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;
2. Габаритная мощность трансформатора;
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;
4. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;
5. Фактическая площадь сечения окна сердечника;
6. Величина номинального тока первичной обмотки;
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);
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;
9. Расчет числа витков в обмотках трансформатора;
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;
11. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;
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.
Комментарии
-
Владимир (Гость)
17 июня 2015 / 20:01#1 (1235) Ссылка на это сообщение -
Спасибо за таблицы. Огромное спасибо!
-
Андрей (Гость)
7 июля 2015 / 01:42#2 (1247) Ссылка на это сообщение
-
Вот спасибо, вернули он-лайн.
-
vinserg
22 июля 2015 / 19:45#3 (1258) Ссылка на это сообщение -
Глобальное обновление ☺. Спасибо за помощь в отлавливани проблемм.
-
xSHIKOx (Гость)
15 ноября 2018 / 21:01#4 (1878) Ссылка на это сообщение
-
спасибо за программу расчета довольно точно считает по сравнению с другими . сравнивал с с заводскими моточными данными
-
Игорь (Гость)
12 октября 2021 / 21:47#5 (2443) Ссылка на это сообщение
-
Неплохая программа,Спасибо автору!Единственное,немного перемудрили с количеством витков,реально нужно полученное при расчете количество витков еще умножать примерно на 1,5,тогда получается нормально по току холостого хода,тоже касается и расчета тороидального трансформатора,а так отлично и удобно,еще раз спасибо!
-
vinserg
12 октября 2021 / 22:04#6 (2444) Ссылка на это сообщение
-
Игорь, здравствуйте! Спасибо за рекомендацию. У вас есть формулы по которым можно скорректировать алгоритмы калькулятора?
-
Игорь (Гость)
16 октября 2021 / 23:20#7 (2445) Ссылка на это сообщение
-
Добрый вечер Уважаемый Vinserg,мне сложно сказать какую переменную лучше подкорректировать в формуле №9,но многолетний опыт намотки трансформаторов и старая "дедовская " известная формула -коэффициент качества железа (40-60) делить на площадь сечения сердечника трансформатора получаем примерно количество витков на 1в. А у Вас этот коэффициент равен примерно 25,так не бывает!)поэтому я и сказал,что для хорошего железа нужно Ваши расчеты количества витков умножить на примерно 1,5,а если железо не очень хорошее,то даже и на 2.и будет Отлично!Поэтому у парня с ником "Старик"при намотке тора и получился ток холостого хода больше 3-х ампер,Ему нужно было мотать 1400-1500 вит,на 6 см квадратных,было бы Ок! Всех Благ!Удачи!
-
Игорь (Гость)
17 октября 2021 / 00:04#8 (2447) Ссылка на это сообщение
-
Проще всего,в формуле №9 поменять число 45 на 75,без лишних обьяснений,и будет все Ок!Невозможно точно расчитать и намотать трансформатор виток в виток,да и не нужно это.Обычно трансформатор грубо прикидывается расчет,наматывается с небольшим избытком сетевой обмотки, настраивается по приборам,и мотаются вторичные и Все!)
-
vinserg
17 октября 2021 / 15:45#9 (2448) Ссылка на это сообщение
-
Игорь. спасибо за информацию. В ближайшее время калькулятор поправим.
-
Николай (Гость)
31 декабря 2021 / 21:01#10 (2457) Ссылка на это сообщение
-
Добавьте пожалуйста расчёт на две вторичные обмотки на разные напряжения.
Если конечно это не трудно. Очень надо. Заранее благодарю. -
vinserg
12 января 2022 / 06:15#11 (2461) Ссылка на это сообщение
-
Здравствуйте!
Просьбу рассмотрим. На данный момент предлагаю исходить из габаритной мощности трансформатора и суммы мощностей двух вторичных обмоток. Габаритная мощность трансформатора должна быть больше суммы мощностей вторичных обмоток.