0

Как рассчитать импульсный трансформатор

Расчет импульсного трансформатора рассмотрим на примере наиболее часто применяемого импульсного трансформатора с конструкцией сердечника и обмотками тороидального типа.

Они отличаются меньшими весом и размерами, чем аналогичные устройства, например, трансформатора с сердечником броневого типа. Для тороидальных трансформаторов характерно лучшее охлаждение и высокий КПД. Периметр сердечника позволяет распределить проводник обмотки более равномерно, что способствует уменьшению влияния поля рассеяния, благодаря этому отпадает необходимость создания экранирования импульсного трансформатора.

Для расчета тороидального ИТ с целью ускорить процесс и исключить случайную ошибку используют специально разработанную таблицу. Она, кстати, явилась прототипом автоматической программной версии расчета. Использование табличного расчета позволяет ускорить процесс и дает представление обо всех происходящих в работе импульсного трансформатора процессах. Расчет аналогичен расчету ИТ с броневым и бронестержневым Ш-образным сердечником.

Рис. №1. Таблица основных расчетов тороидальных импульсных трансформаторов, где: Рr — габаритная мощность; w1 – число витков на вольт для сердечника из сталей марки Э310, Э320; w2 – число витков на 1 вольт на стальной сердечник марки Э340; Э350; Э360; S – площадь поперечного сечения провода; Δ – разрешенная плотность тока в катушке; η – КПД тр-ра.

Первое действие проектирования импульсного трансформатора – выбор материала. Для большинства импульсных трансформаторов используется холоднокатаное стальное железо: Э310; Э320; Э380 с лентой толщиной до 0,5 мм. Если толщина ленты до 0,1 мм выбирается сталь Э340; Э350; Э360

Для намотки трансформаторов допускается использовать изоляцию снаружи и между обмоток. Изоляция, расположенная между слоями позволяет сделать укладку проводника ровным слоем, повышает толщину намотки в диаметре внутри сердечника.

Рис. №2.Форма конструкции сердечника тороидального импульсного трансформатора А – Магнитопроводный сердечник; С – Проводник для индуктивной связи.

Проводник должен быть выбран с высокой степенью прочности изоляции к механическим и электрическим воздействиям марок (ПЭЛШО; ПЭШО или провод ПЭВ-2). Для изоляции выбирается лакоткань, фторопластовая пленка (ПЭТФ) и батистовая лента.

Расчет импульсного трансформатора

Исходные параметры, необходимые для выполнения расчетов импульсных трансформаторов: Р2 (Вт) – импульсная мощность; U1 (В) – импульсное напряжение; Rи (Ом) – сопротивление источника; tи (с) – время продолжительности импульса; fn (Гц) – частота движения импульсов; λ = 0,04 коэффициент искажения верхней, прямой части прямоугольного импульса

Пример расчета трансформатора

Если известно напряжение питания Uc = 220B; напряжение выхода Uв = 24В; Iн = 1,8А

  1. действием определяем мощность «вторички»:

Р = Uв * Iн = 24 * 1,8 = 43,2 Вт

  1. действие. Высчитывает габаритную мощность тр-ов:

Рг = Р/ η 43,2 / 0,92 = 48Вт; показатель КПД выбираем из табличного значения в ряду габаритных значений мощностей.

  1. Рассчитываем г /1,2 = 1,2 = 5,8см2
  2. Выбираем габариты сердечника Dc; dc; hс

S = Dc – dc /2 * hс

Наиболее вероятный, приближенный тип сердечника – ОЛ50/80 – 40; площадь его сечения равна (8 – 5)/ 2 * 4 = 6 см2 (около расчетной)

  1. Находим внутренний диаметр сердечника, здесь справедливо утверждение dc ≥ d/с

d/с = = = 3,8 см, что означает 5 3,8,

  1. Предположительно выбираем сердечник стали Э320, количество витков определяем, как:

w1 = 33.3/S = 33.3/6 = 5.55 витков на 1 вольт

  1. Находим допустимое число витков «первички» и «вторички»:

W1-1 = w1 * Uс – 5.55 * 220 = 1221 виток; W1-2 = w1 * Uн = 5,55 * 24 = 133 витка.

Ввиду того, что в трансформаторах с тороидальным сердечником наблюдается малый магнитный поток рассеяния, падение напряжения в обмотках определяется с помощью активного сопротивления. Значение падения напряжения в катушках трансформатора тороидального типа намного меньше, чем этот параметр для бронестержневых трансформаторов. Для того, чтобы компенсировать потери во вторичной обмотке увеличивают число витков на 3%.

W1-2 = 133 * 1,03 = 137 витков

  1. Находим диаметр провода для обмотки

d1 = 1.33 , I1 – ток в «первичке» трансформатора, определяется по формуле: I1 = 1,1 (Pг/Uc) = 1,1 * 48/220 = 0,24а

d1 = 1,33 = 0,299мм

находим подходящий диаметр проводника, берем в сторону увеличения (0,31мм);

d2 – 1,33 = 1,19 = 0,8 мм.

Расчет произведенный по табличной методике, испытан, трансформаторы спроектированные по ней дают отличные результаты. Совершенствование методик расчета не стоит на месте и постоянно совершенствуется, сделать импульсный трансформатор самому вполне реально, он будет работать, и показывать хорошие результаты.

Как перемотать трансформатор из блока питания ПК

Перед тем как начать перемотку трансформатора, его нужно разобрать. О простом методе разборки импульсного трансформатора из блока питания ПК можно прочитать .

Итак, разобрали трансформатор. Далее нужно нам разобраться для чего или подо что мы будем перематывать импульсный трансформатор.

Можно перемотать трансформатор для самого блока питания ПК, делается это для того, чтобы повысить выходное напряжение, при переделке БП ПК в регулируемый. В данном случае можно первичную обмотку оставить родной. Чаще всего, первичная обмотка импульсных трансформаторов из БП ПК разделена на две части. То есть, сначала мотается половина первичной обмотки, потом мотаются вторичные обмотки и сверху мотается вторая половина первичной обмотки. Так же, первичные полуобмотки могут иметь экран, в виде медной фольги.

Так вот, разматывая родные вторичные обмотки, можно посчитать количество витков, далее перемотать вторичную обмотку уже на несколько витков больше и восстановить верхнюю половину первичной обмотки. Тем самым мы сэкономим лакированный провод.

Лично я при переделке блоков питания ПК в регулируемый перематываю первичную и вторичную обмотки с нуля, пересчитывая их в программе Lite-CalcIT. При новом расчете следует учесть тот факт, что частота ШИМ у блоков питания ПК 30-36 кГц.

Приведу пример расчета и намотки импульсного трансформатора на сердечнике от БП ПК.

Скачиваем и запускаем программу Lite-CalcIT. Вбиваем нужные нам напряжения и диаметры обмоточных проводов. Также указываем схему преобразования и схему выпрямления. Частота преобразования в моем случае 50 кГц, если трансформатор рассчитывается для переделки БП ПК в регулируемый, то следует указать частоту преобразования 30 кГц, иначе из-за малого количества витков, сердечник войдет в насыщение и по первичной обмотке начнет протекать очень большой ток холостого хода.

Вторичных обмотки будет две, с отводом от середины. Номинальное напряжение указывается для одной обмотки. В моем расчете номинальное напряжение стоит 32 Вольта, это значит, что после выпрямления, относительно среднего вывода мы получим +32 Вольта и -32 Вольта. Так как я рассчитываю трансформатор под импульсный источник питания УНЧ, то мне нужно двухполярное питание +-32 Вольта, соответственно схема выпрямления указана двухполярной, со средней точкой.

Если рассчитывать трансформатор под переделку БП ПК, то ничего в программе менять не нужно, за исключением частоты (30 кГц), то есть будем иметь также две вторичных обмотки. Единственное, что изменится, это схема выпрямления, она будет однополярная со средней точкой.

Далее указываем габариты и другие параметры сердечника, добытого из БП ПК.

Ничего в расчете сложного нет. В ходе него я получил следующие параметры:

— Число витков первичной обмотки 38;

-Число витков вторичной обмотки 10+10 двумя жилами указанного провода.

Начинаем мотать транс.

38 Витков первичной обмотки в один слой не влезут на мой каркас, поэтому мотать буду в два слоя по 18 витков.

Подпаиваем к контакту провод и мотаем 18 витков, один к другому. Если смотреть на каркас сверху, то мотаю по часовой стрелке все обмотки.

Далее кладу слой изоляции. Изоляцию использую, какая есть, либо лавсановая пленка из ненужных обрезков витой пары, либо скотч.

После чего, не меняя направления, мотаем к основанию каркаса еще 18 витков, один к другому. Припаиваем контакт.

Кладем изоляцию. Все, первичка готова.

Пример намотки первичной обмотки на частоту 30 кГц.

По расчетам я получил количество витков первичной обмотки, равное 48. В первый слой я положил 35 витков.

Далее слой изоляции и остальные 13 витков, равномерно расположенных по всей длине каркаса.

Изолируем первичную обмотку от вторичной.

P.S. Если в один слой не влезает расчетное количество витков, то можно разделить на две равные половины, или мотать в один слой такое количество витков, которое влезет на всю длину каркаса. Остальное количество витков, которое не влезло, распределяем равномерно по всей длине каркаса сердечника.

Мотаем вторичную обмотку импульсного трансформатора.

Подпаиваем два провода к выводу нашего транса от БП ПК.

Мотаем в ту же сторону, что и первичную обмотку (в моем случае по часовой стрелке), 10 витков.

Оставляем хвост и изолируем.

Далее подпаиваем еще два провода к другим контактам.

Мотаем еще 10 витков, но уже в противоположную сторону предыдущей обмотки.

Оставляем хвост.

Теперь давайте разберемся, если нам отвод от середины не был бы нужен, то мы мотали бы от основания до верха по часовой стрелке 10 витков, потом слой изоляции, и далее в том же направлении еще 10 витков до основания каркаса.

В принципе можно и с отводом от середины так мотать, кому как удобней короче.

P.S. Обмотки должны быть намотаны, как можно симметрично и равномерно распределены по каркасу. Если полуобмотки получаться несимметричными, то будет разное напряжение в плечах.

Едем дальше. Опять изолируем вторичку, хотя крайнюю обмотку можно не изолировать, так лучше проходит охлаждение трансформатора.

Косу, которая получилась, перед скручиванием необходимо зачистить от лака. Далее скрутить и залудить. При желании можно надеть термоусадку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *