 1.
• KLC – Коэффициент геометрического сечения магнитного наполнителя феромагнетика GLC = 0,6 – 0,95, и имеется в справочниках по магнитным элементам.
• почему – коэффициент заполнения окна магнитопровода участками проводника, Кок = 0,35.
• n0 ​​– коэффициент, показывающий, какая первичная обмотка катушки необходима для n0 = 0,5 в трансформаторах.
• Sc – участок магнитопровода.
• Многие Это часть окна магнитопровода.
• Дж – плотность тока, при естественном охлаждении 3500000 А/м2, при форсировании можно получить до 6000000 А/м2
• B – Индукция работы магнитопровода.
• f Частота напряжения или тока Гц.

И так, по этой формуле мы прикинем реальную суммарную мощность трансформатора и прикинем, что мы можем выжать из этого сердечника!

Например:

У нас есть трансформатор от компьютерного блока питания с параметрами.

Сечение магнитопровода Sc = 0,9 см2

Сечение окна Sok = 2,4 см2

Индукция работы B = 0,15 (ориентировочное значение)

Ожидаемая частота работы нашего устройства f = 50 кГц.

Переводим все в метры, амперы, герцы и т.д.

Получаем:

Тогда сердечник достаточен выдерживать 250Вт, идем дальше, теперь надо рассчитать катушки и сечение провода.

Не имея большого количества данных, приведенная выше формула I может быть принята постоянной, что еще больше упрощает формулу, оставляя только переменные, такие как физические размеры трансформатора и частота.

Для полноты изложения я этого не делал, но ничто не мешает вам сделать это для ваших личных расчетов

Начнем с числа витков первичной обмотки, почему есть замечательная формула:

Все данные у нас есть видно выше, кроме U1 — это непосредственно напряжение первичной обмотки.

Предположим, вы строите полумостовой преобразователь, начиная с традриззата сетевого напряжения En = 310В, затем U1 = 155В, так как первичная обмотка будет подключена через конденсаторный делитель, например 310/2.

Далее предполагаем.

Вторичная обмотка должна иметь напряжение 50 В.

Учитывая, что предполагается получить двойное напряжение будет 14 больше 14 шпилей. Все значения округлены до ближайшего целого числа!

Теперь посчитаем сечение проводников обмоток.

• Первичный:

P1: мощность нам нужна на выходе и ставим на 250 Вт.

В этой статье я хотел кратко и доступно объяснить расчет импульсного трансформатора, объяснив основные коэффициенты того, что у нас есть на руках.

Кроме того, не забывайте, что для более точного расчета необходимо использовать справочные данные магнитного элемента.

В заключение я хотел бы сказать, что я использовал эту методику в течение нескольких лет, чтобы рассчитать как низкочастотные трансформаторы, так и высокочастотные.

Amilcare

15 июля 2018 г. //от Amilcare Теги: Питание, компьютер, электроника, общая, SMPS, напряжение, учебник

Поделиться этой записью

https://www.elettroamici.org/wp-content/uploads/2018/07/trasformatore.jpg 214 300 Амилкаре https://www.elettroamici.org/wp-content/uploads/2017/08/FAVICON-1-300×271.png Amilcare2018-07-15 21:04:422018-07-15 21:04:42Упрощенный расчет импульсных трансформаторов

2 ответы

Трекбеки и Пингбеки

Оставить комментарий

Хотите присоединиться к обсуждению?
Не стесняйтесь вносить свой вклад!

© Авторское право — ElettroAmici

Пролистать наверх

Расчет и применение трансформатора

Как показано на эквивалентной схеме трансформатора, трансформаторы обладают многочисленными паразитными свойствами, которые могут отрицательно влиять на сигнал. Поэтому в этой главе объясняется, почему и где применяются трансформаторы. Дополнительный раздел касается требований к сигнальным трансформаторам. В заключение главы описываются некоторые стандартные имеющиеся в продаже трансформаторы.

3.1 Функции и области применения трансформаторов

Благодаря 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: напряжения преобразуются пропорционально коэффициенту трансформации
• Преобразование тока: токи преобразуются обратно пропорционально соотношению витков (см. главу I/1.9).)
• Соответствие импеданса: импеданс преобразуется как квадрат отношения витков

Это приводит к различным применениям трансформаторов:

• Источники напряжения (питания): Здесь основными функциями трансформатора являются преобразование напряжения и изоляция
• Преобразователи тока: здесь основной функцией является преобразование больших токов в малые измеряемые токи
• Импульсные трансформаторы, напр. приводные трансформаторы на транзисторах: Основная функция — изоляция; иногда требуется более высокое напряжение для управления транзистором
• Преобразователи данных: Здесь основной функцией также является изоляция. Кроме того, иногда необходимо согласовать различные импедансы или увеличить напряжения.
3.2 Требования к преобразователям данных и сигналов

Трансформаторы используются в линиях передачи данных в основном для изоляции и согласования импедансов. В этом случае сигнал не должен быть в значительной степени затронут. Из главы I/1.9 мы знаем, что ток намагничивания не передается на вторичную сторону. По этой причине трансформатор должен иметь максимально возможную основную индуктивность.

Профили сигналов обычно представляют собой прямоугольные импульсы, т.е. включают большое количество гармоник. Для трансформатора это означает, что его трансформационные 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 индуктивность рассеяния способствует дополнительному частотно-зависимому ослаблению сигнала. Поэтому индуктивность рассеяния должна быть как можно меньше. Поэтому в трансформаторах сигналов обычно используются кольцевые сердечники с высокой магнитной проницаемостью. Обмотки как минимум бифилярные; намотанные витыми проводами еще лучше. Поскольку передаваемая мощность довольно мала, DCR не имеет большого значения.

Прямые параметры, такие как индуктивность рассеяния, межобмоточная емкость и т. д., обычно не указываются в технических описаниях сигнальных трансформаторов, а указываются связанные с ними параметры, такие как вносимые потери, обратные потери и т. д.

Наиболее важные параметры определяются 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 неполного согласования импедансов

Z _S = импеданс источника; Z _L = полное сопротивление нагрузки

• Подавление синфазного сигнала: Мера подавления помех постоянного тока

• Полное гармоническое искажение: Отношение между полной энергией гармоник и энергией основной гармоники

• Полоса пропускания: Диапазон частот в которых вносимые потери меньше 3 дБ

3. 3 Влияние трансформатора на обратные потери Обратные потери

Обратные потери — это выражение в децибелах (дБ) мощности, отраженной на линии передачи от несогласованной нагрузки по отношению к мощность передаваемого падающего сигнала. Отраженный сигнал искажает полезный сигнал и, если он достаточно сильный, вызывает ошибки передачи данных в линиях данных или ухудшение качества звука в речевых каналах.

Уравнение для расчета обратных потерь в терминах характеристического комплексного сопротивления линии Z _O и фактической комплексной нагрузки Z _L показано ниже: реактивное сопротивление у нас есть эта формула:

Поскольку обратные потери являются функцией импеданса линии и нагрузки, волновое сопротивление трансформатора, катушки индуктивности или дросселя будет влиять на обратные потери. Простая развертка импеданса магнитного компонента показывает, что импеданс зависит от частоты, следовательно, обратные потери зависят от частоты. Позже мы обсудим влияние трансформатора на обратные потери. Теперь давайте исследуем связь обратных потерь с другими общими терминами отражения.

Коэффициент отражения

В то время как обратные потери обычно используются для обозначения линейных отражений в магнитной промышленности; более распространенным термином в электронной промышленности для обозначения отражений является комплексный коэффициент отражения, гамма, который обозначается либо римской буквой G, либо, чаще, эквивалентной греческой буквой Γ (гамма). Комплексный коэффициент отражения Γ имеет часть амплитуды, называемую ρ (rho), и часть фазового угла Φ (Phi). Те из вас, кто знаком с диаграммой Смита, знают, что радиус окружности, охватывающей диаграмму Смита, равен единице.

Коэффициент отражения, гамма, определяется как отношение отраженного сигнала напряжения к падающему сигналу напряжения. Уравнение для гаммы приведено ниже:

Имейте в виду, что как импеданс является комплексным числом, так и гамма, и она может быть выражена либо в полярном формате с ро и фи, либо в прямоугольном формате:

Обратные потери выраженный в терминах гаммы, показан в уравнении ниже:

Коэффициент стоячей волны

Отражения на линии передачи, вызванные рассогласованиями 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 при передаче

Последнее выражение отражения сигнала, которое мы обсудим, это потери при передаче. Потери при передаче — это просто отношение мощности, передаваемой на нагрузку, 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. относительно отражений.

Связанные термины

Рассматривая формулу комплексного коэффициента отражения, мы видим, что чем ближе сопротивление 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 переменный комплексный коэффициент отражения влияет на КСВ, обратные потери и передаваемые потери. Как видно, идеальное совпадение приводит к КСВ, равному 1, и бесконечным обратным потерям. Точно так же обрыв или короткое замыкание на нагрузке приведут к возврату с бесконечным КСВ и 0 дБ обратных потерь.

Таб. 2.32: Зависимость между коэффициентом отражения и коэффициентом стоячей волны

На диаграмме Смита зависимость еще более очевидна, поскольку постоянные значения всех четырех параметров отображаются на диаграмме в виде кружков. Рисунок 2.64: Диаграмма Смита Это не только максимизирует мощность, но и минимизирует энергию отражения обратно к источнику.

Рис. 2.65: Комплексный источник и нагрузка

Обратные потери при согласованной нагрузке

Давайте рассмотрим пример согласованной линии и нагрузки. Предположим, что Z _O = 100 Ом в приложении ADSL и что оно нагружено чисто резистивной нагрузкой 100 Ом.

Рис. 2.66: Обратные потери

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 несогласованной нагрузке

Возьмем тот же пример идеального трансформатора, но с немного несогласованной нагрузкой. Предположим, что Z _O = 100+0j Ом, как и раньше, но теперь мы рассчитаем обратные потери при ряде чисто резистивных импедансов нагрузки, чтобы показать, как обратные потери зависят от рассогласования. Резистивная нагрузка снова используется, так что обратные потери не зависят от частоты.

Таб. 2.33: Возвратные потери при несовпадении

Результаты показывают, что возвратные потери являются функцией несоответствия и не зависят от того, в каком направлении находится несоответствие. частоты, если линия и нагрузка являются чисто резистивными. Также обратите внимание, что если бы совпадение было идеальным, обратные потери были бы бесконечными.

Рис. 2.67: Обратные потери

Обратные потери с почти идеальным трансформатором

Теперь давайте возьмем тот же пример с согласованной линией и нагрузкой, но добавим трансформатор 1:1, который является идеальным, за исключением того, что имеет индуктивность первичной обмотки L _P = 600 мкГн . Снова мы предполагаем, что импеданс линии является чисто резистивным 100 Ом, а также импеданс нагрузки.

Когда у нас был идеальный трансформатор с полным сопротивлением линии и нагрузки, наши обратные потери не менялись в зависимости от частоты и были одинаковыми на любой частоте. Однако теперь индуктивность будет изменяться в зависимости от частоты, что приводит к изменению эффективной нагрузки в зависимости от частоты. Расчет обратных потерь также усложняется из-за сложного импеданса нагрузки.

Вместо того, чтобы повторять все сложные расчеты импеданса, я покажу шаги, необходимые для расчета обратных потерь.

Шаг 1 : Используя расчеты преобразования импеданса, преобразуйте импеданс к той же стороне идеального трансформатора, что и первичная индуктивность. В этом случае идеальным трансформатором является трансформатор 1:1, и нагрузка не меняется.

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 исходный резистивный импеданс линии.

Результаты : Глядя на результаты по частоте, мы видим, что индуктивность на нижнем конце не соответствует из-за того, что индуктивность замыкает нагрузку. Чем ниже индуктивность первичной обмотки, тем больше будет шунтироваться нагрузка. Глядя на графические результаты, мы видим, что обратные потери из-за первичной индуктивности будут вести себя так же, как фильтр, поскольку он имеет колено, которое будет меняться в зависимости от индуктивности, а наклон после колена составляет 20 дБ за декаду.

Таб. 2.34: Return loss with 600 µH L _pri at an ideal transformer

Fig. 2.70: Return loss with 600 µH L _pri

Return loss with leakage inductance added

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 с ZL’ реактивным сопротивлением первичной обмотки параллельно с полным сопротивлением нагрузки после преобразования. ZL’’ — это ZL’ с добавленным к нему реактивным сопротивлением последовательной индуктивности рассеяния. 9Рис. 2.72: Обратные потери с индуктивностью рассеяния и Z Из графических результатов видно, что на высокочастотные обратные потери влияет индуктивность рассеяния

Табл. 2.35: Обратные потери с 600 мкГн L _pri при индуктивности рассеяния 1 мкГн

Рис. 2.73: Обратные потери с 600 мкГн L _pri и индуктивность рассеяния 1 мкГн

Для большинства трансформаторов первичная индуктивность и индуктивность рассеяния будут оказывать наибольшее влияние на обратные потери, при условии, что выбранное соотношение витков эффективно соответствует сопротивлению нагрузки и импедансу линии.

Обратные потери с неидеальным трансформатором

С помощью линейной модели трансформатора, которая обычно используется при проектировании низкочастотных трансформаторов, мы можем рассчитать теоретические обратные потери на основе анализа сосредоточенных параметров. За исключением межобмоточной емкости, мы можем свести модель линейного трансформатора к сопротивлению нагрузки, объединив элементы параллельно или последовательно. Имейте в виду, что вторичное сопротивление постоянному току и Z _L должны быть преобразованы путем деления на n2 при переносе на линейную сторону модели.

Рис. 2.74: Обратные потери реальных трансформаторов

Межобмоточная емкость не может быть смоделирована так просто, потому что она не находится ни на линии, ни на стороне нагрузки модели и не может быть преобразована в эквивалентную нагрузку. На низких частотах межобмоточная емкость действует как размыкание трансформатора и обычно ею можно пренебречь. На самом деле большинство программ моделирования трансформаторов игнорируют межобмоточные емкости, поскольку доминирующими элементами являются индуктивность рассеяния и первичная индуктивность. Однако в некоторых конструкциях, где межобмоточная емкость достаточно велика, а рабочие частоты высоки, это может стать очень существенным фактором. Достаточно сказать, что если в модель необходимо включить межобмоточную емкость, было бы целесообразно 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 соответствия. Мы возьмем это и смоделируем эффект различных элементов, рассматривая его параметр за параметром.

Рис. 2.75: Обратные потери трансформатора ADSL

Влияние обратных потерь DCR

Влияние обратных потерь сопротивления постоянному току в приведенном ниже примере подчеркивает два наблюдения. Прежде всего, несмотря на то, что вторичное сопротивление ниже 1,5 Ом по сравнению с первичным сопротивлением 3,0 Ом, влияние на обратные 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 обратных потерь лишь незначительно влияют другие элементы, которые имеют значительно лучшие обратные потери, когда стоят отдельно. Обратные потери, связанные только с вторичным сопротивлением, составляют примерно 30 дБ, а обратные потери, связанные с первичным сопротивлением, составляют примерно 37 дБ. В сочетании чистый эффект представляет собой обратные потери 27 дБ.

Рис. 2.76: Обратные потери

Обратные потери влияние индуктивности рассеяния и распределенной емкости

Интересно также сравнить влияние на обратные потери параметров индуктивности рассеяния и распределительной емкости трансформатора. Из приведенного ниже примера мы видим, что эффекты, вызванные исключительно индуктивностью рассеяния, показывают затухающие обратные потери со скоростью 20 дБ за декаду. Теперь, взглянув 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. При объединении чистым результатом является улучшение обратных потерь. Почему это? Если вы помните из нашего предыдущего обсуждения, обратные потери являются функцией несоответствия независимо от того, в каком направлении находится несоответствие. В этом примере несоответствие происходит в противоположных направлениях, поэтому добавление эффекта распределенной емкости фактически улучшает общие обратные потери.

Подумав об этом с точки зрения аналитики, что происходит в эквивалентной схеме? Отраженная нагрузка увеличивается за счет реактивного сопротивления из-за индуктивности рассеяния, что вызывает рассогласование. Однако реактивное сопротивление распределенной емкости параллельно этому за счет уменьшения рассогласования обратно к оптимальной отраженной нагрузке 100 Ом.

Рис. 2.77: Обратные потери с индуктивностью рассеяния

Воздействие обратных потерь на межобмоточную емкость

Как упоминалось ранее, влияние межобмоточной емкости очень сложно рассчитать с помощью простых эквивалентных преобразований импеданса. Проблема в том, что межобмоточная емкость является общей для обеих обмоток и не однозначно находится на одной стороне идеального трансформатора или на другой. Таким образом, влияние на модель схемы не так прямолинейно и требует более сложных методов моделирования. Приведенный ниже пример был смоделирован с помощью PSPICE, а не с помощью простых вычислений.

Однако, как правило, межобмоточная емкость очень мало влияет на обратные потери по сравнению с индуктивностью рассеяния, и ею можно пренебречь. Тем не менее, следует предупредить, поскольку в случаях, когда индуктивность рассеяния очень мала, а межобмоточная емкость очень высока, межобмоточная емкость может стать фактором, с которым следует считаться.

Рис. 2.78: Обратные потери и межобмоточная емкость

Влияние обратных потерь на резистивные потери в сердечнике и индуктивность

В этом примере мы сравниваем обратные потери из-за первичной индуктивности, а также из-за резистивных потерь 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 оказывают минимальное влияние. В очень низкочастотных приложениях, таких как аудио, резистивные потери в сердечнике могут быть фактором.

Рис. 2.79: Обратные потери и потери в сердечнике/значение L

Эффект обратных потерь от всех параметров

Наконец, рассматривая влияние всех параметров в совокупности, мы можем определить, какие факторы являются важными в типичном применении трансформатора. Как видно из приведенных ниже результатов, индуктивность рассеяния и первичная индуктивность являются движущими факторами. В то время как другие паразитные параметры действительно играют роль в формировании характеристики обратных потерь, они играют относительно незначительную роль в типичной конструкции трансформатора.

Рис. 2.80: Обратные потери со всеми параметрами

Пристальный взгляд на доминирующие параметры

В заключение мы более подробно рассмотрим доминирующие параметры трансформатора.