Тороидальный трансформатор преимущества и недостатки – Преимущества тороидальных трансформаторов перед обычными трансформаторами с шихтованными сердечниками

Содержание

Преимущества тороидальных трансформаторов перед обычными трансформаторами с шихтованными сердечниками

talema logoКомпания TALEMA была основана в 1975г. в городе Мюнхен (Германия), имеет производство в Индии, офисы продаж в Ирландии и США.

В начале 1992 года TALEMA Group основала производство в Чешской республике, что привело к созданию в 2002 году компании NT Magnetics, которая стала основным заводом-изготовителем компонентов торговой марки TALEMA для всей Европы.

В настоящее время в NT Magnetics работает 140 человек (всего в Talema Group занято более 1000 работников). Компания специализируется на изготовлении тороидальных трансформаторов и компонентов на тороидальном сердечнике торговой марки TALEMA.

 

Преимущества тороидальных трансформаторов перед обычными трансформаторами с шихтованными сердечниками:

1. Качество

Продукция соответствует самым высоким стандартам и имеет много международных сертификатов и свидетельств, включая UL, EN, VDE , IEC, в том числе и ГОСТ-Р.

tistand

Контроль качества производится на протяжении всего процесса производства трансформаторов «Talema».

kachestvo

2. Меньший объём
Использование тороидальных трансформаторов с монтажными креплениями и клеммниками экономит до 50 % объёма, а применение тороидальных трансформаторов с простыми проволочными выводами экономит до 64 % занимаемого объёма по сравнению с традиционными трансформаторами.
При мощности до 1000 ВА можно использовать для крепления центральный клеммник или болт с гайкой, что обычно бывает достаточным и не требует применения дополнительного крепежа.

3. Меньший вес
Экономия до 50 % и более.

 kg

Таблица 1. Типовые весовые параметры

Весовые параметры
Размер, ВА Вес (кг)
Шихтованные Тороидальные Экономия % Шихтованные Тороидальные Экономия %
Горизонтальный монтаж Вертикальный монтаж
200 3,5 2.0 1,5 43.7 3,5 1,9 1,6 42.5
250 4,1 2,6 1,5 36.6 4,1 2,5 1,6 37.9
320 5,3 3,1 2,2 40.7 5,3 3,0 2,3 42.5
400 6,7 3,8 2,9 43.8 6,7 3,7 3,0 45.2
500 8,6 4,4 4,2 48.9 8,6 4,3 4,3 50.2
630 10,1 5,4 4,7 47.0 10,1 5,2 4,9 48.1
800
13,1
6,4 6,7 51.0 13,1 6,3 6,8 51.9
1000 14,7 7,6 7,1 48.3 14,7 7,4 7,3 49.7
1500 18.0 10,8 7,2 40.0 18.0 10,7 7,3 40.6
2000 24.0 14,5 9,5 39.6 24.0 14,3 9,7 40.4
2500 27.0 17,1 9,9 37.7 27.0 16,9 10,1 37.3
3000 31.0 20,3 10,7 34.6 31.0 20,1 10,9 35.0
4000 40.0 26.0 14.0 35.0 40.0 25,9 14,1 35.3

 

Тороидальный (кольцевой) сердечник имеет идеальную форму, позволяющую изготовить трансформатор с использованием минимального количества материалов. Все обмотки равномерно распределены по всей окружности сердечника, благодаря чему значительно уменьшается длина обмотки. Это ведёт к уменьшению сопротивления обмотки и повышению КПД.
В тороидальных трансформаторах возможно использование более высокой магнитной индукции, так как магнитный поток проходит в том же направлении, в каком ориентированы домены стали сердечника. Можно использовать более высокую плотность тока в проводах, так как вся поверхность сердечника позволяет эффективно охлаждать обмотки тороидального трансформатора. Потери в сердечнике весьма низки — типовое значение составляет 1,1 Вт при индукции 1,7 Тл и частоте 50/60 Гц. Низкий ток намагничивания обеспечивает отличные температурные характеристики тороидального трансформатора.

4. Более высокий коэффициент полезного действия
Тороидальные трансформаторы «Talema» изготавливаются из высококачественных материалов, что позволяет достичь более высокой магнитной индукции при низких потерях в сердечнике.

5. Экономия энергии
Достигает 86 % на холостом ходу и 36 % при работе под нагрузкой. Применение тороидальных трансформаторов «Talema» вместо обычных броневых трансформаторов обеспечивает существенную экономию энергии, как показано в таблице 2.

Таблица 2. Типовые потери в тороидальных трансформаторах

Размер, ВА Экономия энергии , Вт
Шихтованные Тороидальные Экономия % Шихтованные Тороидальные Экономия %
Потери без нагрузки Потери при нагрузке (Uвх=230 В)
63
100
4.8
6.0
0.8
1.0
4.0
5.0
86.3
83.3
9,5
13.0
6.4
10.7
3.1
2.3
32.6
17.7
160
250
7.5
11.0
1,6
2.6
5.9
6.5
78.7
80.0
17.6
25.0
14.1
19.3
3.5
5.7
19.7
22.8
400
630
18.0
24.0
5,1
6.9
12.9
17.1
71.7
71.3
32.0
37.8
25.7
34.0
6.3
3.8
19.7
10.1
1000
1600
27.0
38.0
10.6
16.3
16.4
21.7
60.7
57.1
53.0
76.8
39.1
55.1
13.9
21.7
26.2
28.3
2500
4000
49.0
70.0
26.0
39.5
23.0
30,5
46.9
43.6
100.0
140.0
70.7
90.0
29,3
50,0
29.3
35.7

Окупаемость применения тороидальных трансформаторов в составе различных приборов за счёт высокого КПД составляет 2-3 года. В современном мире, где учитывается каждый потребляемый Ватт мощности, применение тороидальных трансформаторов может быть преимуществом перед конкурентами.

6. Гибкость размеров
Тороидальные трансформаторы «Talema» предлагают высокую степень гибкости размеров в сравнении с обычными броневыми трансформаторами. Поскольку сердечники тороидальных трансформаторов изготавливаются на собственных заводах «Talema», это позволяет изготовить сердечник практически любого диаметра и высоты. Конструкторы «Talema» тесно сотрудничают с группой клиентских проектов и могут «на заказ» спроектировать тороидальный трансформатор так, чтобы он точно входил в ограниченное пространство, что, как правило, невозможно при использовании обычных трансформаторов.

trans2

7. Простой монтаж
Стандартный монтаж трансформаторов мощностью до 1 кВА осуществляется посредством одной центрирующей металлической шайбы и монтажного болта или клеммника, проходящего сквозь центральное отверстие тороидального трансформатора, что обеспечивает быстрый и простой монтаж. Другие способы монтажа:
— заливка компаундом центрального отверстия с латунными втулками
— помещение в пластмассовый или металлический корпус с последующей заливкой компаундом
— монтажные рейки (мощность от 200 ВА до 7,5 кВА)
— исполнение для монтажа на печатные платы
Для облегчения замены обычных трансформаторов тороидальными, группа «Talema» разработала серию монтажных креплений, позволяющих устанавливать тороидальный трансформатор на место, которое ранее занимал обычный трансформатор. Возможно изготовление специальных креплений трансформатора, либо смещение отверстий в стандартных креплениях.

8. Более низкий уровень шума
Cердечники «Talema» изготавливаются из сплошной стальной ленты, концы которой приварены с обеих сторон, что исключает саму возможность вибрации. Медная обмотка, плотно облегающая всю окружность сердечника, обеспечивает дополнительную прочность. Качество стали обеспечивает низкую магнитострикцию и низкие потери на рассеяние. Эта комбинация качеств почти полностью устраняет шум, наблюдаемый при эксплуатации обычных трансформаторов.

9. Небольшое рассеяние
Приблизительно на 85 — 95 % меньшее рассеяние по сравнению с обычными трансформаторами. Низкое значение рассеяния является важным аспектом для разработчиков оборудования, так как это явление может создавать нежелательные влияния на чувствительные электронные цепи. Тороидальный трансформатор обеспечивает общее снижение уровня магнитных помех в соотношении 8:1 по сравнению с традиционными трансформаторами рамочной формы.

10. Цена и ценность
Передовые производственные технологии и экономия материалов делают современные тороидальные трансформаторы выгодными в ценовом отношении по сравнению с обычными трансформаторами аналогичной мощности. Если учесть прочие скрытые преимущества, такие как низкое рассеяние, экономия энергии во время эксплуатации, меньшие габариты и вес, выгода от применения тороидальных трансформаторов существенно возрастает. В общем и целом, чем больше мощность тороидальных трансформаторов, тем ниже их цена по сравнению с традиционными трансформаторами.

11. Группа «Talema»
Специалисты «Talema» по проектированию тороидальных трансформаторов помогут найти решение, удовлетворяющее всем требованиям наших клиентов: от проекта до выпуска готовой продукции. Собственный опыт позволяет компании добиваться максимальной мощности трансформатора при минимальных размерах. Благодаря наличию заводов в разных странах, группа «Talema» широко развивает международную деятельность по производству тороидальных трансформаторов.

 

Дополнительную информацию о материалах статьи можно получить, обратившись по электронной почте Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

 

TALEMA — мировой лидер в производстве тороидальных трансформаторов и индуктивных компонентов на тороидальном сердечнике.

Какие преимущества использования тороидальных трансформаторов?

    Тороидальный трансформатор получил свое название благодаря внешнему виду-фигуре тор. Напоминает форму пончика.Конструктивно представляет собой кольцо, намотанное из рулонной ламинированной трансформаторной стали,либо из прессованного порошка (феррит, альцифер…) вокруг которого намотана кольцевая обмотка. Эти трансформаторы используются в различных приложениях, таких как -усилители, источники питания и инверторы и многих других. Существует множество причин, по которым тороидальные трансформаторы  зарекомендовали себя лучше,чем другие обычные трансформаторы, некоторые из которых упомянуты ниже.  

1.Малый размер и легкий вес. Тороидальный трансформатор — это почти половина размера и веса других стандартных трансформаторов такой же мощности! Потому что идеальная форма трансформатора требует наименьшего расхода материала. Кроме того, обмотки симметрично распределены по всему сердечнику, что делает длину провода очень короткой. Компактный размер делает его  полезным для использования в небольших компактных электрических изделиях.

2.Гибкие размеры. В то время как поперечное сечение тороидального трансформатора остается постоянным, высоту и диаметр можно изменять в зависимости от мощности . Это означает, что тороидальные трансформаторы могут использоваться в устройствах, где другие трансформаторы не подходят.

3.Легкость в монтаже Тороидальные трансформаторы требуют только одного центрального болта для монтажа. Это приводит к более быстрому и простому монтажу трансформаторов, что сокращает время сборки при производстве оборудования. С другой стороны, для других стандартных трансформаторов требуется четыре винта. Тороидальные трансформаторы можно монтировать с помощью монтажных пластин без давления, заливки в центр смолы с латунными вставками, монтажа на печатной плате или полной герметизации в пластиковых или металлических корпусах.

4.Высокая эффективность КПД трансформатора может быть опред елен как полезная выходная мощность, подаваемая на нагрузку, деленная на мощность, подводимую к трансформатору. Разница между этими двумя значениями определяется потерями в сердечнике и обмотках. Тороидальные трансформаторы, как правило, эффективны на 90-95% по сравнению с КПД других трансформаторов, который обычно меньше 90%. Эта лучшая эффективность достигается за счет использования в сердечнике высококачественной зернистой стали и обмоток, которые распределены симметрично по всей окружности сердечника.

5.Низкий механический шум Когда обмотки и слои сердечника вибрируют из-за сил между витками катушки и расслоением сердечника, в трансформаторах возникает слышимый гул. Кроме того, гул увеличивается со временем, когда ламинирующий слой начинает ослабевать. Конструкция затянута резьбовой шпилькой,которая также со временем ослабевает. Но конструкция тороидальных трансформаторов помогает ослабить акустический шум! Сердечник плотно, с предварительным натяжением намотан, точечно сварен и отожжен. Равномерная намотка сердечника не оставляет воздушных зазоров, таким образом не остается незакрепленных вибрирующих  листов, что в конечном итоге приводит к снижению шума. Даже если гул слышен при включении питания, он затихает до более тихого уровня через несколько секунд.

6.Слабое магнитное поле Из-за уникальной конструкции тороидальных трансформаторов они излучают около 1/10 магнитного поля  трансформаторов других конструкций. Это магнитное поле преобразует энергию от первичной к вторичной обмоткам. Тем самым нет необходимости в каком-либо специальном экранировании, что делает эти трансформаторы подходящими  для применения в чувствительном электронном оборудовании, таком как медицинское оборудование, ЭЛТ и усилители низкого уровня.

Все вышеперечисленные преимущества ясно показывают, почему тороидальные трансформаторы намного лучше по сравнению с другими стандартными трансформаторами. Вы можете связаться с менеджером нашей компании , чтобы получить лучший в своем классе тороидальный трансформатор в Украине сегодня!

 

Тороидальный трансформатор преимущества и недостатки

Тороидальный магнитопровод или сердечник нужен для двух вещей. Во-первых, он обеспечивает требуемое значение индуктивности первичной обмотки. Во-вторых, используется, чтобы уменьшить концентрацию магнитного потока внутри обмоток. Такие устройства называют еще кольцевыми ленточными магнитопроводами, потому что производители навивают ленту на оправу определенного размера, в конечном итоге получая кругообразную форму. Изготавливают их по ГОСТу 24011. Основным используемым материалом является электротехническая сталь, которая имеет высокую магнитную проницаемость. Сами тороидальные трансформаторы имеют слабое внешнее рассеивание, и нечувствительны к магнитному полю извне. С помощью разрезного магнитопровода создаются детали с немагнитными зазорами. Результатом использования таких элементов является уменьшение геометрических и массовых характеристик устройств, потому что, чтобы получить требуемые электрические параметры, необходимо меньшее количество кругов обмотки.

Больше о параметрах магнитопроводов можно узнать, перейдя по ссылке МИРСО МАРИЯ. Там представлены все популярные виды стандартных сердечников.

Чем характеризуются?

Основными отличиями считают то, что:


  • Используются материалы различной толщины, что способствует их функционированию при повышенных частотах.
  • Применяются магнитные материалы. Особенно холоднокатаные стали. Их свойства распределяются рациональнее, чем у других устройств пластинчатого типа.
  • Имеют повышенный коэффициент потерь за счет междустычных зазоров.
  • Более дешевая себестоимость.

Тороидальный магнитопровод купить по отличной цене можно на сайте МИРСО МАРИЯ.

Где используются?

Такие устройства служат основой для установки обмоток, отводов и прочих комплектующих трансформаторов. Устанавливают их с целью замкнуть магнитные потоки, которые возникают в обычных устройствах и менее сложных аппаратах. Из них изготавливаются силовые маломощные однофазовые трансформаторы. Устанавливаются в радиотехническую и электронную аппаратуру. Применимы в бытовой технике.

Тороидальный магнитопровод, цена которого приятно удивит на сайте МИРСО МАРИЯ, при правильном монтаже и э

Преимущества тороидальных трансформаторов | импульсные тороидальные трансформаторы

Любая электронная или радиотехника может иметь в своей конструкции блоки питания импульсного типа. В связи с этим, для масштабирования величины входного напряжения были разработаны импульсные тороидальные трансформаторы.

Особенности работы

Импульсная преобразовательная техника функционирует немного иначе, чем обычная, ввиду формы входного тока. Принцип следующий. На первичную обмотку приходит не синусоидальный сигнал, а однополярные токовые импульсы с постоянной составляющей. Из-за этого трансформатор работает в режиме непрерывного подмагничивания.

Схема включения устройства такая же, как и у обычного, но петля гистерезиса будет отличаться. При импульсном режиме на ней будут появляться обратные выбросы энергии, которая накопилась при перемагничивании сердечника. Входной ток тоже будет изменять форму. При совмещении линейного и нагрузочного, токовая картина будет трапециевидной. При всем этом уровень напряжения в первом и втором цикле петли будет неизменным. На выходе вторичной обмотки имеется стандартный переменный ток.

Требования к импульсным трансформаторам

Импульсные преобразователи, как и любые другие, должны соответствовать следующим требованиям:

  • Точность. При проектировании любого устройства расчет параметров трансформатора должен быть максимально правильным для достижения наивысшего КПД.
  • Требования по эксплуатации. Трансформатор должен быть надежным, иметь высокую устойчивость к перегрузкам и электрическую прочность. Низкая подверженность механическим и климатическим воздействиям тоже необходима.
  • ТЭТ. Технико-экотомические требования включают затратность производства, уровень потерь и габариты, сферу применения трансформатора.

Соблюдение этих требований позволяет максимизировать эффективность работы преобразователя.

Преимущества тороидальных трансформаторов

В импульсной технике, важным критерием при выборе трансформационного оборудования являются размеры. Учитывая малые габариты, преобразователи с тороидальными сердечниками подходят лучше всего. Причины использования именно этого типа следующие:

  • маленький вес;
  • низкая шумность;
  • высокий КПД;
  • удобный крепеж и замена;
  • низкое значение потерь.

Тороидальные трансформаторы так же более удобны для намотки магнитопровода и его последующей изоляции. Витки могут крепиться как методом проклейки или пропитки лаком, так и с использованием самоклеющихся пленок или проводов. При заказе трансформатора на сайте предприятия «МИРСО МАРИЯ» имеется возможность выбрать способ намотки витков, мощность трансформатора и сердечник тороидального трансформатора.

Борьба с искажениями

При импульсном режиме работы трансформатора существует явление искажения формы этих импульсов. Из-за разной величины деформации сигнала, иногда очень сложно подобрать правильный импульсный преобразователь. Поэтому вдобавок к нему в сеть нужно ставить демпфирующие фильтры на маломощных резисторах.

Железо для тороидального трансформатора — Морской флот

Основным элементом блока питания является трансформатор. Иногда его можно приобрести в специализированных магазинах, на радиорынке либо через интернет. Но чаще всего трансформатор с необходимыми параметрами купить не удается. Для изготовления трансформатора самостоятельно вначале нужно определиться с типом железа. Наиболее распространены трансформаторы из Ш-образных пластин. Вместе с тем, трансформаторы на тороидальном железе (бублик из железной ленты) в сравнении с трансформаторами на броневых сердечниках из Ш-образных пластин имеют меньший вес и габариты. Также торы отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД. При равномерном распределении обмоток по периметру тороидального сердечника практически отсутствует поле рассеяния и в большинстве случаев отпадает необходимость в экранировании трансформатора. Хотя при построении качественного усилителя экраном пренебрегать не стоит.

Железо для тороидального трансформатора

Кроме этого, даже на самом лучшем железе при индукции 15000 Гс в тороидальном трансформаторе ток намагничивания имеет форму импульсов с пикфактором 5. 50. Это является источником мощных помех с довольно широким спектром. Более-менее синусоидальным ток х.х. становится при индукции менее 6000 Гс для стали 3410 и 8000. 9000 Гс для 3425. Пониженная индукция заметно удорожает и утяжеляет трансформатор, что для серийной аппаратуры крайне нежелательно. Однако, для снижения помех в усилителе мощности звуковой частоты имеет смысл идти на снижение индукции в трансформаторе блока питания. В данном случае работает правило — «Чем меньше индукция, тем лучше».

Для расчета параметров тороидального трансформатора очень удобно пользоваться калькулятором. Он позволяет быстро посчитать параметры трансформатора, имея в наличии готовый тор. Для Hi-End УМЗЧ рекомендуется индукцию в сердечнике из российского (советского) железа не выбирать более 1,0 Тл. Для импортного железа (тор из старого ИБП) допустимо 1,2 Тл. В таком случае будет получена низкая магнитная наводка и минимальный акустический шум от трансформатора.

Перед намоткой тороидального трансформатора необходимо подготовить выбранный сердечник: вначале снять фаску полукруглым напильником со всех острых краев бублика, затем по торцу тора обвести карандашом и вырезать из плотной бумаги (открытки) щечки, приклеить щечки на боковинки тора, обклеить внешнюю и внутреннюю сторону сердечника обычной бумагой. Возможны другие варианты изоляции сердечника. Главное предотвратить возможное замыкание первичной обмотки на сердечник трансформатора в результате возможного продавливания изоляции и повреждения лака обмоточного провода на острых краях тора при намотке.

Железо для тороидального трансформатораЖелезо для тороидального трансформатораЖелезо для тороидального трансформатора

Для намотки тороидального трансформатора я использую челнок из дерева или текстолита на концах которого делаю вырезы в виде ласточкиного хвоста. Челнок легко изготовить из деревянной ученической линейки длиной 20 – 30 см. А чтобы она не треснула вдоль при намотке на нее моточного провода «ласточкин хвост» укрепляется бумажным скотчем (3 – 4 витка в поперек). При намотке вручную следует пользоваться проводами ПЭЛШО, ПЭШО. В крайнем случае можно применить широко распространенный моточный провод ПЭВ-2 или ПЭТВ-2. В качестве межобмоточной и внешней изоляции пригодны фторопластовая пленка ПЭТФ толщиной 0,01-0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06-0,12 мм или батистовая лента, я же использовал фторопластовую пленку.

Железо для тороидального трансформатораЖелезо для тороидального трансформатора

После намотки расчетного количества витков первичной обмотки желательно измерить ток холостого хода трансформатора. Для этого подключаем тестер последовательно с первичной обмоткой в режиме амперметра. Для избегания всяких ЧП последовательно с первичкой можно включить лампочку на 220 В и мощностью 40 Вт. Лампочка будет гореть если число витков мало. Если транс намотан правильно, то нить накала должна иметь розовый оттенок. Тороидальный трансформатор имеет большие пусковые токи, в момент запуска перегрузки могут достигать 160 раз. Поэтому запуск трансформатора необходимо делать не через тестер, а при помощи «перемычки», которая потом размыкается и ток начинает течь через тестер.

Для измерения тока холостого хода я использую следующую схему:Железо для тороидального трансформатора

Последовательно с первичной обмоткой трансформатора включаю резистор номиналом 10 Ом, подаю напряжение сети и замеряю на нем падение напряжения. Соответственно ток холостого хода равен I=U/R. В моем случае 0,045 В / 10 Ом = 0,0045 А. или 4,5 мА.

Норма тока холостого хода для каждого трансформатора индивидуальна и обычно не превышает 50 мА при напряжении 220 В. Здесь основное правило — «Чем ниже ток х.х., тем лучше», тем форма тока холостого хода больше похожа на синус.

Для тороида в блоке питания УМЗЧ ток х.х.:

  • 20-30 мА — «удовлетворительно»,
  • 10-20 — «хорошо»,
  • меньше 10 мА — «отлично».

Для вычисления количества витков первичной обмотки любым подручным проводом (в моем случае мгтф) наматываю вторичную обмотку, подав сетевое напряжение на первичную обмотку замеряю напряжение на вторичной обмотке.

Железо для тороидального трансформатора

У меня на 4 витках вторички тестер показывает 0,581 В. Соответственно количество витков первичной обмотки будет равно: U сети х N вторички / U вторички. На момент измерений в сети было 230 В. В цифрах получаем: 230 В х 4 витка / 0,581 В = 1583 витка.

Железо для тороидального трансформатора

Еще пару слов о намотке трансформатора. В целях максимального уменьшения помех, излучаемых тороидальным трансформатором, необходимо равномерно заполнять моточным проводом каждый слой обмоток. Если первую половину обмотки вы укладывали витки вправо, то вторую половину обмотки витки необходимо укладывать влево, не меняя при этом направление укладки самих витков вокруг сердечника. Если необходимо намотать две одинаковые обмотки (характерно для УМЗЧ) на шпулю сматвается двойной провод, а затем со шпули укладываются витки двух вторичек одновременно, как показано на фото.

В моем случае три слоя первички уложены в одну сторону, и еще три слоя в другую. Выводы первички сделаны как можно ближе друг к другу. Две вторички намотаны аналогично, два слоя укладывались в одну сторону и еще 2 слоя в другую. С соблюдением данных правил мною был изготовлен тороидальный трансформатор мощностью 120 Ват для усилителя Василича с N-канальным выходным каскадом Алексея Никитина, обеспечивший минимальные наводки на входные цепи УМЗЧ.

Буду рад если мой опыт изготовления тороидальных трансформатором будет полезен Вам.

На сегодняшний день многие домашние электрики задумываются о том, как сделать тороидальный трансформатор. Этот спрос на него обеспечен тем, что он имеет сердечник, который значительно лучше по сравнению с другими. Он имеет меньший вес, который может отличаться в полтора раза. Также и КПД этого трансформатора будет значительно выше.

Вот основные причины, которые останавливают многих мастеров при его изготовлении:

  1. Достаточно сложно найти подходящий сердечник.
  2. Его изготовление занимает много времени.

Тороидальный трансформатор и его расчет

Для того чтобы значительно облегчить расчет тороидального трансформатора вам необходимо знать следующие данные:

  1. Выходное напряжение, которое будет подаваться на первичную обмотку U.
  2. Диаметр сердечника внешний D.
  3. Внутренний диаметр сердечника d.
  4. Магнитопровод

Площадь поперечного сечения S будет определять мощность трансформатора. Оптимальным значением на сегодняшний день считается 45-50 см. Рассчитать это значение достаточно просто и сделать это можно с помощью формулы:

Наиболее важной характеристикой сердечника считается площадь его окна S. Этот параметр будет определять интенсивность отвода избытков тепла. Оптимальное значение этого параметра может составлять 80-100 см. Вычисляется он по формуле:

Благодаря этим значениям вы легко рассчитаете его мощность по формуле:

P = 1,9 * Sc * S, где Sc и S необходимо брать в квадратных сантиметрах, а P получится в ваттах. Затем вам потребуется найти число витков на один вольт:

Когда значение k вам станет известным, то можно будет рассчитать количество витков во вторичной обмотке:

Производить расчеты лучше, если в качестве исходного значения использовать напряжение на вторичной обмотке:

W1 = (U1 * w2) / U2, где U1 – это напряжение, которое подводят к первичной обмотке, а U2 снимаемое со вторичной.

Сварочный ток проще всего регулировать с помощью изменения числа витков в первичной обмотке, так как здесь существует меньшое напряжение.

Изготовление тороидального сердечника

Тороидальные трансформаторы содержат в своей конструкции сложный сердечник. Лучшим материалом для его изготовления считается трансформаторная сталь. Для того чтобы изготовить сердечник тороидального трансформатора вам необходимо использовать стальную ленту. Ее необходимо свернуть в рулон, который будет иметь форму Тора. Если у вас уже есть такая форма, то никаких проблем возникнуть не должно.

Если значение внутреннего диаметра d будет недостаточным, то часть ленты необходимо отмотать. В результате этого у вас возрастут оба диаметра, и увеличится площадь всей поверхности. Правда при этом у вас может уменьшиться площадь поперечного сечения.

Хороший готовый сердечник вы также можете найти на лабораторном автотрансформаторе. Вам следует перемотать его обмотки. Измерительные трансформаторы имеют более простой сердечник.

Еще к одному способу изготовления тороидального сердечника относят использование пластин от неисправного промышленного трансформатора. Сначала из этих закрепок вам потребуется изготовить обруч. Его диаметр должен составлять 26 см. Внутрь этого обруча необходимо постепенно вставлять пластины. Следите за тем чтобы они не разматывались.

Если тороидальный трансформатор наберет необходимое сечение, тогда его магнитопровод готов. Для увеличения S вам необходимо сделать два тороида. Они должны иметь одинаковые размеры. Их края необходимо будет закруглить с помощью напильника. Из картона необходимо сделать два специальных кольца и две полоски для Тора. После их наложения все элементы следует обмотать изоляционной лентой. Теперь ваш магнитопровод готов.

Намотка тороидального трансформатора

Намотка тороидального трансформатора – это достаточно сложный процесс, который занимает много времени. Тороидальный трансформатор имеет одну из наиболее сложных намоток. Наиболее простым способом считается использование специального челнока. На него следует намотать провод нужной длины и затем его через отверстия. Он имеет сложную конструкцию, но это не влияет на принцип работы трансформатора тороидального. После пропуска через челнок у вас начнет формироваться соответствующая обмотка.

Челнок обычно изготавливается из дерева. Его толщина составляет 6 мм длина 40 см, а ширина 4 см. В его торцах вам следует сделать полукруглые вырезы. Для оценки его длины вам необходимо намотать провод на челнок, а значение умножить на количество витков. В этом случае запас должен составлять 20%.

Намотку необходимо делать с помощью кругового челнока. В качестве заготовки вам могут послужить согнутые пластмассовые трубы или обруч. Обруч необходимо распилить в одном месте и продеть его сквозь внутреннее окно сердечника. Провод в нескольких местах следует зафиксировать изолентой. Она не даст вашему проводу рассыпаться.

Надеемся, что благодаря этой статье вы самостоятельно сможете изготовить тороидальный трансформатор своими руками.

Железо для тороидального трансформатораТрансформатор переводится с латинского как «превращатель», «преобразователь». Это электромагнитное устройство статического типа, предназначенное для преобразования переменного напряжения или электрического тока. Основу любого трансформатора составляет замкнутый магнитопровод, который иногда называют сердечником. На сердечник наматываются обмотки, которых может быть 2−3 и более в зависимости от вида трансформатора. Когда на первичной обмотке возникает переменное напряжение, внутри сердечника возбуждается магнитный ток. Он, в свою очередь, вызывает на остальных обмотках токовое переменное напряжение с точно такой же частотой.

Обмотки различаются между собой количеством витков, что определяет коэффициент изменения величины напряжения. Иными словами, если вторичная обмотка имеет в своём составе в два раза меньше витков, то на ней возникает переменное напряжение по величине в два раза меньшее, чем на обмотке первичной. Но мощность тока при этом не меняется. Это делает возможным работу с токами большой силы при относительно небольшом напряжении.

Виды трансформаторов

В зависимости от формы магнитопровода различают три вида трансформаторов:

  • Железо для тороидального трансформатораБроневой. Имеет квадратную форму с двумя боковыми, одним центральным и двумя поперечными стержнями. При этом эффективно используется только центральный стержень. Именно на него надевается обмотка. Поэтому КПД данного устройства не очень высокое. Образует два витка магнитного поля. Данный трансформатор рассчитан на большие нагрузки. Этим объясняется его очень большой вес.
  • Стержневой. В каком-то смысле похож на первый вид. По форме это половинка от броневого магнитопровода. Имеет в своём составе два боковых сердечника и два поперечных. Магнитное поле одновитковое, и, как следствие, мощность у него меньше. КПД у такого трансформатора составляет 40%.
  • Тороидальный. Своё название получил за счёт оригинальной формы. В математике существует такое понятие, как тороидальная поверхность. Если говорить проще — это объёмный круг или форма бублика. Благодаря такой форме магнитопровода тороидальные трансформаторы имеют самый высокий уровень КПД, приближающийся к 100%. Поэтому такие трансформаторы всегда имеют меньшие размеры при одинаковой мощности, по сравнению с другими видами. Ввиду того, что обмотки равномерно распределяются по всей площади сердечника, происходит более эффективное охлаждение витков. Что, в свою очередь, позволяет максимально нагружать такие устройства без возникновения опасности перегрева.

Материалы пластин

Сердечники для трансформаторов изготавливают либо из металла, либо из феррита. Феррит, или ферромагнетик, — это железо с особым строением кристаллической решётки. Применение феррита увеличивает КПД трансформатора. Поэтому чаще всего сердечник трансформатора изготавливается именно из феррита. Существует несколько способов изготовления сердечника:

  • Из наборных металлических пластин.
  • Из намотанной металлической ленты.
  • В виде отлитого из металла монолита.

Любой трансформатор может работать как в повышающем, так и в понижающем режиме. Поэтому условно все трансформаторы делятся на две большие группы. Повышающие: на выходе напряжение больше, чем на входе. Например, было 12 В, стало 220 В. Понижающие: на выходе напряжение ниже, чем на входе. Было 220, а стало 12 вольта. Но в зависимости от того, на какую обмотку подаётся первичное напряжение, можно понижающий трансформатор превратить в повышающий, который 10 А превратит в 100 А.

Тороидальный трансформатор своими руками

Тороидальный трансформатор, или просто тор, чаще всего изготавливают в домашних условиях в качестве главной детали для домашнего сварочного аппарата и не только. По сути, это самый распространённый вариант трансформатора, впервые изготовленный ещё Фарадеем в 1831 году.

Преимущества и недостатки тора

Тор обладает несомненными достоинствами по сравнению с другими видами:

  • Железо для тороидального трансформатораОтносительно небольшие размеры.
  • Очень сильный выходной сигнал.
  • Обмотки имеют маленькую длину, и, как следствие, эти устройства характеризуются небольшим сопротивлением и очень высоким КПД.
  • Благодаря своей форме легко устанавливаются и также легко демонтируются в случае необходимости.

Простейший тор состоит из двух обмоток на своём кольцевидном сердечнике. Первичная обмотка соединяется с источником электрического тока, вторичная идёт к потребителю электроэнергии. Посредством магнитопровода происходит объединение обмоток и усиление их индукции. Когда включается питание, в обмотке первичной возникает переменный магнитный поток. Соединяясь со вторичной обмоткой, этот поток порождает в ней электромагнитную силу. Величина этой силы зависит от количества намотанных витков. Изменяя число витков, можно преобразовывать любое напряжение.

Расчет мощности тороидального трансформатора

Изготовление сварочного тороидального трансформатора в домашних условиях начинается с расчёта его мощности. Основным параметром будущего тора является ток, который будет подаваться на сварочные электроды. Чаще всего для бытовых нужд вполне достаточно электродов диаметром 2−5 мм. Соответственно, для таких электродов мощность тока должна быть в пределах 110−140 А.

Мощность будущего трансформатора рассчитывается по следующей формуле:

U — напряжение холостого хода

cos f — коэффициент мощности, равный 0.8

n — коэффициент полезного действия, равный 0.7

Далее расчётная величина мощности с помощью соответствующей таблицы сверяется с размером площади сечения сердечника. Для домашних сварочных трансформаторов это значение, как правило, равно 20−70 кв. см в зависимости от конкретной модели.

Железо для тороидального трансформатора

После этого с помощью следующей таблицы подбирается количество витков провода по отношению к площади сечения сердечника. Закономерность простая: чем больше площадь сечения магнитопровода, тем меньшее количество витков наматывается на катушку. Непосредственное количество витков вычисляется по следующей формуле:

U — напряжение тока на первичной обмотке.

I — ток вторичной обмотки, или сварочный ток.

S — площадь сечения магнитопровода.

Количество витков на вторичной обмотке вычисляется по следующей формуле:

Тороидальный сердечник

Тороидальные трансформаторы имеют достаточно сложный сердечник. Лучше всего его изготавливать из специальной трансформаторной стали (сплав железа с кремнием) в виде стальной ленты. Лента предварительно свёртывается в габаритный рулон. Такой рулон, по сути, уже имеет форму тора.

Где взять готовый сердечник? Неплохой тороидальный сердечник можно обнаружить на старом лабораторном автотрансформаторе. В этом случае будет необходимо размотать старые обмотки и намотать новые на уже готовый сердечник. Перемотка трансформатора своими руками ничем не отличается от намотки нового трансформатора.

Особенности намотки тора

Первичная обмотка осуществляется медным проводом в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции. Ни в коем случае нельзя использовать провода в резиновой изоляции. Для силы тока на первичной обмотке в 25 А наматывающийся провод должен иметь сечение 5−7 мм. На вторичной необходимо использовать провод значительно большего сечения — 30−40 мм. Это необходимо ввиду того, что на вторичной обмотке будет протекать ток значительно большей силы — 120−150 А. В обоих случаях изоляция провода должна быть термостойкой.

Для того чтобы правильно перемотать и собрать самодельный трансформатор, необходимо понимать некоторые детали процесса его работы. Нужно грамотно осуществлять намотку проводов. Первичная обмотка производится с помощью провода меньшего сечения, а количество самих витков здесь значительно больше, это приводит к тому, что первичная обмотка испытывает очень большие нагрузки и, как следствие, может очень сильно греться в процессе работы. Поэтому укладка первичной обмотки должна производиться особенно тщательно.

В процессе намотки каждый намотанный слой необходимо изолировать. Для этого используют либо специальную лакоткань, либо строительный скотч. Предварительно изоляционный материал нарезается на полоски шириной 1−2 см. Изоляцию укладывают таким образом, что внутренняя часть обмотки покрывается двойным слоем, а внешняя, соответственно, одним слоем. После этого весь изоляционный слой обмазывается толстым слоем клея ПВА. Клей в этом случае несёт двойную функцию. Он укрепляет изоляцию, превращая её в единый монолит, а также значительно уменьшает звук гудения трансформатора во время работы.

Приспособления для намотки

Намотка тора — сложный процесс, занимающий много времени. Для того чтобы как-то его облегчить, используют специальные приспособления для намотки.

  • Так называемый вилочный челнок. Предварительно на него наматывается необходимое количество провода, и затем посредством челночных движений производят последовательную намотку провода на сердечник трансформатора. Этот способ годится лишь в том случае, если наматываемый провод достаточно тонок и гибок, а внутренний диаметр тора настолько велик, что позволяет свободно протаскивать челнок. При этом намотка происходит достаточно медленно, поэтому если необходимо намотать большое количество витков, то придётся потратить на это очень много времени.
  • Второй способ более продвинутый и требует для своего осуществления специального оборудования. Но зато с его помощью можно намотать трансформатор практически любого размера и с очень большой скоростью. При этом качество намотки будет очень высоким. Приспособление называется «размыкаемый обод». Суть процесса состоит в следующем: намоточный обод аппарата вставляется в отверстие тора. После этого намоточный обод замыкается в единое кольцо. Затем на него наматывается необходимое количество обмоточной проволоки. И в заключение намоточный провод сматывается с обода аппарата на катушку тора. Такой станок можно изготовить в домашних условиях. Его чертежи находятся в свободном доступе в Интернете.

Тороидальный магнитопровод — особенности и характеристики

Тороидальный магнитопровод или сердечник нужен для двух вещей. Во-первых, он обеспечивает требуемое значение индуктивности первичной обмотки. Во-вторых, используется, чтобы уменьшить концентрацию магнитного потока внутри обмоток. Такие устройства называют еще кольцевыми ленточными магнитопроводами, потому что производители навивают ленту на оправу определенного размера, в конечном итоге получая кругообразную форму. Изготавливают их по ГОСТу 24011. Основным используемым материалом является электротехническая сталь, которая имеет высокую магнитную проницаемость. Сами тороидальные трансформаторы имеют слабое внешнее рассеивание, и нечувствительны к магнитному полю извне. С помощью разрезного магнитопровода создаются детали с немагнитными зазорами. Результатом использования таких элементов является уменьшение геометрических и массовых характеристик устройств, потому что, чтобы получить требуемые электрические параметры, необходимо меньшее количество кругов обмотки.

Больше о параметрах магнитопроводов можно узнать, перейдя по ссылке МИРСО МАРИЯ. Там представлены все популярные виды стандартных сердечников.

Чем характеризуются?

Основными отличиями считают то, что:

  • Используются материалы различной толщины, что способствует их функционированию при повышенных частотах.
  • Применяются магнитные материалы. Особенно холоднокатаные стали. Их свойства распределяются рациональнее, чем у других устройств пластинчатого типа.
  • Имеют повышенный коэффициент потерь за счет междустычных зазоров.
  • Более дешевая себестоимость.

Тороидальный магнитопровод купить по отличной цене можно на сайте МИРСО МАРИЯ.

Где используются?

Такие устройства служат основой для установки обмоток, отводов и прочих комплектующих трансформаторов. Устанавливают их с целью замкнуть магнитные потоки, которые возникают в обычных устройствах и менее сложных аппаратах. Из них изготавливаются силовые маломощные однофазовые трансформаторы. Устанавливаются в радиотехническую и электронную аппаратуру. Применимы в бытовой технике.

Тороидальный магнитопровод, цена которого приятно удивит на сайте МИРСО МАРИЯ, при правильном монтаже и эксплуатации прослужит долгие годы.

Преимуществами элементов является то, что они по максимуму могут использовать свойства электростали, и уменьшить внешнее магнитное поле устройства.

Для того чтобы заказать магнитопровод тороидального трансформатора, следует заранее определиться с типоразмером. Основными различными показателями модификаций является внутренний и наружный диаметр, ширина и толщина ленты. На сайте МИРСО МАРИЯ представлена таблица с наименованиями размеров, поэтому нет необходимости тратить время на поиски вручную. Там же можно купить тороидальный могнитопровод недорого.

Тороидальный трансформатор — его устройство и преимущества

Есть несколько самых основных видов магнитопровода для трансформаторов – стержневой, броневой и тороидальный. Если сравнивать их функциональные характеристики и спектр применения, то явное преимущество будет иметь тороидальный трансформатор.

тороидальный трансформатор

Такое устройство отличается широчайшим диапазоном применения в очень многих отраслях современной промышленности. Среди основных сфер, в которые задействовано такое устройство, как тороидальный трансформатор, нужно назвать стабилизаторы напряжения, осветительную технику, радиотехнику, ИБП (источник бесперебойного питания), диагностическое оборудование, медицинское оборудование.

Следует сказать о функциональных характеристиках устройств такого типа. Тороидальный трансформатор – это однофазный силовой повышающий или понижающий трансформатор, имеющий тороидальный сердечник с более чем двумя обмотками. По принципу работы он не отличается от моделей со стержневой или броневой намоткой. Любой трансформатор — это, в первую очередь, устройство, предназначенное для преобразования электроэнергии из одной величины значения напряжения в другую. Однако особенности конструктивного исполнения у такого электрического прибора, как тороидальный трансформатор, если говорить именно о его сердечнике, существенно могут уменьшить вес и размеры электрической машины. И, как следствие, технико-экономические характеристики и показатели будут возрастать.

Именно небольшой объем и вес являются одной из основных характерных особенностей таких устройств, как тороидальные трансформаторы. Благодаря гибким свободным выводам, показатель экономии может достигать воистину впечатляющего значения в шестьдесят процентов (в сравнении с приспособлениями на шихтованных сердечниках). Более того, тороидальный трансформатор гораздо легче подключать при внутреннем монтаже радиоэлектронных устройств.

Одной из важнейших характеристик таких электрических машин является форма сердечника. Именно кольцевую форму многие считают почти идеальной. Намотка тороидального трансформатора при этом будет гораздо более экономной, так как благодаря равномерному симметричному распределению по поверхности сердечника она будет иметь значительно меньшую длину. При этом уменьшится сопротивление обмотки, но возрастет КПД (коэффициент полезного действия).

тороидальные трансформаторы

Использование токов более высоких плотностей – также очевидное преимущество. Это возможно, так как обмотка подвергается охлаждению по всему сердечнику. Минимальные потери в железе предоставляют низкие показатели тока намагничивания. Это также повышает и тепловые нагрузочные характеристики такого электрического устройства, как тороидальный трансформатор.

Такие машины обеспечивают хорошие показатели энергосбережения. Под нагрузкой ее показатели достигают тридцати процентов, а восьмидесяти — при холостом ходе. Именно такие низкие показатели рассеяния являются еще одним плюсом этого типа устройства. Настоящий  фактор крайне важен при работе с электрическими цепями повышенной чувствительности.

Трансформатор 220 на 24 вольта постоянного тока Трансформатор 220 на 24 вольта постоянного тока

Трансформатор 220 на 24 вольта где применяется? На самом деле устройства данного типа необходимы для различных электроприборов, которые способны работать от сети в 24 В. Для этого постоянный ток от розетки 220 В нужно преобразовать. С этой целью …

далее Устройство и назначение трансформатора тока Всё про трехфазный трансформатор Всё про трехфазный трансформатор

Трёхфазный трансформатор используется для преобразования напряжения. Применяется устройство в сфере электрификации промышленного хозяйства и бытовых нужд. Кроме того, такие устройства незаменимы на судах, так как с их помощью осуществляется питание …

далее

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *