Расчет импульсного трансформатора на ферритовом кольце: Nothing found for Ru Pulse_transformer %231 — Мир Антенн

Содержание

Трансформатор на ферритовом кольце своими руками

Для преобразования тока используются различные вид специальных устройств. Тороидальный трансформатор ТПП для сварочного аппарата и других приборов, можно намотать своими руками в домашних условиях, он является идеальным преобразователем энергии.

Конструкция

Первый двухполярный трансформатор был изготовлен еще Фарадеем, и согласно данным, это было именно тороидальное устройство. Тороидальный автотрансформатор (марка Штиль, ТМ2, ТТС4)– это прибор, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в другое. Они используется в различных линейных установках. Этот электромагнитный прибор может быть однофазным и трехфазным. Конструктивно состоит из: Фото – принцип работы трансформатора

Устройство этого типа используется в различных аудио- и видеоустановках, стабилизаторах, системах освещения. Главным отличием этой конструкции от других устройств является количество обмоток и форма сердечника.

Физиками считается, что кольцевая форма – это идеальное исполнения якоря. В таком случае, намотка тороидального преобразователя выполняется равномерно, как и распределение тепла. Благодаря такому расположению катушек, преобразователь быстро охлаждается и даже при интенсивной работе не нуждается в использовании кулеров.

Фото – готовый ТПН25

Видео: назначение тороидальных трансформаторов

Принцип работы

Самый просто тороидальный трансформатор состоит из двух обмоток на кольце и сердечнике из стали. Первичная обмотка подключается к источнику электрического тока, а вторичная – к потребителю электроэнергии. За счет магнитопровода осуществляется соединение отдельных обмоток между собой и усиления их индуктивной связи. При включении питания в первичной обмотке создается переменный магнитный поток. Сцепляясь с отдельными обмотками, этот поток создает в них электромагнитную силу, которая зависит от количества витков намотки. Если изменять число обмоток, то можно сделать трансформатор для преобразования любого напряжения.

Фото – Принцип действия

Также преобразователи такого типа бывают понижающими и повышающими. Тороидальный понижающий трансформатор имеет высокое напряжение на выводах вторичной обмотки и низкое на первичной. Повышающий наоборот. Помимо этого, обмотки могут быть высшего напряжения или низшего, в зависимости от характеристик сети.

Как сделать

Изготовление тороидального трансформатора под силу даже молодым электрикам. Намотка и расчет не представляют собой ничего сложного. Предлагаем рассмотреть, как правильно мотать тороидальный магнитопровод для полуавтомата:

Для намотки трансформатора на ферритовом сердечнике может использоваться специальный станок. Он поможет значительно ускорить работу и уменьшить вероятность соскока железа. Его можно произвести по типу зажима для накрутки проводов;

Нужно отметить, что латры, которые нужны для намотки, должны быть одинаковых размеров. При наматывании следите за тем, чтобы между листами не было щелей. Если же Ваш силовой трансформатор имеет небольшие щели в магнитопроводе, то их можно заполнить железными листами от любого другого трансформатора, обрезанными до определенного размера; Фото – расчет
После окончания наматывания железа, его выводы прихватываются при помощи сварки. Это помешает обмотке размотаться. Достаточно буквально двух – трех сварных точек;
После этого торцы магнитопровода промазываются эпоксидным клеем. Предварительно кромки немного закругляются;
Поверх боковой стороны усилителя наматывается изоляция – это может быть даже лист картона. Его можно присоединить при помощи малярного скотча. Действие повторяем по всем поверхностям магнитопровода;

Теперь нужно вокруг картонной изоляции намотать изоленту из текстиля. Она продается в специальных электротехнических магазинах. Поверх этого слоя изоляции можно намотать дополнительный из малярного скотча;
Теперь на кольцо накручивается провод выбранного сечения, рассчитать размеры проводов и потребные характеристики поможет специальная программа. После окончания накрутки все покрывается лаком NC, один вывод обмотки должен остаться свободным; Фото – намотка обмотки
После нужно изготовить изоляцию из лакоткани или текстильной изоленты, поверх которой наматывается вторая обмотка. Она также покрывается лаком. Остается только накрутить последнюю изоляцию и защитить. Действия продолжать до получения нужного количества обмоток; Фото – обмотка лентой
Вторичная обмотка наматывается уже из большего по сечению провода. Если сетевой трансформатор нужен для дуговой сварки, то необходимо добавлять в конце еще определенное количество витков, помимо расчетных обмоточных.

Учитывая, что 1 виток переносит 0,84 Вольт, схема намотки тороидального трансформатора выполняется по такому принципу:

Количество витков на первичной обмотке	Напряжение на вторичной, В
260	30
271	31
282	28,8
294	27,6
309	26
334	24,4
359	22,6
389	20,9
419	19,4
434	18,7

Так можно с легкостью самостоятельно сделать тороидальный трансформатор 220 на 24 вольта. Описанную схему можно подключить как к дуговой сварке, так и к полуавтоматической. Параметры рассчитываются исходя из сечения провода, количества витков, размера кольца. Характеристики этого устройства позволяют производить ступенчатую регулировку. Среди достоинств принципа сборки: простота и доступность. Среди недостатков: большой вес.

Обзор цен

Купить тороидальный трансформатор HBL-200 можно в любом городе Российской Федерации и стран СНГ. Он используется для различной аудиоаппаратуры. Рассмотрим, сколько стоит преобразователь.

Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir2153.

Моя задача стоит в следующем, нужен трансформатор c двумя вторичными обмотками, каждая из которых должна иметь отвод от середины. Значение напряжения на вторичных обмотках должно составить +-50В. Ток протекать будет 3А, что составит 300Вт.

Расчет импульсного трансформатора.

Для начала загружаем себе программу расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT и запускаем её.

Выбираем схему преобразования – полумостовая. Зависит от вашей схемы импульсного источника питания. В статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт” схема преобразования –полумостовая.

Напряжение питания указываем постоянное. Минимальное = 266 Вольт, номинальное = 295 Вольт, максимальное = 325 Вольт.

Тип контроллера указываем ir2153, частоту генерации 50кГц.

Стабилизации выходов – нет.Принудительное охлаждение – нет.

Диаметр провода, указываем тот, который есть в наличии. У меня 0,85мм. Заметьте, указываем не сечение, а диаметр провода.

Указываем мощность каждой из вторичных обмоток, а также напряжение на них.Я указал 50В и мощность 150Вт в двух обмотках.

Схема выпрямления – двухполярная со средней точкой.

Многие подумали бы, что указали 50В, значит, относительно ноля будет 25В в каждом плече, нет! Мы получим 50В вкаждом плече относительно среднего провода.

Далее выбираем параметры сердечника, в моем случае это “R” – тороидальный сердечник, с размерами 40-24-20 мм.

Нажимаем кнопочку “Рассчитать!”. В результате получаем количество витков и количество жил первичной и вторичной обмоток.

Намотка импульсного трансформатора.

Итак, вот мое колечко с размерами 40-24-20 мм.

Теперь его нужно изолировать каким-либо диэлектриком. Каждый выбирает свой диэлектрик, это может быть лакоткань, тряпочная изолента, стеклоткань и даже скотч, что лучше не использовать для намотки трансформаторов. Говорят скотч, разъедает эмаль провода, не могу подтвердить данный факт, но я нашел другой минус скотча. В случае перемотки, трансформатор тяжело разбирать, и весь провод становится в клею от скотча.

Я использую лавсановую ленту, которая не плавится как полиэтилен при высоких температурах. А где взять эту лавсановую ленту? Все просто, если есть обрубки экранированной витой пары, то разобрав её вы получите лавсановую пленочку шириной примерно 1,5см. Это самый идеальный вариант, диэлектрик получается красивым и качественным.

Скотчем подклеиваем лавсаночку к сердечнику и начинаем обматывать колечко, в пару слоев.

Далее мотаем первичку, в моем случае 33 витка проводом диаметра 0,85мм двумя жилами (это я перестраховался). Мотайте по часовой стрелке, как показано на картинке ниже.

Выводы первичной обмотки скручиваем и залуживаем.

Далее надеваем сверху несколько сантиметров термоусадки и подогреваем.

Следующим шагом вновь изолируем диэлектриком еще пару слоев.

Теперь начинаются самые «непонятки» и множество вопросов. Как мотать? Одним проводом или двумя? В один слой или в два слоя класть обмотку?

В ходе моего расчета я получил две вторичных обмотки с отводом от середины. Каждая обмотка содержит 13+13 витков.

Мотаем двумя жилами, в ту же сторону, как и первичную обмотку. В итоге получилось 4 вывода, два уходящих и два приходящих.

Теперь один из уходящих выводов соединяем с одним из приходящих выводов. Главное не запутаться, иначе получится, что вы соедините один и тот же провод, то есть замкнете одну из обмоток. И при запуске ваш импульсный источник питания сгорит.

Соединили начало одного провода с концом другого. Залудили. Надели термоусадку. Далее вновь обмотаем лавсановой пленкой.

Напомню, что мне нужно было две вторичных обмотки, если вам нужен трансформатор с одной вторичной обмоткой, то на этом этапе финиш. Вторую вторичную обмотку мотаем аналогично.

После чего сверху опять обматываем лавсановой пленкой, чтобы крайняя обмотка плотно прилегала и не разматывалась.

В результате получили вот такой аккуратный бублик.

Таким образом, можно рассчитать и намотать любой трансформатор, с двумя или одной вторичной обмоткой, с отводом или без отвода от середины.

Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT СКАЧАТЬ

Статья по перемотке импульсного трансформатора из БП ПК ПЕРЕЙТИ.

С намоткой кольцевых трансформаторов и ферритовых колец, могут возникнуть сложности, особенно если нет специального приспособления. Про него мы сейчас и узнаем. Потребовалось намотать на ферритовое кольцо пару обмоток, 5 витков проводом 0,5 мм и 200 витков 0,1 мм. Потребовалось не вдруг прямо сейчас, а ещё с месяц назад. Тормозили воспоминания. Как-то уже приходилось мотать ферритовое колечко диаметром 10 мм.

Дабы всё не повторилось, пришлось начать с приспособления. Сначала с его эскиза. Для этого измерил его со всех сторон и получил: D = 10 мм, d = 6 мм, H = 5 мм. Здесь важен внутренний диаметр кольца равный 6 мм, исходя из этого значения ширину будущего приспособления (в дальнейшем челнока) возьмём на 2 мм меньше. Длину челнока определим так: длина одного витка (можно определить опытным путём) равна 1,5 см, значит 200 витков равны 3 метрам. Для того чтобы уместить их на челноке его длина должна быть от 70 до 100 мм. В этом случае, челнок с намотанным на него проводом должен проходить через кольцо.

Как видно на фото первоначально нужна заготовка, потребуется подходящий кусок пластмассы, в обязательном порядке не хрупкой и минимально толстой. Был найден прозрачный пластик толщиной 1 мм и довольно пластичный, несмотря на то, что похож на органическое стекло.

Также нужна линейка и резак, который с успехом заменит обломок ножовочного полотна по металлу и у которого режущие зубья направлены в правильную сторону (смотрите на фото).

Делаем разметку и по линейке, крайним зубом от излома, режем (скребём – так быстрее и удобней). В полученной заготовке сверлом диаметром 2 мм, на расстоянии от края 5 мм делаем отверстия. С одной стороны одно, с другой два. И наконец, заканчиваем изготовление челнока пропилом этих отверстий так чтобы было как на нижнем изображении эскиза.

Челнок получился правильной формы, а что касается изящества, так нам не он нужен, нам кольцо намотать.

Провод перед намоткой отмеряем и сразу отрезаем, чтобы не путаться с длиной при намотке, нужно 3 метра и по 5 см на выводы, итого 310 см, не больше. Зарядил челнок, и по его толщине сразу стало видно, что всё будет хорошо.

Не спеша, слушая музыку и не считая витки, мотаем провод на кольцо следя только за тем, чтобы он расположился на нём равномерно. Потребовалось 25 минут, сделано с первой попытки.

Перед тем как намотать оставшиеся пять витков проводом 0,5 мм, нашёл подходящий кусок оболочки для него. В ней ранее был провод большего диаметра, так что поместился он туда без проблем. Вроде как очень даже ничего. А челнок приберу, уже решил, что теперь смогу с лёгкостью перемотать трансформатор на ферритовом кольце для одного ранее не заработавшего, из-за этого трансформатора, устройства.

Видео

И напоследок советую думать нам всем о предстоящем наперёд, запасаясь необходимыми деталями и оборудованием. Автор – Babay.

Расчет трансформатора для инвертора — Морской флот

Бесплатная программа для расчёта импульсного трансформатора двухтактного преобразователя на ферритовых кольцах

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

Подробнее о программе

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

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

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

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

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

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

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

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

9. На числах витков обмоток в результатах расчета помещены всплывающие подсказки с числом слоев, занимаемых обмотой.

10. На числах проводов в обмотках в результатах расчета помещены всплывающие подсказки с плотностью тока в обмотке.

Автор: Денисенко Владимир, г. Псков

Трансформатор Тр2 можно намотать на ферритовом кольце, на Ш – образном сердечнике или на сердечнике другой формы.

Сердечник трансформатора подбирается по требуемой мощности на выходе инвертора.

Есть много различных формул и разных программ по расчету ферритовых трансформаторов для импульсных источников питания. Я перепробовал различные способы расчета ферритовых трансформаторов. Не буду вдаваться в их достоинства и недостатки. Каждый выбирает свой вариант расчета ферритового сердечника для импульсного блока питания.

Вот некоторые мои рассуждения по этому поводу.
Во первых: рекомендуемые к использованию, в результате расчетов, ферритовые сердечники (кольца, Ш-образные, броневые) не всегда имеются в наличии в торговых точках.
Во вторых: тот ферритовый магнитопровод, что мы можем достать, как правило, не имеет никаких обозначений на корпусе о его магнитной проницаемости.
Вот и получается, что все с таким трудом проведенные выкладки и расчеты количества витков в обмотках ферритового трансформатора, из за неопределенности в магнитной проницаемости феррита, теряют ценность.

Я подошел к подбору выходного ферритового трансформатора с чисто практической стороны.
Из технической литературы приведу таблицу ферритовых колец для использования в качестве высокочастотный трансформаторов.
В этой таблице дан размер магнитопровода, его поперечное сечение по сердечнику, размер окна.
Произведение площадей, сечения магнитопровода и окна, дает возможность определить его габаритную мощность на частоте в 20 килогерц.
На другой частоте соответственно и мощности будут другие.
Ферритовые сердечники будут работать и на более высокой частоте, но увеличатся потери в магнитопроводе и КПД трансформатора уменьшится. Но ничего, для нашего случая частота автогенератора не превысит 45 — 50 КГц, это нормально.
В нашем случае нужно подобрать ферритовый сердечник на мощность свыше 20 ватт. У меня есть ферритовое кольцо снятое со старой аппаратуры вполне подходящее под наш случай. Его размер: К28×18х8 (наружний диаметр 28, внутренний 18, толщина 8 мм.).
По таблице его габаритная мощность свыше 200 ватт, что более чем достаточно для данного устройства. Не нужно стремиться брать ферритовое кольцо меньших размеров, это якобы уменьшает габариты устройства. Ничего подобного.
Чем больше окно кольца, тем удобнее расположить в нем витки и не нужно стеснять себя в диаметре провода. Чем больше диаметр провода в первичной и вторичной обмоток, тем меньше потерь в проводах и стабильнее выходное напряжение. К тому же, с увеличением сечения магнитопровода, уменьшается количество витков на вольт, то есть будет меньше витков во всех обмотках.
Количество витков на 1 вольт у ферритового трансформатора зависит от сечения сердечника магнитопровода.
Известная формула для определения количества витков на вольт при расчете обмоток трансформатора изготовленного из стальных листов и работающего на частоте 50 герц:
n = 50 /S
Где: n – количество витков на вольт;
S – площадь поперечного сечения сердечника в см. кв.

Для расчета количества витков на вольт ферритового трансформатора на частоты свыше 20 килогерц, я применяю немного видоизмененную формулу:

n = 0,7 / S;
где: S – площадь поперечного сечения ферритового сердечника в см. кв.
Площадь поперечного сечения выбранного нами кольца К28×18х 8 будет:
S = (D — d) / 2 x l = (28 — 18) / 2 x 8 = 10 / 2 x 8 = 40 мм. кв. или 0,4 см. кв. .
Количество витков на 1 вольт выбранного мной ферритового магнитопровода:
n = 0,7 / S = 0,7 / 0,4 = 1,75 витка на 1 вольт.

Тогда количество витков первичной обмотки трансформатора Тр2 будет:
w1 = n x U1 = 1,75 х 145 = 253,75 витка. Примем 254 витка.
Диаметр провода 0,25 — 0,35 мм. Чем больше диаметр провода, тем мощнее будет ИБП, но все должно быть в разумных пределах.
Вторичная обмотка состоит из двух полуобмоток w2-1 и w2-2, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение.
Количество витков в каждой вторичной полуобмотке:
w2-1 = w2-2 = n x U2 = 1,75 х 15 = 26,25 витка.
С учетом падения напряжения на диодах Д9, Д10 количество витков во вторичной обмотке примем: w2-1 = w2-2 = 28 витков. Диаметр провода 0,6 — 0,7 мм.
Напряжение обратной связи в обмотке w3 должно быть достаточным для работы генератора. Для трансформатора Тр1 оно должно быть 6,5 вольт.
Количество витков в обмотке связи w3 = n x 6,5 = 1,75 x 6,5 = 11,3 витка. Примем: w3 = 12 витков. Диаметр провода 0,3 мм.
Трансформатор Тр2 будем мотать на ферритовом кольце по схеме приведенной на рисунке.

На рисунке показана последовательность намотки ферритового трансформатора.

Ферритовое кольцо (рис. а) необходимо обмотать лакотканью или лучше фторопластовой лентой (рис. б).
Поверх мотается первичная обмотка w1. На начало и конец провода, для жесткости, надевается хлорвиниловая трубочка и провод вместе с трубочкой закрепляется нитками.
Витки обмотки необходимо равномерно распределить по всей длине кольца (рис.в).
Для этого нужно заранее поверхность кольца разделить на секторы. Например на четыре сектора. Тогда в каждом секторе будет по 254 витка / 4 = 63,5 витков. Равномерно и последовательно намотав один сектор, переходим ко второму, еще 63,5 витка и т.д.

Идеальный случай, это намотать обмотку виток к витку, что вряд ли получится.
Начало и конец проводов обмотки не должны касаться друг друга, между ними надо сохранить промежуток в 2-3 мм. Это делается для избежания пробоя между витками начала и конца первичной обмотки.
Намотка на кольцо производится с помощью самодельного челнока, который можно изготовить из медной проволоки, по форме как на рисунке.

Предварительно рассчитав необходимую длину провода (количество витков в обмотке умноженное на длину одного витка, плюс длину выводов) с небольшим запасом, наматываем на челнок. Закрепляем начало провода обмотки , провод вместе с трубочкой, нитками на кольце и мотаем при помощи челнока. При намотке провода на кольцо необходимо следить, чтобы провод не скручивался и не образовывались «барашки». Нужно запастись большим терпением и тогда все получится.
Сначала процедура намотки кольца будет проходить с трудом, но по мере накопления опыта, работа ускорится.
Поверхность намотанной первичной обмотки w1 необходимо обмотать лентой шириной 8 — 10 мм. из лакоткани или лучше фторопласта (рис. г).
Далее мотается вторичная обмотка w2. Две полуобмотки w2-1 и w2-2 мотаются одновременно двумя проводами.
Нужно определить длину каждого провода для w2-1 и w2-2. Предварительно измеряется длина одного витка, а затем умножается на количество витков, плюс 10 сантиметров на длину выводов, плюс запас 20 см.
Провод для вторичной обмотки толстый и мотается без челнока, одновременно двумя проводами. Начала двух проводов закрепляются нитками, а затем виток за витком, двумя проводами продеваются в кольцо. Между началами и концами вторичных полуобмоток нужно оставить на кольце свободным расстояние 5-6 мм. В этот зазор разместить витки обмотки w3
Нужно стараться меньше гнуть провода и чтобы они оба не переплетались между собой.
Необходимо так же равномерно распределить количество витков вторичной обмотки по всему кольцу, т.е. разбить количество витков на четыре сектора, как и в случае первичной обмотки. Необходимо мотать так, чтобы намотка уложилась в один ряд по всей длине, как на рисунке д).
Конец одной полуобмотки (w2-1) спаять с началом другой полуобмотки (w2-2). Получится полная обмотка w2 с выводом посередине (рис. д).
Обмотка обратной связи w3 мотается на первичную обмотку в одном слое с вторичной w2. Мотать ее поверх обмотки w2 нельзя, так как это может повлиять на режим автогенерации.

Доброго времени суток, продолжаю цикл статей о правильной намотке трансформаторов. Будут рассмотрены исключительно практические вопросы, а кому необходима теоретическая часть с расчётами – просто скачайте этот документ и почитайте. Сегодня речь пойдет о намотке трансформатора для сварочного инвертора, который был недавно заказан одним знакомым. Сам инвертор должен легко тянуть тройку электрод, потому долго думал над выбором сердечника, было несколько вариантов – Е65, Е70 и R63, первые два состоят из двух половинок, третий трансформатор – кольцо с наружным диаметром 63 мм, было выбрано именно оно, так как почти вся обмотка на нём снаружи и охлаждение таким образом будет оптимальное, да и вторичную обмотку можно сделать потолще, площадь окна это позволяет, что только на руку.

Кольцо обладает проницаемостью 2200 (НН), покупал на радиорынке за 53 гривны, не так уж и дорого.

Прежде всего его надо разломить с зазором 0.1 мм, сделать это оказалось непросто: оно лопнуло сразу в 3-х местах, но ничего, на форуме знающие люди посоветовали обмазать его хорошенько эпоксидной смолой и обмотать изолентой, так и сделал, обмотал изолентой желтого цвета, ещё раз пропитал эпоксидной смолой.

Первичная обмотка ферритового трансформатора намотана проводом 1.5 мм вдвое, содержит 38 витков, вторичная обмотка намотана литцендратом, а точнее петлёй размагничивания от старого кинескопного монитора, есть толстые и тонкие петли, надо найти толстую – её как раз хватило на 12 витков.

Само собой, что лудить такую жилу очень неудобно, но есть другой, более удобный вариант – обжечь жилу над газовой плитой. После соскрести ножом лак, и посадить в медный наконечник.

На этом пока что всё, до встречи. Колонщик.

Обсудить статью ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ СВАРОЧНОГО ИНВЕРТОРА

Как намотать импульсный трансформатор на ферритовом кольце

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис.1

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

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

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

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

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

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

Мощность блока питания, Вт	Размеры кольца, мм ; (габаритная мощность, Вт)	Количество витков первичной обмотки	Индуктивность обмотки, мГн
25	R 20×12×6 2000НМ (33,8 Вт) R 22,1×13,7×6,35 №87 (51,5 Вт)

50R 22,1×13,7×12,5 №87 (100,1 Вт)
R 22,1×13,7×7,9 №87 (63,9 Вт)
R 27×18×6 2000НМ (85,3 Вт)100R 28×16×9 2000НМ (136 Вт)
R 32,0×20,0×6,0 №27 (141 Вт)200R 28×16×18 2000НМ (268 Вт)
R 29,5×19,0×14,9 №87 (297 Вт)
R 30,5×20,0×12,5 №87 (265 Вт)
R 34,0×20,5×10,0 №87 (294 Вт)
R 34,0×20,5×12,5 №87 (371 Вт)
R 38×24×7 2000НМ (278 Вт)400R 36,0×23,0×15,0 №87 (552 Вт)
R 38×24×14 2000НМ (565 Вт)
R 40×25×11 2000НМ (500 Вт)800R 40×25×22 2000НМ (998 Вт)
R 45×28×16 2000НМ (1036 Вт)
R 45×28×24 2000НМ (1580 Вт)1500R 50,0×30,0×20,0 №87 (1907 Вт)
R 58,3×32,0×18,0 №87 (2570 Вт)

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?

Рис. 2 а) б) в) г) д)

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

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

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

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

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

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

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк — «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх — Uдм1)/2 — Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)
где Uвх — значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 — падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 — падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас — напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

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

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

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

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

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

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

Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для полумостового блока питания?

В этой статье рассказано о том, как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для самодельного полумостового блока питания, который можно изготовить из электронного балласта сгоревшей компактной люминесцентной лампочки.

Речь пойдёт о «ленивой намотке». Это когда лень считать витки. https://oldoctober.com/

Самые интересные ролики на Youtube

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.

Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора.

Помню, когда наши электросети ещё не приватизировали иностранцы, я строил импульсный блок питания. Работы затянулись до ночи. Во время проведения последних испытаний, вдруг обнаружилось, что ключевые транзисторы начали сильно греться. Оказалось, что напряжение сети ночью подскочило аж до 256 Вольт!

Конечно, 256 Вольт, это перебор, но ориентироваться на ГОСТ-овские 220 +5% –10% тоже не стоит. Если выбрать за максимальное напряжение сети 220 Вольт +10%, то:

242 * 1,41 = 341,22V (считаем амплитудное значение).

341,22 – 0,8 * 2 ≈ 340V (вычитаем падение на выпрямителе).

Определяем примерную величину индукции по таблице.

Пример: М2000НМ – 0,39Тл.

Частота генерации преобразователя с самовозбуждением зависит от многих факторов, в том числе и от величины нагрузки. Если выберите 20-30 кГц, то вряд ли сильно ошибётесь.

Граничные частоты и величины индукции широко распространённых ферритов.

Марганец-цинковые ферриты.

Параметр	Марка феррита
6000НМ	4000НМ	3000НМ	2000НМ	1500НМ	1000НМ
Граничная частота при tg δ ≤ 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

Никель-цинкове ферриты.

Параметр	Марка феррита
200НН	1000НН	600НН	400НН	200НН	100НН
Граничная частота при tg δ ≤ 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

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.

Как рассчитать число витков первичной обмотки?

Вводим исходные данные, полученные в предыдущих параграфах, в форму калькулятора и получаем количество витков первичной обмотки. Меняя типоразмер кольца, марку феррита и частоту генерации преобразователя, можно изменить число витков первичной обмотки.

Нужно отметить, что это очень-очень упрощённый расчёт импульсного трансформатора.

Но, свойства нашего замечательного блока питания с самовозбуждением таковы, что преобразователь сам адаптируется к параметрам трансформатора и величине нагрузки, путём изменения частоты генерации. Так что, с ростом нагрузки и попытке трансформатора войти в насыщение, частота генерации возрастает и работа нормализуется. Точно также компенсируются и мелкие ошибки в наших вычислениях. Я пробовал менять количество витков одного и того же трансформатора более чем в полтора раза, что и отразил в ниже приведённых примерах, но так и не смог обнаружить никаких существенных изменений в работе БП, кроме изменения частоты генерации.

Как рассчитать диаметр провода для первичных и вторичных обмоток?

Диаметр провода первичных и вторичных обмоток зависит от параметров БП, введённых в форму. Чем больше ток обмотки, тем больший потребуется диаметр провода. Ток первичной обмотки пропорцонален «Используемой мощности трансформатора».

Особенности намотки импульсных трансформаторов.

Намотка импульсных трансформаторов, а особенно трансформаторов на кольцевых и тороидальных магнитопроводах имеет некоторые особенности.

Дело в том, что если какая-либо обмотка трансформатора будет недостаточно равномерно распределена по периметру магнитопровода, то отдельные участки магнитопровода могут войти в насыщение, что может привести к существенному снижению мощности БП и даже привести к выходу его из строя.

Казалось бы, можно просто рассчитать расстояние между отдельными витками катушки так, чтобы витки обмотки уложились ровно в один или несколько слоёв. Но, на практике, мотать такую обмотку сложно и утомительно.

Мы же пытаемся мотать «ленивую обмотку». А в этом случае, проще всего намотать однослойную обмотку «виток к витку».

Что для этого нужно?

Нужно подобрать провод такого диаметра, чтобы он уложился «виток к витку», в один слой, в окно имеющегося кольцевого сердечника, да ещё и так, чтобы при этом число витков первичной обмотки не сильно отличалось от расчётного.

Если количество витков, полученное в калькуляторе, не будет отличаться более чем на 10-20% от количества, полученного в формуле для расчёта укладки, то можно смело мотать обмотку, не считая витков.

Правда, для такой намотки, скорее всего, понадобится выбрать магнитопровод с несколько завышенной габаритной мощностью, что я уже советовал выше.

1 – кольцевой сердечник.

3 – витки обмотки.

D – диаметр по которому можно рассчитать периметр, занимаемый витками обмотки.

На картинке видно, что при намотке «виток к витку», расчетный периметр будет намного меньше, чем внутренний диаметр ферритового кольца. Это обусловлено и диаметром самого провода и толщиной прокладки.

На самом же деле, реальный периметр, который будет заполняться проводом, будет ещё меньше. Это связано с тем, что обмоточный провод не прилегает к внутренней поверхности кольца, образуя некоторый зазор. Причём, между диаметром провода и величиной этого зазора существует прямая зависимость.

Не стоит увеличивать натяжение провода при намотке с целью сократить этот зазор, так как при этом можно повредить изоляцию, да и сам провод.

По нижеприведённой эмпирической формуле можно рассчитать количество витков, исходя из диаметра имеющегося провода и диаметра окна сердечника.

Максимальная ошибка вычислений составляет примерно –5%+10% и зависит от плотности укладки провода.

w = π(D – 10S – 4d) / d, где:

w – число витков первичной обмотки,

π – 3,1416,

D – внутренний диаметр кольцевого магнитопровода,

S – толщина изолирующей прокладки,

d – диаметр провода с изоляцией,

/ – дробная черта.

Как измерить диаметр провода и определить толщину изоляции – рассказано здесь.

Несколько примеров расчёта реальных трансформаторов.

● Мощность – 50 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

w= π (16 – 10*0,1 – 4*0,39) / 0,39 ≈ 108 (витков).

Реально поместилось – 114 витков.

● Мощность – 20 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

w = π (16 – 10*0,1 – 4*0,25) / 0,25 ≈ 176 (витков).

Реально поместилось – 176 витков.

● Мощность – 200 Ватт.

Магнитопровод – два кольца К38 х 24 х 7.

w = π (24 – 10*0,1 – 4*1,07) / 1,07 ≈ 55 (витков).

Реально поместилось 58 витков.

В практике радиолюбителя нечасто выпадает возможность выбрать диаметр обмоточного провода с необходимой точностью.

Если провод оказался слишком тонким для намотки «виток к витку», а так часто бывает при намотке вторичных обмоток, то всегда можно слегка растянуть обмотку, путём раздвигания витков. А если не хватает сечения провода, то обмотку можно намотать сразу в несколько проводов.

Как намотать импульсный трансформатор?

Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.

Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку, да и не повредился сам, желательно притупить острые кромки ферритового сердечника. Но, делать это не обязательно, особенно если провод тонкий или используется надёжная прокладка. Правда, я почему-то всегда это делаю.

При помощи наждачной бумаги скругляем наружные острые грани.

То же самое проделываем и с внутренними гранями кольца.

Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку.

В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, лавсановую плёнку или даже бумагу.

При намотке крупных колец с использованием провода толще 1-2мм удобно использовать киперную ленту.

Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.

Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным.

Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.

При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок.

Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Таким образом, изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.

Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки.

Необходимую длину провода обмотки определить совсем просто. Достаточно измерить длину одного витка и перемножить это значение на необходимое количество витков. Небольшой припуск на выводы и погрешность вычисления тоже не помешает.

34(мм) * 120(витков) * 1,1(раз) = 4488(мм)

Если для обмотки используется провод тоньше, чем 0,1мм, то зачистка изоляции при помощи скальпеля может снизить надёжность трансформатора. Изоляцию такого провода лучше удалить при помощи паяльника и таблетки аспирина (ацетилсалициловой кислоты).

Будьте осторожны! При плавлении ацетилсалициловой кислоты выделяются ядовитые пары!

Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.

Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05… 0,1мм.

Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения.

Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.

Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика).

Затем выводы вместе с трубкой нужно закрепить х/б нитью.

Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты. Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.

Если предполагается использовать выпрямитель с нулевой точкой, то можно намотать вторичную обмотку в два провода. Это обеспечит полную симметрию обмоток. Витки вторичных обмоток также должны быть равномерно распределены по периметру сердечника. Особенно это касается наиболее мощных в плане отбора мощности обмоток. Вторичные обмотки, отбирающие небольшую, по сравнению с общей, мощность, можно мотать как попало.

Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно.

На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Сердечник трансформатора подбирается по требуемой мощности на выходе инвертора.

На рисунке показана последовательность намотки ферритового трансформатора.

Намотка импульсного трансформатора своими руками

Приветствую, Самоделкины!
В этой статье речь пойдет о том, как правильно мотать импульсный трансформатор.

Автор YouTube канала «Open Frime TV» Роман, не так давно собирал импульсный блок питания на микросхеме IR2153, а сейчас он расскажет, как самостоятельно намотать импульсный трансформатор для самодельного блока питания.

Так уж сложилось, что первый намотанный автором трансформатор был на ферритовом кольце, и после этого он уже не мог мотать на ш-образных, и на то есть несколько причин. Первое — это относительно небольшое место намотки ш-образных сердечников, а у тороидальных же можно растянуть по всему кольцу. И отсюда появляется вторая проблема, если намотали много витков, то потом закрыть половинки сердечника сложно.

Да, вы можете сказать, что обратной стороной медали будет распространенность таких сердечников в блоках питания компьютера, но вы попробуйте сначала разберите нормально сердечник, не сломав его. Хотя уже было экспериментально доказано, что поломанный сердечник после склейки работает так же, как и новый, но душе спокойнее, когда используется цельный феррит.

Еще одно, при одинаковых размерах ферритовое кольцо имеет большую мощность, чем ш-образный сердечник. Вот к примеру, несколько сердечников. Ш-образный может выдать мощность 150-180Вт, а примерно такой же по размеру тороид может выдать 250Вт.

Для сравнения, вот еще один тороид, который всего на 1 см больше предыдущего, а этот уже может выдать 600Вт мощности.

Автор надеется, что приведенные им доводы были весьма вескими, и советует переходить на намотку трансформаторов на тороидальные сердечники. Ну а теперь собственно переходим к намотке. Для этого нам понадобится сердечник. Они бывают разных типов. Вот такие, еще производства СССР и вот такие сделанные в Китае:

Можно использовать как те, так и другие. У сердечников, изготовленных в Советском Союзе должна быть маркировка 2000НМ, а при выборе китайских необходимо следить за проницаемостью, она должна быть в районе 2000-2200.

С этим разобрались, идем дальше. Как видим, китайские сердечники уже покрыты краской и по сути можно мотать прямо на сердечник без изоляции.

Но тогда провод будет скользить по поверхности. Если вас, как и автора такое не устраивает, то для изоляции можно использовать вот такую желтую высоковольтную майларовую ленту:

Или же можно использовать вот такой термоскотч:

Применять в данном случае классическую синюю изоленту крайне нежелательно, так как при нагреве она сильно задерживает тепло. Перед изготовлением трансформатора вы уже знаете какое напряжение и мощность он должен выдать. Вот и автор придумал себе следующее техническое задание: необходимо намотать трансформатор на 24В, мощностью 80Вт для будущего проекта паяльной станции.

С расчетами нам поможет следующая программа:

Ссылку на нее автор оставил в описании под видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи). В программе водим необходимое значение. Если делаете импульсный блок питания по схеме автора, то просто повторяете действия как на экране (более подробно это показано в видеоролике автора внизу страницы).

Отличия будут в нескольких параметрах. Первое — это частота.

Она зависит от номинала вот этого резистора:

Посчитать ее можно в онлайн калькуляторе. Сюда достаточно забить номинал конденсатора и резистора. На выходе получим частоту.

Также у вас будут свои выходные напряжения и диаметры проводов.

Когда разобрались с данными приступаем к выбору сердечника. Если у вас есть в наличие сердечники, то замеряем их размер с помощью линейки или штангенциркуля, а потом ищем в программе такой же типоразмер. Когда указали свой сердечник, программа покажет габаритную мощность, и вы уже понимаете подходит он или нужно искать новый.

Если в наличии нет сердечников, то просто начните перебирать разные размеры. Таким образом находим нужный сердечник, а потом остается только купить его в магазине. Надеюсь, вам стал понятен принцип выбора сердечников. У автора в наличии были сердечники с минимальной мощностью 250Вт, их можно спокойно использовать. Да, будет небольшой перерасход материала, но это не страшно, лучше большая мощность, чем меньшая.

Автор решил использовать сердечник с заведомо большей мощности, потому что на нем будет нагляднее видно процесс намотки. Когда ввели все данные в программу, нажимаем кнопку «рассчитать», и получаем необходимые параметры для намотки.

Как вы помните, нам нужно получить напряжение 24В на выходе, но по расчетам получается 26В. В таком случае можно изменять частоту и искать такое значение, при котором на выходе будет нужное напряжение. Вместе с изменением частоты изменяются и параметры обмотки. Вот к примеру, мы нашли частоту 38кГц, при которой на выходе получаем напряжение ровно 24В. Переходим в онлайн калькулятор, и изменяя номинал резистора, находим значение, при котором будет нужная частота в 38кГц, а потом уже непосредственно при запайке резистора на плату, на нем выставляем нужный номинал.

Можно переходить к намотке. Изолируем сердечник.

Теперь можно мотать первичную обмотку, но на глаз равномерно распределить будет сложно, поэтому сделаем разметку. Нам понадобится листик и транспортир. Делаем 2 диаметра: внутренний и наружный. Ставим точку отсчета и с помощью транспортира делим нашу разметку на то количество, сколько нужно витков. Потом вырезаем ее, и с помощью скотча приклеиваем на сердечник.

Далее нужно отмотать необходимую длину провода для намотки. Сделать это можно зная длину одного витка, а также количество витков. Замеряем один виток и умножаем на количество, а также добавляем 5% из-за того, что провод ложится не виток к витку, а немного растянуто, а еще и выводы необходимо сделать.

Когда узнали длину провода, отматываем его, отрезаем и можно мотать. Для этого автор пользуется вот таким приспособлением:

На него наматывается провод и потом спокойно продевая его в сердечник производится намотка строго по разметке. Для крепления витков можно использовать суперклей.

Теперь осталось подпаять многожильный провод к первички и заизолировать тем же термоскотчем.

Вот и все — первичка готова, приступаем к изготовлению вторички. Направление намотки первички и вторички может не совпадать — это неважно. Процедура намотки вторички практически не отличается от намотки первичной обмотки, такая же разметка, витков правда меньше, но процесс идентичен.

А теперь самое важное. Вот здесь путается большинство людей, это то, как сделать среднюю точку. Итак, сейчас автор продемонстрирует это максимально наглядно. Вот мы намотали одну половину вторички — это будет средней точкой.

Автор намеренно не разрезает провод, а делаю вот такую петельку. Теперь же продолжаем намотку. Провод ложем виток к витку к прошлой обмотке, при этом сохраняя направление намотки. Теперь мы имеем 3 вывода. Там, где по одному проводу — это начало и конец обмотки, а петелька — средняя точка.

Тут все предельно ясно. Если нужно мотать в несколько слоев, то можно сразу мотать двумя жилами, и повторить ту же операцию с петелькой. После намотки вторички изолируем ее и на этом изготовление трансформатора завершено. Можно еще капроновыми нитками пройтись по всей длине и укрепить обмотки, но это уже на ваше усмотрение.

Теперь можно протестировать наш самодельный трансформатор. Для этого воспользуемся вот такой платой.

Подпаяли трансформатор к плате, и производим замер выходного напряжения.

Как видим оно совпадает с расчетным. Теперь можно подключить нашу электронную нагрузку и посмотреть, как держит мощность трансформатор.

Как видим, при увеличении мощности просадка напряжения есть, правда незначительная. Ну и напоследок проверим защиту от короткого замыкания.

Как видим все отлично, блок справляется.

Ну а на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Намотка импульсного трансформатора своими руками

Часть 1

Пролог

И все таки меня пригласили! Теперь дело со статьями пойдет более оперативно.

Темой следующей части изначально я хотел сделать схемотехнику какого нибудь блока, а чего ждать? Но тут вспомнил свою школьную молодость и саму великую проблему с которой сталкивался — как изготовить неведомое для меня на тот момент зверя устройство — импульсный трансформатор.

Прошло десять лет и я понимаю, что у многих (и не только начинающих) радиолюбителей, электронщиков и студентов возникают такие трудности — они попросту их боятся, а как следствие стараются избегать мощных импульсных источников питания (далее ИИП).

После этих размышлений я пришел к выводу, что первая тема должна быть именно про трансформатор и ни о чем другом! Хотелось бы еще оговориться: что я подразумеваю под понятием «мощный ИИП» — это мощности от 1 кВт и выше или в случае любителей хотя бы 500 Вт. Рисунок 1 — Вот такой трансформатор на 2 кВт для Н-моста у нас получится в итоге

Великая битва или какой материал выбрать?

Когда-то внедрив в свой арсенал импульсную технику думал, что трансформаторы можно делать только на доступном всем феррите. Собрав первые конструкции первым делом решил выставить их на суд более опытных товарище и очень часто слышал такую фразу: «Ваш феррит гавно не самый лучший материал для импульсника».

Сразу я решил узнать у них какую же альтернативу можно ему противоспоставить и мне сказали — альсифер или как его еще называют синдаст.

Для начала надо определиться что должен уметь почти идеальный материал для трансформатора:

1) должен быть магнитомягким, то есть легко намагничиваться и размагничиваться:

Рисунок 2 — Гистерезисные циклы ферромагнетиков: 1) жесткий цикл, 2) мягкий цикл 2) материал должен обладать как можно большей индукцией насыщения, что позволит либо уменьшить габариты сердечника, либо при их сохранение повысить мощность. НасыщениеЯвление насыщения трансформатора состоит в том, что, несмотря на увеличение тока в обмотке, магнитный поток в сердечнике, достигнув некоторой максимальной величины, далее практически не изменяется. В трансформаторе режим насыщения приводит к тому, что передача энергии из первичной обмотки во вторичную частично прекращается. Нормальная работа трансформатора возможна лишь тогда, когда магнитный поток в его сердечнике изменяется пропорционально изменению тока в первичной обмотке. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы сердечник не был в состоянии насыщения, а это возможно лишь тогда, когда его объём и сечение не меньше вполне определённой величины. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем большим должен быть его сердечник. 3) материал должен иметь как можно меньшие потери на перемагничивание и токи Фуко 4) свойства материала не должны сильно изменяться при внешнем воздействии: механические усилия (сжатие или растяжение), изменение температуры и влажности. Феррит — является полупроводником, а значит обладает собственным высоким электрическим сопротивлением. Это означает, что на высоких частотах потери на вихревые токи (токи Фуко) будут достаточно низкими. Получается как минимум одно условия из списка выше у нас уже выполнено. Идем дальше… Ферриты бывают термостабильными и не стабильными, но этот параметр не является определяющим для ИИП. Важно то, что ферриты работают стабильно в температурном диапазоне от -60 и до +100 оС и это у самый простых и дешевых марок. Рисунок 3 — Кривая намагничивания на частоте 20 кГц при разных температурах

И наконец-то самый главный пункт — на графике выше мы увидели параметр, который будет определять практически все — индукция насыщения. Для феррита она обычно принимается 0,39 Тл. Стоит запомнить, что при разных условиях — этот параметр будет меняться. Он зависит как от частоты, так и от температуры работы и от других параметров, но особый акцент стоит сделать на первых двух.

Вывод: феррит ништяк! отлично подходит для наших задач.

1) альсифер работает в чуть большем широком спектре температур: от -60 и до +120 оС — подходит? Еще лучше чем феррит! 2) коэффициент потерь на гистерезис у альсиферов постоянный лишь в слабых полях (при малой мощности), в мощном поле они растут и очень сильно — это очень серьезный минус, особенно на мощностях более 2 кВт, так что тут проигрывает.

3) индукция насыщения до 1,2 Тл!, в 4 раза больше чем у феррита! — главный параметр и так обгоняет, но не все так просто… Конечно это достоинство никуда не уйдет, но пункт 2 ослабляет его и очень сильно — определенно плюс.

Вывод: альсифер лучше чем феррит, в этом дядьке мне не соврали.

Результат битвы: любой прочитав описание выше скажет альсифер нам подавай! И правильно… но попробуйте найти сердечник из альсифера и чтобы с габаритной мощностью 10 кВт? Тут обычно человек приходит в тупик, оказывается их и нету особо в продаже, а если и есть, то на заказ напрямую у производителя и цена вас испугает.

Получается используем феррит, тем более если оценивать в целом, то он проигрывает очень незначительно… феррит оценивается относительно альсифера в «8 из 10 попугаев». Хотел я обратиться к своему любимому матану, но решил этого не делать, т.к. +10 000 знаков к статье считаю избыточным. Могу лишь посоветовать книгу с очень хорошими расчетами авторства Б. Семенова «Силовая электроника: от простому к сложному». Смысла пересказывать его выкладки с некими добавлениями смысла не вижу

Итак, приступаем к выполнению расчета и изготовлению трансформатора

Первым делом хочется сразу вспомнить очень серьезный момент — зазор в сердечнике. Он может «убить» всю мощность или добавить еще так на 30-40%. Хочу напомнить, что делаем мы трансформатор для Н-моста, а он относится к — прямоходовым преобразователям (forward по-буржуйский). Это значит, что зазор в идеале должен быть 0 мм.

Как-то раз, обучаясь курсе на 2-3 решил собрать сварочный инвертор, обратился к топологии инверторов Kemppi. Там я увидел в трансформаторах зазор 0,15 мм. Стало интересно для чего же он.

Подходить к преподавателям не стал, а взял и позвонил в российское представительство Kemppi! А что терять? На моей удивление меня соединили с инженером-схемотехником и он рассказал мне несколько теоретических моментов, которые позволили мне «выползти» за потолок в 1 кВт.

Если в кратце — зазор в 0,1-0,2 мм просто необходим! Это увеличивает скорость размагничивания сердечника, что позволяет прокачать через трансформатор большую мощность. Максимальный эффект от такого финта ушами зазора достиг в топологии «косой мост», там введение зазор 0,15 мм дает прирост 100%! В нашем Н-мосту эта прибавка скромнее, но 40-60% думаю тоже не дурно.

Для изготовления трансформатора нам понадобится вот такой набор: Рисунок 4 — Ферритовый сердечник Е70/33/32 из материала 3С90 (чуть лучший аналог N87) Рисукок 5 — Каркас для сердечника Е70/33/32 (тот что больше) и дроссель D46 из распыленного железа Габаритная мощность такого трансформатора составляет 7,2 кВт. Такой запас нам нужен для обеспечения пусковых токов в 6-7 раз больше номинальных (600% по ТЗ). Такие пусковые токи правда бывают лишь у асинхронных двигателей, но учесть необходимо все! Неожиданно «всплыл» некий дроссель, он понадобится в нашей дальнейшей схеме (аж 5 штук) и поэтому решил показать как и его наматывать.

Далее необходимо посчитать параметры намотки. Я использую программу от известного в определенных кругах товарища Starichok51. Человек с огромными знаниями и всегда готовый учить и помогать, за что ему спасибо — в своей время помог встать на путь истинный. Называется программа — ExcellentIT 8.1.

Привожу пример расчета на 2 кВт:Рисунок 6 — Расчет импульсного трансформатора по мостовой схеме на 2 кВт повышающий

Как производить расчет:

1) Выделено красным. Это вводные параметры, которые обычно выставляются по умолчанию: а) максимальная индукция. Помните для феррита она 0,39 Тл, но у нас трансформатор работает на достаточно высокой частоте, поэтому программа выставляет 0,186 сама.

Это индукция насыщения в саааамых плохих условиях, включая нагрев до 125 градусов

б) частота преобразования, она задается нами и чем она определяется на схеме будет в следующих статьях. Частота эта должна быть от 20 до 120 кГц.

Если меньше — мы будет слышать работу транса и свист, если выше, то наши ключи (транзисторы) будут иметь большие динамические потери. А IGBT ключи даже дорогие работают до 150 кГц

в) коэф. заполнения окна — важный параметр, ибо место на каркасе и сердечнике ограничено, не стоит его делать больше 0,35 иначе обмотки не влезут

г) плотность тока — этот параметр может быть до 10 А/мм2. Это максимальный ток, который может протекать через проводник. Оптимальное значение 5-6 А/мм2 — в условиях жесткой эксплуатации: плохое охлаждение, постоянная работа на предельной нагрузке и прочее. 8-10 А/мм2 — можно ставить если у вас устройство идеально вентилируется и стоит over 9000 несколько куллеров.

д) питание на входе. Т.к. мы рассчитываем трансформатор для DC->DC 48В в 400В, то ставим входное напряжение как в расчете. Откуда цифра взялась. В разряженном состоянии аккумулятор отдает 10.5В, дальше разряжать — снижать срок службы, умножаем на количество батарей (4 шт) и получаем 42В. Возьмем с запасом 40В. 48В берется из произведения 12В * 4 шт. 58В берется из соображения, что в заряженном состоянии батарея имеет напряжение 14,2-14,4В и по аналогии умножаем на 4. 2) Выделено синим. а) ставим 400В, т.к. это запас для обратной связи по напряжению и для нарезки синуса необходимо минимум 342В б) номинальный ток. Выбираем из соображения 2400 Вт / 220(230) В = 12А. Как видите везде я беру запас не менее 20%. Так поступает любой уважающий себя производитель качественной техники. В СССР такой запас был эталонный 25% даже для самых сложных условий. Почему 220(230)В — это напряжение на выходе уже чистого синуса. в) минимальный ток. Выбирается из реальных условий, этот параметр влияет на размер выходного дросселя, поэтому чем больше минимальный ток, тем меньше дроссель, а значит и дешевле устройство. Я опять же выбрал худший вариант 1А, это ток на 2-3 лампочки или 3-4 роутеров. г) падение на диодах. Т.к. у нас на выходе будут диоды быстродействующие (ultra-fast), то падение на них 0.6В в худших условиях (превышена температура). д) диаметр провода. У меня некогда купленная катушка меди 20 кг на такой случай и как раз с диаметром 1 мм. Тут ставим тот, который у вас есть. Только более 1,18 мм ставить не советую, т.к. начнет сказываться скин-эффект Скин-эффектСкин-эффект — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое. Если говорить не как гугл, а моим колхозным языком, то если взять проводник большого сечения, то он не будет использоваться полностью, т.к. токи на большей частоте протекают по поверхности, а центр проводника будет «пустой» 3) Выделено зеленым. Тут все просто — топология у нас планируется «полный мост» и выбираем ее. 4) Выделено оранжевым. Происходит процесс выбора сердечника, все интуитивно понятно. Большое количество стандартных сердечников уже есть в библиотеки, как и наш, но если что можно и добавить путем ввода габаритов. 5) Выделено фиолетовым. Выходные параметры с расчетами. Отдельным окном выделил коэф. заполнения окна, помните — не более 0,35, а лучше не более 0,3. Так же даны все необходимые значения: количество витков для первичной и вторичной обмотки, количество проводов ранее заданного диаметра в «косе» для намотки. Так же даны параметры для дальнейшего расчета выходного дросселя: индуктивность и пульсации напряжения.

Теперь необходимо рассчитать выходной дроссель. Нужен он чтобы сгладить пульсации, а так же чтобы создать «равномерный» ток. Расчет проводится в программе того же автора и называется она DrosselRing 5.0. Расчет для нашего трансформатора приведу:

Рисунок 7 — Расчет выходного дросселя для повышающего DC-DC преобразователя В данном расчете все проще и понятнее, работает по тому же принципу, выходные данные: количество витков и количество проводов в косе.

Стадии изготовления

Теперь у нас есть все данные для изготовления трансформатора и дросселя.

Главное правило намотки импульсного трансформатора — все без исключения обмотки должны быть намотаны в одну сторону!

Стадия 1: Рисунок 8 — Процесс намотки вторичной (высоковольтной) обмотки

Мотаем на каркас необходимое число витков в 2 провода диаметром 1 мм. Запоминаем направление намотки, а лучше отмечаем маркером на каркасе.

Стадия 2:

Рисунок 9 — Изолируем вторичную обмотку Изолируем вторичную обмотку фторопластовой лентой толщиной 1 мм, такая изоляция выдерживает не менее 1000 В. Так же дополнительно пропитываем лаком, это еще +600В к изоляции. Если нету фторопластовой ленты, то изолируем обычным сантехническим фумом в 4-6 слоев. Это тот же фторопласт, только 150-200 мкм толщиной.

Стадия 3:

Рисунок 10 — Начинаем мотать первичную обмотку, распаиваем провода на каркас Намотку проводим в одну сторону со вторичной обмоткой!

Стадия 4:

Рисунок 11 — Выводим хвост первичной обмотки Доматывает обмотку, изолируем ее так же фторопластовой лентой. Желательно еще и пропитать лаком.

Стадия 5:

Рисунок 12 — Пропитываем лаком и распаиваем «хвост». Намотка обмоток окончена Стадия 6: Рисунок 13 — Завершаем намотку и изоляцию трансформатора киперной лентой с окончательной пропиткой в лаке Киперная лентаКиперная лента — хлопчатобумажная (реже шёлковая или полушелковая) тесьма из киперной ткани шириной от 8 до 50 мм, саржевого или диагонального переплетения; суровая, отбельная или гладкокрашеная. Материал ленты отличается высокой плотностью за счет переплетения, он толще, чем у своего ближайшего аналога — миткалевой ленты — из-за использования более толстых нитей. Спасибо википедии.

Стадия 7:

Рисунок 14 — Так выглядит законченный вариант трансформатора

Зазор 0,15 мм устанавливается в процессе склеивания, путем вкладывания между половинками сердечника подходящей пленки. Лучший вариант — пленка для печати. Сердечник склеивается клеем моментом (хорошим) или эпоксидной смолой. 1-й вариант на века, 2-й позволяет в случае чего разобрать трансформатор без повреждений, например, если понадобится домотать еще обмотку или добавить витков.

Намотка дросселя

Теперь по аналогии необходимо намотать дроссель, конечно мотать на тороидальном сердечнике сложнее, но такой вариант будет компактнее. Все данные у нас имеются из программы, материал сердечника распыленное железо или пермаллой. Индукция насыщения у данного материала 0,55 Тл.

Стадия 1:

Рисунок 15 — Обматываем кольцо фторопластовой лентой Эта операция позволяет избежать случая с пробоем обмотки на сердечник, это бывает редко, но мы же за качество и делаем для себя!

Стадия 2:

Рисунок 16 — Наматываем нужное количество витков и изолируем В данном случае количество витков не уместится в один слой намотки, поэтому необходимо после намотки первого слоя произолировать и намотать второй слой с последующей изоляцией.

Стадия 3:

Рисунок 17 — Изолируем после второго слоя и пропитываем лаком

Эпилог

Надеюсь моя статья научит вас процессу расчету и изготовлению импульсного трансформатора, а так же даст вам некоторые теоретические понятия о его работе и материалах из которого он изготавливается.

Постарался не нагружать данную часть излишней теорией, все на минимуму и сосредоточиться исключительно на практических моментах.

И самое главное на ключевых особенностях, которые влияют на работоспособность, таких как зазор, направления намотки и прочее.

Продолжение следует…

Часть 3

Источник: https://habr.com/post/358318/

Небольшой ликбез по намотке импульсных трансформаторов. — Лада 2109, 1.6 л., 1988 года на DRIVE2

Как видно из пред идущего блога я собираю слабенький усилитель на 100ват, и многие просили поподробнее рассказать как мотать эти трансформаторы)Обьект намотки кольца 45х28х8 проницаемость Н1500М в моем случае 4ре штуки.

Обьясняю почему… Забиваем в программу кольцо 45х28х8 и видим что габаритная мощность его одного всего 500 жалких ничтожных ватт… а выход прост берем 2 кольца притираем их друг к другу чтоб небыло зазоров и без клея скремляем их вкруговую изолентой.ВСЕ!Далее в проге вбиваем уже кольцо 45х28х16 и видим габаритную мощность 1000ватт.

Далее пишем проге че хотим то собственно от него в моем случае хочу 85 вольт и 1кВт.Выбираем как будет выпрямляться под свои нужды и тыкаем рассчитать.

Получаем резззззз и собственно берем проволку медную и вперед к намотке смотрим ниже=)

Затарился кольцами и деталями на пн

Вот так они будут располагаться

Притираем 2 кольца и скрепляем изолентой без клея!

Обматываем кольца (кто чем хочет хоть скотчем) в моем случае стекловолокно

По программе нам нужно 4 витка первичной обмотки. Берем кусок проволоки наматываем 4ре витка отмеряем длинну выводов отрезаем сматываем и по этой длинне наматываем на каком либо каркасе нужное нам число жил

отрезал померял

для каждоко кольца наматывал на оправку по две косы по 26 жил в каждой. Далее снимаем 26 жил с оправки немножко их скручиваем и матаем 4ре витка одной и рядышком 4ре витка другой

Сново обматываем туалетной бумагой

в итоге получаем такую картину намотана первичка епли 2 часа

Далее по верх мотаем вторичку снача делаем один виток замеряем его длинну 8,5см умножаем на число витков в моем случае 33 делаем оправку на 2,8 метра длинной в моем случае это 2 самореза между столами.

наматываем сразу 6 жил потом мультиком сфазируем. Делим 33 на 4 и примерно чюхаем на четверть кольца запихиваем 8 витков. наматываем 33 витка скрепляем в конце кто соплями кто приморозит я стекловолокном.

Источник: https://www.drive2.ru/l/6421531/

Расчет и намотка импульсного трансформатора

Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir2153.

Расчет импульсного трансформатора.

Для начала загружаем себе программу расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT и запускаем её.

Тип контроллера указываем ir2153, частоту генерации 50кГц.

Стабилизации выходов – нет.Принудительное охлаждение – нет.

Схема выпрямления – двухполярная со средней точкой.

Указанные мною напряжения (50 Вольт) означают, что две вторичных обмотки, каждая из которых имеет отвод от середины, и после выпрямления, будет иметь +-50В относительно средней точки. Многие подумали бы, что указали 50В, значит, относительно ноля будет 25В в каждом плече, нет! Мы получим 50В вкаждом плече относительно среднего провода.

Далее выбираем параметры сердечника, в моем случае это “R” – тороидальный сердечник, с размерами 40-24-20 мм.

Намотка импульсного трансформатора.
Итак, вот мое колечко с размерами 40-24-20 мм.

Теперь его нужно изолировать каким-либо диэлектриком.

Каждый выбирает свой диэлектрик, это может быть лакоткань, тряпочная изолента, стеклоткань и даже скотч, что лучше не использовать для намотки трансформаторов.

Говорят скотч, разъедает эмаль провода, не могу подтвердить данный факт, но я нашел другой минус скотча. В случае перемотки, трансформатор тяжело разбирать, и весь провод становится в клею от скотча.

Скотчем подклеиваем лавсаночку к сердечнику и начинаем обматывать колечко, в пару слоев.

Выводы первичной обмотки скручиваем и залуживаем.
Далее надеваем сверху несколько сантиметров термоусадки и подогреваем.
Следующим шагом вновь изолируем диэлектриком еще пару слоев.

После чего сверху опять обматываем лавсановой пленкой, чтобы крайняя обмотка плотно прилегала и не разматывалась.
В результате получили вот такой аккуратный бублик.
Таким образом, можно рассчитать и намотать любой трансформатор, с двумя или одной вторичной обмоткой, с отводом или без отвода от середины.
Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT СКАЧАТЬ
Статья по перемотке импульсного трансформатора из БП ПК ПЕРЕЙТИ.

Источник: http://audio-cxem.ru/stati/raschet-i-namotka-impulsnogo-transformatora.html

Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор?

Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для полумостового блока питания?

Речь пойдёт о «ленивой намотке». Это когда лень считать витки. https://oldoctober.com/

Близкие темы.

Как за час сделать импульсный блок питания из сгоревшей лампочки?
Как подружить Блокнот с Калькулятором Windows, чтобы облегчить расчёты?
Самодельный импульсный преобразователь напряжения из 1,5 в 9 Вольт для мультиметра.

Оглавление статьи.

Выбор типа магнитопровода

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.

Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора

Напряжение питания.

Конечно, 256 Вольт, это перебор, но ориентироваться на ГОСТ-овские 220 +5% –10% тоже не стоит. Если выбрать за максимальное напряжение сети 220 Вольт +10%, то:
242 * 1,41 = 341,22V (считаем амплитудное значение).
341,22 – 0,8 * 2 ≈ 340V (вычитаем падение на выпрямителе).
Индукция.
Определяем примерную величину индукции по таблице.
Пример: М2000НМ – 0,39Тл.
Частота.

Граничные частоты и величины индукции широко распространённых ферритов.

Марганец-цинковые ферриты

Параметр	Марка феррита
6000НМ	4000НМ	3000НМ	2000НМ	1500НМ	1000НМ
Граничная частота при tg δ ≤ 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

Никель-цинкове ферриты

Параметр	Марка феррита
200НН	1000НН	600НН	400НН	200НН	100НН
Граничная частота при tg δ ≤ 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

Вернуться наверх к меню.

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

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.

Как рассчитать число витков первичной обмотки?

Нужно отметить, что это очень-очень упрощённый расчёт импульсного трансформатора.

Так что, с ростом нагрузки и попытке трансформатора войти в насыщение, частота генерации возрастает и работа нормализуется. Точно также компенсируются и мелкие ошибки в наших вычислениях.

Я пробовал менять количество витков одного и того же трансформатора более чем в полтора раза, что и отразил в ниже приведённых примерах, но так и не смог обнаружить никаких существенных изменений в работе БП, кроме изменения частоты генерации.

Вернуться наверх к меню.

Как рассчитать диаметр провода для первичных и вторичных обмоток?

Вернуться наверх к меню.

Особенности намотки импульсных трансформаторов

Что для этого нужно?
Нужно подобрать провод такого диаметра, чтобы он уложился «виток к витку», в один слой, в окно имеющегося кольцевого сердечника, да ещё и так, чтобы при этом число витков первичной обмотки не сильно отличалось от расчётного.
Если количество витков, полученное в калькуляторе, не будет отличаться более чем на 10-20% от количества, полученного в формуле для расчёта укладки, то можно смело мотать обмотку, не считая витков.
Правда, для такой намотки, скорее всего, понадобится выбрать магнитопровод с несколько завышенной габаритной мощностью, что я уже советовал выше.
1 – кольцевой сердечник.
2 — прокладка.
3 – витки обмотки.
D – диаметр по которому можно рассчитать периметр, занимаемый витками обмотки.

Не стоит увеличивать натяжение провода при намотке с целью сократить этот зазор, так как при этом можно повредить изоляцию, да и сам провод.
По нижеприведённой эмпирической формуле можно рассчитать количество витков, исходя из диаметра имеющегося провода и диаметра окна сердечника.
Максимальная ошибка вычислений составляет примерно –5%+10% и зависит от плотности укладки провода.
w = π(D – 10S – 4d) / d, где:
w – число витков первичной обмотки,
π – 3,1416,
D – внутренний диаметр кольцевого магнитопровода,
S – толщина изолирующей прокладки,
d – диаметр провода с изоляцией,
/ – дробная черта.
Как измерить диаметр провода и определить толщину изоляции – рассказано здесь.
Для облегчения расчётов, загляните по этой ссылке: Как подружить Блокнот с Калькулятором Windows, чтобы облегчить расчёты?
Несколько примеров расчёта реальных трансформаторов.
● Мощность – 50 Ватт.
Магнитопровод – К28 х 16 х 9.
Провод – Ø0,35мм.
D = 16мм.
S = 0,1мм.
d = 0,39мм.
w= π (16 – 10*0,1 – 4*0,39) / 0,39 ≈ 108 (витков).
Реально поместилось – 114 витков.
● Мощность – 20 Ватт.
Магнитопровод – К28 х 16 х 9.
Провод – Ø0,23мм.
D = 16мм.
S = 0,1мм.
d = 0,25мм.
w = π (16 – 10*0,1 – 4*0,25) / 0,25 ≈ 176 (витков).
Реально поместилось – 176 витков.
● Мощность – 200 Ватт.
Магнитопровод – два кольца К38 х 24 х 7.
Провод – Ø1,0мм.
D = 24.
S = 0,1мм.
d = 1,07мм.
w = π (24 – 10*0,1 – 4*1,07) / 1,07 ≈ 55 (витков).
Реально поместилось 58 витков.
В практике радиолюбителя нечасто выпадает возможность выбрать диаметр обмоточного провода с необходимой точностью.

Вернуться наверх к меню.

Как намотать импульсный трансформатор?

Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.

При помощи наждачной бумаги скругляем наружные острые грани.
То же самое проделываем и с внутренними гранями кольца.
Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку.
В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, лавсановую плёнку или даже бумагу.
При намотке крупных колец с использованием провода толще 1-2мм удобно использовать киперную ленту.
Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.
Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным.
Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.
При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок.
Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

Пример

34(мм) * 120(витков) * 1,1(раз) = 4488(мм)

Если для обмотки используется провод тоньше, чем 0,1мм, то зачистка изоляции при помощи скальпеля может снизить надёжность трансформатора. Изоляцию такого провода лучше удалить при помощи паяльника и таблетки аспирина (ацетилсалициловой кислоты).

Будьте осторожны! При плавлении ацетилсалициловой кислоты выделяются ядовитые пары!

Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05… 0,1мм.

Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения.

Затем выводы вместе с трубкой нужно закрепить х/б нитью.

Если предполагается использовать выпрямитель с нулевой точкой, то можно намотать вторичную обмотку в два провода. Это обеспечит полную симметрию обмоток.

Витки вторичных обмоток также должны быть равномерно распределены по периметру сердечника. Особенно это касается наиболее мощных в плане отбора мощности обмоток.

Вторичные обмотки, отбирающие небольшую, по сравнению с общей, мощность, можно мотать как попало.

Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно.
На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.
Вернуться наверх к меню.

Дополнительные материалы

Вернуться наверх к меню.

21 Март, 2011 (11:33) в Измерения, Источники питания, Сделай сам

Источник: https://oldoctober.com/ru/pulse_transformer/

Сборка и наладка импульсного блока питания на ir2153 ir2155 своими руками

СБОРКА И НАЛАДКА ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА IR2153 IR2155

Практическую часть статьи рассмотрим на примере схемы №2 первой части сатьи и чтобы не перепрыгивать туда-сюда расположим здесь принципиальную схему данного блока питания:

Принципиальная схема импульсного блока питания на микросхеме IR2153 (IR2155)

Начинать сборку все равно с чего — либо с монтажа элементов на плату, либо с изготовления моточных деталей. Мы начнем с монтажа, поэтому лучше изучить чертеж расположения деталей повнимательней, к тому же некоторые элементы отличаются от предложенных на принципиальной схеме. Например номиналы резисторов R16 и R18 отличаются чуть ли не в полтора раза.

В данном случае номиналя этих резисторов не принципиальны и могут располоагаться в пределах от 33 кОм до 100 кОм, поскольку служать прежде всего для разрядки конденсатора С4 при снятии напряжения питания. Второстепенную роль, которую они выполняют, это формировании виртуального нуля, т.е.

создания половины первичного напряжения, что немного предпочтительней простого соеднинения С13 и С14 с шинами питания.

Резисторы R14 и R17 — формируют небольшую задержку немного увеличивая время реакции системы защиты. Номиналы этих резисторов могут располагаться от 33 Ом до 180 Ом.

Расположение деталей импульсного блока питания

С13 и С14 — предназначены для развязки по постоянному напряжению обмотки трансформатора, на схеме 1 мкФ, на плате 2,2 мкФ.

При частоте преобразования 60 кГц реактивное сопротивление конденсатора на 1 мкФ будет составлять Хс = 1 / 2пFC = 5,3 Ома, учитывая то, что по «схемному» вариант по переменному напряжению получается паралельное соединение, т.е. получается 2 мкФ, то реактивное сопротивление составит 2,7 Ома.

При протекании через это сопротивление тока в 2 А на конднесаторе будет условное «падение» напряжения всего в 2,7 Ома х 2 А = 5,4 В, что составляет 1,8 %. Другими словами выходное напряжение блока питания будет изменяться менее чем на 2 % под нагрузкой и без нее за счет реактивного сопротивление конденсаторов.

При использовании конденсаторов на 2,2 мкФ в качестве С13 и С14 реактивное сопротивление составляет 1,2 Ома и под нагрузкой оно изменится на 0,8 %.

Учитывая то, что напряжениесети может колебаться до 7% и это считается нормой изменения в 0,8 — 2 % врядли кто заметит, поэтому можно использовать конденсаторы от 1 мкФ до 4,7 мкФ, правда в эту плату габариты емкостей на 4,7 мкФ уже не будут слишком велики. Сопротивление R20 может колебаться в гораздо бОльших пределах, поскольку его номинал зависит от потребляемого вентилятором принудительного охлажедения и полученным в конечном итоге выходного напряжения.

Сомнения в итоговом напряжении не напрасны, поскольку силовой трансформатор высокочастотный и имеет небольшое количество витков, а мотать дробные части витка довольно проблематично. Для примера рассмотрим случай, когда первичная обмотка составляет 17 витков.

Прилагаемое к ней напряжение равно 155 В (после выпрямителя на VD1 получается 310 В, следовательно половина напряжение питания и есть 155 В).

Воспользуемся пропорцией Uперв / Qперв = Uвтор / Qвтор, где Uперв — напряжение на первичной обмотке, Qперв — количество витков первичной обмотки, Uвтор — напряжение вторичной обмотки, Qвтор — количество витков вторичной обмотки и выясним, какие вторичные напряжения мы можем получить:

155 / 17 = ? / 5, где «?» — выходное напряжение. Если во вторичной обмотке у нас будет 5 витков, то выходное напряжение будет составлять 45 В, если вторичка будет 4 витка, то выходное напряжение трансформатора составит 36 В. Как видите получить напряжение ровно 40 вольт уже проблематично — нужно мотать 4,4 витка, а реальность показывает, что использовать обмотки не кратные половине витка довольно рискованно — можно намагнитить трансформатор и потерять силовые транзисторы.

В конечном итоге после монтажа компонентов печатная плата блока питания приобретет следующий вид:

На плате пока нет диодных мостов, силовых транзисторов, радиатров и моточных деталей, о которых сейчас и поговорим. При изготовлении импульсных блоков питания не стоит забывать о скин эффекте, который проявляется при протекании через проводник высокочастотного сигнала.

Смысл этого эффекта заключается в том, что чем выше частота переменного напряжениея, тем меньше протекает ток через середину проводника, т.е. ток как будто стремится выйти на поверхность. Отсюда и название SKIN -кожа, шкура.

По этому для высокочастотных трансформаторов необходимое от протекающего тока сечение получают методом сложения в жгут нескольких проводников меньшего диаметра, тем самым существенно снижая скин эффект и увеличивая КПД преобразователя. Самым популярным способом сложения проводников является витой жгут.

Определившись с длиной провода, необходимого для обмотки (одинарным проводм мотают необходимое количество витков и добавляют к полученной длине еще 15-20%) необходмое количество проводов растягиваю на эту длину а затем при помощи дрели и воротка свивают в один жгут:

Изготовление ленточного жгута более трудоемко — провода растягивают в непосредственной близости другу к другу и склеивают полиуритановым клеем, типа «МОМЕНТ КРИСТАЛЛ». В результате получается гибкая лента, намоитка которой позоволяет добится наибольшей плотности намотки:

Перед намоткой ферритовое кольцо следует подготовить. Прежде всего необходимо закруглить углы, поскольку они с легкостью повреждают лак на обмоточном проводе:

Затем необходимо кольцо изолировать, поскольку феррит имеет достаточно низкое сопротивление и в случае повреждения лака на обмоточном проводе может произойти межвиитковое замыкание. В середине, на азднем плане кольцо обмотано обычной бумагой для принтера, справа — бумага пропитана эпоксидным клеем, в середине спереди — наиболее предпочтительный материал — фторопластовая пленка:

Так же кольца можно обматывать матерчатой изолентой, но она довольно толстая и существенно сокращает размер окна, а это не очень хорошо.

Используя в качестве сердечника ферритовое кольцо обмотку необходимо равномерно распределить по всему сердечнику, что довольно существенно увеличивает магнитную связь обмоток и уменьшает создаваемые импульсным трансформатором электро-магнитные помехи:

Осталось выяснить каким именно проводом нужно мотать, точнее какое должно быть сечение. В обычном трансформаторе напряженность в проводнике не должна превышать 2-2,5 Ампера на 1 квадратный милиметр сечения. Если середечник тороидальный, то это значение можно увеличить до трех ампер.

Импульные трансформаторы гораздо меньше своих пятидесяти Герцовых собратьев, у них лучше охлаждение, поэтому напряженность можно увеличить до 4-5 Ампер на квадратный милиметр сечения.

Однако данный совет актуален, и то весьма условно, для стабилизированных импульсных блоков питания, поскольку в не стабилизированном варианте уже начнет сказываться падение напряжения на обмотке под нагрузкой.

Исходя из выше сказанного можно сделать вывод, что оптимальным вариантом напряженности получается 3-4 Ампера на 1 мм кв — и греется не сильно и падение на нем не слишком большое. Для тех, кто запамятовал напоминалка:

Площадь круга равна произведению числа Пи на квардрат радиуса, т.е. S = п • R • R. Для примера расчитаем какое нужно сечение при протекании тока через проводник величиной 7 А.

В наличии имеется обмоточный провод диаметром 0,8 мм, 0,5 мм и 0,35 мм. Частота преобразования равна 70 кГц.

В таблице смотрим, какой провод лучше использовать для данной частоты:

ЧАСТОТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ	МАКСИМАЛЬНЫЙ ДИАМЕТР ОДНОГО ПРОВОДА ДЛЯ СБОРКИ ЖГУТА
40 кГц	0,65 мм
50 кГц	0,6 мм
60 кГц	0,55 мм
70 кГц	0,5 мм
80 кГц	0,45 мм
90 кГц	0,4 мм

Согласно таблицы провод диаметром 0,8 мм отпадает, а вот 0,5 мм и 0,35 мм можно использовать. Сечение для первого провода получаем 0,2 мм кв, для второго 0,01 мм кв, следовательно через первый провод можно пропускать 0,6…0,8 А, а через второй 0,3…

0,4 А (умножаем площадь на выбранную напряженость). Для выяснения количества проводов делим предполагаемый ток нагрузки в 7 А на максимальный ток одного провода и получаем 7 / 0,6…0,8 = 9…12 проводов диаметром 0,5 мм и 7 / 0,3…

0,4

Источник: http://soundbarrel.ru/pitanie/IR2153_03.html

Трансформатор на ферритовых трубках расчет. Импульсный трансформатор – виды, принцип работы, формулы для расчета. Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора

Для того, чтобы фидер был согласован с антенной, используются согласующие устройства (СУ) – в радиолюбительском сленге, “балун ” (BALUN – balanced/unbalanced, т.е. симметричный\несимметричный). Если быть до конца точным, то СУ бывают разных комбинаций “симметричный-несимметричный” (BALUN, BALBAL, UNUN). Несимметричный вход подключается к коаксиальному фидеру или несимметричной антенне (LW, например). Симметричный вход подключается к двухпроводному фидеру или симметричной антенне (например, диполь). Регулируемое согласующее устройство часто называют антенным тюнером (которое иногда выполняет функции преселектора).

Наиболее популярны СУ в виде широкополосных согласующих трансформаторов, обмотки которых образуют длинную линию. Соотношение сопротивлений обмоток вычисляется по формуле: R1=k^2*R2, где к – коэффициент трансформации (отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной).

За рубежом в радиолюбительскую практику вошли широкополосные трансформаторы двух типов: Guanella (по току) и Ruthroff (по напряжению), по фамилиям авторов соответствующих статей:
1. Guanella, G., “Novel Matching Systems for High Frequencies”, Brown-Boveri Review, Vol 31, Sep 1944, pp. 327-329.
2. Ruthroff, C.L., “Some Broad-Band Transformers”, Proc IRE, Vol 47, August 1959, pp. 1337-1342.

В СССР своими публикациями о широкополосных трансформаторах известен В.Д. Кузнецов.

Сейчас популярны широкополосные трансформаторы (ШПТ, “балуны”) на ферритовых кольцах, стержнях или “биноклях”. Но также есть ШПТ без ферритовых сердечников. Ферритовые сердечники, как правило, не работаю как магнитопровод на высоких частотах (на ВЧ работают карбонильные сердечники), а трансформация тока происходит за счет взаимной индукции (магнитной связи) обмоток. В этом случае ферритовый сердечник только увеличивает индуктивность обмоток. Балун с соотношением 1:1 как правило является обычным ВЧ дросселем, хотя есть и симметрирующие СУ.

Когда необходимо сочетать минимальный коэффициент рассеяния с минимальной проходной емкостью рекомендуется применять трансформаторы с объемным витком. Относительная ширина рабочего диапазона 10-15 (отношение верхней частоты к нижней).

Трансформаторы с объемным витком (индуктивным шлейфом)

Конструкция трансформатора с объемным витком

Такому трансформатору свойственна высокая симметрия, так как емкостная связь между его обмотками сведена к минимуму.

Связь между первичной и вторичной обмотками, расположенными на кольцевых ферритовых сердечниках с большой магнитной проницаемостью, осуществляется при помощи объемного витка (индуктивного шлейфа), образованного корпусом (экраном) трансформатора и стержнем – болтом, стягивающим всю конструкцию.

Однако вследствие того, что трансформаторная связь между первичной и вторичной обмотками осуществляется через объемный виток, образованный металлической перегородкой, металлическими стаканами и стрежнем, такой трансформатор не способен передавать значительную мощность из-за токов Фуко (вихревыми токами нагревается медный “объемный виток”).

Такой трансформатор применялся на радиостанции Р-140 как симметрирующий трансформатор приемной V-антенны.

Трансформаторы с внешним витком (на ферритовых трубках “биноклях”) работают за счет взаимной индукции обмоток. Ферритовый сердечник, в данном случае, должен иметь большую магнитную проницаемость для повышения индуктивности обмоток. Как магнитопровод сердечник тут не работает.

Катушка с бифилярной намоткой для балуна 4:1

У ферритов два главных свойства: магнитная проницаемость и удельное сопротивление. Чем выше удельное сопротивление, тем меньше потери на вихревых токах, тем меньше нагревается сердечник.

У балунов с “воздушным сердечником” (т.е. без сердечника вообще) есть ряд преимуществ перед ферритовыми. Они менее требовательны к монтажу, выдерживают большую мощность и проще в изготовлении. Однако по сравнению с ферритовыми трансформаторами они имеют более узкий рабочий диапазон частот.

Согласование с помощью четвертьволнового трансформатора (Q-match – Quarter Wavelength Transformer Matching)

Четвертьволновый фидер является трансформатором сопротивления и если имеется антенна с входным сопротивлением Rа.вх и фидер с волновым сопротивлением Qф, то для согласования необходимо включить между ними четвертьволновый трансформатор, имеющий волновое сопротивление: Qтр=√(Rа.вх*Qф).

Теоретически, можно построить Q-match на любой случай, если иметь возможность создавать фидерные четвертьволновые линии любого волнового сопротивления. Однако в радиолюбительской практике Q-match используется редко, например, при согласовании антенны Delta Loop (которая имеет входное сопротивление около 112 Ом) с 50-омным кабелем. В этом случае между антенной и фидером включается четвертьволновый отрезок 75-омного кабеля. Другим ограничением для Q-match является однодиапазонность.

Трансформаторы на ферритовых трубках выполняют сразу несколько функций: трансформируют сопротивление, симметрируют токи в плечах антенны и подавляют ток на внешней поверхности оплётки коаксиального фидера. Наилучшим отечественным ферритовым материалом для широкополосных трансформаторов (ШПТ) является феррит марки 600НН, но из него не изготавливали трубчатых магнитопроводов…

Сейчас в продаже появились ферритовые трубки зарубежных фирм с хорошими характеристиками, в частности, FRR-4,5 и FRR-9,5 (рис. 1), имеющие размеры dxDxL 4,5x14x27 и 9,5×17,5×35 мм соответственно. Последние трубки использовались в качестве помехоподавляющих дросселей на кабелях, соединяющих системные блоки компьютеров с мониторами на электроннолучевых трубках. Сейчас их массово заменяют на матричные мониторы, а старые выбрасывают вместе с соединительными кабелями.

Рис. 1. Ферритовые трубки

Четыре ферритовые трубки, сложенные рядом по две, образуют эквивалент «бинокля», на котором можно разместить обмотки трансформаторов, перекрывающих все КВ-диапазоны от 160 до 10 метров. Трубки имеют скруглённые грани, что исключает повреждения изоляции проводов обмоток. Их удобно скрепить вместе, обмотав широким скотчем.

Из различных схем широкополосных трансформаторов я использовал простейшую, с раздельными обмотками, витки которых имеют дополнительную связь за счёт плотной скрутки проводников между собой. Это позволяет уменьшить индуктивность рассеяния и за счёт этого повысить верхнюю границу рабочей полосы частот. Одним витком будем считать провод, продетый через отверстия обеих трубок «бинокля», а «половиной витка» — провод, продетый через отверстие одной трубки «бинокля». В таблице сведены варианты трансформаторов, выполнимых на этих трубках. Здесь N1 — число витков первичной обмотки; N2 — число витков вторичной обмотки; К U — коэффициент трансформации напряжений; K R — коэффициент трансформации сопротивлений; М — соотношение сопротивлений при источнике с выходным сопротивлением 50 Ом.

Таблица

Как видим, получается весьма широкий выбор соотношения сопротивлений. Трансформатор с коэффициентом 1:1, подобно дросселю, симметрирует токи в плечах антенны и подавляет ток на внешней поверхности оплётки кабеля питания. Прочие трансформаторы в дополнение к этому ещё и трансформируют сопротивления. Чем руководствоваться при выборе числа витков? При прочих равных условиях трансформаторы с одновитковой первичной обмоткой имеют примерно в четыре раза более высокую нижнюю границу полосы пропускания по сравнению с двухвитковой, но и верхняя частота полосы пропускания у них значительно выше. Поэтому для трансформаторов, используемых от диапазонов 160 и 80 метров, лучше использовать двухвитковые варианты, а от 40 метров и выше — одновитковые. Использовать целочисленные значения числа витков предпочтительно, если желательно сохранить симметрию и разнести выводы обмоток на противоположные стороны «бинокля».

Чем выше коэффициент трансформации, тем труднее получить широкую полосу пропускания, поскольку возрастает индуктивность рассеяния обмоток. Компенсировать её можно путём включения конденсатора параллельно первичной обмотке, подбирая его ёмкость по минимуму КСВ на верхней рабочей частоте.

Для обмоток я обычно использую провод МГТФ-0,5 или более тонкий, если нужное число витков не умещается в отверстии. Заранее рассчитываю нужную длину провода и отрезаю её с некоторым запасом. Провод первичной и вторичной обмоток плотно скручиваю до намотки на магнитопровод. Если отверстие феррита не заполнено обмотками, лучше продевать витки в подходящие по диаметру термоусаживаемые трубки, отрезанные по длине «бинокля», которые после завершения намотки усаживаются с помощью фена. Плотное прижатие витков обмоток друг к другу расширяет полосу трансформатора и часто позволяет исключить компенсирующий конденсатор.

Следует иметь в виду, что повышающий трансформатор может работать и как понижающий, с тем же коэффициентом трансформации, если его «перевернуть». Обмотки, предназначенные для подключения к низкоомным сопротивлениям, нужно выполнять из экранной «плетёнки» или нескольких проводов, соединённых параллельно.

Проверку трансформатора можно проводить измерителем КСВ, нагрузив его выход на безындукционный резистор соответствующего номинала. Границы полосы определяются по допустимому уровню КСВ (обычно 1,1). Измерить потери, вносимые трансформатором, можно путём измерения ослабления, вносимого двумя одинаковыми трансформаторами, включёнными последовательно так, чтобы вход и выход устройства имели сопротивление 50 Ом. Результат не забудьте поделить на два.

Несколько труднее оценить мощностные характеристики трансформатора. Для этого потребуются усилитель и эквивалент нагрузки, способный выдерживать необходимую мощность. Используется та же схема с двумя трансформаторами. Измерение проводится на нижней рабочей частоте. Постепенно поднимая мощность CW и поддерживая её примерно минуту, определяем рукой температуру феррита. Уровень, при котором феррит за минуту начинает чуть заметно нагреваться, можно считать максимально допустимым для данного трансформатора. Дело в том, что при работе не на эквивалент нагрузки, а на реальную антенну, имеющую некоторую реактивную составляющую входного импеданса, трансформатор передаёт ещё и реактивную мощность, которая может насыщать маг-нитопровод и вызывать дополнительный нагрев.

На рис. 2 показана практическая конструкция трансформатора, имеющего два выхода: на 200 Ом и 300 Ом.

Рис. 2. Практическая конструкция трансформатора, имеющего два выхода

Трансформаторы можно разместить на подходящих размеров плате, защитив её от осадков любым практическим способом.

Дата публикации: 07.12.2016

Мнения читателей

Петя / 31.07.2018 — 14:23
Ну и где трубки купить?

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнике в трансформаторных устройствах и устройствах суммирования мощности при построении радиопередатчиков КВ-УКВ диапазонов. Внутри протяженного ферритового сердечника высокочастотного (ВЧ) трансформатора на его оси установлена цилиндрическая трубка из электропроводящего материала, которая около торцевых границ сердечника соединяется электропроводящими перемычками с соответствующими выводами оплетки отрезка ВЧ кабеля, проходящего внутри трубки. Технический результат состоит в выравнивании магнитного поля в радиальном направлении ферритового сердечника высокочастотного трансформатора. 3 ил.

Изобретение относится к трансформаторам высокочастотных устройств используемых при построении радиопередатчиков и усилителей КВ-УКВ диапазона.

Известен высокочастотный трансформатор типа длинной линии (Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. «Широкополосные радиопередающие устройства. Л., Связь, 1978 г., стр. 155, рис. 8.14б), состоящий из ферритовой трубки или набора ферритовой колец, внутри которых помещен ВЧ кабель.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является высокочастотный трансформатор (В.В. Шахгильдян. «Проектирование радиопередающих устройств». Л., Радио и связь, 1984 г., стр. 176, рис. 4-20б), выбранный в качестве прототипа «одновитковой» конструкции трансформатора, в котором ВЧ кабель, образующий виток трансформатора, пропущен через два цилиндрических ферритовых сердечника.

Недостатком прототипа при повышенной ВЧ мощности в кабеле являются значительные изменения магнитной индукции вдоль радиуса ферритового сердечника, а следовательно, и мощность потерь, определяющих температуру всего устройства.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в принудительном выравнивании в сечении сердечника высокочастотных магнитных полей даже при возможном отклонении кабеля от оси сердечника.

В мощных ВЧ трансформаторах внутренний диаметр сердечника должен выбираться существенно больше, чем радиальный размер кабеля, находящегося внутри этого сердечника. Делается это для того, чтобы уменьшить изменение магнитной индукции вдоль радиуса сердечника, которая изменяется обратно пропорционально расстоянию от оси проводника с током, находящегося внутри сердечника. Поэтому при увеличении радиальных размеров сердечника различие магнитной индукции на его внутренней и внешней поверхностях снижается, а следовательно, уменьшается и мощность потерь, выделяемая в этих областях, и температура ферритового сердечника. Поскольку к крайним зажимам наружного проводника коаксиального кабеля прикладывается высокочастотное напряжение, по наружной поверхности оплетки этого кабеля будет проходить ток. Магнитное поле тока имеет центральную, относительно оси кабеля, симметрию. Именно поэтому ось симметрии коаксиального кабеля внутри цилиндрического сердечника и ось самого сердечника должны совпадать. При отклонении кабеля от продольной оси сердечника, магнитное поле в различных частях сердечника по периметру кольца будет различным, и различие это будет тем сильнее, чем больше кабель отклоняется от оси сердечника. При этом различие магнитных полей в частях сердечника может быть существенным, поэтому и напряженности магнитного поля в этих частях сердечника могут отличаться в несколько раз. Следствием захода в область насыщения магнитного материала даже в небольшой части сердечника будет не только появление искажений в передаваемом сигнале, но и возникновение градиента температуры по периметру сердечника. Последнее обстоятельство может служить причиной механического разрушения сердечника. Поэтому, чтобы избежать насыщения даже в небольшой части сердечника, приходится при расчете делать запас по величине допустимой магнитной индукции по всему объему сердечника, что ведет, в итоге, к существенному росту габаритов и массы трансформатора.

Поставленная задача решается за счет того, что в ферритовом сердечнике устанавливается электропроводящая трубка, внутри которой проходит отрезок ВЧ кабеля, концы оплетки которого присоединены к соответствующим концам трубки.

Изобретение (высокочастотный трансформатор) поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображен трансформатор, используемый для инвертирования или симметрирования ВЧ сигнала коаксиального кабеля, на фиг. 2 — «одновитковый» трансформатор, на фиг. 3 — вариант исполнения «одновиткового» трансформатора.

Внутри ферритового сердечника 1 (фиг. 1), составленного из отдельных колец, вдоль его внутренней поверхности устанавливается цилиндрическая трубка 2 из электропроводящего материала. Края этой трубки перемычками 3 и 4 (изготовленными из того же материала, что трубка) соединяются с помощью проводников 5, 6 с оплеткой коаксиального кабеля 7, расположенного внутри трубки. В итоге ток, определяемый разностью потенциалов на границах оплетки кабеля, пойдет не по наружной поверхности оплетки кабеля, а по поверхности установленной цилиндрической трубки 2 по перемычкам 3, 4 и проводникам 5, 6. При этом местоположение кабеля внутри цилиндрической трубки не влияет ни на токи внутри кабеля, ни на ток по внешней поверхности цилиндрической трубки. Внутри объема, определяемого цилиндрической поверхностью и замыкающими его перемычками, кабель может располагаться произвольно, например так, как показано на рисунке фиг. 1. При разбиении сердечника на две части (аналогично тому, как это выполнено на фиг. 2) электропроводящие конструкции устанавливаются в обеих частях сердечника с соответствующими соединениями в каждой из них. Длина кабеля трансформатора может быть сокращена за счет спрямления кабеля внутри проводящих цилиндров и эксцентричного его расположения внутри них (фиг. 3). Для уменьшения влияния участков ферритового сердечника на магнитное поле оплетки отрезка коаксиального кабеля, соединяющего две части конструкции, целесообразно эту часть кабеля отдалить от плоской поверхности сердечников с одновременным увеличением длины электропроводящей конструкции.

Высокочастотный трансформатор, выполненный в виде цилиндрического ферритового сердечника, с размещенным внутри коаксиальным кабелем, к концам оплетки которого приложено высокочастотное напряжение, отличающийся тем, что внутри сердечника на его оси устанавливается цилиндрическая трубка из электропроводящего материала, торцы которой соединяются с соответствующими концами оплетки кабеля, размещенного в трубке.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для преобразователей тока, трансформаторов или катушек индуктивности общего режима. Техническим результатом является уменьшение габаритов преобразователей, уменьшение энергии, рассеиваемой за счет эффекта Джоуля, уменьшение отрицательного влияния индуктивности утечки.

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для ограничения уровней магнитных полей промышленной частоты, создаваемых в окружающем пространстве в общественных, административных зданиях с электронно-техническим оборудованием, например аппаратурой релейной защиты и автоматики, или жилых помещениях электрическими однофазными реакторами без ферромагнитного сердечника.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ограничения уровней магнитных полей промышленной частоты, создаваемых в окружающем пространстве в общественных, административных зданиях или жилых помещениях электрическими однофазными реакторами без ферромагнитного сердечника.

При работе приобретённого импортного трансивера в паре со своим старым, надёжным усилителем мощности (РА), служившим верой и правдой владельцу в течение долгих лет, часто возникает ситуация, когда сбрасывается мощность возбуждения РА. Причина в большом входном сопротивлении РА, отличающимся от выходного сопротивления трансивера.

К примеру, входное сопротивление РА с ОС:

на 3- х лампах ГУ-50 около 85 Ом; на 4-х лампах Г-811 около 75 Ом;

на ГК-13 около 375 Ом;

на ГК-71 около 400 Ом;

на двух ГК-71 около 200 Ом;

на ГУ-81 около 200-1000 Ом.

(Данные взяты из описаний конструкций РА в радиолюбительской литературе).

К тому же, входное сопротивление РА неодинаково по диапазонам и реагирует на изменения настройки выходной цепи. Так, для РА на лампе ГУ-74Б приводятся такие данные по входному сопротивлению: 1,9МГц – 98 Ом;

3,5 МГц – 77 Ом;

7 МГц – 128 Ом;

14 МГц – 102 Ом;

21 МГц – 54 Ом;

28 МГц – 88 Ом.

Кроме того, входное сопротивление РА с ОС изменяется в течение периода ВЧ колебаний от нескольких десятков и сотен Ом до нескольких кОм.

Из приведённых цифр видно, что согласование трансивера с РА явно необходимо. Обычно такое согласование выполняют с помощью или параллельных LC контуров, или П-контуров, устанавливаемых на входе лампы. Способ, безусловно, хорош, даёт согласование с КСВ не хуже 1,5, но требуется 6-9 контуров и две галеты переключателей.

Но их не всегда можно разместить в имеющемся старом РА: нет места и всё тут. Выбрасывать старый, хороший РА — жалко, а делать новый – хлопотно.

В зарубежной военной, гражданской, да и любительской радиоаппаратуре давно и широко используются для согласования 50-омных блоков широкополосные ВЧ трансформаторы. Они позволяют согласовывать эти блоки с другими цепями с сопротивлением, отличающимся от 50 Ом и лежащим в пределах 1 – 500 Ом. Такие широкополосные согласующие ВЧ трансформаторы можно использовать и для согласования трансиверов с РА. Они имеют небольшие размеры и всегда можно найти место для их размещения в корпусе (в подвале шасси) старого РА.

На рис 1а. представлена схема ВЧ трансформатора на тороидальном ферритовом сердечнике с коэффициентом трансформации со

противлений 1 ׃ │≥ 1…≤ 4 │ , зависящим от точки подключения отвода для выхода.

Рис.1

А на рис.1b – схема ВЧ трансформатора с коэффициентом трансформации сопротивлений 1 ׃ │ ≥4…≤9 │ , также в зависимости от точки подключения отвода для выхода.

Для выходной мощности трансивера до 100 Вт в качестве тороидального сердечника можно использовать два сложенных вместе ферритовых кольца размером 32 х 16 х 8 проницаемостью около 1000, или большего диаметра, но не с меньшим поперечным сечением сердечника.

Если входное сопротивление РА меньше 200 Ом, то намотка трансформатора выполняется по схеме рис.1а, а если – больше 200 Ом, но меньше 450 Ом, то – по схеме рис.1b.

Если же входное сопротивление РА неизвестно, следует изготовить трансформатор по второй схеме, который, в случае плохого согласования, можно переключить на первый вариант. Для этого нужно будет среднюю обмотку отключить, а крайние соединить, как на рис.1а.

Обмотки трансформатора выполняются одновременно для первого варианта двумя, а для второго — тремя проводами, слегка перекрученными, сделав 8 витков. При этом от каждого витка одного провода делается отвод в виде колечка (скрутки). Затем начало одной обмотки соединяется с концом второй, а начало второй обмотки соединяется с концом третьей, у которой сделаны отводы. Провод ПЭТВ диаметром 0,72… 0,8 мм. Кольца (кольцо) надо предварительно обмотать лентой из фторопласта или лакоткани.

На фото №1 видно два ВЧ трансформатора, выполненных по второму варианту.

Фото №1.

Один трансформатор выполнен без скрутки проводов (в один ряд), распаян отводами на галете переключателя, другой (меньшего размера) – со скруткой проводов, оба трансформатора имеют по 9 отводов (7 от обмотки и плюс 2 крайних).

Результаты испытаний трансформаторов .

1. Трансформатор без скрутки проводов. Входное сопротивление 50 Ом. Выходное сопротивление трансформируется в следующие значения (начиная от точки соединения 2 и 3 обмоток) по отводам 200 Ом; 220 Ом; 250 Ом; 270 Ом; 300 Ом; 330 Ом; 360 Ом; 400 Ом; 450 Ом. (Цифры ориентировочные). КСВ по диапазонам (по всем отводам): на 3.5 МГц; 7 МГц; 14 МГц не более 1,3; на 21 МГц не более 1,5; на 28 МГц — 1,8 (до 300 Ом), а далее КСВ ≥ 2.

При включении этого трансформатора по первому варианту (с отключённой средней обмоткой) выходное сопротивление трансформируется в следующие значения: 50,70, 80, 90, 100, 120, 140, 170, 200 (Ом). КСВ на всех диапазонах (по всем отводам) не больше 1.4.

2.Трансформатор со скруткой проводов показал лучшие результаты. Выходные сопротивления такие же, как и у первого трансформатора, но КСВ значительно меньше: на диапазонах 3,5; 7: 14 МГц не более 1,2; на 21 МГц – не более 1,4; на 28 МГц – 1,5 — 1,65. При включении трансформатора по первой схеме КСВ ещё лучше.

Трансформатор включается в разрыв меду входным разъёмом РА и переходным конденсатором, идущим к лампе (к катоду). Если есть возможность, то нужно установить галетный переключатель. В этом случае потребуется подобрать 2 – 3 позиции, при которых на всех диапазонах будет получен наименьший КСВ. Если такой возможности нет, то придётся искать компромисс, нужно будет найти один отвод от обмотки трансформатора с приемлемым КСВ на всех диапазонах. Подбирать отвод и измерять КСВ следует для работы РА в режиме рабочей мощности.

Для согласования трансивера с РА можно использовать простые согласующие устройства на базе Г-фильтра по схеме на рис.2, в виде отдельного блока, включаемого между трансивером и РА короткими отрезками ВЧ кабелей. (Можно с встроенным КСВ — метром).

Рис.2

Катушка бескаркасная – 34 витка, наматывается на оправке диаметром 22 мм проводом 1.0 мм. Отводы от входа сделаны через 2 +.2 + 2 +3 + 3 + 3 + 4 + 4 + 5 и ещё 6 витков. Катушка изгибается полудугой и короткими отводами припаивается к контактам галетного переключателя.

В положении переключателя 1 катушка закорачивается (включается «обход»), а в положении 11 подключается вся катушка. Конденсатор, сдвоенный от ламповых приёмников. Вместо переменного конденсатора можно подобрать для каждого диапазона постоянные, переключаемые с помощью второй галеты. Такое СУ позволяет согласовать трансивер и РА с входным сопротивлением 60 – 300 Ом. (Фото №2).

Фото №2

Но СУ в виде отдельного блока имеют существенный недостаток: в режиме приёма, когда в РА включается «обход», выход СУ оказывается рассогласованным с антенной. Однако это не сказывается в значительной мере на уровне принимаемого сигнала, т.к. обычно низкоомное сопротивление антенны нагружается на более высокоомный, теперь уже (для антенны) вход СУ.

При настройке переключать галетник необходимо только при выключенной передаче!

Литература

1. Э. Рэд. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике.- Мир. c.10 – 12.

2. С. Г.Бунин, Л. П. Яйленко , Справочник радиолюбителя – коротковолновика. – Киев, Техника, 1984. с.146.

3.В. Семичев . ВЧ трансформаторы на ферритовых магнитопроводах. – Радио, 2007, №3, с.68 – 69.

4. А. Тарасов . А вы применяете согласующее устройство? – КВ и УКВ, 2003, №4, №5.

5 .Я. С.Лаповок. Я строю КВ радиостанцию – Москва, Патриот, 1992. с. 137, с. 153.

В. Костычев, UN8CB

г. Петропавловск.

Трансформатор на Ферритовом Кольце :: Электротехническое оборудование

Трансформатор на Ферритовом Кольце

Рассмотрим как сделать схему преобразователя для питания сверхъяркого светодиода. Такая схема может стать хорошим стартом для практического изучения электроники. На основе этого преобразователя в дальнейшем соберем своими руками несколько интересных и полезных электронных самоделок.

Первая трудность в сборке схемы это приобретение ферритового кольца. Ферритовые кольца неотъемлемая часть устройств с импульсными источниками питания (компьютеры, телевизоры, мониторы, видеомагнитофоны и т.д.) Найти такую старую или сломанную технику не составит труда. Например, несколько колец можно найти в блоке питания компьютера в дросселях фильтра питания. Дроссели удаляются с платы, обмотки демонтируются освобождая ферритовое кольцо.

Вторая трудность в сборке схемы это поиск обмоточного провода. Провод также легко доступен, два куска провода в изоляции легко добыть из сетевого интернет кабеля типа UTP, двух проводков длиной 0, 5-1 м вполне хватит.

Радиодетали, также выпаиваются из устаревшей или неисправной техники. Необходимо одно сопротивление номиналом 300 Ом — 10 кОм, любой транзистор n-p-n структуры и конечно светодиод. Цоколевку транзистора определяем задав в поисковике запрос «маркировка транзистора datashit». Допустимо установить в схему транзисторы структуры p-n-p, но для этого необходимо будет поменять полярность питания схемы и светодиода.

Сборка тороидального трансформатора показана на видео. Обмотки наматывается своими руками сразу в два провода. Средняя точка формируется соединением начала одной обмотки с концом другой. Смотри фото. Количество витков 10-30 витков.

Правильно собранная схема начинает работать сразу. Применение тороидального трансформатора, по сравнению со схемой преобразователя с воздушным трансформатором, резко повышает КПД и экономичность схемы преобразователя. Преобразователь запустится даже при подаче напряжения 0, 3 вольта(!) и выдаст напряжение для работы светодиода 2, 5-3 Вольта. Если есть вопросы — спрашивайте!

На основе этого преобразователя на страницах сайта будет собрано несколько полезных и интересных устройств.

Источник: sekret-mastera.ru

Все, что вы хотели знать о трансформаторах с ферритовым сердечником

Силовой трансформатор имеет первичную, вторичную и иногда третичную обмотки. Магнитопровод между этими обмотками приводит в действие трансформатор. Для эффективной магнитной связи в трансформаторе предусмотрен один магнитный путь с низким сопротивлением. Этот путь известен обычно в ядре. Как правило, сердечник изготавливается из разных материалов, таких как силиконовая сталь, ферриты и т. Д. В этом посте мы обсудим один из важных типов сердечников — ферритовые сердечники.Кто они такие? В чем их преимущества? Есть ли у вас еще вопросы? Читайте ниже, чтобы найти ответы.

Что такое ферриты?

Ферриты — это непроводящие керамические соединения, имеющие ферромагнитную природу. Когда обмотки трансформаторов сделаны из ферритов, их называют трансформаторами ферритового типа. Ферритовые сердечники в трансформаторах изготовлены из оксидов железа и содержат соединения цинка, никеля и марганца. Эти соединения имеют очень низкую коэрцитивную силу и известны как мягкие ферриты.

Ферриты имеют ряд преимуществ перед другими трансформаторами с магнитным сердечником благодаря своим механическим и электрическим свойствам. К ним относятся высокое удельное сопротивление по току, а также низкие потери на вихревые токи в широком диапазоне частот и высокая магнитная проницаемость. Все эти свойства делают ферритовые трансформаторы идеальными для различных высокочастотных трансформаторов, регулируемых катушек индуктивности, широкополосных трансформаторов и высокочастотных цепей от 10 кГц до 50 МГц.

Сегодня ферритовые сердечники доступны из различных материалов и геометрических комбинаций.

Какие существуют типы трансформаторов с ферритовым сердечником?

Ферритовые сердечники в основном делятся на два типа:

Феррит марганца и цинка (MnZn) : Химическая формула: (Mn _a Zn _(1-a) Fe ₂ O ₄). Эти сердечники имеют более высокий уровень насыщения, а также более высокую проницаемость, чем NiZn. Ядра MnZn идеально подходят для приложений с рабочей частотой менее 5 МГц.Импеданс этих сердечников делает их идеальными для катушек индуктивности до 70 МГц.

Никель-цинковый феррит (NiZn) : Химическая формула: Ni _a Zn _(1-a) Fe ₂ O ₄. Эти сердечники имеют более высокое удельное сопротивление, чем MnZn, и используются в приложениях, где частоты находятся в диапазоне от 2 МГц до нескольких сотен МГц. NiZn считается идеальным для катушек индуктивности выше 70 МГц. Эти сердечники чувствительны к температуре и имеют низкую температуру Кюри (ниже 500 ^o C).

Ферритовые материалы теряют свои магнитные свойства при определенной температуре Кюри. Следовательно, этот факт следует учитывать при выборе ферритовых сердечников для трансформатора.

Доступны ли ферритовые сердечники разных форм?

Да, они есть. Ферритовые сердечники классифицируются по таким формам, как:

E, I Сердечники : Эти сердечники имеют простую намотку шпульки и простую сборку. Сердечники E, I используются в силовых, дифференциальных и телекоммуникационных индукторах, а также в широкополосных, преобразовательных и инверторных трансформаторах.
Сердечники ETD : Эти сердечники имеют центральную стойку с минимальным сопротивлением обмотки. Размеры этих сердечников ETD могут быть оптимизированы для повышения эффективности силового трансформатора. Эти сердечники идеально подходят для силовых трансформаторов, а также катушек индуктивности.
Сердечники EFD : Сердечники EFD имеют площадь поперечного сечения, что делает их идеальными для компактных трансформаторов, а также для различных приложений индуктивности и трансформаторов.
EER Сердечники : Сердечники имеют круглую центральную стойку, которая обеспечивает более короткую длину пути намотки по сравнению с квадратной центральной стойкой.

Если вы хотите получить трансформаторы с ферритовым сердечником из надежного источника, вы всегда можете рассмотреть возможность использования нестандартных катушек. Компания предлагает ферритовые сердечники различных спецификаций для удовлетворения требований вашего приложения.

Все, что вы хотели знать о трансформаторах с ферритовым сердечником, последнее изменение: 29 января 2020 г., gt stepp

О gt stepp

GT Stepp — инженер-электрик с более чем 20-летним опытом работы, специалист в области исследований, оценки, испытаний и поддержка различных технологий.Посвящен успеху; с сильными аналитическими, организационными и техническими навыками. В настоящее время работает менеджером по продажам и операциям в Custom Coils, разрабатывая стратегии продаж и маркетинга, которые увеличивают продажи, чтобы сделать Custom Coils более узнаваемыми и уважаемыми на рынке.

12 шагов для проектирования трансформаторов привода затвора: группа Talema

Выполнение этих 12 шагов при проектировании трансформаторов привода затвора обеспечит долгий срок службы компонентов и оптимальную производительность.

Для проектирования ГДТ важны следующие параметры:

Диапазон входного напряжения
Уровень мощности
Коэффициент передачи
Рабочая частота
Рабочий цикл
Диэлектрическая прочность
Требования безопасности
Температура окружающей среды
Требования к размеру

Шаг 1: Выбор сердечника и форма

Первая задача — выбрать размер ядра. Разработчик может сделать предварительный выбор ядра, исходя из требований к питанию и частоте.Выбор подходящего сердечника важен для достижения оптимальной производительности трансформатора. Ферритовые сердечники или сердечники с ленточной обмоткой (с высокой проницаемостью и высоким значением B _sat) — лучший выбор для высокочастотных приложений, работающих в диапазонах кГц. Самыми популярными формами являются тороиды, горшок и сердечники RM, однако работают и многие другие формы. Сердечники без зазоров обычно предпочтительны, поскольку введение воздушных зазоров соответствует уменьшению эквивалентной проницаемости материала и увеличению индуктивности рассеяния.

Размер ядра

Есть много переменных, участвующих в оценке подходящего размера керна.

Один из способов выбрать подходящий сердечник — это обратиться к руководству производителя по выбору сердечника.
Произведение площади сердечника (W _a A _c), полученное путем умножения площади поперечного сечения сердечника на площадь окна, доступную для намотки, широко используется для первоначальной оценки размера сердечника для данного приложения.

K _f = форм-фактор; для прямоугольной волны Kf = 4
K _u = коэффициент использования окна
J = плотность тока
B _max = рабочая плотность потока
F = частота переключения
P _o = выходная мощность

Шаг 2: значение произведения напряжения на время (В-мкСек)

Определите значение V-T на основе максимально допустимого рабочего цикла и частоты.

T = Период переключения
F = Рабочая частота
В _PEAK = Пиковое напряжение привода
D = Рабочий цикл

Шаг 3: Установите B

_ПИК и значение ΔB

Должен быть обеспечен соответствующий запас между пиковой плотностью потока наихудшего случая и плотностью потока насыщения; обычно желателен запас 1: 3.

Пример: плотность потока насыщения ферритового материала

B _насыщ. = 0,30T при 100 ° C, B _PEAK selected = 0.10 т & = 0,20 т

B _PEAK = Пиковая плотность потока в установившемся режиме
ΔB = Пиковая плотность потока в установившемся режиме

Шаг 4: Первичные витки

Определите минимальное количество витков первичной обмотки, необходимое для поддержания напряжения-времени наихудшего случая (V-T).

В.T = произведение напряжения на время в В-сек
ΔB = Пиковая плотность потока в Тесла

Шаг 5: Вторичные витки

Выберите вторичные витки на основе отношения витков.

Соотношение витков обычно 1: 1/1: 1,5 / 1: 2 и <30 витков на обмотку лучше для улучшения сцепления. Чтобы свести к минимуму индуктивность рассеяния и сопротивление обмотки переменного тока, каждая обмотка должна занимать только один слой.

Шаг 6: Первичная индуктивность

Рассчитайте необходимую индуктивность намагничивания.

Шаг 7: Ток намагничивания и действующий ток

Рассчитайте требуемый ток намагничивания

Шаг 8: Размер провода

После определения всех витков обмотки необходимо правильно выбрать размер провода, чтобы минимизировать потери проводимости обмотки и индуктивность рассеяния.Потери в обмотке зависят от действующего значения тока, длины и поперечного сечения провода, а также конструкции трансформатора. Предположим, что плотность тока обычно составляет 3 ~ 6 А / мм ².

Шаг 9: Потери в сердечнике

Для оценки потерь в сердечнике необходимо определить рабочий уровень плотности потока. Зная частоту и уровень B, потери в сердечнике можно оценить по кривым потерь материала в сердечнике.

P _v = Вт / мм ³
V _e = Эффективный объем сердечника, мм ³

Шаг 11: потеря меди

В трансформаторе потери в меди зависят от сопротивлений постоянному и переменному току.

Шаг 12: Повышение температуры

Повышение температуры важно для общей надежности цепи. Оцените повышение температуры.

Полная потеря в ваттах и площадь поверхности в см ²

Бхувана Мадхайян — инженер-проектировщик в Talema India.Она имеет степень бакалавра в области электротехники и электроники в университете Анна в Ченнаи и работает практикующим инженером с 2006 года. Бхувана присоединилась к команде Talema в 2007 году.
Просмотреть все сообщения
Сампат Паланиаппан (Sampath Palaniappan) — инженер-проектировщик в Talema India.Он имеет степень бакалавра электроники и техники связи в университете Анны в Ченнаи. Сампатх присоединился к команде Талема в 1994 году.
Просмотреть все сообщения

Оценка повышения температуры трансформаторов

Трансформаторы для силовых установок часто ограничены в размерах из-за допустимого повышения температуры.Допустимое повышение температуры трансформатора обычно зависит от ограничений материалов, используемых в трансформаторе, правил безопасности или проблем надежности при высоких температурах, связанных с другими компонентами, расположенными рядом с трансформатором. Повышение температуры трансформатора происходит из-за потерь мощности, рассеиваемых трансформатором в виде тепла. Потери мощности трансформатора состоят из потерь в сердечнике и катушке обмотки и могут быть точно предсказаны.

Основные потери

Потери в сердечнике значительно способствуют повышению температуры трансформатора.Потери на гистерезис, потери на вихревые токи и остаточные потери вносят вклад в общие потери в сердечнике. При высоких плотностях потока и относительно низких частотах обычно преобладают гистерезисные потери.

Потери на гистерезис — это величина, на которую намагничивание ферритового материала отстает от силы намагничивания из-за молекулярного трения. Потери энергии, вызванные гистерезисными потерями, пропорциональны площади статической или низкочастотной петли B-H. На высоких частотах обычно преобладают потери на вихревые токи.Потери на вихревые токи возникают из-за переменной индукции, которая создает электродвижущие силы, которые вызывают циркуляцию тока в магнитном материале.

Эти вихревые токи приводят к потере энергии. Понимание поведения суммарных общих потерь в сердечнике в зависимости от плотности потока и частоты является наиболее важным. На рис. 1 показана зависимость потерь в сердечнике от частоты для энергетических ферритовых материалов. На рис. 2 показана зависимость потерь в сердечнике от плотности магнитного потока для энергетических ферритовых материалов.Производители обычно объединяют и расширяют информацию на рис. 1 и 2 , опубликовав потери в сердечнике как функцию плотности потока на различных частотах и в логарифмических масштабах, как показано на рис. 3 .

Обратите внимание, что зависимости между потерями в сердечнике и частотой и зависимостями потерь в сердечнике от плотности потока являются экспоненциальными. Симметричные синусоидальные, прямоугольные и однонаправленные возбуждения напряжения в виде прямоугольных импульсов приводят к примерно одинаковым потерям в сердечнике, при условии, что частота и общее отклонение плотности потока остаются неизменными.Производители обычно публикуют данные об измеренных потерях в сердечнике с использованием возбуждения симметричным синусоидальным напряжением.

Для упомянутых типов возбуждения потери в сердечнике могут быть получены прямым способом из опубликованных производителями графиков или рассчитаны по формулам потерь в сердечнике. Возбуждения формы импульсов напряжения непрямоугольной формы (, рис. 4, ) необходимо рассматривать по-другому.

Для возбуждения формы волны импульсного напряжения более точно рассчитать «кажущуюся частоту», взяв обратное значение периода времени для завершения одного цикла качания магнитного потока.В результате получается кажущаяся частота, превышающая частоту переключения. Используйте эту кажущуюся частоту для поиска потерь в сердечнике по опубликованным производителями графиков или для расчета потерь в сердечнике по формулам. Однако вы должны умножить этот результат на рабочий цикл, чтобы получить точную оценку потерь в сердечнике.

Для определенного сорта материала потери мощности при данной температуре можно выразить одной формулой:

P _C = K f ^x B ^y

Где:

P _C = потери в сердечнике в мВт / см ³

K = постоянная для определенной марки материала (0.08 для материала ТСФ-50АЛЛ)

f = частота в кГц

B = плотность потока в килогауссах

x = показатель степени частоты (1,39 для TSF-50ALL)

y = показатель степени плотности потока (2,91 для TSF-50ALL)

Производители феррита установили эти зависимости потерь в сердечнике эмпирически на основе данных измерений. Показатели степени и константа определяются с использованием следующих формул.

При некоторой фиксированной плотности потока x = ln (P _C @ 1 ^st f / P _C @ 2 ^nd f) / ln (1 ^st f / 2 ^nd f)

На некоторой фиксированной частоте

y = ln (P _C @ 1 ^st B / P _C @ 2 ^nd B) / ln (1 ^st B / 2ndB)

k = P _C @ B & f / (B ^y * f ^x)

Фиг.5 показывает потери в сердечнике как функцию температуры для нескольких марок материалов, включая новый материал (TSF-50ALL Flat Line). Мягкие ферритовые материалы были впервые разработаны в конце 1940-х годов для сигнальных приложений, и они имели минимальную плотность потерь в области комнатной температуры. Таким образом, в нормальных условиях работы потери увеличиваются с повышением температуры.

В 1970-х производители феррита обнаружили, что потери в феррите минимальны при температуре компенсации анизотропии.Благодаря этому открытию производители научились изменять состав материала, чтобы изготавливать материалы с минимальными потерями в сердечнике, близкими к ожидаемой рабочей температуре.

В настоящее время существует множество марок материалов, оптимизированных для определенной идеальной рабочей температуры. Настоящее время приносит дополнительные открытия, которые позволяют производителям ферритов разрабатывать новые марки материалов, которые демонстрируют такие же низкие потери в сердечнике в более широком диапазоне рабочих температур (50 мВт / см ³ при 100 кГц, 1000 Гс от комнатной температуры до более 100 ° C. ).Этот новый сорт материала будет способствовать созданию более энергоэффективных продуктов, поскольку потери в сердечнике будут оптимизированы во всем диапазоне рабочих температур. Изделия из этих материалов будут более безопасными, потому что вероятность теплового разгона будет меньше. Эти новые сорта материалов также позволят свести к минимуму требуемые запасы сердечника, поскольку один сорт материала будет оптимальным для всех энергетических приложений, независимо от рабочей температуры.

Свойства ферритового материала

Хотя свойства материала, отличные от потерь в сердечнике, не важны при определении превышения температуры или размера сердечника трансформатора, другие свойства представляют интерес, если рассматриваются интегрированные магнитные элементы (трансформаторы и катушки индуктивности, намотанные на общий магнитный сердечник).

Величина и стабильность начальной проницаемости TSF-50ALL Flat Line в широком диапазоне рабочих температур могут быть полезны для некоторых приложений с низкой плотностью потока.

Для трансформаторов

требуется достаточная проницаемость, чтобы обеспечить хороший путь потока, чтобы поток оставался на заданном пути и не выходил из сердечника. Для индукторов выходной мощности обычно требуется сердечник с зазором. Размер зазора становится доминирующим фактором, в то время как определение индуктивности компонента и проницаемости материала относительно неважно.

Размер сердечника трансформатора часто ограничивается потерями в материале сердечника. Однако размер сердечника силового индуктора часто ограничивается свойствами насыщения материала сердечника при рабочих температурах.

Потери в обмотке

Потери в катушке обмотки вносят вклад в общие потери трансформатора. Потери в меди (потери I ² R) легко понять. Потери в обмотке из-за скин-эффекта, эффекта близости, влияния вихревых токов в обмотках, эффектов от граничного потока, пересекающего обмотки вблизи зазора сердечника, краевых эффектов и влияния посторонних проводников могут быть значительными, и их следует учитывать.Для простоты мы проигнорируем эти дополнительные потери в обмотке и рассмотрим только потери в меди I ² R.

Сопротивление каждой обмотки можно рассчитать, умножив среднюю длину витка обмотки на сопротивление меди для соответствующего сечения провода и на общее количество витков.

R _P или R _S = MLT * R _CU * N

Где:

R _P = сопротивление первичной обмотки в Ом

R _S = сопротивление вторичной обмотки в Ом

MLT = средняя длина поворота в см

R _CU = сопротивление меди в мкОм / см

N = количество оборотов

Потери в меди для каждой обмотки рассчитываются по следующей формуле

P _CU = I ² R

Где:

P _CU = потери в меди в ваттах

I = ток в амперах

R = сопротивление в Ом

Суммируйте первичные и все вторичные потери в обмотке, чтобы получить общие потери в обмотке, а затем суммируйте общие потери в обмотке с потерями в сердечнике, чтобы получить общие потери в трансформаторе (PΣ).

Повышение температуры

Выходная мощность трансформатора меньше его входной мощности. Разница заключается в количестве энергии, преобразованной в тепло за счет потерь в сердечнике и обмотке. Комбинация излучения и конвекции рассеивает это тепло с открытых поверхностей трансформатора. Таким образом, рассеивание тепла зависит от общей площади открытой поверхности сердечника и общей площади открытой поверхности обмоток.

Повышение температуры трансформатора трудно предсказать с точностью.Один из подходов состоит в том, чтобы объединить потери в обмотке с потерями в сердечнике и предположить, что тепловая энергия равномерно рассеивается по всей площади поверхности сердечника и узла обмотки при всех температурах окружающей среды. Это неплохое предположение, потому что большая часть площади поверхности трансформатора — это область ферритового сердечника, а не область обмотки, а теплопроводность феррита (~ 40 мВт / см / ° C) низкая при любой температуре. Исходя из этих предположений, превышение температуры трансформатора можно оценить по следующей формуле:

ΔT = (PΣ / A _T) ^0.833

Где:

ΔT = повышение температуры в ° C

PΣ = общие потери в трансформаторе (мощность, теряемая и рассеиваемая в виде тепла) в мВт; A _T = площадь поверхности трансформатора в см ².

Показатель степени (0,833), используемый в приведенной выше формуле для оценки повышения температуры, был получен из эмпирических данных с использованием следующей формулы:

x = ln (PΣ при 1-м ΔT / PΣ при 2-м ΔT) / ln (1 ΔT / 2 ΔT)

На рис. 6 показано повышение температуры в зависимости от потерь мощности для нескольких трансформаторов с сердечником E различных типоразмеров.

Повышение температуры трансформатора частично вызвано потерями в сердечнике, а частично — потерями в катушке обмотки. Потери в сердечнике и обмотках, а также повышение температуры можно оценить с помощью расчетов, сделав несколько предположений. Из-за сделанных предположений может потребоваться эмпирическое подтверждение повышения температуры путем измерения трансформатора с использованием термопар. Новые ферритовые материалы, которые демонстрируют постоянные потери в сердечнике в широком диапазоне рабочих температур, упростят выбор ферритового материала и окажутся ценными для трансформаторной промышленности.

Список литературы

Snelling, E.C. «Свойства и применение мягких ферритов, второе издание», Баттерворт, 1988, .
McLyman, C.Wm. T. «Выбор магнитного сердечника для трансформаторов и индукторов», Marcel Dekker Inc., 1982, .
McLyman, C.Wm. T. «Справочник по проектированию трансформаторов и индукторов», Marcel Dekker Inc., 1978 .
Джеймерсон, Клиффорд.«Расчет потерь в сердечнике магнитного переключателя нацеливания», Технология силовой электроники, февраль 2002 г., Vol. 28, №2 .
Карстен, Брюс. «Высокочастотные потери в проводниках в магнитных импульсах», PCIM, ноябрь 1986 г. .
«Мягкие ферриты: руководство пользователя», Ассоциация производителей магнитных материалов, MMPA SFG-98, 1998 .

Для получения дополнительной информации об этой статье, CIRCLE 330 на сервисной карте считывателя

pc44% 20 техническое описание трансформатора и примечания по применению

tdk феррит pc40 Абстракция: TDK PCU tdk ferrite pc44 TDK PC44 PC44 PC40 ferrite PC40 TDK PC40 ferrite pc40 eer pc40 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2002/95 / EC 300кВт / м BSF-D06JB tdk ферритовый pc40 TDK PCU tdk ферритовый pc44 TDK PC44 PC44 Феррит PC40 PC40 TDK PC40 феррит pc40 eer pc40
TDK PC44 Абстракция: TDK PC44 PQ PC44 ферритовый материал PC47 материал TDK tdk pc95 PC44 tdk феррит pc44 PC47 tdk феррит pc95 pc9525 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2002/95 / EC 2PC95 100 кГц, 200 мТ 194 А / м BSF-D05JB TDK PC44 TDK PC44 PQ Ферритовый материал PC44 PC47 материал TDK tdk pc95 PC44 tdk ферритовый pc44 PC47 tdk ферритовый pc95 pc9525
TDK Ферритовый сердечник PC44 Аннотация: Ферритовые материалы PC44 TDK PC44 tdk pc95 FERRITE TRANSFORMER 500W Преобразователь для инвертора HEV EV 500w принципиальная схема ферритовый сердечник pc44 pc47 TDK Ферритовый сердечник PC47 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2002/95 / ЕС, 100 кГц, 200 мт 194 А / м BSF-D05EA Ферритовый сердечник TDK PC44 Ферритовые материалы PC44 TDK PC44 tdk pc95 ФЕРРИТ ТРАНСФОРМАТОР 500 Вт Конвертер для HEV EV Принципиальная схема инвертора 500 Вт феррит pc44 ядро pc47 Ферритовый сердечник TDK PC47
1986 — TDK PC95 Аннотация: PC95PC44 TDK PC44 pc9525 PC44 PC95 PC47 PC44 трансформатор PC47 материал TDK PC44PC95 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	3PC95PC44 5PC95DC-DC PC95PC44 PC44PC95 PC951 100 кГц 4PC95 PC95DC-DC 200349TDK TDK PC95 PC95PC44 TDK PC44 pc9525 PC44 PC95 PC47 Трансформатор PC44 PC47 материал TDK PC44PC95
TDK pc40 Абстракция: TDK PC44 tdk ferrite pc40 tdk ferrite pc44 tdk ferrite pc90 tdk pc90 PC44 ферритовые материалы техническое описание PC40 TDK PC40 ферритовый феррит pc40 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	100 кГц, 200 мТ 194 А / м BSF-D06CA TDK pc40 TDK PC44 tdk ферритовый pc40 tdk ферритовый pc44 tdk ферритовый pc90 tdk pc90 Спецификация ферритовых материалов PC44 PC40 TDK Феррит PC40 феррит pc40
2003 — XC9536-10PC44C Аннотация: абстрактный текст недоступен Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XC9536 DS064 36V18 XC9536-10PC44C
2003 — XC9536 Аннотация: XC9536-10PC44 xc9536 44-контактный vqfp 95xxx XC9536-7 XC9536-6 XC9536-5 XC9536-15 XC9536-10 xc9536 cpld Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XC9536 DS064 36V18 XC9536-10PC44 xc9536 44-контактный vqfp 95ххх XC9536-7 XC9536-6 XC9536-5 XC9536-15 XC9536-10 xc9536 cpld
TDK Ферритовый сердечник PC40 Аннотация: Ферритовый сердечник TDK PC44 потери на гистерезис феррита на вихревых токах TDK PC44 tdk ferrite pc44 высокомощный ТРАНСФОРМАТОР ФЕРРИТА EER FERRITE трансформатор TDK pc40 Ферритовый сердечник TDK PC33 tdk феррит pc40 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2002/95 / ЕС, BSF-D06EA Ферритовый сердечник TDK PC40 Ферритовый сердечник TDK PC44 потеря гистерезиса ферритовых вихревых токов TDK PC44 tdk ферритовый pc44 ТРАНСФОРМАТОР ФЕРРИТА большой мощности Трансформатор EER FERRITE TDK pc40 Ферритовый сердечник TDK PC33 tdk ферритовый pc40
2005-xc9536 Абстракция: xc9536-7vq44 95xxx XC9536-7VQ44I xc9536-15vq44i XC9536-15VQ44C Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XC9536 DS064 36V18 xc9536-7vq44 95ххх XC9536-7VQ44I xc9536-15vq44i XC9536-15VQ44C
pc40 core ДАННЫЕ ПОТЕРЯ Аннотация: PC40 PC47 pc40 core DATA HS10 pc95 core LOSS DATA PC95 PC47 PC44 PC40 core pc47 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2002/95 / EC PC40PC44PC47 PC95- HS52HS72HS10 25 кГц 200mT] 194А / м] ДАННЫЕ ПО УБЫТКЕ ядра pc40 PC40 PC47 pc40 core ДАННЫЕ HS10 ДАННЫЕ ПО УБЫТКЕ ядра pc95 PC95 PC47 PC44 PC40 ядро pc47
1996 — SBC31 Аннотация: Инновационная интеграция Процессор pc31 dsp Инновационная интеграция pc31 dsp TMS320C32 Инновационная интеграция SBC32 GRABBER31 TMS320C44 TMS320C31 PCI32 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
тдк pc50 Аннотация: Катушка EE tdk TDK Ферритовый сердечник PC44 сердечник EE 25 трансформатор Ферритовый трансформатор серии EE Катушка EE 60 Ферритовый сердечник TDK PC50 EE 45 катушка tdk феррит pc44 tdk BOBBIN Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF	FEM12 PC44EEM12 PC50EEM12 500 кГц, 100 кГц 500 кГц 24 В постоянного тока tdk pc50 EE шпулька tdk Ферритовый сердечник TDK PC44 сердечник трансформатора EE 25 ферритовый трансформатор серии ee Шпулька EE 60 Ферритовый сердечник TDK PC50 Шпулька EE 45 tdk ферритовый pc44 tdk БОББИН
pc40 core ДАННЫЕ ПОТЕРЯ Аннотация: PC40 PC47 ядро pc40 DATA PC40 pc95 core LOSS DATA PC95 core PC40 core PC47 PC95 PC44 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2002/95 / EC PC40PC44PC47 HS52HS72HS10 25 кГц 200mT] 194А / м] ДАННЫЕ ПО УБЫТКЕ ядра pc40 PC40 PC47 pc40 core ДАННЫЕ PC40 ДАННЫЕ ПО УБЫТКЕ ядра pc95 Ядро PC95 Ядро PC40 PC47 PC95 PC44
2003 — Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XCR3032XL DS023 32-макроячейка

2003 — Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XCR3032XL DS023 32-макроячейка
2003 — xc9572-15PQ100 Аннотация: XC9572-10PC84C xc9572 XC9572-15PC84C XC9572-15PC44 XC9572-15 xc9572-10pq100c XC9572-15TQ100C xc9572-10pc44i Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XC9572 DS065 36V18 xc9572-15PQ100 XC9572-10PC84C XC9572-15PC84C XC9572-15PC44 XC9572-15 xc9572-10pq100c XC9572-15TQ100C xc9572-10pc44i
TDK PC44 Абстракция: tdk ferrite pc44 tdk pc95 PC44 ферритовые материалы техническое описание tdk ferrite pc95 PC47 материал TDK PC47 PC95 PC44 ферритовый материал pc44 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	BSF-D05CB TDK PC44 tdk ферритовый pc44 tdk pc95 Спецификация ферритовых материалов PC44 tdk ферритовый pc95 PC47 материал TDK PC47 PC95 Ферритовый материал PC44 pc44
2003 — Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XCR3032XL DS023 48-мяч 44-контактный
1998 — XCR3000XL Аннотация: vqfp 44 HW-137-DIP8 HW-136-CS144 HW-137-PC44 / VQ44 vqfp44 HW-136-VQ100 xc17v00 HW-133-BG256 HQFP Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	HW-130 DS019 XC1700 / XC17S00 / XL XC17V00 / XC17S00A XC18V00 XC9500 / XL / XV XCR3000XL XC7200 / 7300 XC9500 / XL XC1800 vqfp 44 HW-137-DIP8 HW-136-CS144 HW-137-PC44 / VQ44 vqfp44 HW-136-VQ100 xc17v00 HW-133-BG256 HQFP
1995 — схема универсального программатора Аннотация: PC101 HW120 hw112 XC7000 универсальный программатор устройства схематический программатор EPLD HW-130 HW-112 XC8100 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	HW-130 XC8100 HW-112 HW-120 HW-120 HW-112.схема универсального программатора PC101 HW120 hw112 XC7000 Схема универсального программатора устройства программист EPLD
2003 — VQ44 Аннотация: XCR3064XL-10VQ44I Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XCR3032XL DS023 48-мяч 44-контактный VQ44 XCR3064XL-10VQ44I
2005 год — xcr3032xl-5pc44c Аннотация: абстрактный текст недоступен Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XCR3032XL DS023 48-мяч 44-контактный xcr3032xl-5pc44c
1996 — xc9536 Аннотация: xc9536 vqg44 XC9536-15VQG44I XC9536-5PCG44C XC9536-15PCG44C XC9536-15VQG44C XC9536-7PCG44I XC9536-10VQ44C xc9536-7pc44c XC9536-10VQG44C Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XC9536 DS064 36V18 xc9536 vqg44 XC9536-15VQG44I XC9536-5PCG44C XC9536-15PCG44C XC9536-15VQG44C XC9536-7PCG44I XC9536-10VQ44C xc9536-7pc44c XC9536-10VQG44C
2003 — XCR3032XL Аннотация: DS023 XCR3032XL-10VQ44I XCR3032XL-5-VQ44 XCR3032XL-5PC44C VQ44 TQ144 PC44 DS012 CS48 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	XCR3032XL DS023 32-макроячейка DS023 XCR3032XL-10VQ44I XCR3032XL-5-VQ44 XCR3032XL-5PC44C VQ44 TQ144 PC44 DS012 CS48
TDK Ферритовый сердечник PC40 Аннотация: Трансформатор TDK с ферритовым сердечником PC44 e140 TDK с ферритовым сердечником PC40 против PC95 TDK PC44 TDK PC95 tdk ferrite pc44 tdk ferrite pc95 ферритовый сердечник tdk h5c2 материал TDK H5C2 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2002/95 / ЕС, Ферритовый сердечник TDK PC40 Ферритовый сердечник TDK PC44 e140 трансформатор TDK Ferrite Core PC40 против PC95 TDK PC44 TDK PC95 tdk ферритовый pc44 tdk ферритовый pc95 ферритовый сердечник tdk h5c2 Материал TDK H5C2

Анализ теплового поведения высокочастотных трансформаторов с использованием метода конечных элементов

Журнал электромагнитного анализа и приложений
Vol.2 No. 11 (2010), ID статьи: 3296, 6 страниц DOI: 10.4236 / jemaa.2010.211082

Анализ тепловых характеристик высокочастотных трансформаторов с использованием метода конечных элементов

Хоссейн Бабайе, Хасан Фешки Фарахани

Аштиан Филиал , Исламский университет Азад, Тегеран, Иран.

Эл. Почта: {hbabaei2002, hfeshki}@yahoo.com

Получено 15 августа ^th, 2010; доработана 17 сентября ^-е, 2010 г .; принята 20 сентября ^-е, 2010.

Ключевые слова: Высокочастотные трансформаторы, тепловые характеристики, ферритовый сердечник и анализ методом конечных элементов

РЕЗЮМЕ

Высокочастотный трансформатор используется во многих приложениях среди импульсных источников питания (SMPS) , мощность импульса высокого напряжения и т. д.Учитывая, что сердечником этих трансформаторов часто является ферритовый сердечник; их функции частично зависят от этой основной характеристики. Одной из характеристик ферритового сердечника является тепловое поведение, на которое следует обращать внимание, поскольку оно влияет на работу трансформатора и вызывает тепловыделение. В этой статье в программе ANSYS разработан и смоделирован типичный высокочастотный трансформатор с ферритовым сердечником. Повышение температуры из-за тока в обмотке (джоулева тепла) рассматривается как источник тепловыделения для анализа теплового поведения трансформатора.В этом моделировании изучаются повышение температуры и распределение тепла, а также влияние таких параметров, как плотность потока, величина потерь в обмотке, использование вентилятора для охлаждения обмотки и сердечника и теплопроводность.

1. Введение

Конструкция магнитных компонентов играет ключевую роль в достижении высокой эффективности, небольшого объема и разумной цены силового электронного оборудования. С появлением более высоких частот коммутации и плотности мощности в силовых электронных схемах важно гарантировать, что магнитные компоненты, такие как трансформаторы и индукторы, работают в пределах, определенных тепловыми характеристиками схемы.Повышение температуры зависит от потерь мощности согласно законам теории теплопередачи. Чтобы получить точное значение максимальной температуры устройства в процессе проектирования, необходимо применить точную тепловую модель. Необходим компромисс между точностью теплового распределения (учитываются направления теплопередачи, постоянные тепловые свойства, обратная связь с магнитной моделью, модели установившегося состояния и т. Д.) И сложностью получаемой тепловой модели.

Потери в магнитных компонентах являются важными конструктивными параметрами. Во многих высокочастотных конструкциях магниты ограничены своими потерями. Таким образом, для разработчика чрезвычайно важно иметь хорошую практическую модель для оценки потерь при различных возбуждениях, которые часто встречаются при проектировании силовой электроники. Есть два основных компонента потерь [1-9] в магнитном компоненте: потери в сердечнике (т.е. потери в магнитном материале, который используется в качестве сердечника) и потери в обмотке.Потери в высокочастотных проводниках для приложений силовой электроники рассматривались рядом авторов [8,9]. Существуют модели, предоставленные разными производителями [10-12], которые синтезируются в простом выражении для расчета превышения температуры. Они обеспечивают среднюю температуру на внешней поверхности устройства.

Большинство тепловых моделей для магнитных компонентов являются аналитическими и предполагают одномерный перенос тепла [13-15]. Эти модели основаны на тепловых сетях и обычно учитывают только установившееся состояние, постоянные тепловые свойства, концентрированные и однородные потери мощности и отсутствие тепловой обратной связи с электрическими свойствами.Однако в большинстве случаев тепловое распределение является 2D / 3D, даже если магнитное поле имеет одномерное распределение.

Тепловым расчетом обычно несколько пренебрегают, поскольку часто неясно, какую теорию и коэффициенты следует использовать, а эксперименты требуют времени. В этой статье при разработке типового высокочастотного трансформатора с ферритовым сердечником исследуется его тепловое поведение. Многие параметры, такие как плотность потока, величина потерь в обмотке, использование вентилятора для охлаждения обмотки и сердечника, а также теплопроводность, влияют на температуру феррита, которая моделируется с помощью программного обеспечения ANSYS.

2. Расчет тепловыделения, вызванного обмоткой, и исследование его эффективных параметров

Источники тепловыделения — это обмотки трансформатора, которые выделяют тепло, пропуская ток, и это тепло передается другим частям. Для обмотки с сопротивлением R _Дж, потери мощности можно записать как:

(1)

Какое сопротивление обмотки j ^th выглядит следующим образом:

(2)

Где:

(3 )

(4)

В уравнении (3) MLT — это средняя длина на оборот (см).Рассматривая уравнение (2) — уравнение (4), потери мощности обмотки j ^— будут следующими:

(5)

И общая рассеиваемая мощность является суммой потерь мощности для каждой обмотки:

(6)

Потери в обмотке оптимальны при условии, что [16]:

(7)

В соответствии с уравнением (7) можно определить, что потери мощности или выделяемое тепло зависят от таких параметров, как ρ ( эффективное сопротивление провода), K _и (коэффициент заполнения обмотки), витки, ток обмотки и MLT (средняя длина на виток).Итак, это эффективные параметры по генерации источника тепла. В трансформаторе, если первичное напряжение такое же, как на рисунке 1, будут записаны следующие уравнения:

(8)

(9)

Подставив уравнение (9) в уравнение (7), результат можно записать как:

(10)

где:

(11)

Уравнение (10) состоит из трех частей, в которых часть A — электрические характеристики, а B и C — характеристики сердечника и магнитные характеристики соответственно.

Потери в сердечнике рассчитываются по следующему уравнению:

(12)

K _fe — коэффициент потерь в сердечнике, который различается для разных частот. A _c — это площадь поперечного сечения сердечника, а l _м — длина магнитного пути. Типичное значение β для ферритового сердечника составляет 2,6 fe, которое резко увеличивается за счет увеличения частоты. Кроме того, K _fe зависит от внутренней температуры, а B _max.Зависимость K _fe от частоты, B _max и температуры может быть получена из характеристик ядра. При выборе сердечника в сочетании с различными сплавами всегда находился компромисс между плотностью насыщенного магнитного потока и потерями в сердечнике. Использование материалов с высоким содержанием B _sat приводит к уменьшению объема, размера и цены. Но эти материалы вызывают большие потери в сердечнике.

3. Характеристики трансформатора для полномостового преобразователя

Для изучения повышения температуры ферритового сердечника и его эффективных параметров был выбран образец трансформатора для полномостового преобразователя с двумя вторичными обмотками и одной первичной обмоткой, который можно увидеть на Рисунке 2. [16].

Рисунок 2. Трансформатор для полного мостового преобразователя с двумя выходами и одним входом.

Таблица 1. Параметры рассчитанного трансформатора для полного мостового преобразователя

Полученные параметры для этого трансформатора приведены в таблице 1. Рассчитанные потери в сердечнике и обмотке трансформатора равны 230 мВт и 3,89 Вт соответственно. Эти потери можно использовать как источник тепла при моделировании трансформатора в ANSYS.

4. Моделирование трансформатора в ANSYS

В этой части в программе ANSYS моделируется трансформатор с двумя вторичными обмотками, который показан на рисунке 3. Расстояние между каждой обмоткой составляет 0,5 мм. длина первичной обмотки составляет 20 мм, а ширина — 2 мм, причем это поперечное сечение включает 22 витка первичной обмотки. Эта площадь вторичной обмотки составляет 20 мм ² (1 мм × 20 мм), что соответствует одному витку. Кроме того, вторая вторичная обмотка имеет длину 20 мм и ширину 0,5 мм и состоит из трех витков.

Электрические и тепловые характеристики для различных частей трансформатора перечислены в таблице 2.

5. Результаты моделирования

В этом моделировании предполагается, что передача тепла между обмоткой и сердечником трансформатора была естественной (естественная конвекция). Так, коэффициент пленки изменяется от 10 Вт / м ² ∙ ºC до 25 Вт / м ² ∙ ºC при естественной конвекции. Коэффициент пленки считается равным 10 Вт / м ² ∙ ºC.Полное сечение по площади составляет 70 мм ², а рассеиваемая мощность в этой области составляет 3,89 Вт. Таким образом, значение ватт на квадратный метр площади равно 55570 Вт / м ², которое используется для генерации тепла в ANSYS. На Рисунке 4 показано распределение температуры

Таблица 2. Электрические и тепловые характеристики различных частей трансформатора

Рисунок 4.Тепловое распределение в трансформаторе.

через трансформатор. На этом рисунке самая горячая точка — это первичная обмотка и средняя ветвь ферритового сердечника, температура которой составляет около 61,962 ° C. Если обратить внимание на этот рисунок, становится ясно, что углы сердечника имеют более низкую температуру по сравнению с другими частями. Следует отметить, что в этом случае температура вторичных обмоток ниже, чем первичных. Распределение тепла в ферритовом сердечнике показано на рисунке 5.

Тепловой поток в этом случае показан на рисунке 6, и он максимален в углах первичной обмотки, которые составляют около 428,69 Вт / м ². Относительно этого вопроса и в соответствии с рисунком 4 можно отметить, что температура в углах ниже, чем в других частях.

5.1. Изменение плотности потока

В этой части было исследовано влияние изменения плотности потока на распределение температуры в трансформаторе.Для этого плотность потока снижается с 80 мТл до 120 мТл. Согласно уравнению (10) потери мощности обратно пропорциональны квадрату плотности потока, и за счет этого изменения потери мощности уменьшаются в 2,25 раза.

Распределение тепла для этого состояния показано на Рисунке 7, где самая высокая температура составляет около 55,309ºC. In

Рисунок 7. Тепловое распределение в трансформаторе (уменьшение магнитной индукции).

В этом случае температура одной из вторичных обмоток (соседней первичной обмотки) примерно равна температуре первичной обмотки (максимальной температуре).

5.2. Изменение температуры окружающей среды

В этом случае предполагается, что трансформатор используется при температуре 40 ° C. Таким образом, максимальная температура внутри трансформатора была немного увеличена и достигла 61,971ºC.В этом случае максимальная температура также наблюдается в первичной обмотке и средней ветви сердечника.

Сравнивая рисунок 4 с рисунком 8, мы можем сделать вывод, что относительно близости сторон сердечника к источнику тепла и более теплой окружающей среде температура сторон выше, чем температура вверх и вниз сердечника.

5.3. Использование вентилятора для охлаждения обмотки

Коэффициент пленки варьируется от 50 Вт / м ² ∙ ºC до 120 Вт / м ² ∙ ºC при наличии принудительной конвекции.В этом случае коэффициент пленки был изменен с 10 Вт / м ² ∙ ºC до 50 Вт / м ² ∙ ºC. Распределение температуры показано на рисунке 9.

При использовании вентилятора почти все обмотки имеют одинаковую температуру 52,508ºC. Сравнивая этот рисунок с рисунком 4, можно понять, что использование вентилятора приводит к снижению температуры обмотки с 61,962 ° C до 52,508 ° C. Путем этого анализа можно выбрать подходящий вентилятор.

5.4. Использование вентилятора для охлаждения ядра

В данном случае предполагается, что охлаждение ядра осуществляется вентилятором (коэффициент пленки 50 Вт / м ².ºC). Распределение тепла в этих условиях показано на рисунке 10. Согласно этому рисунку, температура окружающей среды в сердечнике составляет почти

Рисунок 8. Тепловое распределение в трансформаторе (повышение температуры окружающей среды).

Рисунок 9. Распределение тепла в трансформаторе (использование вентилятора для охлаждения обмотки).

равно. Этот рисунок показывает, что изменение коэффициента пленки вызывает соответствующее повышение внутренней температуры (61.95ºC).

5.5. Изменение теплопроводности

Одним из других исследуемых параметров является теплопроводность, которая изменяется от 0,004 Вт / (м ∙ К) до 0,008 Вт / (м · К). Тепловое распределение для этого режима показано на рисунке 11.

Этот рисунок показывает, что теплопроводность мало влияет (61,95ºC) на температуру, но тепловое распределение вокруг трансформатора равномерно, как круг от центра трансформатора.

6.Выводы

В данной статье было изучено тепловое поведение различных сердечников. Для этого сначала для типичного трансформатора.

Рис. 10. Тепловое распределение в трансформаторе (использование вентилятора для охлаждения сердечника).

Рисунок 11. Распределение тепла в трансформаторе (увеличение теплопроводности).

Сначала вычисляется тепловыделение, затем оно полностью моделируется в программном обеспечении ANSYS.В этом моделировании были изучены термический анализ и распределение тепла. Затем было исследовано влияние таких параметров, как плотность потока, величина потерь в обмотке, коэффициент пленки.

Согласно полученным результатам, в случае использования вентилятора для охлаждения обмотки, максимальная температура трансформатора была снижена. Кроме того, было показано, что за счет уменьшения плотности потока температура самой горячей точки в трансформаторе была снижена, что связано с уменьшением потерь мощности в обмотках.Кроме того, в документе поясняется, что внутреннюю температуру можно контролировать, увеличивая коэффициент пленки (с помощью вентилятора). В результате, основываясь на результатах этого анализа, можно выбрать подходящий вентилятор для охлаждения всего трансформатора. В статье также уточняется, что углы сердечника имеют более низкую температуру по сравнению с другими частями. Эта деталь также имеет максимальный тепловой поток.

ССЫЛКИ

S.Н. Талукдар и Дж. Р. Бейли, «Модели гистерезиса для системных исследований», IEEE Transactions по силовым устройствам и системам, Vol. 95, No. 4, 1976, pp. 1429-1434.
К. К. Вонг, «Модель динамического гистерезиса», IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. 2, 1988, pp. 1966-1968.
Д. Р. Беннион, Г. Д. Крейн и Д. Ницан, «Цифровая магнитная логика», Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, 1969.
Ф. Пресиах, «О магнитном последействии», Zeitschrift für Physik, vol.94, 1935, стр. 227-302.
Р. Д. Веккио, «Эффективная процедура моделирования сложных процессов гистерезиса в ферромагнитных материалах», IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 16, No. 5, 1980, pp. 809-811.
Д. Л. Атертон, Б. Шпунар и Дж. А. Шпунар, «Новый подход к диаграммам Прешиаха», IEEE Transaction on Magnetics, vol. 23, нет. 3, May 1987, pp. 1856-1865.
Б. Шпунар, Д. Атертон и М. Шенбахлер, «Расширенная модель Presiach для процессов гистерезиса», IEEE Transactions on Magnetics, Vol.23, No. 5, 1987, pp. 3199-3201.
Дж. П. Ванделак и П. Д. Зиогас, «Новый подход к минимизации потерь меди в высокочастотных трансформаторах», IEEE Transaction on Power Electronics, vol. 3, вып. 2, 1988, стр. 266-277.
Б. Карстен. «Высокочастотные потери в проводнике в переключаемом магнитном режиме», в Proc. HFPC Con $ Ventura, CA: Intertec Communications Inc., май 1986 г.
Приложения для преобразования мощности и сетевых фильтров.
Конструкция низкопрофильных высокочастотных трансформаторов. Новый инструмент в проектировании ИИП.Магнитные изделия Philips. Примечание по применению. Май 1990 г.
Справочник по порошковым кернам Kool Mu. Магниты.
Л. М. Эскрибано, Р. Прието, Дж. А. Кобос и Дж. Учеда, Тепловое моделирование магнитных компонентов: обзор », Материалы 28 ^{-й ежегодной конференции Общества промышленной электроники} IEEE, Севилья, 5-8 ноября 2002 г., стр. 1336-1341.
Л. М. Эскрибано, Р. Прието, Дж. А. Оливер, Дж. А. Кобос и Дж. Учеда, «Аналитическая тепловая модель для магнитных компонентов», Труды 34-й ежегодной конференции специалистов по силовой электронике IEEE, 2003 г., стр.861-866.
J. C. S. Fagundes, A. J. Batista и P. Viarouge, «Тепловое моделирование магнитных компонентов сердечника электролизера, используемых в высокочастотных статических преобразователях», IEEE Transactions on Magnetic, Vol. 33, No. 2, March 1997, pp. 1710-1713.
Р. В. Эриксон и Д. Максимо, «Основы силовой электроники», 2-е издание, Springer, Берлин, 2002 г.
На разных форумах я часто нахожу людей, которые просят помощи в расчет необходимых витков для ферритового трансформатора, который они собираются использовать в высокочастотных инверторах / инверторах SMPS.В высокочастотном инверторе / SMPS ферритовый трансформатор используется в повышающем / повышающем каскаде, где низковольтный постоянный ток от аккумуляторной батареи повышается до высокого напряжения постоянного тока. В этой ситуации есть действительно только два варианта при выборе топологии — двухтактный и полный мост. Что касается конструкции трансформатора, разница между двухтактным и полным мостом трансформатор на такое же напряжение и мощность будет таким же, как у двухтактного трансформатора. потребуется центральный кран, то есть потребуется вдвое больше основных получается как полномостовой трансформатор.
Расчет необходимых поворотов на самом деле довольно прост, и я объясните это здесь.
Для объяснения я воспользуюсь примером и пройду через расчетный процесс.
Допустим, ферритовый трансформатор будет использоваться в 250 Вт инвертор. Выбранная топология — двухтактная. Источник питания — 12 В аккумулятор. Выходное напряжение ступени преобразователя постоянного тока будет 310 В. Переключение частота 50 кГц. Выбранное ядро - ETD39. Помните, что на выходе трансформатора будет высокочастотный переменный ток (в данном случае прямоугольная волна 50 кГц).Когда я говорю о выходе высокого напряжения постоянного тока (например, 310 В постоянного тока, упомянутого выше), это выход постоянного тока, полученный после выпрямления (с использованием сверхбыстрых восстанавливающих диодов, настроенных как мостовой выпрямитель) и фильтрации (с использованием LC-фильтра).
Во время работы напряжение аккумулятора не остается на фиксированном уровне. 12 В. При высоких нагрузках напряжение будет меньше 12 В. С небольшими нагрузками и аккумулятор почти полностью заряжен, напряжение может быть выше 13 В. Итак, это должно быть Следует иметь в виду, что входное напряжение не постоянное, а переменное.В инверторы, низкий уровень заряда батареи обычно устанавливается на 10,5 В. Итак, мы примем это как самое низкое возможное входное напряжение.
Винмин = 10,5 В
Формула расчета количества необходимых первичных оборотов составляет:
Для нашего двухтактного трансформатора это будет вдвое меньше. необходимое количество витков.
N _pri означает количество витков первичной обмотки; N _сек означает количество вторичных витков; N _aux означает количество вспомогательных получается и так далее.Но просто N (без индекса) относится к коэффициенту оборотов.
Для расчета необходимого количества витков первичной обмотки используйте формула, параметры или переменные, которые необходимо учитывать:
- Vin _{(номинал)} — Номинальное входное напряжение. Хорошо возьмите это как 12В. Итак, Вин _(ном) = 12.
- f — рабочая частота коммутации в герцах. С наша частота коммутации 50 кГц, f = 50000.
- B _max — максимальная плотность потока в гауссах.Если вы привыкли использовать Тесла или миллиТесла (Тл или мТл) для определения плотности потока, просто помните, что 1T = 10 ⁴ Гаусс. B _max действительно зависит от конструкция и используемые сердечники трансформатора. В своих разработках я обычно беру B _max быть в диапазоне от 1300G до 2000G. Это будет приемлемо для большинства трансформаторов. ядра. В этом примере давайте начнем с 1500G. Итак, B _max = 1500. Помните, что слишком высокое значение B _max приведет к отключению трансформатора. насыщать. Слишком низкое значение B _{, максимальное значение} приведет к недостаточному использованию ядра.
- A _c — Эффективная площадь поперечного сечения в см ². Вы получите эту информацию из таблиц данных ферритовые сердечники. A _c также иногда называют A _e. Для ETD39 эффективная площадь поперечного сечения, указанная в техническое описание / спецификация (я имею в виду TDK E141. Вы можете скачать его отсюда: www.tdk.co.jp/tefe02/e141.pdf ), эффективный площадь поперечного сечения (в спецификации обозначается как A _e но, как я уже сказал, это то же самое, что и A _c) дается как 125 мм ².Это равно 1,25 см ². Итак, A _c = 1,25 для ETD39.
Итак, мы получили значения всех необходимых параметров. для расчета Nпри — количество необходимых витков первичной обмотки.
Vin _(ном.) = 12 f = 50000 B _макс. = 1500 А _c = 1,25
Подставляя эти значения в формулу:
N _pri = 3.2
Мы не будем использовать дробные обмотки, поэтому округлим N _pri. до ближайшего целого числа, в данном случае с округлением до трех оборотов в меньшую сторону. Теперь, прежде чем дорабатываем и выбираем N _pri = 3, лучше убедиться, что B _max все еще в допустимых пределах. Поскольку мы уменьшили количество поворотов от расчетная цифра (до 3,0 с 3,2), B _max увеличится. Мы теперь нужно выяснить, насколько увеличился B _max и если это все еще приемлемое значение.
Вин _(ном) = 12 ф = 50000 Н _при = 3 А _в = 1,25

B _макс = 1600
Новое значение B _max вполне приемлемо. границ, и поэтому мы можем продолжить с N _pri = 3.
Итак, теперь мы знаем, что для первичной обмотки наш трансформатор будет требуется 3 хода + 3 хода.
В любом дизайне, если вам нужно скорректировать значения, вы можете легко это сделать. Но всегда не забывайте проверять, приемлемо ли значение B _max.
- Например, при строительных трудностях намотка 3 хода + 3 хода становится сложным, вы можете использовать 2 хода + 2 хода или 4 хода + 4 хода. Увеличение количества поворотов не повредит — вы просто будете недоиспользовать ядро. Однако уменьшение числа витков увеличивает B _max, поэтому просто перепроверьте, чтобы убедиться, что B _max в порядке.Диапазон, который я указал для B _max (От 1300G до 2000G) — это всего лишь оценка. Это будет работать для большинства ядер. Однако, при большом количестве сердечников вы можете увеличить число витков. Спускаясь ниже будет просто недостаточно использовать ядро, но иногда может потребоваться, если число оборотов слишком мало.
- Я начал с набора B _max и ушел дальше, чтобы рассчитать N _pri оттуда. Также можно присвоить значение N _pri а затем проверьте, в порядке ли B _max.В противном случае вы можете увеличить или уменьшите N _pri по мере необходимости, а затем проверьте, подходит ли B _max, и повторяйте этот процесс, пока не получите удовлетворительный результат. Например, вы возможно, установили Npri = 2 и вычислили Bmax и решили, что это слишком много. Итак, вы установили Npri = 3, рассчитали Bmax и решили, что все в порядке. Или вы можете начали с Npri = 4, вычислили Bmax и решили, что оно слишком мало. Итак, вы установили Npri = 3, рассчитали Bmax и решили, что все в порядке.
Пришло время перейти к второстепенному.Выход нашего DC-DC преобразователь 310В. Таким образом, выход трансформатора должен быть 310 В при всех входных напряжениях, от 13,5 В до 10,5 В. Естественно, будет реализована обратная связь, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение даже при и колебания нагрузки — изменения из-за изменения напряжения батареи, а также из-за изменение нагрузки. Таким образом, необходимо оставить некоторый запас, чтобы обратная связь работала. Так хорошо спроектируйте трансформатор с вторичной обмоткой на 330 В. Отзыв просто скорректирую напряжение, необходимое для изменения рабочего цикла сигналов управления ШИМ.Помимо обратной связи, запас по месту также компенсирует некоторые потери в преобразователь и тем самым компенсирует падения напряжения на разных стадиях — например, в полевых МОП-транзисторах, в самом трансформаторе, в выходных выпрямителях, выход индуктор и др.
Это означает, что выход должен обеспечивать подачу напряжения 330 В. при входном напряжении 10,5 В, а также входном напряжении 13,5 В. Для Для ШИМ-контроллера мы возьмем максимальный рабочий цикл 98%. Разрыв позволяет мертвое время.
При минимальном входном напряжении (когда Vin = Vinmin) рабочий цикл будет быть максимальным. Таким образом, рабочий цикл будет 98%, когда Vin = 10,5 = Vinmin. Максимум рабочий цикл = 98%, напряжение на трансформаторе = 0,98 * 10,5 В = 10,29 В.
Итак, соотношение напряжений (вторичное: первичное) = 330 В: 10,29 В = 32,1
Поскольку отношение напряжений (вторичное: первичное) = 32,1, отношение витков (вторичный: первичный) также должен быть 32,1, так как коэффициент витков (вторичный: первичный) = коэффициент напряжения (вторичный: первичный). Передаточное число оборотов обозначено буквой N.Итак, в нашем случае, N = 32,1 (я взял N как отношение вторичного к первичному).
N _при = 3
N _с = N * N _при = 32,1 * 3 = 96,3
Округлите до ближайшего целого числа. N _сек = 96.
Таким образом, для вторичной обмотки требуется 96 витков. При правильном реализация обратной связи, будет получен постоянный выход 310VDC во всем диапазоне входного напряжения от 10,5 до 13,5 В.
Здесь следует отметить одну вещь: хотя я взял 98% в качестве максимальный рабочий цикл, максимальный рабочий цикл на практике будет меньше, так как наш Трансформатор рассчитан на выходное напряжение 330 В.В схеме выход будет составлять 310 В, поэтому рабочий цикл будет еще ниже. Однако преимущество здесь что вы можете быть уверены, что выход не упадет ниже 330 В даже при тяжелые нагрузки, поскольку имеется достаточно большой запас для обратной связи и поддерживать выходное напряжение даже при высоких нагрузках.
Если требуются какие-либо вспомогательные обмотки, необходимые витки могут быть быть легко рассчитанным. Позвольте мне показать на примере. Допустим, нам нужен вспомогательная обмотка для обеспечения 19В. Знаю, что выход 310В будет регулироваться, каким бы ни было входное напряжение в первоначально указанном диапазоне (Vinmin на Винмакс — 10.От 5 В до 13,5 В). Таким образом, отношение витков вспомогательной обмотки может рассчитываться относительно вторичной обмотки. Назовем это поворотами передаточное отношение (вторичное: вспомогательное) N _A.
N _A = N _с / N _доп. = V _с / (В _доп. + В _d). V _d — выходной диод вперед уронить. Предположим, что в нашем приложении выпрямитель Шоттки с V _d = 0,5 В.
Итак, N _A = 310V / 19.5 В = 15,9
N _сек / N _доп. = N _A
N _доп. = N _сек / N _A = 96 / 15,9 = 5,96
Округлим N _aux до 6 и посмотрим, что на выходе напряжение есть.
V _сек / (V _доп. + V _d) = N _A = N _сек / N _доп. = 96/6 = 16,0
(В _доп. + В _d) = В _сек / N _A = 310 В / 16.0 = 19,375 В
В _доп. = 19,375 В — 0,5 В = 18,875 В (округлено)
Я бы сказал, что это отлично подходит для вспомогательного питания. Если в ваших расчетах вы придете к напряжению, которое слишком далеко от требуемого целевого напряжения и, следовательно, больше точность требуется, возьмите V _aux как что-нибудь повыше и используйте регулятор напряжения.
Например, если в нашем предыдущем примере вместо 18,875 В мы получили 19,8 В, но нуждались в большей точности, мы могли бы использовать 24 В или около того и использовать регулятор напряжения для получения выходного напряжения 19 В.
Так что у нас это. У нашего трансформатора 3 витка + 3 витка для первичной обмотки 96 витков для вторичной и 6 витков для вспомогательной.
Вот наш трансформатор:
Расчет необходимого количества витков трансформатора осуществляется на самом деле это простая задача, и я надеюсь, что смогу помочь вам понять, как это сделать это. Я надеюсь, что это руководство поможет вам в проектировании ферритовых трансформаторов. Делать дайте мне знать ваши комментарии и отзывы.
30sets ER28 / 28 EC28 / 28 Ферритовый сердечник индуктора силового трансформатора ER2828 EC2828 с 6 + 6-контактной бобиной: Amazon.com: Industrial & Scientific
В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
- Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
- 1.Модель: ферритовый силовой трансформатор с катушкой
- 2. номер детали: ER2828 или EC28 / 28
- 3.Материал: MnZn PC40
- 4.Bobbin: 5 + 5pin лежа
- 5.Набор: 2 феррита и 1 шпулька
]]>
Характеристики данного продукта
Фирменное наименование Hondark
Номер детали ER28 / 28 или EC28 / 28
Код UNSPSC 3₀₀
.

Фирменное наименование	Hondark
Номер детали	ER28 / 28 или EC28 / 28
Код UNSPSC	3₀₀

Трансформатор на ферритовом кольце своими руками

Конструкция

Принцип работы

Как сделать

Обзор цен

Видео

Расчет трансформатора для инвертора — Морской флот

Бесплатная программа для расчёта импульсного трансформатора двухтактного преобразователя на ферритовых кольцах

Как намотать импульсный трансформатор на ферритовом кольце

Самые интересные ролики на Youtube

Выбор типа магнитопровода.

Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора.

Марганец-цинковые ферриты.

Никель-цинкове ферриты.

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Как рассчитать число витков первичной обмотки?

Как рассчитать диаметр провода для первичных и вторичных обмоток?

Особенности намотки импульсных трансформаторов.

Как намотать импульсный трансформатор?

Намотка импульсного трансформатора своими руками

Намотка импульсного трансформатора своими руками

Небольшой ликбез по намотке импульсных трансформаторов. — Лада 2109, 1.6 л., 1988 года на DRIVE2

Расчет и намотка импульсного трансформатора

Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор?

Выбор типа магнитопровода

Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора

Марганец-цинковые ферриты

Никель-цинкове ферриты

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Как рассчитать число витков первичной обмотки?

Как рассчитать диаметр провода для первичных и вторичных обмоток?

Особенности намотки импульсных трансформаторов

Как намотать импульсный трансформатор?

Дополнительные материалы

Сборка и наладка импульсного блока питания на ir2153 ir2155 своими руками

Трансформаторы с объемным витком (индуктивным шлейфом)

Согласование с помощью четвертьволнового трансформатора (Q-match – Quarter Wavelength Transformer Matching)

Мнения читателей

Трансформатор на Ферритовом Кольце :: Электротехническое оборудование

Трансформатор на Ферритовом Кольце

Все, что вы хотели знать о трансформаторах с ферритовым сердечником

О gt stepp

12 шагов для проектирования трансформаторов привода затвора: группа Talema

Шаг 1: Выбор сердечника и форма

Размер ядра

Шаг 2: значение произведения напряжения на время (В-мкСек)

Шаг 3: Установите B

Шаг 4: Первичные витки

Шаг 5: Вторичные витки

Шаг 6: Первичная индуктивность

Шаг 7: Ток намагничивания и действующий ток

Шаг 8: Размер провода

Шаг 9: Потери в сердечнике

Шаг 11: потеря меди

Шаг 12: Повышение температуры

Оценка повышения температуры трансформаторов

Основные потери

Свойства ферритового материала

Потери в обмотке

Повышение температуры

Список литературы

pc44% 20 техническое описание трансформатора и примечания по применению

tdk феррит pc40

300кВт / м BSF-D06JB tdk ферритовый pc40 TDK PCU tdk ферритовый pc44 TDK PC44 PC44 Феррит PC40 PC40 TDK PC40 феррит pc40 eer pc40

TDK PC44

TDK Ферритовый сердечник PC44

1986 — TDK PC95

TDK pc40

2003 — XC9536-10PC44C

2003 — XC9536

TDK Ферритовый сердечник PC40

2005-xc9536

pc40 core ДАННЫЕ ПОТЕРЯ

1996 — SBC31

тдк pc50

pc40 core ДАННЫЕ ПОТЕРЯ

2003 — Нет в наличии

2003 — Нет в наличии

2003 — xc9572-15PQ100

TDK PC44