Оборудование / Электроинструмент / Расчет трансформатора с броневым магнитопроводом

Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50(72х18). Тороидальный тип: ОЛ70/110-60.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для расчёта трансформатора с броневым магнитопроводом:

  • напряжение первичной обмотки, U1 = 220 В;
  • напряжение вторичной обмотки, U2 = 36 В;
  • ток вторичной обмотки, l2 = 4 А;
  • толщина навивки a = 32 мм;
  • ширина ленты b = 50 мм;
  • ширина окна с = 18 мм;
  • высота окна h = 72 мм.

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. Для перестраховки расчитаем трансформатор с магнитопроводом типа ОЛ70/110-60.

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.

 

Формулы и таблицы для ручного расчет трансформатора:

1. Мощность вторичной обмотки;

f-tr-tor-01 

2. Габаритная мощность трансформатора;

f-tr-tor-02 

Табл.№1.

Величина Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]
2-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
КПД 0,50-0,60 0,60-0,80 0,80-0,91 0,91-0,94 0,94-0,95

3. Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;

f-tr-br-03  

4. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;

f-tr-tor-04 

5. Фактическая площадь сечения окна сердечника;

f-tr-br-05  

6. Величина номинального тока первичной обмотки;

f-tr-tor-06 

Табл.№2.

Величина Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]
2-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
COS Φ 0,85-0,90 0,90-0,93 0,93-0,95 0,95-0,93 0,93-0,94

7. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток (для I1 и I2);

f-tr-tor-07 

Табл.№3.

Конструкция магнитопровода Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт]
2-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневой/лент 3,8-3,5 3,5-2,7 2,7-2,4 2,4-2,3 2,3-1,8

8. Расчет диаметра проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции;

f-tr-tor-08 

9. Расчет числа витков в обмотках трансформатора;

f-tr-tor-09 

n - номер обмотки, 
U’ - падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. таблицу.

В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами.

Табл.№4.

Тор, величина U’ Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]
8-25 25-60 60-125 125-250 250-600
U’1 20-13 13-6 6-4,5 4,5-3 3-1
U’2 25-18 18-10 10-8 8-6 6-2

Табл.№5.

Конструкция магнитопровода Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт]
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневой/лент 1,55 1,65 1,65 1,65 1,65

10. Расчет числа витков приходящихся на один вольт;

f-tr-tor-10 

11. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;

f-tr-tor-11 

Sст ф – фактическое сечение стали имеющегося магнитопровода в месте расположения катушки;

Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе;

Вмах- магнитная индукция, см. табл.№5;

J - плотность тока, см. табл.№3;

Кок - коэффициент заполнения окна, см. табл.№6;

Кст - коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл.№7;

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц.

Табл.№6.

Конструкция магнитопровода Рабочее напряжение Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт]
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневой/лент до 100 В 0,15-0,27 0,27-0,29 0,29-0,32 0,32-0,34 0,34-0,38
100 – 1000 В 0,13-0,23 0,23-0,26 0,26-0,27 0,27-0,30 0,30-0,33

Табл.№7.

Конструкция магнитопровода Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм
0,08 0,1 0,15 0,2 0,35
Броневой/лент 0,87 0,88 0,90 0,91 0,93

Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.

Владимир (Гость)
17 июня 2015 / 20:01
Спасибо за таблицы. Огромное спасибо!
Андрей (Гость)
7 июля 2015 / 01:42
Вот спасибо, вернули он-лайн.
vinserg
22 июля 2015 / 19:45
Глобальное обновление ☺. Спасибо за помощь в отлавливани проблемм.

Написать комментарий

Максимальный размер загружаемого файла: 5 Мб