Простой расчет тороидальных трансформаторов (по таблице)

При изготовлении малогабаритной радиоэлектронной аппаратуры лучше всего использовать трансформаторы с тороидальным магнитопроводом.
 В сравнении с броневыми сердечниками из Ш-образных пластин они имеют меньший вес и габариты, обладают повышенным КПД, а их обмотка лучше охлаждается.
 Кроме того, при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует поле рассеяния и в большинстве случаев отпадает необходимость в экранировании трансформаторов.

В связи с тем, что полный расчет силовых трансформаторов на тороидальных сердечниках слишком громоздок и сложен, приводим таблицу, с помощью которой легко рассчитать тороидальный трансформатор мощностью до 120 Вт. Точность расчета вполне достаточна для любительской практики. Расчет параметров тороидального трансформатора, не вошедших в таблицу, аналогичен расчету трансформаторов на Ш-образном сердечнике.

Таблицей можно пользоваться при расчете трансформаторов на сердечниках из холоднокатаной стали Э310, Э320, Э330 с толщиной ленты 0,35—0,5 мм и стали Э340, Э350, Э360 с толщиной ленты 0,05—0,1 мм при частоте питающей сети 50 Гц. .При намотке трансформаторов допустимо применять лишь межобмоточную и наружную изоляции: хотя межслоевая изоляция и позволяет добиться более ровной укладки провода обмоток, из-за различия наружного и внутреннего диаметров сердечника при ее применении неизбежно увеличивается толщина намотки по внутреннему диаметру.

Для намотки тороидальных трансформаторов необходимо применять обмоточные провода с повышенной механической и электрической прочностью изоляции. При намотке вручную следует пользоваться проводами ПЭЛШО, ПЭШО. В крайнем случае можно применить провод ПЭВ-2. В качестве межобмоточной и внешней изоляции пригодны фторопластовая пленка ПЭТФ толщиной 0,01—0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06—0,012 мм или батистовая лента.

Пример расчета трансформатора.

Дано: напряжение питающей сети U_c = 220 В, выходное напряжение U_H = 12 В, ток нагрузки I_н = 3,6 А.

1. Определяют мощность вторичной обмотки:

P=U_нхI_н=12х3,6=43,2 Вт.

2. Определяют габаритную мощность трансформатора:

Величину КПД и другие необходимые для расчета данные выбирают по таблице из нужной графы ряда габаритных мощностей.

3. Находят площадь сечения сердечника:

4. Подбирают размеры сердечника D_c,d_c и h_c :

Ближайший стандартный тип сердечника — ОЛ50/80- 40, площадь сечения которого равна

(не менее расчетной).

5. При определении внутреннего диаметра сердечника должно быть выполнено условие: d_c>d'_c

то есть 5 > 3,8.

6. Предположим, выбран сердечник из стали Э320, тогда число витков на вольт определяют по формуле

7. Находят расчетные числа витков первичной и вторичной обмоток:

W_1-1=w₁*U_e=5,55х220=1221 виток, W_1-2=w₁*U_н=5,55х12=66 витков.

Так как в тороидальных трансформаторах магнитный поток рассеяния весьма мал, то падение напряжения в обмотках определяется практически лишь их активным сопротивлением, вследствие чего относительная величина падения напряжения в обмотках тороидального трансформатора значительно меньше, чем в трансформаторах стержневого и броневого типов. Поэтому для компенсации потерь на сопротивлении вторичной обмотки необходимо увеличить количество ее витков лишь на 3%.

W_1-2=66X1,03=68 витков.

8. Определяют диаметры проводов обмоток:

_где I₁ — ток первичной обмотки трансформатора, определяемый из формулы

Выбирают ближайший диаметр провода в сторону увеличения (0,31 мм):

Таблица для расчета тороидальных трансформаторов

Примечание. Р_г — габаритная мощность трансформатора w_t — число витков на вольт для стали Э310, Э320, Э330, w₂— число витков на вольт для стали Э340, Э350, Э360, S — площадь сечения сердечника, Δ—допустимая плотность тока в обмотках, η — КПД трансформатора.