Форма тока холостого хода тороидальных трансформаторов

Данное исследование проводилось с целью экспериментального определения формы тока холостого хода тороидальных трансформаторов, применяемых в блоках питания аудиоаппаратуры Hi-End.

Было исследовано 2 тороидальных магнитопровода. Размеры магнитопроводов приведены в таблице.

Схема измерения представлена на рис 1.

 
Рис. 1. Схема измерения.
 
Использованы:
1.  ЛАТР 2А.
2.  Изолирующий  трансформатор 4:1.  Габаритная  мощность 200W,  первичная  обмотка 880
витков.  При  проведении  измерений  в  наихудшем  случае  на  его  первичную  обмотку
приходилось не менее 8 витков/Вольт
3.  Осциллограф С1-114/1.
4.  Милливольтметр переменного напряжения В3-56.
 
На испытуемые магнитопроводы намотано по 100 витков пробной обмотки проводом, штатно
используемым для первичной обмотки.
Напряжение  на  испытуемой  обмотке  поднималось  с  шагом 2  Вольта,  делался  снимок.
Чувствительность осциллографа в ходе измерений не менялась и составляла 5 mV/деление.
На  осциллограммах  показана форма  тока  в  цепи  испытуемой  обмотки. Напряжение  на  ней
измерено милливольтметром среднеквадратичных значений и пересчитано в отношение витков к
вольтам (Витки/Вольт):
 
Y_{витк/вольт} = 100 _витков/U_вольт
 
Форма  напряжения  на  пробной  обмотке  при  измерении  даже  в  наихудшем  измеряемом
случае  повторяет форму  сетевого  напряжения:  синус  с  уплощенной  верхушкой.  При  выходе  за
пределы проведенных измерений форма напряжения синуса искажается, примерно как ступенька
в  усилителе класса В без ОООС. Железо при этом начинает зудеть.
 
 
Результаты исследования сведены в две таблицы.

ФОРМА ТОКА ПРИ ДАННОМ ОТНОШЕНИИ ВИТКОВ/ВОЛЬТ.
Магнитопровод 140W: 60х100-32, сечение 6,4 см²
рекомендовано первичной 1000 витков (4,55 витков/Вольт)

10 витк/Вольт, 0,71 Тл	8,33 витк/Вольт, 0,85 Тл	7,14 витк/Вольт, 1 Тл
6,25 витк/Вольт, 1,14 Тл	5,56 витк/Вольт, 1,28 Тл	5 витк/Вольт, 1,42 Тл
4,55 витк/Вольт, 1,56 Тл рекомендовано.	4,17 витк/Вольт, 1,7 Тл	3,85 витк/Вольт, 1,98 Тл

ФОРМА ТОКА ПРИ ДАННОМ ОТНОШЕНИИ ВИТКОВ/ВОЛЬТ.
Магнитопровод 200W: 60х100-40, сечение 8 см²
рекомендовано первичной 850 витков (3,86 витков/Вольт)

8,33 витк/Вольт, 0,68 Тл	7,14 витк/Вольт, 0,8 Тл	6,25 витк/Вольт, 0,91 Тл
5,56 витк/Вольт, 1 Тл	5 витк/Вольт, 1,14 Тл	4,55 витк/Вольт, 1,25 Тл
4,17 витк/Вольт, 1,36 Тл	3,85 витк/Вольт, 1,48 Тл рекомендовано.	3,57 витк/Вольт, 1,6 Тл

 
Очевидно,  что  рекомендованное  производителем  отношение  витков/Вольт  близко  к
критическому и при 10% превышении сетевого напряжения железо будет насыщаться.
 
Индукцию в магнитопроводе можно вычислить для каждого случая по формуле
B_max=U_rms/(1,41*pi*ω*F*Q), где
U - напряжение на обмотке, среднеквадратичное, Вольт
ω - количество витков
Q - сечение сердечника, м² (с учетом заполнения железом)
pi - 3,14
F - частота (50 Гц)

 
При питании первичной обмотки от сети 220V  50Гц, удобно пользоваться формулой
B_max=10000/ω*Q, где
ω - количество витков
Q - сечение сердечника, см² (с учетом заполнения железом).
 
 
В случае применения измеренных сердечников в блоке питания Hi-End усилителя, исходя из результатов измерений, можно рекомендовать для тороида 140 W (6,4 см²) отношение не менее 6  витков/Вольт (1320  витков  для  данного  образца),  т.е. 1,18  Тл.  Для  тороида 200 W (8 см²)  не менее 5 витков/Вольт (1100 витков для данного образца), т.е 1,14 Тл.
 
Для Hi-End  изделия  индукцию  в  сердечнике  для  данного  образца  железа  лучше  не выбирать более 1,0 Тл. В таком случае будет получена низкая магнитная наводка и минимальный акустический шум. 
 

И. Виноградский aka ИГВИН