Импульсные трансформаторы для преобразователей
При сборке высококачественных автомобильных усилителей мощности, часто возникает необходимость использования повышающих преобразователей напряжения. Порой возникает необходимость собрать мощный преобразователь с мощностью выше 500 ватт, схемы которых могут чуть отличаться от стандартных схем. Он обеспечивает нужное напряжение для питания усилителя мощности. Часто один импульсный трансформатор может питать по несколько усилителей. Мы сегодня рассмотрим способ намотки тороидальных импульсных трансформаторов. Для их намотки можно использовать ферритовые кольца разных размеров (марка феррита 2000НМ). В нашем случае, использовано кольцо 40*25*22 (есть кольца отечественного производства аналогичных размеров 40*25*22). Данный трансформатор рассчитан для преобразователя с мощностью 700 Ватт. Преобразователь предназначен для питания сразу двух мощных усилителей. Оба усилители питаются от одной вторичной обмотки, выходное напряжение которой +/-65Вольт.
Схема преобразователя почти стандартная, за исключением системы дополнительного оптоконтроля выходного напряжения. Такая система дает возможность избежать от жестких просадок напряжения, выходное напряжение получается стабильным.
Кольцо покрашено, так, что ставить дополнительную изоляцию перед намоткой не нужно. Первичная обмотка содержит две отдельные, но полностью идентичные обмотки. Для начала берем одну жилу медного провода и мотаем всего 5 витков. Витки нужно растянуть по всему каркасу.
Затем отматываем этот виток и мерим длину. После того нужен более толстый провод, а именно 1,2-1,5мм. Всего на плечо нужно 4 жилы этого провода. Длина провода подбирается точно по длине пробной обмотки, но желательно взять чуть длиннее (на 2-3 см длиннее пробного провода). Затем делаем заготовку для второй половины обмотки. Вторая половина полностью идентична с первой, мотается 4-я жилами того же провода.
Начинаем намотку, ориентируясь по фотографиям. Обе половины первичной обмотки мотаются одновременно. Обмотка содержит 5 витков и равномерно растянута по всему кольцу.
После этого, обмотку нужно фиксировать липкой лентой или скотчем. Поверх мотаем вторичную обмотку, эту обмотку нужно мотать точно по тому принципу, что и первичную. В основном автомобильные усилители высокой мощности питаются от двухполярного источника напряжения, поэтому вторичная обмотка должна состоять из двух идентичных обмоток.
Обе обмотки мотаются в одинаковом направлении, например-по или против часовой стрелки. После намотки, обмотки нужно фазировать. Хочу сказать, что фазировка обмоток невозможна, без рабочей и полностью настроенной схемы преобразователя. Заранее обмотки нужно нумеровать, чтобы потом не путать.
После окончания намотки, лак с кончиков жил нужно снять, затем провода залужаются. Начало одной половины первичной обмотки присоединяется с концом второй половины или наоборот — конец одной половины с началом второй половины. От места соединения половинок обмотки делаем отвод. Этот отвод будет средней точкой нашего трансформатора, на который подается плюс питания от аккумулятора.
Для начала желательно мотать пробную вторичку. Обмотка может содержать 5-10 витков провода 0,7 мм (обмотка не критична). К пробной вторичке подключаем маломощную лампу накаливания на 12 Вольт. После фазировки включаем преобразователь. Если трансформатор намотан, верно, то лампа загорится полным накалом. При этом полевые каскады не должны греться, если мощность выходной нагрузки не превышает 100 Ватт. Дальше уже можно мотать вторичную обмотку, если же уверены, что трансформатор намотан правильно, но схема работает неправильно, то советуется еще раз проверить монтаж.
Перед сборкой преобразователя не ленитесь, и в лишний раз проверьте все компоненты на исправность, поскольку неисправная работа даже маленького резистора может привести к выходу из строя всей схемы.
Для получения напряжения +/-65 вольт, вторичная обмотка должна содержать 40 витков с отводом от середины, иными словами, каждое плечо состоит из 20 витков. В итоге такой преобразователь может развивать мощность до 700-750 ватт. Это уже серьезная мощность, если учесть, что мощность преобразователей стандартных автомобильных усилителей не превышает 400 Ватт.
Понравилась схема — лайкни!
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ
Смотреть ещё схемы усилителей
УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ
УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ
04 Июля 2016 ООО «Транспласт» приступило к производству автотрансформаторов однофазных, понижающих, в защитном кожухе. ООО «Транспласт» изготавливает изделия из пластмасс:
+7 (812) 600-15-26 | Главная
Производственное предприятие ООО «Транспласт» — известный на территории Санкт-Петербурга и России завод по производству трансформаторов (напряжения, тока, импульсных разновидностей), комплектующих к ним (основания, крышки, втулки и пр. Современное техническое оснащение – залог успеха! Завод изготовитель трансформаторов
Руководством предприятия техническому оснащению уделяется особо пристальное внимание, широкий ассортимент выпускаемых трансформаторов и других изделий, не уступающих по качеству иностранным аналогам, – яркое тому подтверждение. Работа только с проверенными материалами – наш принцип! Завод трансформаторов тока «Транспласт» в своей работе использует только то сырье, которое позволяет создавать продукцию, готовую к длительной, интенсивной эксплуатации в различных условиях. Итак, основные материалы – это:
Трансформаторы, произведенные из таких материалов, отличаются важными характеристиками: ударопрочность, огнестойкость, экологическая безопасность, устойчивость к высоким температурам, безопасность для пользователя, возможность снижения электропотерь. Предприятие «Транспласт» готово предложить трансформаторы зарубежного качества по отечественной цене! Завод трансформаторов ООО “Транспласт” производит разработку и изготовление намоточных изделий широкой номенклатуры и по техническим требованиям, такой как:
|
) и различной электроизоляционной продукции (уплотнительные кольца, прокладки, диэлектрические втулки, колпачки для ферритовых колец). Отдельное направление в деятельности завода – разработка и производство электронных слуховых аппаратов наушного типа.
Онлайн расчет трансформатора за 6 простых шагов
Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода.
Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 — 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ — 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 — 300 В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ (Рис. 1).
Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.
Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.
Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².
Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.
Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.
В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.
Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.
Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 50—70 на сечение сердечника в см:
Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится «число витков на вольт» примерно 10.
Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:
Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.
Число витков вторичной обмотки определяется формулой:
Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.
Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле:
Если взять слишком тонкий провод, то он, во-первых, будет обладать большим сопротивлением и выделять значительную тепловую мощность.
Так, если принять ток первичной обмотки 0,15 А, то провод нужно взять 0,29 мм.
Ремонт современных электрических приборов и изготовление самодельных конструкций часто связаны с блоками питания, пускозарядными и другими устройствами, использующими трансформаторное преобразование энергии. Их состояние надо уметь анализировать и оценивать.
Считаю, что вам поможет выполнить расчет трансформатора онлайн калькулятор, работающий по подготовленному алгоритму, или старый проверенный дедовский метод с формулами, требующий вдумчивого отношения. Испытайте оба способа, используйте лучший.
Расчёт трансформатора на калькуляторе в домашних условиях
Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50 72х Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ШЛ32х50 72х18 показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна. Программный он-лайн расчет, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку.
Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже. Описание вводимых и расчётных полей программы: поле светло-голубого цвета — исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета — данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета — рассчитанное значение.
Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток для I1 и I2 ;. В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;.
Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц. О нас Обратная связь Карта сайта. YouTube Instagram Instagram. Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом. Юра Гость. Нужно сделать расчёт для каждой из обмоток. Потом сложить рассчитанные мощности. Далее сравниваем сложенную мощность с габаритной мощностью сердечника. Если габаритная мощность больше, то всё нормально. Если нет, то трансформатор с нагрузкой не справится.
Юрий Гость. Большое спасибо за ваш ответ но не совсем понимаю. Мои данные. В сумме все обмотки 76 Вольт. Если не трудно По моим данным покажите правильность расчёта.
Олег Николаевич Гость. Мы делаем на службе электронный стабилизатор на семисторах на 4кВт и столкнулись с тем что нам нужен тороидальный трансформатор на соответствующюю мощность Как бы нам получить правильные расчётные данные у вас по намотке такого трансформатора?
У нас есть старый тороидальный трансформатор. По паспорту к изделию на котором он работал его мощность составляет 4,5кВт Однообмоточные трансформаторы такого типа это ЛАТРы автотрансформаторы , мы ещё пока на практике такие не делали.
Тема интересная может как нибудь попробуем. Но к сожалению пока ни чем помочь не можем. Sintetik Гость. Pc max — это максимальная мощность магнитопровода, которую сердечник может передать от первичной обмотки к вторичным? Jurij Гость. У меня что-то не получается. Вторички 64 В 6А, 13 В 3А. Тор D d Мне надо сложить P2 обоих вторичек и Pгаб обоих вторичек, и сравнить? У меня получилось общая PВт, Pгаб общая,1Вт.
Транс не подойдёт? Как рассчитать какой тор мне нужен? Я пробовал в Вашем калькуляторе в полях D,d,h менять размеры, но цифры в полях P2 и Pг не меняются.
Помогите пожалуйста, что я не так делал? Заранее благодарен. Владимир Гость. Добрый день! К сожалению данная программа не имеет оболочки для обычного запуска на компьютере.
Если найдёте какие недочёты пишите, исправим. В принципе-то норм, но как же частота? Такой важный параметр, а его нет От частоты многое зависит, поэтому считаю калькулятор не удобным. Мы создавали данный калькулятор для намотки сетевого трансформатора вольт 50 герц по этому частота фиксированная.
На будущее учтём, может и доработаем или создадим новую версию. Вячеслав Гость. Мне нужно знать какой провод нужен для намотки первичной намотки диаметр и сколько грамм не витков для намотки первичной обмотки на В? С уважением Вячеслав Вячеслав, где вы нашли такое железо. Может быть размеры у вас все же в милл иметрах? У меня нашлось еще одно тороидальное железо,которое нужно намотать.
Мне нужно знать какого диаметра провод нужен для намотки первичной обмотки и сколько грамм будет весить общее количество витков первичной обмотки? Весовые характеристики в данной версии калькулятора не расчитываются.
Анатоль Гость. А этот метод подойдёт для расчёта сварочного трансформатора? Михаил Гость. А в чем считать? Еденицы не подписаны. Например, диаметр трансформатора, диаметр проволоки? В чем будет выражена расчетная площадь магнитопровода? Иван Гость. Запомнить меня. Подписаться на рассылку о публикациях новых статей.
Рекомендации по сборке и намотке
При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.
Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой.
Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.
При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.
По полученному значению можно представить, сколько витков потребуется для получения нужной амплитуды выходного напряжения, тем самым контролируя полученный расчёт при сборке трансформатора.
Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее.
Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа. Далее все как по типовому расчёту, выбираем тип: броневой или стержневой, указываем напряжение первичной обмотки, вторичной, частоту переменного тока и так далее.
В результате получаем необходимые расчетные данные трансформатора, например сечение обмоточных проводов, которые сравниваются со стандартными обмоточными проводами и представляются для дальнейшего расчёта. Диапазон обмоточных проводов сечением от 0,000314 до 4,906 мм 2 , всего 63 позиции. На основании имеющихся данных рассчитывается площадь занимаемой обмотками трансформатора, для определения возможности их размещения в окнах трансформатора. Хотелось бы узнать в комментариях ваше мнение, и практические результаты, чтобы если это возможно сделать более качественный расчёт.
Просмотр и ввод комментариев к статье
Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры
Код для вставки без рекламы с прямой ссылкой на сайт. Код для вставки с рекламой без прямой ссылки на сайт. Скопируйте и вставьте этот код на свою страничку в то место, где хотите, чтобы отобразился калькулятор. Калькулятор справочный портал. Избранные сервисы. Кликните, чтобы добавить в избранные сервисы. Расчет трансформатора, онлайн калькулятор позволит вам рассчитать параметры трансформатора, такие как мощность, ток, количество витков и диаметр провода в обоих обмотках, по его размерам, входному и выходному напряжению. Входное напряжение: В Габаритный размер a: см Габаритный размер b: см Габаритный размер c: см Габаритный размер h: см Выходное напряжение: В Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более индуктивно-связанных обмоток, намотанных на общий ферромагнитный сердечник, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока посредством электромагнитной индукции.
Принцип работы устройства
Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:
- сердечника;
- обмотки;
- каркаса для расположения обмоток;
- изолятора;
- дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.
В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.
В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.
Читать также: Как собрать простой электрогенератор своими руками
Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.
Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.
От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.
Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.
Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.
Расчет трансформатора, онлайн калькулятор
Сложные многофункциональные устройства, способные преобразовывать электроэнергию из одной величины в другую, на языке электротехники, называют трансформаторами. Для создания такого оборудования, в зависимости от конкретных величин преобразования, применяется специальный расчет. Как правильно проводить расчет трансформаторов, знать в нем основные параметры и формулы, правильно их использовать, уметь пользоваться упрощенной системой проектирования трансформаторов распространенных энерговеличин и становится целью содержания этой статьи. Любая энергосистема, установка, особенно в сети трехфазного 3ф тока и напряжения просто не могла и не может обойтись без такого функционального устройства, как трансформатор.
Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом.
Расчет трансформатора на стержневом сердечнике в онлайн
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом. А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами. При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус. Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.
Использование онлайн калькулятора для расчета трансформатора
Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный или выходной трансформатор для лампового усилителя. Здесь остаётся лишь запастись проволокой и подобрать хорошие сердечники. Достать нужный магнитопровод порой оказывается непросто и приходится выбирать из того, что есть. Для быстрого расчёта габаритной мощности был написан приведённый здесь онлайн калькулятор. По размерам сердечника можно быстро провести все необходимые расчёты, которые выполняются по приведённой ниже формуле, для двух типов: ПЛ и ШЛ.
Онлайн расчёт мощности ленточного сердечника Ведь не всегда найдётся , например, готовый сетевой трансформатор. Более.
Как сделать расчет трансформатора. Расчёт и изготовление силового трансформатора
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить мощность трансформатора, несколько способов
Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет. Прочитал статью ; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc см.
Такая методика расчета трансформаторов конечно очень приблизительная но для радиолюбительской практики вполне подходит.
Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?
Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в «Дополнительных материалах».
Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.
Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.
Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.
В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.
Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».
Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.
Вернуться наверх к меню.
Онлайн калькулятор расчета трансформатора
Силовой трансформатор является нестандартным изделием, которое часто применяется радиолюбителями, промышленности и при конструировании многих бытовых приборов. Под этим понятием подразумевается намоточное устройство, изготовленное на металлическом сердечнике, набранном из пластин электротехнической стали. Стандартными являются немногие подобные изделия, поэтому чаще всего радиолюбители изготавливают их самостоятельно. Поэтому весьма актуален вопрос: как выполнить расчет трансформатора по сечению сердечника калькулятор использовав для этого? Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания.
Выбор типа магнитопровода.
Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://oldoctober.com/
Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.
На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.
Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.
D – внешний диаметр кольца.
d – внутренний диаметр кольца.
H – высота кольца.
В справочниках по ферритовым магнитопроводам эти размеры обычно указываются в таком формате: КDxdxH.
Пример: К28х16х9
Вернуться наверх к меню.
Простой импульсный блок питания на IR2153
Самодельный импульсный источник питания — полумост на специализированной микросхеме IR2153 на 120 — 150 Вт
Часто начинающие радиолюбители опасаются связываться с конструированием импульсных источников питания полагая, что это очень сложно. тем не менее, используя доступные современные специализированные микросхемы можно очень быстро и относительно легко построить простой ИБП на различные напряжения и мощности, который можно с успехом использовать для питания различных радиолюбительских конструкций.
Микросхема IR2153 представляет собой высоковольтный драйвер с встроенным генератором, аналогичным по структуре типовому генератору на таймере 555. Микросхема выпускается в 8-выводном корпусе типа DIP-8 или SOIC-8
Заказать микросхему IR2153 на Алиэкспресс
Типовая схема включения микросхемы приведена на рисунке ниже. (схема взята из документации на IR2153):
Функции выводов микросхемы:
1 — VCC — Напряжение питание логики и внутреннего драйвера
2 — Rt — Времязадающий резистор
3 — Ct — Времязадающий конденсатор
4 — COM — Земля
5 — LO — Выход драйвера верхнего уровня
6 — Vs — Возврат плавающего источника питания верхнего уровня
7 — HO — Выход драйвера нижнего уровня
8 — Vb — Плавающий источник питания ключей верхнего уровня
Частота преобразования, на которой работает блок питания на IR2153, определяется резистором, включенным между выводами RT(2) и CT(3) и конденсатором, включенным между выводом CT(3) и общим проводом COM(4).
Номиналы этих элементов можно определить, воспользовавшись специальной таблицей на рисунке ниже (нажмите чтобы увеличить):
Слева по оси Y видим значения частоты, внизу на оси X — значения сопротивления резистора RT. Кривые на графике соответствуют шести фиксированным значениям емкости конденсатора CT. Допустим у нас конденсатор емкостью 1000 пФ, смотрим что для этого с резистором сопротивлением 1 кОм частота преобразования будет около 80 кГц.
Предлагаемый блок питания обеспечивает нагрузочный ток около 3A при выходном напряжении около 12..50 В. Выходное напряжение можно легко изменить, изменив количество витков вторичной обмотки импульсного трансформатора. Как рассчитать трансформатор будет описано ниже. Подобный блок питания я успешно использовал совместно со звуковым стереофоническим усилителем мощности на двух микросхемах микросхемах TDA2050. Также можно использовать в гитарном комбо-усилителе с усилителем на тех же TDA2050 или для питания каких — то других устройств с похожими потребностями.
Схема блока питания приведена на рисунке ниже (кликните чтобы увеличить):
Преимущество этой схемы — она крайне проста и содержит минимум деталей. Недостатки — отсутствие стабилизации выходного напряжения и цепей защиты.
О деталях. Термистор NTC1 установлен последовательно с входом устройства и служит для уменьшения броска тока в момент включения блока питания. Сопротивление термистора при комнатной температуре — в районе 3 Ом. Бросок тока при включении блока в сеть 230 вольт возникает в момент заряда сглаживающего конденсатора C3. Терморезистор можно выпаять из платы старого компьютерного блока питания, как впрочем и некоторые другие компоненты этой схемы. Поэтому не выбрасывайте старые компьютерные блоки, из них можно добыть много полезного для радиолюбительской практики. В принципе, терморезистор можно исключить из схемы, заменив его постоянным резистором мощностью пару ватт и сопротивлением 3-5 Ом. Можно применить термистор типа NTC 5D-9 или других типов с подходящими параметрами, например вот эти с Алиэкспресс.
Предохранитель F1 удалять из схемы крайне нежелательно.
Компоненты С1, L1 и C2 образуют сетевой фильтр, который предотвращает проникновение высокочастотных помех от нашего блока в сеть 230 В. Конденсаторы C1 и C2 должны быть рассчитаны на напряжение не менее 250..275 вольт. На работу блока питания сетевой фильтр не оказывает влияния, а служит для защиты питающей сети. Этот узел можно исключить, а обмотки катушки на плате заменить перемычками.
Диодный мост D1 служит для выпрямления переменного напряжения 230 вольт, поэтому нужно применить мостик с соответствующими параметрами, например типа KBP307 рассчитанный на ток до 3A при напряжении до 1000V.
резистор R1 — гасящий, через него течет ток питания микросхемы. Нужно применить резистор мощностью не менее 2 ватт. резисторы R3 и R4 в цепях затворов ключевых транзисторов могут иметь номинал от 15 до 33 Ом. Ключевые транзисторы можно использовать любые на подходящую мощность и напряжение не менее 600 вольт. Отлично подойдут распространенные IRF840. Для увеличения надежности блока, а также если вы захотите увеличить мощность, ключевые транзисторы желательно установить на радиаторы.
Самой ответственной деталью является импульсный трансформатор. Его можно намотать, например, на кольцевом сердечнике от электронного трансформатора, на популярном среди радиолюбителей советском ферритовом кольце с проницаемостью 2000, а можно использовать трансформатор от компьютерного блока питания. В зависимости от нужного напряжения на выходе, такой трансформатор можно использовать без переделки. На рисунке ниже показана схема такого трансформатора и его внешний вид
Если нужно большее напряжение то придется разобрать трансформатор и перемотать вторичную обмотку. Разобрать такой трансформатор не всегда получится без его повреждения, поэтому в таком случае лучше намотать трансформатор самому, например, на ферритовом кольце. Для полумолстовой схемы в сердечнике трансформатора не требуется зазор, что упрощает задачу изготовления трансформатора в домашних условиях.
Расчет импульсного трансформатора
Предположим что мы хотим использовать самодельный трансформатор на основе советского ферритового кольца. Прежде всего нам нужно скачать программу для расчета. Будем использовать бесплатную программу Lite-CalcIT.
Программа очень маленькая и не нуждается в какой-либо инсталляции. Просто скачиваем архив по ссылке, разархивируем файлы программы в какую-нибудь папку и запускаем (можно запускать с флэшки).
Предположим что у нас есть ферритовое кольцо российского производства типа М2000НМ, с размерами 40х25х11.
Я хочу получить на выходе выпрямителя постоянное напряжение 40 вольт и мощность нагрузки 120 вт.
При этом у меня в наличии только провод диаметром 0.5 мм.
Итак, начинаем.
В окне программы справа вверху нажимаем кнопку «Выбор Сердечника»
Открывается дополнительное окно в котором выбираем следующие параметры:
включаем радиокнопку «Форма» — R (кольцо),
в верхнем выпадающем списке выберем R 40,0/25,0/11,0 2000НМ Россия,
дальше в списке «материал» выбираем 2000НМ Россия
После этого нажимаем на кнопку Применить.
Если появляется окно предупреждения то игнорируем его, так как мы еще не ввели правильные параметры обмоток трансформатора.
В основном окне программы задаем следующие параметры:
Схема преобразования: Выбираем Полумостовая.
Схема преобразования: Выбираем Полумостовая.
Напряжение питания: постоянное.
Минимальное: 266 В.
Номинальное: 295 В.
Максимальное: 325 В.
Тип контроллера: IR2153.
Частота генерации 41 кГц.
Стабилизации выходов – нет.
Принудительное охлаждение – нет.
Для вторичной обмотки выбираем:
Номинальное напряжение = 40 В.
Номинальная мощность = 120 Вт.
Диаметр провода указываем 0.5мм.
Для первичной обмотки также укажем диаметр провода = 0.5мм
Схему выпрямления выбираем типа 1.
У нас все готово и теперь нажимаем на кнопку Рассчитать!
В правой половине окна читаем данные нашего импульсного трансформатора.
Мы получили:
- Габаритная мощность трансформатора = 348.7 Вт,
- Потребляемая нагрузкой мощность = 123.2 Вт,
- Коэффициент заполнения окна = 0.116,
- Число витков первичной обмотки = 70,
- Диаметр провода первичной обмотки = 0.5, намотка в один провод,
- Число витков вторичной обмотки = 22 + 22 (у нас обмотка из 2 частей, с отводом от середины),
- Диаметр провода вторичной обмотки = 0.5, намотка в ТРИ провода
Окно программы будет выглядеть вот так (кликните чтобы увеличить):
Как видим, размеры кольца более чем достаточны для наших целей. Перед намоткой трансформатора берем наждачную бумагу или надфиль и слегка притупляем острые грани ферритового кольца, чтобы при плотной намотке они не повредили изоляцию обмотки.
Наматываем на кольцо один слой изоленты или фторопластовой ленты, после чего наматываем 70 витков первичной обмотки, равномерно распределяя провод по кольцу.
После намотки первичной обмотки изолируем ее сверху, наматывая пару слоев изоленты (малярного скотча, фторопластовой лены, и т.д.) и сверху наматываем обе части вторичной обмотки по 22 витка каждая. Намотку вторичных обмоток необходимо производить жгутом из трех проводов, диаметром 0.5 мм. также стараемся равномерно распределять провод по кольцу. Это улучшит качество работы трансформатора.
Обычно собранный из исправных деталей блок начинает работать сразу. Первое включение в сеть производим через лампу накаливания мощностью примерно 60 ватт. Включаем лампу последовательно с блоком питания. При первом включении лампа должна вспыхнуть и погаснуть — это зарядился сглаживающий конденсатор. Если лампа горит постоянно, это означает что блок питания неисправен. Может быть замыкание в монтаже либо наличие некачественных деталей. Проверяем монтаж и детали, и включаем снова через лампу. если все хорошо, проверяем наличие выходного напряжения на выходе блока. Имейте в виду, что при включении блока в сеть через лампу накаливания, нагружать его каким-либо серьезным током блок нельзя. Если блок работает, можно попробовать включить его напрямую в сеть и проверить как он держит нагрузку. Если блок периодически запускается и сразу выключается, это может означать нехватку напряжения питания микросхемы IR2153, в таком случае можно немного уменьшить сопротивление резистора R1
При работе с импульсными блоками питания соблюдайте осторожность. На элементах схемы присутствует опасное для жизни напряжение!
Расчет катушек на ферритовых кольцах. Радиолюбительские программы
Программа предназначена для расчета индуктивности катушек, на разных каркасах: одно и многослойных, на ферритовых кольцах, в броневом сердечнике, плоских катушек на печатной плате, а также колебательных контуров.
Программа позволяет производить расчет следующих типов катушек индуктивности:
- Одиночный круглый виток
- Однослойная виток к витку
— известны диаметр каркаса и диаметр провода, длина намотки вычисляется;
— известны диаметр каркаса и длина намотки, диаметр провода вычисляется. - Однослойная катушка с шагом
- Катушка с не круглой формой витков
- Многослойная катушка
В качестве начальных параметров при расчете катушки можно выбрать два варианта:
— известны размеры катушки, вычисляется: индуктивность, диаметр провода;
— известны диаметр каркаса, длина намотки и омическое сопротивление провода, толщина катушки, индуктивность и диаметр провода вычисляется. - Тороидальная однослойная катушка
- Катушка на ферритовом кольце
- Катушка в броневом сердечнике (ферритовом и карбонильном)
- Тонкопленочная катушка (плоская катушка на печатной плате с круглой и квадратной формой витков и в виде одиночного прямого проводника)
Для расчета доступны:
- Расчет числа витков катушки при заданной индуктивности
- Расчет индуктивности катушки для заданного числа витков
- Расчет частоты контура при заданных емкости и индуктивности
- Расчет индуктивности контура при заданной частоте и емкости
- Расчет емкости контура при заданной частоте и индуктивности
Программа не претендует на высокую точность расчетов. Для точных расчетов, следует прибегать к интегральному исчислению и теории вероятностей для учета погрешностей. Согласитесь, маленькая программа не должна ставить перед собой такую задачу. Формулы расчета аппроксимируют реальные, и точность вполне приемлема для конструктора радиоаппаратуры. Внешний вид программы приведен на рисунке. Программа позволяет выбрать тип катушки индуктивности (форму), при этом в левой части отображается ее рисунок. Затем вводится требуемое значение индуктивности и, после нажатия на кнопку «Ввести размеры катушки», в следующем окне вводятся исходные данные размеров. Итоговые данные выводятся в правом окне «Результаты». Их можно сохранить в текстовый файл. В программе запоминаются последние введенные данные. Что бы сбросить эту память, нужно выбрать в меню: «Обнулить исходные данные». Вообще, я думаю, что работа с программой не требует особого труда.
Для установки программы распакуйте файл Coil32.zip в любой каталог и запустите на выполнение файл Coil32.exe. При постоянной работе с программй, желательно создать для нее специальную папку и вынести ярлык Coil32.exe на рабочий стол.
Программа для расчета характеристик колебательных контуров и индуктивностей катушек, выполненных на различных каркасах.
ПО Coil32 включает в себя самые разнообразные катушечные каркасы. Приложение позволяет рассчитать: однослойные (виток к витку, с шагом, не круглые, тороидальные) и многослойные катушки, бескаркасные катушки с одиночными круглыми витками, катушки в броневых сердечниках (карбонильных и ферритовых) и на ферритовых кольцах, плоские тонкопленочные катушки с квадратными и круглыми витками, одиночные прямые печатные проводники. Для каждой катушки можно определить емкости конденсаторов в колебательных контурах. Кроме того данная программа осуществляет расчет длин проводов, необходимых для намотки однослойных, многослойных катушек и катушек на ферритовых кольцах. Существует возможность определить добротность однослойных катушек.
Интерфейс программы Coil32 крайне прост и удобен. Меню включает в себя три основных вкладки: «катушка» (для расчета количества витков при заданной индуктивности), «индуктивность» (для вычисления индуктивности по указанному числу витков) и «контур» (для расчета значений колебательных контуров в соответствии с начальными условиями). Все результаты отображаются в общем текстовом поле. Их можно распечатать, скопировать в буфер или сохранить в текстовый файл *.rtf. Программа запоминает последние введенные данные, однако все результаты и исходные параметры можно обнулить. В настройках ПО можно менять: единицы измерения частоты, индуктивности, емкости и длины; стандартный метрический ряд или AWG; период автопроверки обновлений. Необходимые диаметры проводов можно вводить вручную или выбирать из стандартных рядов.
Для определения дополнительных видов индуктивности в программное обеспечение Coil32 включены следующие плагины:
- Ferrite для расчета индуктивностей на ферритовых стержнях.
- Meandr PCB для расчета печатной/плоской катушки, выполненной в форме меандра.
- Multi loop для расчета катушек, выполненных в виде круглых многовитковых жгутов круглого сечения, используемых в качестве датчиков для металлоискателей.
- Ring permeability для нахождения магнитной проницаемости катушек на ферритовых кольцах.
- Screen для определения уменьшения величины индуктивности катушки вследствие воздействия экрана.
- Single square loop для расчета индуктивных элементов, выполненных в виде прямоугольных рамок больших размеров.
Стоит отметить, что приложение Coil32 не претендует на высокую точность вычислений, все формулы для расчетов являются аппроксимирующими, а погрешность составляет от 1 до 4%.
Программа Coil32 разработана в 2008 году отечественным программистом и радиолюбителем Валерием Кустаревым. Автор регулярно выпускает новые версии данного ПО.
Программное обеспечение Coil32 бесплатно и свободно для распространения и использования. Для Windows ПО Coil32 распространяется по типу «Portable» и не требует установки. Для данного софта также предлагается набор различных скинов, файл справки формата *.chm и подробная информация по формулам и методикам расчета.
Приложение Coil32 (включая справочные материалы) представлено на русском языке. Кроме того имеется английский, болгарский, французский, сербский и испанский варианты интерфейса программы.
Рассматриваемый софт предназначен для операционных систем: Microsoft Windows (NT, 2000, XP, Vista, 7), Linux (версия gCoil32, необходимо GTK+, Python 2.7 или выше) и Android. Также существует мобильная версия программы jCoil32 на базе технологии J2ME.
Распространение программы: бесплатная.
Всем привет! Много лазил по сайту, а особенно по своей ветке и нашёл много чего интересного. В общем в этой статье хочу собрать всевозможные радиолюбительские калькуляторы, чтобы народ сильно не искал, когда возникнет необходимость в расчётах и проектировании схем.
1. Калькулятор расчета индуктивности — . За представленную программу говорим спасибо краб
2. Универсальный калькулятор радиолюбителя — . Опять спасибо краб
3. Программа расчёта катушек Тесла — . Снова спасибо краб
4. Калькулятор расчета GDT в SSTC — . Предоставлено [)еНиС
5. Программа для расчета контура лампового УМ — . Благодарности за информацию краб
6. Программа опознавания транзисторов по цвету — . Благодарности краб
7. Калькулятор для расчета источников питания с гасящим конденсатором — . Спасибо посетителям форума
8. Программы расчета импульсного трансформатора — . Спасибо ГУБЕРНАТОР . Примечание — автором ExcellentIT v.3.5.0.0 и Lite-CalcIT v.1.7.0.0 является Владимир Денисенко из г. Пскова, автором Transformer v.3.0.0.3 и Transformer v.4.0.0.0 — Евгений Москатов из г. Таганрога.
9. Программа для расчета однофазных, трехфазных и автотрансформаторов — . Спасибо reanimaster
10. Расчет индуктивности, частоты, сопротивления, силового трансформатора , цветовая маркировка — . Спасибо bars59
11. Программы для разных радиолюбительских расчетов и не только — и . Спасибо reanimaster
12. Помощник Радиолюбителя — радиолюбительский калькулятор — . Тема на . Спасибо Antracen , т.е. мне:)
13. Программа по расчёту DC-DC преобразователя —
Всем, кто занимался изготовлением (и ремонтом) приемников, передатчиков, акустических систем, ИБП, и т.д. приходилось сталкиваться с намоточными элементами, которые требовали изготовления, ремонта или замены. И не всегда «метод научного тыка» помогает… Понятно, что можно погрузится в литературу, запастись формулами и все прекрасно и точно рассчитать, НО придется потратить время, которого иногда катастрофически не хватает.
Вот, тогда и приходит на помощь вычислительная техника, которая без программ просто груда металлолома.
На просторах всемирной свалки паутины есть множество программ для расчета катушек, трансформаторов и т.д., но большинство из них узкоспециализированы, и как обычно под Windows. Потратив некоторое время на поиски, я нашел более-менее универсальную, и,что немаловажно, кроссплатформенную программу Coil32.
В программе учитываются наиболее распространенные варианты каркасов катушек. Можно рассчитать бескаркасную катушку в виде одиночного витка, на каркасах различной формы, на ферритовых кольцах и в броневых сердечниках, а также плоскую печатную катушку с круглой и квадратной формой витков. Для рассчитанной катушки можно «не отходя от кассы» рассчитать емкость конденсатора в колебательном контуре.
В последней версии Coil32 доступны:
Расчет числа витков катушки при заданной индуктивности
Расчет индуктивности катушки для заданного числа витков
Расчет добротности для однослойных катушек
Расчет индуктивности многослойной катушки по ее омическому сопротивлению
Расчет длины провода, необходимого для намотки однослойной катушки
Расчет длины провода, необходимого для намотки многослойной катушки
Расчет длины провода, необходимого для намотки катушки на ферритовом кольце
Программа доступна для ОС: Windows, Linux, Android и для платформы Java.
Для Windows: Программа распространяется в стиле «Portable» и не имеет установщика. Для установки программы распакуйте файл Coil32.7z в любой каталог и запустите на выполнение файл Coil32.exe.
Для Linux — воспользуйтесь программой установки deb — пакетов (Ubuntu, Mint, Debian), для Android (1.0 — 4.2) установщиком apk.
Файлы
▼ ⚖ 104,32 Kb ⋅ ⇣ 57 на регулярной основе!
Ежемесячные расходы:
Поэтому прошу новых читателей и читателей,
Все желающие могут на доброе дело внести посильный взнос
▼ ⚖ 85,06 Kb ⋅ ⇣ 42
Меня зовут Игорь Котов, мне 44, я коренной сибиряк и заядлый электронщик-любитель.
Я придумал, создал и содержу этот сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш сайт существует только на мои средства.
У меня сейчас трудные времена. Я остался без работы и просто не в состоянии «тянуть» один.
Требуется ваша посильная помощь на регулярной основе!
Ежемесячные расходы:
−75€ мы платим за аренду надёжного сервера в Германии.
−20000₽ минимально требуется на самую критическую часть редакционных нужд.
Поэтому прошу новых читателей и читателей, потерявших «датагорское гражданство» . Подписка откроет вам неограниченный доступ к материалам.
Все желающие могут на доброе дело внести посильный взнос . Размер пожертвования любой, в примечании напишите пару слов.
Спасибо всем добрым людям за доверие и поддержку. Здоровья, счастья и достатка вам, дру́ги!
▼ ⚖ 478,51 Kb ⋅ ⇣ 103
Меня зовут Игорь Котов, мне 44, я коренной сибиряк и заядлый электронщик-любитель.
Я придумал, создал и содержу этот сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш сайт существует только на мои средства.
У меня сейчас трудные времена. Я остался без работы и просто не в состоянии «тянуть» один.
Требуется ваша посильная помощь на регулярной основе!
Ежемесячные расходы:
−75€ мы платим за аренду надёжного сервера в Германии.
−20000₽ минимально требуется на самую критическую часть редакционных нужд.
Поэтому прошу новых читателей и читателей, потерявших «датагорское гражданство» . Подписка откроет вам неограниченный доступ к материалам.
Все желающие могут на доброе дело внести посильный взнос . Размер пожертвования любой, в примечании напишите пару слов.
Спасибо всем добрым людям за доверие и поддержку. Здоровья, счастья и достатка вам, дру́ги!
▼ ⚖ 2,16 Mb ⋅ ⇣ 498
Меня зовут Игорь Котов, мне 44, я коренной сибиряк и заядлый электронщик-любитель.
Я придумал, создал и содержу этот сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш сайт существует только на мои средства.
У меня сейчас трудные времена. Я остался без работы и просто не в состоянии «тянуть» один.
Требуется ваша посильная помощь на регулярной основе!
Ежемесячные расходы:
−75€ мы платим за аренду надёжного сервера в Германии.
−20000₽ минимально требуется на самую критическую часть редакционных нужд.
Поэтому прошу новых читателей и читателей, потерявших «датагорское гражданство»
| Титов Александр Анатольевич Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Россия, 634050, Томск, пр.. Ленина, 40 Тел. 51-65-05 E-mail: titov_aa (at) rk.tusur.ru (Радиомир, 2004, № 11) Скачать статью в одном файле
Традиционно для согласования сопротивления антенно-волноводного тракта RA с выходным сопротивлением оконечного каскада передатчика используются трансформаторы сопротивлений, выполняемые обычно в виде фильтров нижних частот (рис. 1) [1-4]. Это обусловлено тем, что в соответствии с [1] оптимальное сопротивление нагрузки мощного транзистора , на которое он отдает максимальную мощность, составляет единицы Ом и может быть определено из соотношения: , (1) где Еп — рекомендуемое напряжение источника питания транзистора, справочная величина [5]; Рвых. макс. — максимальное значение выходной мощности, отдаваемой транзистором, справочная величина; Uнас— напряжение насыщения коллектор-эмиттер, справочная величина, составляющая 0,1…0,2 В. Использование трансформаторов сопротивлений в виде фильтров нижних частот объясняется наличием разработанной методики расчета таких трансформаторов, основанной на использовании таблиц нормированных значений элементов [6-8]. Как правило, указанные трансформаторы реализуются в виде фильтров нижних частот четвертого порядка [1-4], что связано со сложностью их настройки при использовании более высоких порядков. Недостатком таких трансформаторов является значительное увеличение их коэффициента стоячей волны (КСВ) по входу при увеличении коэффициента трансформации Ктр и относительной полосы рабочих частот W, равной отношению fв/fн, где fв, fн — верхняя и нижняя граничные частоты полосы рабочих частот трансформатора. Значительного уменьшения КСВ, при прочих равных условиях, можно достичь при использовании трансформатора, выполненного в виде полосового фильтра, что достигается благодаря увеличению его коэффициента отражения вне полосы рабочих частот [9]. В диапазоне метровых волн наиболее эффективным является трансформатор в виде полосового фильтра, схема которого приведена на рис. 2 [10]. В таблице приведены результаты вычислений нормированных значений элементов С1, L2, L3, C4 трансформатора (рис. 2), полученные с использованием методики синтеза межкаскадных корректирующих цепей, описанной в [11]. Элементы С1, L2, L3, C4 нормированы относительно центральной круговой частоты полосы рабочих частот трансформатора ?0 и сопротивления антенно-волноводный тракта и рассчитаны для коэффициента трансформации лежащего в пределах от 2 до 20 и относительной полосы рабочих частот трансформатора от 1,3 до 3. Здесь же даны значения КСВ, соответствующие заданным значениям Ктр и W. Таблица – Нормированные значения элементов трансформатора
Сравнение характеристик рассматриваемого трансформатора (см. таблицу) и характеристик трансформатора выполненного в виде фильтра нижних частот, приведенных в [7], показывает, что при прочих равных условиях он имеет гораздо меньшее значение КСВ. Для примера осуществим проектирование трансформатора с Ктр=10, W=1,5 и центральной рабочей частотой равной 70 МГц, при условии, что RA=50 Ом. В соответствии с заданными значениями Ктр и W из таблицы найдем: C1н=5.2296; L2н=0.2963; L3н=0.6147; C4н=1.1487. Центральная круговая частота полосы рабочих частот трансформатора . Денормируя значения элементов трансформатора определим: На рис. 3 приведена расчетная зависимость модуля входного сопротивления |Zвх| спроектированного трансформатора от частоты (кривая 1). Здесь же (кривая 2) для сравнения представлена характеристика трансформатора, выполненного в виде фильтра нижних частот и рассчитанного по таблицам из [7] (рис. 1, L1=19 нГн, С2=255 пФ, L3=63 нГн, С4=77 пФ). Другим достоинством трансформатора приведенного на рис. 2 является следующее. При неизменной выходной мощности усилителя ток, потребляемый его выходным каскадом, слабо зависит от частоты усиливаемого сигнала, что позволяет обеспечить достижение более высокого среднего КПД усилителя. На рис. 4 приведена зависимость тока, потребляемого выходным каскадом двухкаскадного усилителя (рис. 5), от частоты усиливаемого сигнала при выходной мощности Рвых равной 25 Вт (кривая 1). Здесь же представлена аналогичная зависимость в случае использования трансформатора, выполненного в виде фильтра нижних частот (кривая 2). Характеристики усилителя: максимальное значение выходной мощности 32 Вт; полоса рабочих частот 55…85 МГц; коэффициент усиления 22 дБ. В усилителе использован рассматриваемый трансформатор (элементы C 8, L 7, L 8, С10), входная и межкаскадная корректирующие цепи рассчитаны по методике описанной в [11]. Таким образом, предлагаемая методика расчета рассматриваемого трансформатора сопротивлений проста в применении и позволяет значительно улучшить параметры разрабатываемого усилителя мощности. Литература
|
Расчет витков ферритового трансформатора на примере
Из этой статьи вы узнаете, как рассчитать коэффициент трансформации трансформатора с ферритовым сердечником для высокочастотных импульсных инверторов питания. Трансформаторы с высоким ферритовым сердечником используются почти во всех схемах силовой электроники, например, в инверторах и инверторах с синусоидальной волной . Они используются для повышения или повышения низкого постоянного напряжения батареи и других источников постоянного тока, таких как солнечные батареи. Трансформаторы с ферритовым сердечником также используются в изолированных преобразователях постоянного тока для повышения или понижения постоянного напряжения.Например, в изолированном понижающем преобразователе он используется для понижения постоянного напряжения, а в изолированном повышающем преобразователе они используются для повышения постоянного напряжения. В этой статье мы узнаем, как рассчитать коэффициент трансформации высокочастотного трансформатора с ферритовым сердечником на примерах.
Расчет коэффициента вращения ферритового сердечникаНапример, в повышающем каскаде у нас есть два варианта использования преобразователей силовой электроники: двухтактная топология и полный мост. Я объясню оба метода один за другим.Формула и концепция расчета коэффициента трансформации остаются одинаковыми для обеих топологий. Единственное различие между двухтактной топологией и конструкцией полностью мостового трансформатора состоит в том, что двухтактный ферритовый сердечник трансформатора требует центрального отвода в первичной обмотке. Другими словами, двухтактный трансформатор имеет в два раза больший виток первичной обмотки, чем полный мостовой трансформатор.
Расчет соотношения витков ферритового сердечника с двухтактной топологией на примереНачнем с примера.Например, мы хотим разработать повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный на 250 Вт. Мы используем топологию push pull для этой конструкции. Мы используем аккумулятор на 12 вольт. Мы хотим увеличить постоянное напряжение с 12 до 310 вольт. Частота переключения конструкции 50 кГц. Мы используем ферритовый сердечник ETD39 мощностью 250 Вт. О том, как выбрать ферритовый сердечник в соответствии с номинальной мощностью, выходит за рамки данной темы. Я постараюсь написать об этом отдельную статью. На выходе ферритового сердечника всегда будет высокочастотная прямоугольная волна 50 кГц.Нам нужно использовать полный выпрямитель, чтобы преобразовать его в постоянный ток 310 вольт. Вам также может потребоваться использовать LC-фильтр для гармоник или компонентов переменного тока на выходе.
Расчет витков ферритового трансформатораРасчет витков первичной обмотки ферритового трансформатора
Как вы знаете, напряжение батареи не всегда одинаково. По мере увеличения нагрузки на батарею напряжение батареи будет меньше 12 вольт. Без нагрузки с полностью заряженной батареей напряжение батареи будет около 13,5 вольт. Поэтому входное напряжение не является постоянным, это необходимо учитывать при расчете коэффициента трансформации трансформатора с ферритовым сердечником.Напряжение отключения аккумулятора обычно составляет 10,5 В. Мы можем принять это минимально возможное значение входного напряжения для повышения преобразователя постоянного тока. Итак, теперь у нас есть следующие параметры:
Vinput = 10,5 вольт
Vout = 310 вольт
Как известно, формула расчета коэффициента трансформации в трансформаторе
N = Npri / Nsc = Vin / Vout
Где Npri — количество витков первичной обмотки, а Nsc — количество витков вторичной обмотки. У нас есть три известные переменные, такие как коэффициент трансформации, который можно рассчитать по приведенному выше уравнению, входное и выходное напряжение.4 Гуасс. Значение максимальной магнитной индукции обычно указывается в паспорте ферритового сердечника. Обычно мы принимаем значение Bmax от 1300G до 2000G. Обычно это приемлемый диапазон для всех трансформаторов с ферритовым сердечником. Примечание. Высокое значение плотности потока приведет к насыщению сердечника, а низкое значение плотности потока приведет к недостаточному использованию сердечника. Например, мы возьмем 1500G для примера преобразователя постоянного тока в постоянный.
Следовательно, Npri = 3,2 Но мы не можем использовать дробные витки. Таким образом, нам нужно округлить рассчитанное значение первичных витков до ближайшего целого числа 3. Ближайшее возможное целое число равно 3. Первичное число витков для ферритового сердечника равно 3. Но перед этим нам нужно проверить, что Npri = 3 Bmax находится в допустимых пределах. или не. Как я уже упоминал выше, приемлемый диапазон для Bmaz составляет 1300-2000G. Но вопрос в том, зачем нам снова проверять значение Bmax? Потому что мы регулируем значение первичных витков с 3.8/5 * 50000 * 3 * 1,25 = 1600 г
Таким образом, рассчитанное значение Bmax составляет 1600 Гс, что находится в пределах допустимого диапазона максимальной плотности потока. Это означает, что для дальнейших расчетов мы можем принять Npri = 3. Первичное количество витков двухтактного ферритового трансформатора с центральным ответвлением составляет 3 + 3 витка. В любом дизайне вам нужно будет отрегулировать значение Npri, если оно дробное. Вы легко можете это отрегулировать. Но вам нужно каждый раз проверять значение Bmax. Начнем с предполагаемого значения Bmax и рассчитанного Npri. Но вы также можете начать с предполагаемого значения Npri и проверить значение максимальной плотности потока Bmax.Например, предположим, что значение Npri = 1, проверьте значение Bmax и продолжайте повторять этот процесс, пока оно не станет в приемлемом диапазоне.
Расчет вторичных витков ферритового трансформатора
Теперь перейдем к вторичному витку ферритового сердечника. В нашей конструкции выход преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 310 вольт при любом входном напряжении. Входное напряжение регулируется от 10,5 до 13,5 вольт. Нам нужно будет реализовать
Обратная связь для регулирования 310 выходного напряжения. Поэтому мы возьмем немного большее значение выходного напряжения, чтобы при минимально возможном входном сигнале мы могли получить выходное напряжение 310 вольт, изменяя рабочий цикл ШИМ.Поэтому нам следует разработать трансформатор с ферритовым сердечником и вторичной обмоткой на 330 вольт. Обратная связь будет регулировать значение выходного напряжения, изменяя рабочий цикл ШИМ. Также следует позаботиться о потерях и падениях напряжения на коммутационных аппаратах и учитывать их при проектировании трансформатора.
Таким образом, трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение 330 вольт при входном напряжении от 13,5 до 10,5 вольт. Максимальный рабочий цикл для ШИМ составляет 98%, а оставшиеся 2% остаются мертвыми. При минимально возможном входном напряжении рабочий цикл будет максимальным.При максимальном рабочем цикле 98% входное напряжение трансформатора составляет 0,98 * 10,5 = 10,29 вольт.
Используя формулу соотношения напряжений трансформатора = соотношение напряжений = 330 / 10,29 = 32,1. Коэффициент напряжения и коэффициент трансформации в трансформаторе равны друг другу. Следовательно, N = 32.
Итак, мы знаем все значения для расчета вторичных витков трансформатора с ферритовым сердечником.
N = 32, Npri = 3
Nsec = N * Npri = 32 * 3 = 96
Таким образом, количество витков первичной обмотки равно 3, а число витков вторичной обмотки равно 96.Итак, все дело в расчете коэффициента трансформации высокочастотных трансформаторов. Если у вас возникнут какие-либо проблемы, дайте мне знать своими комментариями.
| Широкополосные трансформаторы | Низкие потери, высокие µ (проницаемость), хорошая частотная характеристика | Дж, Вт, М * | Сердечники Pot, Toroids, сердечники E, U и I, RM, EP сердечники |
| Синфазные дроссели | Очень высокий µ | Дж, Вт, М * | Тороиды, сердечники E |
| Преобразователи и инверторные трансформаторы | Низкие потери, высокое насыщение | F, L, P, R, T | Тороиды, сердечники E, U и I, сердечники Pot, сердечники RS, сердечники Planar |
| Дифференциальные индукторы | Низкие потери, высокая температурная стабильность, хорошая устойчивость в условиях нагрузки | F, P, R, T | Сердечники с зазорами, сердечники EP, сердечники E, сердечники RM, сердечники Planar, сердечники PQ |
| Узкополосные трансформаторы | Средняя добротность, высокая µ, высокая стабильность | F, Дж | Сердечники электролизера, тороиды, сердечники RM, сердечники EP |
| Фильтры шума | High µ, хорошая частотная характеристика | Дж, Вт, М | Тороиды |
| Силовые индукторы | Низкие потери при высоких плотностях потока и температурах, высокое насыщение, хорошая стабильность в условиях нагрузки | F, L, P, R | Сердечники Pot, сердечники E, сердечники PQ, сердечники RM, сердечники Planar |
| Силовые трансформаторы | Высокие µ и низкие потери при высоких плотностях потока и температурах, высокое насыщение, низкие токи возбуждения | F, L, P, R, T | Ядра потенциометра без зазоров, ядра E, U и I, тороиды, ядра EP, ядра RS, ядра DS, ядра PQ, ядра Planar |
| Импульсные трансформаторы | Высокие µ, низкие потери, высокое насыщение B | Дж, Вт, М | Тороиды |
| Индукторы связи | Низкие потери, высокая температурная стабильность, хорошая устойчивость в условиях нагрузки | F, P, R, T | Сердечники Pot, сердечники EP, сердечники E, сердечники RM, сердечники Planar |
Уровень шума трансформатора, вызванный магнитострикцией сердечника и изменением смещения напряжения обмотки: AIP Advances: Том 7, № 5
Уровень звука, излучаемый трансформаторами, создается комбинацией магнитострикционной деформации сердечника и электромагнитных сил в обмотках, резервуаре стены и магнитные экраны.Из-за плотности магнитного потока в пластинах и магнитных свойств стали сердечника амплитуда колебаний сердечника вызывает звуковое излучение. На основании этого измеряются магнитные свойства магнитострикции сердечника. Из уравнений. Из (2) и (3) видно, что смещение обмотки не зависит от тока нагрузки. 7 7. Y.-H. Chang et al. , «Снижение слышимого шума для распределительного трансформатора с аморфным сердечником HB1», J. Appl. Phys. 109 , 07A318-1–07A318-3 (2011).https://doi.org/10.1063/1.3553939 На рисунке 2 показаны результаты моделирования трансформатора, включенного с основной частотой, равной удвоенной частоте 60 Гц, деформация обмотки и модальная форма произошли при 274 Гц, 378 Гц, 555 Гц и т. д. Рисунок 3 (a) и 3 (b) показывают, что магнитная индукция сердечника, работающего на холостом ходу и при полной нагрузке, различается. Более того, это указывает на то, что уровень звука зависит от магнитной индукции сердечника. В этом исследовании также моделировались результаты модальной формы сердечника при 116 Гц, 179 Гц и т. Д., как показано на рис. 3 (c) и 3 (d). Конструкция сердечника, а также использование более низких уровней индукции уменьшили количество звука, генерируемого в сердечнике, так что звук, вызванный электромагнитными силами, стал значительным. Сравнительные значения разработанных трансформаторов, результаты моделирования и экспериментальные результаты приведены в таблице I. Сила амплитуды колебаний пропорциональна квадрату тока, а излучаемая звуковая мощность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний.Следовательно, излучаемая звуковая мощность сильно не зависит от тока нагрузки. Таблица I показывает, что более высокая магнитная индукция узла сердечника при более низкой плотности тока в обмотке в зависимости от уровня звука (случай 1) показала звуковую мощность при полной нагрузке, превышающую 5 дБА. Оба корпуса 2 и 3 имеют существенно разное смещение обмотки. В основном, когда расчетные значения магнитной индукции и тока становятся выше, значения для моделирования и расчетов для испытаний без нагрузки и при полной нагрузке по уровню звука практически совпадают.Интересно, что в случаях с 4 по 6 расчетные условия трансформатора, особенно с параметром полной нагрузки, уровень звука определяется не только магнитным сердечником, но и плотностью тока обмотки и эффектом смещения, уровень звука является значительным. Сравнительные результаты емкости, индукции сердечника и массы почти определяют звук при тестировании без нагрузки. Таблица I показывает, что противоположные результаты, такие как плотность тока и смещение обмотки, звуковые эффекты как без нагрузки, так и при полной нагрузке, являются значительными.Кроме того, уравнения. (4) и (5) представляют собой расчеты уровня звука для сердечника, работающего без нагрузки, и обмотки, работающей при полной нагрузке, соответственно. Результаты моделирования уровня шума трансформатора FEA показаны на рисунке 4. Для режима полной нагрузки ток обмотки примерно в 1,667 раз больше, чем в режиме холостого хода из-за преобразования энергии, спроектирован и смоделирован, как показано в таблице I. Рисунок 5 иллюстрирует экспериментальную среду и испытание уровня звука для трансформатора в соответствии со стандартом IEEE.Чтобы получить результаты испытаний на уровень шума в условиях холостого хода и полной нагрузки, сравниваются конструкция трансформатора, моделирование и результаты измерений. Хорошо известно, что уровни шума трансформатора почти пропорциональны массе сердечника и обмотки, как показано на рисунке 6. Это указывает на то, что параметр смещения обмотки и плотность тока обмоток совершенно разные. Контуры вибрационного смещения обмоток и сердечника получаются, как показано на рисунке 7. Это указывает на то, что контур вибрационного смещения асимметричен по сравнению с другим параметром, таким как плотность тока.Возможная причина суммарного смещения обмотки может заключаться в том, что на самом деле деформация высоковольтной обмотки больше для расчетного шума сердечника, чем для шума полной нагрузки, и поскольку смещение обмотки увеличивается в зависимости от уменьшения плотности тока. , уровень звука между холостым ходом и полной нагрузкой различается, поскольку изменяется изменение смещения обмотки. И наоборот, расчетные значения шума при испытаниях при полной нагрузке могут быть непропорциональны результатам измерений уровня звука из-за вариаций смещения обмоток и различного влияния электромеханической вибрации, вызванной протеканием тока, на обмотку трансформатора, а также между FEA и экспериментальный результат менее 3 дБА, как показано на рисунке 7.12 шагов для проектирования трансформаторов SMPS: Группа Талема
Разработка магнитных компонентов для SMPS может быть сложной задачей из-за растущих требований к современной электронике. Выполнение этих 12 шагов может помочь инженерам справиться с проблемами и обеспечить успешный проект.
Для проектирования магнитных компонентов ИИП необходимы следующие параметры:
- Диапазон входного напряжения
- Выходное напряжение
- Выходная мощность или выходной ток
- Частота переключения
- Рабочий режим
- Максимальный рабочий цикл IC
- Требования безопасности
- Температура окружающей среды
- Требования к размерам
Шаг 1: Выбор ядра
Сделайте предварительный выбор ядра, исходя из требований к питанию приложения, топологии коммутации и частоты.Ферритовые сердечники — лучший выбор для высокочастотных приложений. Для работы на частотах ниже 500 кГц большинство разработчиков будут использовать материал сердечника с проницаемостью от 2000 до 2500. Проницаемость значительно изменяется с повышением температуры и рабочей плотностью потока. В общем, это не повлияет на работу преобразователя, если сердечник не близок к насыщению, поскольку индуктивность (которая управляет режимом работы) в первую очередь определяется воздушным зазором. Однако повышение температуры и рабочая плотность потока будут влиять на потери в сердечнике, и это необходимо учитывать для обеспечения надежной работы.
Форма сердечника
Форма сердечника и конфигурация окна важны для конструкции высокочастотного трансформатора, чтобы минимизировать потери. Область окна намотки должна быть как можно шире, чтобы увеличить ширину намотки и минимизировать количество слоев. Это минимизирует сопротивление обмотки переменного тока.
- Ядра EFD и EPC используются, когда требуется низкий профиль.
- EE и EF — хороший выбор и обычно используются как с вертикальными, так и с горизонтальными шпульками (вертикальные шпульки хороши, когда место для установки ограничено).
- Сердечники ETD и EER обычно больше по размеру, но имеют большую площадь обмотки, что делает их особенно хорошими для конструкций с более высокой мощностью и конструкций с несколькими выходами.
- Ядра PQ дороже, но занимают немного меньше места на печатной плате и требуют меньше витков, чем ядра E.
- Для трансформатора с запасом намотки потребуется больший размер сердечника, чем для трансформатора с тройной изоляцией, чтобы оставить место для полей.
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, доступного для намотки, широко используется для первоначальной оценки размера сердечника для данного приложения.
- Пропускная способность Core Power не масштабируется линейно с произведением площади или объемом ядра. Трансформатор большего размера должен работать с меньшей удельной мощностью, потому что площадь рассеиваемой теплоты не увеличивается пропорционально объему, производящему тепло.
В таблице ниже представлен обзор типов сердечников в зависимости от пропускной способности мощности:
| Уровень выходной мощности (Вт) | Рекомендуемые типы сердечников |
| 0–10 | EFD15, EF16, EE19, EFD20, EFD25 |
| 10–20 | EE19, EFD20, EF20, EF20, EI22, EFD25 |
| 20–30 | EI25, EFD25, EFD30, ETD29, EER28 (L) |
| 30–50 | EI28, EER28 (L), ETD29, EFD30, EER35 |
| 50 –70 | EER28L, ETD34, EER35, ETD39 |
| 70–100 | ETD34, EER35, ETD39, EER40 |
| 100–150 | EI50, EE40, EER42 |
| 150–200 | 900 EI60, EE50, EE60, EER49|
| 200–500 | ETD44, ETD49, E55 |
| > 500 | ETD59, E65, E70, E80 |
W a A c Соотношение / выходная мощность получается по формуле:
K f = форм-фактор; для прямоугольной формы K f = 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 вольт-времени (V-µSec)
Определите значение V-T на основе максимально допустимого рабочего цикла и частоты.
Шаг 3: Первичные витки
Определите минимальное количество витков первичной обмотки, необходимое для поддержки наихудшего значения V-T .
Примечание: B <0,3 Тл для феррита
Шаг 4: Передаточное число
Расчет отношения витков вторичной / первичной обмоток
Примечание: падение диода В d = 0,5-1 В
Шаг 5: Вторичные витки
Выберите точное количество витков первичной и вторичной обмоток, которое будет использоваться, на основе N p и N s / N p .
Шаг 6: Первичная индуктивность
Рассчитайте требуемую индуктивность первичной обмотки:
В таблице ниже приведены типичные значения КПД:
| Топология | Диапазон эффективности (η) |
| Обратный ход | > 70% |
| Вперед | > 85% |
| Push-Pull | > 90% |
| Полумост | > 90% |
| Полный мост | > 90% |
Шаг 7: Воздушный зазор
Трансформатор наименьшего размера и самой низкой стоимости достигается за счет полного использования сердечника.В конкретном приложении оптимальное использование сердечника связано с определенной оптимальной длиной зазора сердечника.
Зазор сердечника определяется количеством витков первичной обмотки и характеристиками индуктивности. Разработчик проверит, достаточно ли зазора для предотвращения насыщения сердечника.
Примечание. В топологиях двухтактного, прямого, полумостового и полного мостового преобразователя воздушный зазор обычно не требуется, так как это фактически действие трансформатора.
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 ширины провода, а также от конструкции трансформатора.
- Размер провода можно определить по среднеквадратичному току обмотки.
- Потери в обмотке зависят от величины сопротивления провода.
- Сопротивление складывается из сопротивления постоянному току и сопротивления переменному току. На низких частотах R DC >> R AC , R AC можно эффективно игнорировать.
- На высоких частотах может потребоваться многожильный / литцовый провод или фольга для минимизации сопротивления переменному току.
- Из-за скин-эффекта и эффекта близости проводника диаметр провода / жилы должен быть меньше 2 * Δ d ( Δ d = глубина скин-эффекта)
- Принять плотность тока обычно составляет 3–6 А / мм 2 .
Шаг 9: Коэффициент заполнения
Коэффициент заполнения означает площадь намотки на всю площадь окна сердечника (должно быть <1). Для первоначальных проектов рекомендуется использовать коэффициент заполнения не более 50%.Для трансформаторов с высокой удельной мощностью и несколькими выходами этот коэффициент, возможно, потребуется дополнительно уменьшить.
- После определения размеров проводов необходимо проверить, может ли площадь окна с выбранным сердечником вместить рассчитанные обмотки. Площадь окна, требуемая для каждой обмотки, должна быть рассчитана соответственно и сложена вместе, также следует учитывать площадь межобмоточной изоляции, бобину и промежутки, существующие между витками.
- На основе этих соображений общая требуемая площадь окна затем сравнивается с доступной площадью окна выбранного ядра. Если требуемая площадь окна больше, чем выбранная, необходимо либо уменьшить размер провода, либо выбрать жилу большего размера. Конечно, уменьшение диаметра провода увеличивает потери в меди трансформатора.
Шаг 10: потеря сердечника
В трансформаторе потери в сердечнике зависят от напряжения, приложенного к первичной обмотке.В катушке индуктивности это функция переменного тока, подаваемого через катушку индуктивности. В любом случае для оценки потерь в сердечнике необходимо определить уровень рабочей плотности потока. Зная частоту и уровень B, потери в сердечнике можно оценить по кривым потерь материала в сердечнике.
Шаг 11: Потеря меди
В трансформаторе потери в меди зависят от сопротивления переменного и постоянного тока.
Шаг 12: Повышение температуры
Повышение температуры важно для общей надежности цепи.Пребывание ниже заданной температуры гарантирует, что изоляция проводов находится в рабочем состоянии, что близлежащие активные компоненты не выходят за пределы своей номинальной температуры и что общие температурные требования соблюдены. Может произойти тепловой разгон, в результате чего сердечник нагреется до температуры Кюри, что приведет к потере всех магнитных свойств и катастрофическому отказу. Общие потери измеряются в ваттах, а площадь поверхности — в см 2 .
Конструкция трансформатора
Конструкция трансформатора сильно влияет на индуктивность рассеяния первичной обмотки.Индуктивность утечки приводит к скачку напряжения при выключении полупроводникового переключателя, поэтому минимизация индуктивности рассеяния приведет к более низкому скачку напряжения и снижению или даже отсутствию потребности в демпфирующей цепи на первичной обмотке.
Для минимизации индуктивности рассеяния используются следующие методы:
- Обмотки трансформатора всегда должны быть концентрическими, то есть друг над другом, чтобы обеспечить максимальное сцепление, по этой причине не следует использовать разделенные и многосекционные катушки.
- Использование разделенной первичной обмотки, при которой первый слой обмотки является самой внутренней обмоткой, а второй слой наматывается снаружи.
- В трансформаторе с несколькими выходами вторичная обмотка с наивысшей выходной мощностью должна располагаться ближе всего к первичной обмотке для лучшей связи и наименьшей утечки.
- Вторичные обмотки с несколькими витками должны быть расположены по ширине окна бобины, а не группироваться вместе, чтобы максимизировать связь с первичной обмоткой.Использование нескольких параллельных жил проволоки является дополнительным методом увеличения коэффициента заполнения и соединения обмотки с помощью нескольких витков.
- Чтобы минимизировать индуктивность рассеяния и при этом соответствовать требованиям изоляции, при проектировании обмоток используются провода с тройной изоляцией и минимальное количество слоев ленты.
Конструкция с намоткой по краю или конструкция с тройной изоляцией для проводов используются в соответствии с международными стандартами безопасности.
Экранирование трансформатора: Использование магнитной ленты (медного экрана) вокруг всего трансформатора обеспечит защиту от излучения по окружности для вихревых токов в трансформаторе.Этот экран представляет собой просто заземленную петлю из медной фольги вокруг всей сборки. Использование этого метода требует тщательного рассмотрения требований к изоляции, а также вопросов утечки и зазоров.
Вакуумная пропитка: Высокопроизводительные приложения, такие как военные, аэрокосмические, медицинские и высоковольтные, часто требуют дополнительного уровня защиты и изоляции. Вакуумная пропитка эпоксидными смолами и / или лаками может обеспечить такой высокий уровень производительности и долговечности.
См. Другие сообщения блога из категории «Переключенный режим»
Бхувана Мадхайян — инженер-проектировщик в Talema India.Она имеет степень бакалавра в области электротехники и электроники Университета Анна в Ченнаи и работает практикующим инженером с 2006 года. Бхувана присоединилась к команде Talema в 2007 году.
Просмотреть все сообщения
Анализ влияния вспомогательной обмотки на уменьшение индуктивности утечки в импульсном трансформаторе с использованием ANSYS
Журнал электромагнитного анализа и приложений
Vol.2 № 9 (2010), ID статьи: 2764, 6 страниц DOI: 10.4236 / jemaa.2010.29067
Анализ влияния вспомогательной обмотки на снижение индуктивности утечки в импульсном трансформаторе с использованием ANSYS
Алиреза Ходакарами 1 , Сейед Мохаммад Педрамрази 2 , Хасан Фешки Фарахани 3
1 Исламский университет Азад, филиал Шахре Годс, Тегеран, Иран; 2 Исламский университет Азад, Северный филиал Тегерана, Тегеран, Иран; 3 Исламский университет Азад, филиал Аштиан, Аштиан, Иран.
Эл. Почта: {aqukh, m_pedram_razi, hfeshki}@yahoo.com
Поступила 20 июля -е , 2010; доработана 18 августа -е , 2010 г .; принято 18 августа -е , 2010
Ключевые слова: Вспомогательные обмотки, индуктивности утечки, метод конечных элементов и ANSYS
РЕФЕРАТ
Некоторым приложениям требуются импульсы высокого напряжения и с малым временем нарастания, которые можно увеличить с помощью с помощью трансформатора.Время нарастания увеличивается из-за индуктивности рассеяния трансформатора. Одним из способов уменьшения времени нарастания является использование вспомогательных обмоток между первичной и вторичной обмотками. В этой статье один тип импульсного трансформатора, включающий вспомогательные обмотки, моделируется и моделируется в программном обеспечении ANSYS. В этом исследовании сначала был смоделирован трансформатор без вспомогательных обмоток и были получены значения утечки и собственной индуктивности, затем вспомогательные обмотки учитывались в модели для расчета утечки и собственной индуктивности трансформатора.Результаты моделирования могут быть использованы для исследования влияния вспомогательной обмотки на индуктивность рассеяния.
1. Введение
Импульсы высокого напряжения часто получаются из схемы генерации импульсов, управляющей высоковольтным импульсным трансформатором. Большое количество витков во вторичных обмотках, а также изоляционный зазор между слоями обмотки и обмоток увеличивают индуктивность рассеяния импульсных трансформаторов. Время нарастания импульса высокого напряжения зависит от индуктивности рассеяния.Многие приложения, такие как медицина, техника и военная промышленность, нуждаются в высоковольтных быстрорастущих импульсах. Для этого требуются эффективные и гибкие импульсные силовые цепи с оптимизацией всех компонентов [1-5]
Однако, если необходимо уменьшить индуктивность рассеяния в высоковольтном импульсном трансформаторе, к трансформатору можно добавить две вычитающие соединенные обмотки. Если эти обмотки имеют одинаковое количество витков, электродвижущая сила, генерируемая во вспомогательных обмотках, возникает только за счет первичного и вторичного потоков утечки.Ток через них создает магнитное поле, уменьшающее только поток рассеяния и, следовательно, индуктивность рассеяния в трансформаторе [6-8]. Наиболее привлекательная конфигурация обмотки для высокого напряжения, трансформатор с сердечником и первичной и вторичной обмотками на разных ветвях сердечника, редко используется в импульсном режиме из-за слабой магнитной связи между обмотками, которая может привести к медленному нарастанию импульса выходного напряжения. . Исключительное улучшение формы выходного импульса высоковольтного трансформатора с сердечником с разделенными первичной и вторичной обмотками, снабженное двумя вспомогательными обмотками, для применений плазменной иммерсионной ионной имплантации, где для смещения смещения используются почти прямоугольные отрицательные импульсы высокого напряжения. плазменная мишень для достижения конформной ионной имплантации [9].
Для лучшего понимания работы трансформатора со вспомогательными обмотками разработана математическая модель, основанная на теории электромагнитных цепей [10]. Наряду с новыми методами проектирования [11], [12], используемыми сегодня для изготовления высоковольтных импульсных трансформаторов с использованием новейших материалов, распространенным способом преодоления проблем, вызванных паразитными элементами, является использование резонансных топологий [12-14]. Моделирование методом конечных элементов — это надежный метод расчета рассеяния магнитного потока и индуктивности.Таким образом, в этой статье с помощью программного обеспечения ANSYS был смоделирован и смоделирован высоковольтный импульсный трансформатор. Сначала моделируется импульсный трансформатор без вспомогательных обмоток, а затем со вспомогательными обмотками. Индуктивность рассчитывается энергетическим методом. Результаты моделирования показывают уменьшение индуктивности рассеяния при использовании вспомогательных обмоток.
2. Математические уравнения трансформатора со вспомогательными обмотками [9]
Конструкция четырехобмоточного трансформатора показана на рисунке 1.
Используя закон индукции Фарадея в каждой обмотке, пренебрегая распределенными емкостями обмоток, получаем
(1)
, где нижний индекс:
i: относится к индексу обмотки v: мгновенное напряжение на клеммах i: Мгновенный ток
Ψ: мгновенная магнитная связь e: индуцированное мгновенное напряжение R: эффективное сопротивление Средняя магнитная связь записывается как:
(2)
Это разделено на три основных компонента.
Φ: результирующий поток, связывающий все обмотки
Φ ii : собственный поток обмотки
Φ ij : взаимный поток между парами обмоток Поток связи для первичной обмотки определяется как :
(3)
Уравнение (3) можно переписать как:
(4)
, где нижний индекс l ii — собственная индуктивность, а l ij — взаимная индуктивность.Согласно (1) и (3) мгновенное напряжение на клеммах первичной обмотки является суммой падения напряжения на сопротивлении обмотки, индуцированной электродвижущей силы из-за изменяющегося во времени результирующего потока и индуцированных электродвижущих сил, связанных с потоками собственной и взаимной утечки. .
(5)
Рисунок 1. Схема математической модели трансформатора с четырьмя обмотками [9].
Как показано на рисунке 2, вспомогательные обмотки трансформатора подключены в режиме вычитания (клеммы 5 и 6 подключены к клеммам 7 и 8 соответственно).Принимая во внимание это и на рисунке 2, применяя к (5) и принимая во внимание, что, дает
(6)
Также уравнения (7) — (9) для других трех обмоток выводятся, как уравнение (6), соответственно.
(7)
(8)
(9)
В связи с этим, что дает
(10)
Ток во вспомогательных обмотках определяется (10).Интересно отметить, что не зависит от производной по времени результирующего потока Ф. Если вспомогательные обмотки имеют одинаковое количество витков, существует только следствие связи утечки между первичным и вторичным потоками утечки, связывающими вспомогательные обмотки.
Вспомогательный ток, функция потока рассеяния между первичной и вторичной обмотками с третьей и четвертой обмотками, генерирует магнитный поток, который уменьшает
Рис. 2.Схематическое изображение трансформатора с нагруженной вторичной обмоткой и двумя вспомогательными обмотками, соединенными в субтрактивном режиме и [9].
поток утечки первичной и вторичной обмоток. Следовательно, индуктивность рассеяния в трансформаторе уменьшается. На результирующий поток Ф не влияют вспомогательные обмотки.
3. Анализ трансформатора методом конечных элементов
Для оценки влияния вспомогательных обмоток на уменьшение индуктивностей рассеяния в программе ANSYS моделируется импульсный трансформатор со вспомогательными обмотками.ANSYS — это программа анализа методом конечных элементов (FEA), широко используемая в области автоматизированного проектирования (CAE). Это мощное программное обеспечение для анализа магнитной энергии методом конечных элементов. Рассеивание и магнитная индуктивность зависят от запасенной энергии в окне импульсного трансформатора и в сердечнике импульсного трансформатора соответственно. Плотность тока необходима для моделирования магнитного потока и потока рассеяния импульсного трансформатора (как нагрузки). Таким образом, плотность тока применяется к области обмоток.Потенциал равен нулю на границе и считается граничным условием. Сначала моделируется импульсный трансформатор без использования вспомогательных обмоток, а затем вспомогательные обмотки рассматриваются при моделировании для достижения желаемых результатов.
Импульсный трансформатор, смоделированный в ANSYS, показан на рисунке 3. Первичная обмотка включает в себя два 25-витковых слоя в окне импульсного трансформатора. Размер каждого слоя первичной обмотки составляет 34 мм × 1,5 мм. Межстрочный интервал между двумя слоями равен 0.1 мм, что электрическая изоляция находится в этом пространстве. Межстрочный интервал между первичной и третьей обмотками составляет 0,1 мм, а между третьей обмоткой и основной ветвью импульсного трансформатора — 0,1 мм. .
Вторичная обмотка на 500 витков в восемь слоев. Межстрочный интервал между вторичной и вспомогательной (четвертой) обмотками
составляет 0,1 мм. Ширина каждого вторичного слоя
Рисунок 3.Модель импульсного трансформатора со вспомогательными обмотками.
намотка 0,5 мм, а так как длина слоев неодинакова, средняя длина слоев составляет 25 мм.
Две вспомогательные обмотки по 25 витков в одном слое показаны на рисунке 3. Длина третьей вспомогательной обмотки составляет 34 мм, а ширина — 0,5 мм. Размер четвертой обмотки такой же, как и третьей обмотки. Тип сердечника импульсного трансформатора — ферритовый (высокочастотный) с номинальной частотой 10 кГц.Кривая B-H ферритового сердечника показана на рисунке 4.
4. Моделирование импульсного трансформатора без вспомогательных обмоток
Индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток рассчитываются без влияния вспомогательных обмоток. Энергетический метод используется для расчета индуктивности рассеяния, что объясняется ниже.
4.1. Расчет магнитной индуктивности и индуктивности утечки первичной обмотки
В этом случае плотность тока просто прикладывается к первичной обмотке, а затем получается магнитная энергия, запасенная в импульсном трансформаторе.
Накопленная в трансформаторе магнитная энергия показана на рисунке 5. Согласно этому рисунку общая накопленная энергия в трансформаторе равна 104,348 Дж на один метр глубины. Но глубина смоделированного трансформатора составляет 0,007 м, поэтому общая накопленная энергия в трансформаторе составляет 0,730436 Дж (104,348 × 0,007). Распределение магнитной энергии в каждом элементе сердечника показано на рисунке 6. Также обратите внимание на этот рисунок, общая запасенная энергия в сердечнике составляет 104,319 Дж для 1 метра глубины и, следовательно, для 0.007 м, запасенная энергия составит 0,730233Дж. Собственная индуктивность первичной обмотки может быть получена из уравнения (11).
Рис. 4. Кривая B-H для ферритового сердечника импульсного трансформатора.
Рисунок 5. Распределение энергии по всем элементам модели и общая величина сэкономленной энергии.
Рисунок 6. Распределение энергии в элементах активной зоны и величина сэкономленной энергии (только в сердечнике).
(11)
Индуктивность утечки можно рассчитать, используя разницу между накопленной энергией в трансформаторе и сердечнике.
(12)
Энергия утечки составляет 0,203 мДж для глубины 7 мм. Согласно уравнению (11), утечка и собственная индуктивность равны 1,8 мкГн и 6,5 мГн соответственно.
4.2. Расчет магнитной индуктивности и индуктивности утечки вторичной обмотки
Как и в случае с первичной обмоткой, запасенная энергия трансформатора и сердечника получается из моделирования, а собственная вторичная индуктивность и индуктивность рассеяния вычисляются, что составляет 645 мГн и 273 мкГн соответственно.Собственные индуктивности и индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток без вспомогательных обмоток перечислены в таблице 1.
5. Моделирование первичной обмотки с третьей вспомогательной обмоткой
В этом случае вспомогательные обмотки подключаются в дифференциальном режиме и получаются индуктивности. .
5.1. Моделирование первичной обмотки импульсного трансформатора с третьей вспомогательной обмоткой
Для моделирования рассеяния магнитного потока импульсного трансформатора со вспомогательными обмотками к первичной и третьей вспомогательной обмотке прикладываются две плотности тока, затем получается энергия, накопленная в трансформаторе и сердечнике, которая показано на Рисунке 7 и Рисунке 8 соответственно.
Рисунок 7. Распределение и полная величина магнитной энергии в единицах глубины модели.
Рис. 8. Распределение и величина сэкономленной энергии в керне на единице глубины.
Таблица 1. Магнитные индуктивности и индуктивности рассеяния первично-вторичных обмоток без вспомогательных обмоток.
Энергия, запасенная в трансформаторе и сердечнике на глубине 1 м, составляет 103.217 Дж и 103,195 Дж соответственно, что для глубины керна 0,007 м составляет 0,722519 Дж и 0,722365 Дж соответственно. Используя значение накопленной энергии и уравнение (11), собственная индуктивность первичной обмотки составляет 6,42 мГн, а индуктивность рассеяния составляет 1,37 мкГн.
5.2. Моделирование вторичной обмотки импульсного трансформатора с четвертой вспомогательной обмоткой
Направление тока вспомогательных обмоток противоположно основным обмоткам (первичной и вторичной обмотке), поэтому направление плотности тока во вторичной обмотке противоположно направлению плотности тока четвертой вспомогательной обмотки. .В результате противоположная магнитная индукция четвертой вспомогательной обмотки является основной причиной уменьшения магнитной индукции вторичной обмотки, что приводит к уменьшению индуктивности рассеяния.
Рассчитанная собственная индуктивность вторичной обмотки равна 640 мГн, а также общая энергия утечки в этом случае составляет 0,000217 Дж. Следовательно, индуктивность рассеяния получается равной 193 мкГн. Собственные индуктивности и индуктивности рассеяния импульсного трансформатора со вспомогательной обмоткой показаны в таблице 2.
6.Выводы
В данной статье исследуется влияние вспомогательных обмоток, используемых в импульсном трансформаторе. Вспомогательные обмотки располагались рядом с первичной и вторичной обмотками. Было показано, что вспомогательный ток, i aux , функция потока рассеяния между первичной и вторичной обмотками с третьей и четвертой обмотками создает магнитный поток, который уменьшает поток утечки первичной и вторичной обмоток. Следовательно, индуктивность рассеяния в трансформаторе уменьшается.На результирующий поток Ф не влияют вспомогательные обмотки. Для этого в программе ANSYS был смоделирован импульсный трансформатор со вспомогательными обмотками. Сначала моделирование проводилось без использования вспомогательных обмоток, а затем вспомогательные обмотки были добавлены в модель трансформатора. Используя полученный результат из
Таблица 2. Магнитные индуктивности и индуктивности рассеяния первично-вторичных обмоток со вспомогательными обмотками.
в первом корпусе (без вспомогательных обмоток) индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток рассчитываются равными 1.8 мкГн, 273 мкГн соответственно. Во втором случае (со вспомогательными обмотками) первичная и вторичная индуктивности уменьшаются до 1,36 мкГн, 193 мкГн соответственно. Результат показывает, что самоиндуктивности существенно не меняются в двух случаях моделирования.
7. Выражение признательности
Этот документ взят из исследовательского проекта под названием «Проектирование, моделирование и конструирование высоковольтных импульсных трансформаторов с малым временем нарастания и использованием вспомогательных обмоток» в Исламском университете Азад, филиал Шахре Годс.
ССЫЛКИ
- Y.-H. Чанг и К.-С. Ян, «Полностью твердотельный импульсный импульсный генератор для NO управления», 36 th IEEE Industry Applications Conference, 30 сентября — 4 октября 2001 г., Vol. 4, 2001, стр. 2533-2540.
- Н. Грасс, В. Хартманн и М. Ромхельд, «Микросекундный импульсный источник питания для электростатических осадителей», 36 th Конференция по промышленным приложениям IEEE, 30 сентября — 4 октября 2001 г., Vol.4, 2001, стр. 2520-2524.
- Дж. Джетва, Э. Маринеро и А. Мюллер, «Схема лавинного транзистора с наносекундным временем нарастания для запуска азотного лазера», Review of Scientific Instrument, Vol. 52, No. 7, 1981, pp. 989-991.
- М. П. Дж. Годро, Т. Хоуки, Дж. Петри и М. А. Кемпкес, «Твердотельная импульсная система питания для пищевой промышленности», Наука о импульсной плазме, документы по цифровым методам, Vol. 2, 2001, с. 1174–1177.
- г.C. Cheng, K. Ping, X. Tian, X. Wang, B. Tang и P. Chu, «Специальный модулятор для иммерсионной ионной имплантации в высокочастотную низковольтную плазму», Review of Scientific Instrument, Vol. 70, No. 3, 1999, pp. 1824-1828.
- А. М. Перния, Дж. М. Лопера, М. Дж. Прието и Ф. Нуньо, «Новое семейство ZVS QRC и MRC с ШИМ-управлением на основе модификации магнитных элементов», European Power Electronics EPE Journal, Vol. 8, No. 12, 1999, pp. 25-32.
- A. M. Pernía, J.М. Лопера, М. Дж. Прието и Ф. Нуньо, «Анализ и разработка нового регулятора постоянной частоты для QRC и MRC на основе модификации магнитных элементов», IEEE Transactions Power Electronics, Vol. 13, No. 2, 1998, pp. 244-251.
- Л. М. Редондо, Э. Маргато и Дж. Ф. Сильва, «Низковольтная полупроводниковая топология для генерации квантовых импульсов с использованием повышающего трансформатора с коррекцией потока утечки», Труды конференции специалистов по силовой электронике IEEE, 2000, стр. 326-331.
- Л.М. Редондо, Э. Маргато и Дж. Ф. Сильва, «Снижение времени нарастания в высоковольтном импульсном трансформаторе с использованием вспомогательных обмоток», IEEE Transactions Power Electronics, Vol. 17, No. 2, 2002, pp. 196-206.
- Л. М. Редондо, Дж. Ф. Сильва и Э. Маргато, «Улучшение формы импульса в высоковольтных импульсных трансформаторах с сердечником и вспомогательными обмотками», IEEE Transactions Magnetics, Vol. 43, No. 5, 2007, pp. 1973–1982.
- М. Х. Хералувала, Д. В. Новотны и Д. М.Диван, «Трансформаторы с коаксиальной обмоткой для мощных высокочастотных приложений», IEEE Transactions Power Electronics, Vol. 7, No. 1, 1992, pp. 54-62.
- М. Гарсия, К. Вьехо, М. Секадес и Х. Гонсалес, «Критерии проектирования трансформаторов для высоковольтных выходов, применение высокочастотных преобразователей мощности», European Power Electronics EPE Journal, Vol. 4, No. 4, 1994, pp. 37-40.
- Дж. Кейн и М. Падберг, «Модульный недорогой высоковольтный генератор импульсов, высокоэффективный с точки зрения энергии импульса и частоты повторения», Measurement Science Technology, Vol.6, No. 5, 1995, pp. 550-553.
- Дж. М. Сан, С. П. Ван, Т. Нишимура и М. Накаока, «Резонансный ШИМ-преобразователь постоянного тока в постоянный с высоковольтным трансформатором и его методы управления для источников питания рентгеновского излучения в медицинских целях», Труды 8-й Европейской конференции заявителя о силовой электронике, Лозанна, Швейцария, 7-9 сентября 1999 г., Proc. на компакт-диске.
Расчет катушек на ферритовых кольцах. Военные радиопрограммы
Программа предназначена для расчета индуктивности катушек на различных каркасах: одно- и многослойных, на ферритовых кольцах, в армированном сердечнике, плоских катушках на печатной плате, а также колебательных контурах.
Программа позволяет рассчитать следующие типы индукторов индуктивности:
- Одинарный круглый круглый
- Варка однослойная
— известны диаметр рамки и диаметр проволоки, длина намотки рассчитана;
— K называет диаметр каркаса и длину намотки, диаметр проволоки рассчитывается. - Катушка однослойная с шагом
- Катушка с некруглым потоком витков
- Многослойная катушка
В качестве исходных параметров при расчете катушки можно выбрать два варианта:
— размеры катушки известны, рассчитываются: индуктивность, диаметр провода;
— Рассчитывается диаметр рамки, длина обмотки и омическое сопротивление провода, толщина катушки, индуктивность и диаметр провода. - Тороидальная однослойная катушка
- Катушка на ферритовом кольце
- Катушка в армированном сердечнике (феррит и карбонил)
- Катушка мышления (плоская катушка На печатной плате с круглой и квадратной формой витков и в виде одного прямого проводника)
Для расчета имеется:
- Расчет количества витков катушки с заданной индуктивностью
- Расчет индуктивности катушки на указанное количество витков
- Расчет частоты цепи с заданной емкостью и индуктивностью
- Расчет индуктивности контура при заданной частоте и емкости
- Расчет емкости контура при заданной частоте и индуктивности
Программа не претендует на высокую точность расчетов.Для точных расчетов вам следует прибегнуть к интегральному расчету и теории вероятностей для учета ошибок. Согласитесь, небольшая программа не должна ставить такую задачу. Формулы расчета приблизительны, а точность вполне приемлема для разработчика радиоаппаратуры. Внешний вид Программы показаны на рисунке. Программа позволяет выбрать тип катушки индуктивности (форму), при этом ее изображение отображается слева. Затем вводится желаемое значение индуктивности, и после нажатия кнопки «Ввести размеры катушки» исходные данные размера вводятся в следующем окне.Окончательные данные отображаются в правом окне «Результаты». Их можно сохранить в текстовый файл. Программа запоминает последние введенные данные. Для сброса этой памяти нужно выбрать в меню: «Сбросить исходные данные». В целом считаю, что работа с программой не требует особого труда.
Для установки программы распакуйте файл coil32.zip в любой каталог и запустите файл COIL32.exe. Для постоянной работы с ПО желательно создать для него специальную папку и сделать coil32.метку exe на рабочий стол.
Программа для расчета характеристик колебательных контуров и индукторов катушек, выполненных на различных каркасах.
Coil32 включает в себя широкий выбор рам катушек. Приложение позволяет рассчитывать: однослойные (витки в витки, с шагом, не круглые, тороидальные) и многослойные витки, бескаркасные витки с одинарным кругляком, витки в сердечниках брони (карбонил и феррит) и на ферритовых кольцах, плоские. тонкопленочные катушки с квадратными и круглыми ведьмами, одиночные проводники прямой печати.Для каждой катушки можно определить емкости конденсаторов в колебательных цепях. Кроме того, эта программа рассчитывает длину проводов, необходимых для намотки однослойных, многослойных катушек и катушек на ферритовых кольцах. Есть возможность определить качество однослойных катушек.
Программный интерфейс COIL32 чрезвычайно прост и удобен. В меню есть три основных вкладки: «Катушка» (для расчета количества витков при заданной индуктивности), «Индуктивность» (для расчета индуктивности при указанном количестве витков) и «Контур» (для расчета значений колебательные контуры в соответствии с начальными условиями).Все результаты отображаются в общем текстовом поле. Их можно распечатать, скопировать в буфер или сохранить в текстовый файл * .rtf. Программа запоминает последние введенные данные, но все результаты и начальные параметры могут быть сброшены. В настройках можно изменить: единицы измерения частоты, индуктивности, емкости и длины; Стандартная метрическая серия или AWG; Период автоматического обновления теста. Необходимые диаметры проводов можно задать вручную или выбрать из стандартных рядов.
Для определения индуктивности дополнительных видов B.Программное обеспечение COIL32 включает следующие плагины:
- Феррит для расчета индукторов на ферритовых стержнях.
- MEANDR Печатная плата для расчета печатной / плоской катушки, выполненная в виде меандра.
- Multi Loop для расчета катушек, выполненных в виде круглых многожильных жгутов круглого сечения, используемых в качестве датчиков для металлоискателей.
- Кольцевая проницаемость Для определения магнитной проницаемости катушек на ферритовых кольцах.
- Экран Для определения уменьшения индуктивности катушки из-за удара экрана.
- Single Square Loop для расчета индуктивных элементов, выполненных в виде прямоугольной рамки больших размеров.
Стоит отметить, что приложение COIL32 не претендует на высокую точность расчетов, все формулы для расчетов являются приближенными, а погрешность составляет от 1 до 4%.
Программа COIL32 разработана в 2008 году отечественным программистом и радиолюбителем Валерием Кусташевым. Автор регулярно выпускает новые версии этого программного обеспечения.
Software Coil32 бесплатно и бесплатно для распространения и использования. Для программного обеспечения Windows COIL32 распространяется по типу «Portable» и не требует установки. Для этого ПО также предлагается набор различных скинов, файл справки формата * .chm и подробная информация по формулам и методам расчета.
Приложение COIL32 (включая справочные материалы) представлено на русском языке. Кроме того, есть варианты интерфейса программы на английском, болгарском, французском, сербском и испанском языках.
Рассматриваемое программное обеспечениепредназначено для операционных систем: Microsoft Windows (NT, 2000, XP, Vista, 7), Linux (версия GCOIL32, требуется GTK +, Python 2.7 или выше) и Android. Также существуют мобильные версии программ JCOIL32, основанные на технологии J2ME.
Распространение программы: бесплатно.
Всем привет! Я много лазал по сайту, а особенно в своей ветке и нашел много интересного. В общем, в этой статье я хочу собрать всевозможные боеприпасы радиообнаруживаемых вычислителей, чтобы народ особо не искал, когда возникнет необходимость в расчетах и конструктивных схемах.
1. Калькулятор расчета индуктивности -. За представленную программу скажу спасибо краб
2. Универсальный калькулятор растворимости -. Еще раз спасибо краб
3. Программа расчета катушек Тесла -. Еще раз спасибо краб
4. Калькулятор GDT калькулятор в SSTC -. Предоставлено [) Енис
5. Программа для расчета контура лампы ума -.Спасибо за информацию краб
6. Сформируйте программу идентификации транзисторов -. Спасибо краб
7. Калькулятор для расчета блоков питания с гасящим конденсатором -. Спасибо посетителям форума
8. Программа расчета импульсного трансформатора -. Спасибо Губернатор. . Примечание — автор Excellentit v.3.5.0.0 и Lite-Calcit v.1.7.0.0 — Владимир Денисенко из Пскова, автор Transformer v.3.0.0.3 и Transformer V.4.0.0.0 — Евгений Москатов из Таганрога.
9. Программа для расчета однофазных, трехфазных и автотрансформаторов -. Спасибо reanimaster
10. Расчет индуктивности, частоты, сопротивления силового трансформатора , цветовая маркировка -. Спасибо баров59.
11. Программы для различных радио населенных пунктов И не только — а.Спасибо reanimaster
12. Радиолюбитель-помощник — Калькулятор ласковый -. Тема включена. Спасибо Antracen. . мне 🙂
13. Программа расчета преобразователя постоянного тока в постоянный —
Всем, кто занимался изготовлением (и ремонтом) приемников, передатчиков, акустических систем, ИБП и т. Д. Нам приходилось сталкиваться с элементами обмотки, которые требовали изготовления, ремонта или замены.И не всегда «метод научного тыка» помогает … Понятно, что можно окунуться в литературу, стоковые формулы и все хорошо и точно, но приходится тратить время, которого порой катастрофически не хватает.
Вот тут и приходит на помощь вычислительная техника, которая без программ представляет собой просто груду металлолома.
На развалинах всемирного дампа пааута есть много программ для расчета катушек, трансформаторов и т.д., но большинство из них узкоспециализированные и, как правило, под Windows.Потратив некоторое время на поиск, я нашел более-менее универсальную и, что немаловажно, кроссплатформенную программу COIL32. Программа учитывает самые распространенные варианты рам катушек. Вы можете рассчитать бескаркасную катушку в виде одиночного витка, на каркасах различной формы, на ферритовых кольцах и в сердечниках брони, а также плоскую печатную катушку с круглой и квадратной формой витков. По рассчитанной катушке можно «не отходя от кассы» рассчитать емкость конденсатора в колебательном контуре.
IN последняя версия Coil32 Доступно:
Расчет количества витков катушки с заданной индуктивностью
Расчет индуктивности катушки для указанного количества витков
Расчет качества для однослойных катушек
Расчет индуктивности многослойная катушка на ней с омическим сопротивлением
Расчет длины провода, необходимой для намотки однослойной катушки
Расчет длины провода, необходимой для намотки многослойной катушки
Расчет длины провода, необходимой для намотки катушки на ферритовое кольцо
Программа доступна для ОС: Windows, Linux, Android и для платформы Java.
Для Windows: программа распространяется в стиле «Portable» и не имеет установщика. Распакуйте файл coil32.7z для установки программы в любой каталог и запустите для выполнения файла coil32.exe.
Для Linux — используйте программу установки пакета Deb (Ubuntu, Mint, Debian), для Android (1.0 — 4.2) установщик APK.
Файлы
▼ ⚖ 104,32 Kb ⋅ ⇣ 57 на обычном На основе!
Ежемесячные расходы:
, поэтому я прошу новых читателей и читателей
Все желающие могут быть хорошими внести денежный взнос
▼ ⚖ 85.06 кб ⋅ ⇣ 42
Меня зовут Игорь Котов, мне 44 года, я коренной сибиряк и заядлый емейл. Я придумал, создал и храню этот сайт с 2006 года.
Более 10 лет наш сайт существует только на мои средства.
У меня сейчас тяжелые времена. Я осталась без работы и просто не могла «тянуть» одну.
Требуется справка по проблеме на регулярной основе !
Ежемесячные расходы:
-75 € Мы оплачиваем аренду надежного сервера в Германии.
-20000₽ минимально требуется для очень важной части редакционной потребности.
поэтому я прошу новых читателей и читателей потеряли «данурианское гражданство» . Подписка откроет вам неограниченный доступ к материалам.
Каждый желающий может быть хорошим внести денежный взнос . Резюме любое, напишите пару слов в заметку.
Спасибо за доверие и поддержку. Здоровья, счастья и благополучия вам, друзья!
▼ ⚖ 478,51 Kb ⋅ ⇣ 103
Меня зовут Игорь Котов, мне 44 года, я коренной сибиряк и заядлый емейл.Я придумал, создал и храню этот сайт с 2006 года.
Более 10 лет наш сайт существует только на мои средства.
У меня сейчас тяжелые времена. Я осталась без работы и просто не могла «тянуть» одну.
Требуется справка по проблеме на регулярной основе !
Ежемесячные расходы:
-75 € Мы оплачиваем аренду надежного сервера в Германии.
-20000₽ минимально требуется для очень важной части редакционной потребности.
поэтому я прошу новых читателей и читателей потеряли «данурианское гражданство» .Подписка откроет вам неограниченный доступ к материалам.
Каждый желающий может быть хорошим внести денежный взнос . Резюме любое, напишите пару слов в заметку.
Спасибо за доверие и поддержку. Здоровья, счастья и благополучия вам, друзья!
▼ ⚖ 2,16 MB ⋅ ⇣ 498
Меня зовут Игорь Котов, мне 44 года, я коренной сибиряк и заядлый емейл. Я придумал, создал и храню этот сайт с 2006 года.
Более 10 лет наш сайт существует только на мои средства.
У меня сейчас тяжелые времена. Я осталась без работы и просто не могла «тянуть» одну.
Требуется справка по проблеме на регулярной основе !
Ежемесячные расходы:
-75 € Мы оплачиваем аренду надежного сервера в Германии.
-20000₽ минимально требуется для очень важной части редакционной потребности.
поэтому я прошу новых читателей и читателей потеряли «гражданство Датуриан»
Советы по созданию хорошего трансформатора привода затвора… 1. Используйте тороидальный сердечник из Mn-Zn с высокой проницаемостью. Высокая проницаемость удерживает силовые линии магнитного потока в пределах сердечника и обеспечивает хорошее соединение между первичной и вторичной обмотками. Чем ниже проницаемость керна, тем заманчивее он для некоторые из магнитных линий покидают сердечник и проходят через окружающий воздух. (Это заставляет трансформатор излучать больше помех и возможно более серьезно делает свои вторичные обмотки более восприимчивы к внешним помехам от соседних проводников!) 2.Выбирайте материал сердечника, который не дает слишком больших потерь на частотах в использовать. Формы импульсов с крутыми нарастающими и спадающими фронтами содержат много гармоник. Таким образом, материал сердечника должен иметь низкие потери от частота коммутации до 10 раз превышает частоту коммутации. Много ферриты намеренно сделаны с потерями для подавления помех Приложения! Допускается использование материалов этих марок при условии, что они не имеют чрезмерных потерь в диапазоне частот, который мы планирую их использовать.3. Воздушный зазор на магнитном пути не требуется, потому что это малая мощность. заявление. Обеспечим отсутствие постоянного тока в обмотках. это могло вызвать насыщение. Воздушные зазоры нежелательны, так как они уменьшаются проницаемость и вызывают утечку флюса за пределы материала сердечника. 4. Выберите тороидальный сердечник с диаметром, достаточным для размещения необходимое количество витков при использовании проволоки приличной толщины основной. Это внутренний диаметр тороида, который имеет решающее значение для установки в нужное количество витков аккуратно.Обычно ядра большего размера используется для низких частот, чтобы можно было добиться достаточного индуктивность намагничивания, не требующая слишком большого количества витков. 5. Выбирайте толстые тороиды или ферритовые наконечники, а не большие открытые кольца. Внутренний диаметр тороида не должен быть чрезмерным. Большой, тонкий кольца имеют тенденцию давать более высокую индуктивность рассеяния. Они также излишне громоздко для этого приложения. 6. Используйте минимальное количество витков, необходимое для получения достаточного намагничивания. индуктивность.Добавление большего количества витков снижает ток намагничивания, но это увеличивает индуктивность рассеяния. Используйте только достаточное количество поворотов, чтобы получить приемлемо низкий спад на вершине и внизу импульсов. Если вы выбрали подходящий материал сердечника, больше вам не понадобится чем 18 витков. 8 оборотов — типичное значение для привода +/- 15 В. 7. Не разделяйте первичную и вторичную обмотки вокруг тороидального кольца! Размещение первичной и вторичной катушек вокруг тороида дает относительно плохая магнитная связь и увеличивает индуктивность рассеяния значительно! Вместо этого следует соединить первичный и вторичный провода. чередующиеся.8. Используйте самую толстую проволоку, которая позволит вам подогнать требуемые количество витков в обмотке вокруг тороида. Это лучше чтобы занять как можно больше места намотки, а не оставляя пространство между поворотами. 9. Перед намоткой скрутите провода в жгут. Эта витая пара (или скрученный тройничок) можно намотать через тороид желаемое количество раз изготовить трансформатор. Близкое физическое близость первичной и вторичной обмоток обеспечивает очень плотную связь.Так же проще намотать этот жгут через тороид. чем несколько незакрепленных проводников. 10. В качестве альтернативы пункту 9 выше: экранированный кабель малого диаметра может использоваться для обмоток. Внешний экран кабеля используется как первичная обмотка, а внутренний проводник используется в качестве вторичной обмотка. Если требуются две вторичные обмотки, то две длины можно использовать экранированный кабель. Внешние экраны подключаются в параллельно, чтобы сформировать единую первичную обмотку. Внутренние проводники образуют две вторичные обмотки.Автор нашел этот метод очень эффективен для достижения абсолютного минимума индуктивности рассеяния для конкретный размер ядра. 11.Не наматывайте все витки на небольшой части окружности тороид. Равномерно распределите комбинированные обмотки по окружности. тороида. например. Если в каждой обмотке 12 витков, то сначала скрутите провода вместе, затем намотайте жгут через тороид 12 раз. Эти Затем 12 витков должны быть равномерно распределены по окружности тороид с интервалом 30 градусов.12. Плотно намотайте провод на ферритовый сердечник. Любые воздушные зазоры между провод и сердечник способствуют утечке магнитного потока из ядро. Это увеличивает индуктивность рассеяния. По тем же причинам не используйте провода с необязательно толстой изоляцией. 13. Следите за тем, чтобы провода от импульсного трансформатора были как можно короче. Индуктивность свинца в свободном пространстве составляет около 25 нГн на дюйм для каждого провода! Таким образом, уменьшение длины проводов помогает снизить паразитную индуктивность. это бессмысленное стремление к минимальной индуктивности рассеяния в трансформаторе если от него идут 6-дюймовые провода! 14.Если длина проводов должна быть больше дюйма, скрутите вместе выводит с противоположных концов одной и той же обмотки. Это минимизирует цикл область между текущими путями «до» и «от» и помогает избежать отклонения индуктивность до минимума. Это также снижает тенденцию к намотке быть восприимчивым к внешним полям. 15. Сохраняйте передаточное число около 1: 1. Трудно поддерживать хорошее сцепление. с экстремальными передаточными числами. Если передаточное число должно быть 2: 1, то сделайте На ферритовом сердечнике скручены 3 одинаковые обмотки.Затем подключите 2 последовательно соединенных обмотки, образующих первичную обмотку. Этот трехниточный подход поддерживает тесную связь для таких соотношений, как 2: 1 или 3: 1 и т. д., но это как правило, лучше придерживаться 1: 1, если есть возможность. 16. Соотношение понижения, такое как 4: 1, предпочтительнее, чем соотношение повышения. Это потому что паразитная индуктивность на первичной стороне понижается на коэффициент трансформации. например. Если у вас есть трансформатор 4: 1, управляющий Затвор MOSFET, вы можете позволить себе в 16 раз больше индуктивности выводов на первичной обмотке стороне, чем на стороне, подключенной к полевому МОП-транзистору.По этой причине такой трансформатор должен быть расположен прямо напротив полевого МОП-транзистора, чтобы свести к минимуму паразитная индуктивность на вторичной стороне. Индуктивность любого летающего количество проводов на первичной стороне значительно уменьшается из-за воздействия трансформатор! 17. параллельное соединение нескольких обмоток может дополнительно снизить утечку. индуктивность. Это потому, что связка чередующихся основных цветов и вторичные обмотки способствуют лучшему сцеплению, чем то, которое достигается с помощью всего лишь одна первичная и одна вторичная обмотки.(Также возможно уменьшить общую индуктивность рассеяния за счет параллельного включения нескольких импульсов трансформаторы, но будьте осторожны, это снижает общее намагничивание. индуктивность тоже.) 18. Если необходимо использовать сердечник E-I или E-E, тогда первичный и вторичный обмотки должны быть концентрическими и располагаться на центральном плече сердечника. Главная должны быть ближе всего к центру, а второстепенные намотаны поверх первичной. В тех случаях, когда «верхнее» и «нижнее» коммутационные устройства в мосту приводятся в действие одним трансформатором привода затвора, вторичный привод нижний MOSFET должен быть рядом с первичным обмотки, и что привод верхнего устройства должен быть дальше всего от основной.Вторичная обмотка, подключенная к нижнему полевому МОП-транзистору, действует как электростатический экран между высокими dv / dt, присутствующими наверху МОП-транзистор и ведомая первичная обмотка. Быстрые переходные процессы емкостная связь с землей через нижнее устройство, вместо того, чтобы подключаться к возможно чувствительной схеме привода. Всегда используйте блокировочный конденсатор постоянного тока последовательно с первичной обмоткой. Высокая проницаемость керна делает вероятным «прохождение потока» или насыщение. есть ли какая-либо составляющая постоянного тока в напряжении, подаваемом на первичную обмотку.Насыщение сердечника постоянным током приводит к изменению формы сигналов возбуждения. искажены и крайне нежелательны. К счастью, блокирующий конденсатор постоянного тока между цепью привода и первичной обмоткой импульсного трансформатора обеспечивает что этого не происходит. (Я бы порекомендовал электролитический 10 мкФ в параллельно с керамикой 100 нФ для обеспечения хорошей обработки тока и высокого частотные характеристики.) Управляющие сигналы также должны быть достаточно симметричными и близкими к коэффициент заполнения 0,5 Значительное отклонение от коэффициента заполнения 0.5 причин сдвиг уровня постоянного тока появится на воротах полевого МОП-транзистора. Это потому, что DC уровни напряжения не могут проходить через импульсный трансформатор и действительно заблокирован нашим блокировочным конденсатором постоянного тока! Это может испортить включение и момент выключения, если уровень напряжения сдвигается более чем на несколько вольт. Индуктивность рассеяния импульсного трансформатора образует последовательный резонансный схема с емкостью затвора полевого МОП-транзистора. Этот резонансный контур это удар, вызываемый крутыми нарастающими и спадающими фронтами, которые применяются к первичной обмотке трансформатора, и большие импульсы тока, которые требуются для зарядки и разрядки емкости затвора полевого МОП-транзистора.Это резонансное воздействие обычно недостаточно демпфировано и приводит к возникновению напряжения. выброс с последующим звонком на резонансной частоте. Небольшое количество перерегулирования и звона допустимы, однако чрезмерное напряжение выброс может превышать максимальное значение напряжения затвор-исток МОП-транзистор и вызовет повреждение оксидной изоляции затвора. так же чрезмерный звон нежелателен, так как он может вызвать срабатывание полевого МОП-транзистора. повторно войдите в линейную область, если напряжение затвора достаточно низкое, чтобы начать выключение устройства.Это очень плохо! Это перерегулирование и звон должны подавляться добавлением низкого номинальный резистор, включенный последовательно с резонансным контуром. Этот резистор может размещаться последовательно с первичной обмоткой трансформатора привода затвора, или, в качестве альтернативы, могут быть размещены последовательно с каждым из вторичных обмотки. У обоих подходов есть свои преимущества, но демпфирование действие резистора одинаково независимо от расположения. В идеале номинал демпфирующего резистора должен быть достаточным, чтобы нет выбросов напряжения при измерении на затвор-исток подключение к управляемому MOSFET.Но больше не должно быть. Увеличение значения резистора сверх этого значения приводит к чрезмерному демпфированной ситуации и серьезно ухудшает время нарастания и спада форма волны возбуждения затвора. Если известно значение индуктивности рассеяния трансформатора, то эффективную емкость затвора полевого МОП-транзистора можно оценить по Qtot, а демпфирующий резистор можно рассчитать по следующей формуле: формула. R = sqrt (аккредитив) Это уравнение дает хорошее начальное значение, которое может попробовать дизайнер. Однако окончательный выбор следует делать только тогда, когда печатная плата будет уложена. out, и была проверена фактическая форма волны напряжения затвора MOSFET с осциллографом.Подключение демпфирующего резистора последовательно с первичной обмоткой имеет ряд преимуществ. Во-первых, он может обеспечить демпфирование для резонансные контуры, образованные несколькими вторичными обмотками, управляющими несколько полевых МОП-транзисторов. Демпфирующий резистор также поглощает часть энергия, запасенная в намагничивающей индуктивности трансформатора, что делает жизнь проще для схемы привода ворот. Наконец, размещение демпфирующего резистора на первичной стороне гарантирует что все затворы полевых МОП-транзисторов, по сути, очень тесно связаны через вторичные обмотки трансформатора.Это гарантирует, что они получать точно такие же формы сигналов управления затвором. Это предотвращает стрельбу- через то место, где верхний и нижний полевые МОП-транзисторы управляются одним и тем же трансформатор, и он помогает динамическому разделению тока, если много параллельных устройства питаются от собственных вторичных обмоток.