Розрахунок трансформатора імпульсного блоку живлення

p align="justify"> Робота імпульсного блоку живлення багато в чому залежить від того, наскільки точно виконано розрахунок трансформатора. Навіть найменша відмінність його параметрів від оптимальних для конкретного джерела живлення може призвести до зниження ККД та погіршення характеристик. Тому до розрахунку трансформатора слід поставитися з особливою увагою.

Насамперед необхідно розрахувати (у ватах) потужність трансформатора, що використовується._ісп=1,3xР_н (Р_н - Потужність, що споживається навантаженням). Далі, задавшись габаритною потужністю Р_габ, яка має задовольняти умову Р_габ≥Р_ісп слід підібрати відповідний тороїдальний феритовий магнітопровід. Його параметри пов'язані з Р_габ співвідношенням Р_габ=S_cS_проfB_max/ 150, Вт. Тут f - Частота перетворення напруги, Гц; S_c=(D-d)h/2 - площа перерізу магнітопроводу, см 2 (D і d - відповідно зовнішній і внутрішній діаметри, h - висота кільця, см); S_про=πd 2 /4 - площа вікна магнітопроводу, см 2, B_max - максимальне значення індукції (у тесла), яке залежить від марки фериту і може бути визначене за довідником, що містить відомості про феромагнітні матеріали.

Після цього, задавшись напругою на первинній обмотці трансформатора U₁, знаходять число витків W₁=0,25x10 4 U₁/B_maxS_c. Для перетворювача (див. рисунок) U₁=U_піт/2-U_{КЕ нас}, де U_піт - напруга живлення перетворювача, а U_{КЕ нас} напруга насичення транзисторів колектор - емітер VT1, VT2. Отримане значення W₁ необхідно округляти у бік (щоб уникнути насичення магнитопровода).

Далі визначають максимальний струм (в амперах) первинної обмотки: I_1max=P_н/ηU₁ (η - ККД перетворювача, зазвичай 0,8) та діаметр (у міліметрах) її дроту: d₁=0,6√I_1max. На закінчення знаходять число витків вихідної обмотки трансформатора: W₂=W₁U₂/U₁ та діаметр дроту: d₂=0,6√I₂ (U₂ та I₂ відповідно напруга та струм вторинної обмотки).

Приклад розрахунку імпульсного трансформатора блоку живлення для стереофонічного підсилювача

Для прикладу розрахуємо високочастотний трансформатор блоку живлення стереофонічного підсилювача, що має наступні вихідні напруги та струми: U₂=(25+25); I₂=3 A; U₃=20; I₃=1 A; U₄=10; I₄=3 A. Потужність, що споживається навантаженням P_н= 200 Вт.

Використовувана потужність цього трансформатора Р_ісп= 1,3 x200 = 260 Вт. Частоту перетворення f виберемо рівною 105 Гц. Як магнітопровод застосуємо кільце типорозміру К38Х24Х7 з фериту марки 2000НН (B_max=0,25 Т), Визначивши площу перерізу S_c=(3,8 - 2,4)x0,7/2=0,49см 2 - і площа вікна вибраного магнітопроводу S_про=πx2,4 2 /4=4,5см 2 , знайдемо габаритну потужність трансформатора Р_габ=0,49x4,5x10 5 x0.25/150=367 Вт. Умова Р_габ≥Р_ісп виконується.

Тепер визначимо напругу на первинній обмотці трансформатора та її число витків: U₁= (285/2) - 1,6 = 141 В; W₁=0,25x10 4 x141/10 5 x0,25-0,49 ≈29. Для виключення насичення магнітопроводу вибираємо W₁ = 30.

Потім знаходимо максимальний струм первинної обмотки та діаметр дроту: I_1max= 200/0,8 x141 = 1,75 A; d₁=0,6√1,75=0,8 мм.

Після цього визначаємо число витків та діаметр дроту вихідних обмоток: W₂=30x25/141=5; d₂=0,6√3=1мм;

Розрахунок та виготовлення трансформатора для імпульсного блоку живлення

Якось років у 12 знайшов я старий трансформатор, злегка перемотав його і ввімкнув.
Енергосистема впізнала нового радіотехніка і привітно кліпнула всім будинком.
Отак я і почав вивчати силову електроніку».

А тим часом, традиційні лінійні джерела живлення на силових трансформаторах все частіше стали витіснятися своїми імпульсними колегами.
При цьому що б там не говорили авторитетні товариші про численні технічні переваги імпульсних перетворювачів, плюс у них лише один – масогабаритні показники. Все інше – суцільний мінус.
Однак цей єдиний плюс виявився настільки жирним, що заслонив собою всі численні мінуси, особливо в тих замісах, коли до електропристроїв не висувається жодних жорстких вимог.

Найбільш популярними серед радіоаматорів стали мережеві джерела живлення, зібрані на мікросхемах IR2153 і IR2155, які являють собою високовольтні драйвери, що самотактуються, що дозволяють отримувати напівмостові імпульсні блоки живлення потужністю до 1,5 кВт з мінімальною обв'язкою.
І якщо серце імпульсного блоку живлення колотиться всередині готової буржуазної мікросхеми, то головним, відповідальним за електрогосподарство серед інших зовнішніх утворень є правильно виконаний трансформатор.

Для наших високострумових справ найкраще застосовувати трансформатори з тороїдальним магнітопроводом. У порівнянні з іншими сердечниками вони мають меншу вагу та габарити, а також відрізняються кращими умовами охолодження обмоток та підвищеним ККД.
Але найголовніше - при рівномірному розподілі обмоток по периметру сердечника практично відсутнє магнітне поле розсіювання, що здебільшого відкидає потребу у ретельному екрануванні трансформаторів.

По суті, розумних статей у мережі щодо розрахунку імпульсних трансформаторів безліч, з картинками, формулами, таблицями та іншими авторитетними причиндалами. Спостерігаються у вільному доступі і численні онлайн-калькулятори на цікаву для нас тематику.

І зійшла б на нас благодать неземна, якби вся отримана інформація склалася в наших допитливих головах у єдине велике ціле.
Та ось щось не виходить. Ніштяк обламується через те, що наслідуючи ці різні компетентні джерела, ми стійко отримуємо на виході і різні результати.

Ось і гуляють по мережі ідентичні радіоаматорські схеми імпульсних блоків живлення на IR2153 зі схожими заявленими характеристиками, трансформаторами на тих самих кільцях, але радикально не ідентичною кількістю витків первинних обмоток трансформаторів.
А коли ці відмінності виражаються багатьма разами, виникає бажання "щось підправити в консерваторії". Пояснюється це бажання просто – істотною залежністю ККД пристрою від значення індуктивності, яку навантажені ключові транзистори перетворювача. А як ця індуктивність якраз і виступає первинна обмотка імпульсного трансформатора.

А для кращого сприйняття сказаного, наведу типову схему джерела живлення на IR2153, не обтяжену жодним пристроєм захисту, та й будь-якими іншими надмірностями – теж.

Рис.1 Типова схема імпульсного ІП на IR2153

Схема перевірена часом і численними дослідами добряче пощипаних струмом, безстрашних радіоаматорів, так що не працювати в ній - просто нема чому.

Ну і, нарешті, переходимо до розрахунку імпульсного трансформатора.

Мотати його будемо на народних, т.е. е. бюджетних низькочастотних феритових кільцях вітчизняного виробника 2000НМ або імпортних – EPCOS N87, а для початку визначимося з габаритною потужністю тороїдального феритового магнітопроводу.

Концепція вибору габаритної потужності із запасом в 10% від максимальної потужності в навантаженні, закладена в режими автоматичного підбору сердечника в більшості калькуляторів, хоча і не суперечить теоретичним розрахункам, що враховують високий ККД імпульсного трансформатора, але все ж наводить на сумну думку. швидкої смерті отриманого моточного виробу.
Куди мені ближче трактування цього параметра, описане в літературі: P_габ >1,25×Р_н.

Розрахунки поведемо виходячи з частоти роботи перетворювача IR2153, що дорівнює 50 кГц. Чому саме такий?
Не нижче, тому що такий вибір частоти дозволяє нам вкластися в досить компактні розміри феритового осердя, і при цьому гарантує повну відсутність сигналів комбінаційних частот нижче 30 кГц при роботі девайсу у складі якісної апаратури для відтворення звуку.
А не вище, бо ми пілоти. А ферит у нас низькочастотний і може почахнути та відповісти значним зниженням магнітної проникності при частотах понад 60…70 кГц. Не забуваємо, що сигнал, на виходах ключів має форму меандру і сукупна амплітуда гармонік, що з частотами в 3-9 разів перевищують основну, має відчутну величину.

Параметри первинної обмотки трансформатора розрахуємо за допомогою програми Lite-CalcIT, що дозволяє, як на мене, цілком адекватно оцінити як розмір сердечника, так і кількість витків первинної обмотки.
Результати зведемо до таблиці.

Як слід мотати первинну обмотку трансформатора?

Рис.2 а) б) в) г) д)

Якщо використовуються кільця 2000НМ вітчизняного виробника, то для початку – за допомогою наждакового паперу заокруглюємо зовнішні гострі грані до стану, наведеного на Рис.2 а).

Далі на кільце слід намотати термостійку ізоляційну прокладку (рис.2 б).Як ізоляційний матеріал можна вибрати лакоткань, стеклолакоткань, кіперну стрічку, або сантехнічну фторопластову стрічку.

Для буржуазних кілець фірми EPCOS перші два пункти практичної цінності не мають.

Настав час намотати одношарову обмотку "виток до витка" (Рис.2 в). Обмотка має бути рівномірно розподілена по периметру магнітопроводу – це важливо!

Якщо в засіках радіоаматорського господарства не завалявся обмотковий провід необхідного діаметра, то обмотку можна намотати відразу в два або кілька проводів меншого діаметру (Рис.2 г). Не забуваємо, що залежність струму від діаметра квадратична і якщо, наприклад, нам треба замінити провід діаметром 1мм, то це буде не два дроти по 0,5мм, а чотири (або два дроти по 0,7мм).

Ну і для повного завершення первинного процесу поверх первинної обмотки трансформатора намотуємо міжобмотувальну прокладку - пару шарів лакоткані або іншої ізолюючої стрічки (Рис.2 д).

А тепер ми плавно переходимо до виконання другої частини вправи.
Здавалося б, розрахунки кількості витків вторинної обмотки імпульсного трансформатора настільки банальні і очевидні, що, як казав товариш Мамин-Сибіряк – «яйця виїденого не варті».
Та тільки ось знову – не складаються паски в пірамідку, бо далеко не кожне джерело інформації тішить очікуваним результатом. Тому для початку наведемо формулу залежності вихідної напруги від співвідношення кількості витків обмоток:
W1 (Uвх - Uдм1)/2 - Uнас ,
W2 (Uвих+Uдм2)

де: Uвх – значення випрямленої напруги мережі, що дорівнює 1,41×220≈310В,
Uдм1 - Падіння напруги на вхідному діодному мосту ≈ 1В,
Uдм2 - Падіння напруги на вихідному діодному мості ≈ 1В,
Uнас - Напруга насичення на ключовому транзисторі ≈ 1,6В.
Підставивши значення, отримуємо кінцеву формулу: W2 = W1×(Uвих+1)/153 .
Це формула правильна для тих випадків, коли хочемо отримати розрахункове значення вихідної напруги на холостому ходу. Якщо цей параметр нас цікавить при максимальному струмі навантаження, то практика показує, що кількість витків вторинної обмотки слід збільшити на 10%.

Тепер щодо діаметра проводу вторинної обмотки трансформатора. Діаметр цей досить просто обчислюється за такою формулою:
D = 1,13×√ I/J , де I - струм обмотки, а J - параметр щільності струму, що прямо залежить від потужності трансформатора і приймає для кільцевих сердечників значення: ~ 4,5 для потужностей до 50Вт; ~4 для 50. 150Вт; ~3,25 для 150. 300Вт та ~2,75 для 300. 1000Вт.

І на завершення наведемо нехитрий калькулятор для розрахунку параметрів вторинної обмотки імпульсного трансформатора.

Так само, як і у випадку з первинною обмоткою – вторинна повинна бути якомога рівномірніше розподілена по периметру магнітопроводу.

Кількість вторинних обмоток обмежена лише розмірами магнітопроводу. При цьому сумарна величина потужностей, що знімаються з обмоток, не повинна перевищувати розрахункову потужність трансформатора.

При необхідності мати двополярне джерело живлення, обидві обмотки слід мотати одночасно, потім додати початок однієї обмотки до кінця іншої, а вже потім направити це з'єднання, залежно від особистих пристрастей - до землі, середньої точки, загальної шині, корпусу, або зовсім на худий кінець - до GND-у.

Ну що ж, з трансформатором визначилися, настав час спантеличитися повним джентльменським набором справжнього чоловіка - плавками з хутряним гульфіком, а головне, безпосередньо імпульсним блоком живлення, оснащеним такими значними прибамбасами, як пристрої м'якого пуску і захисту від струмових перевантажень і КЗ. це господарство докладно опишемо на сторінці. сторінку.

Розрахунок та виготовлення трансформатора для імпульсного блоку живлення

Онлайн калькулятор обмоток трансформатора на тороїдальному (кільцевому) феритовому сердечнику

Якось років у 12 знайшов я старий трансформатор, злегка перемотав його і ввімкнув.
Енергосистема впізнала нового радіотехніка і привітно кліпнула всім будинком.
Отак я і почав вивчати силову електроніку».

А тим часом, традиційні лінійні джерела живлення на силових трансформаторах все частіше стали витіснятися своїми імпульсними колегами.
При цьому, щоб там не говорили авторитетні товариші про численні технічні переваги імпульсних перетворювачів, плюс у них лише один – масогабаритні показники.
Однак цей єдиний плюс виявився настільки жирним, що заслонив собою всі численні мінуси, особливо в тих замісах, коли до електропристроїв не висувається жодних жорстких вимог.

Найбільш популярними серед радіоаматорів стали мережеві джерела живлення, зібрані на мікросхемах IR2153 і IR2155, які являють собою високовольтні драйвери, що самотактуються, що дозволяють отримувати напівмостові імпульсні блоки живлення потужністю до 1,5 кВт з мінімальною обв'язкою.
І якщо серце імпульсного блоку живлення колотиться всередині готової буржуазної мікросхеми, то головним, відповідальним за електрогосподарство серед інших зовнішніх утворень є правильно виконаний трансформатор.

Для наших високострумових справ краще всього застосовувати трансформатори з тороїдальним магнітопроводом.
Але найголовніше - при рівномірному розподілі обмоток по периметру сердечника практично відсутнє магнітне поле розсіювання, що здебільшого відкидає потребу у ретельному екрануванні трансформаторів.

По суті, розумних статей у мережі на предмет розрахунку імпульсних трансформаторів безліч, з картинками, формулами, таблицями та іншими авторитетними причиндалами.

І зійшла б на нас благодать неземна, якби вся отримана інформація склалася в наших допитливих головах у єдине велике ціле.
Та ось, щось не виходить.

Ось і гуляють по мережі ідентичні радіоаматорські схеми імпульсних блоків живлення на IR2153 зі схожими заявленими характеристиками, трансформаторами на тих самих кільцях, але радикально не ідентичною кількістю витків первинних обмоток трансформаторів.
А коли ці відмінності виражаються багатьма разами, виникає бажання "щось підправити в консерваторії".Пояснюється це бажання просто – істотною залежністю ККД пристрою від значення індуктивності, яку навантажені ключові транзистори перетворювача. А як ця індуктивність якраз і виступає первинна обмотка імпульсного трансформатора.

А для кращого сприйняття сказаного, наведу типову схему джерела живлення на IR2153, не обтяжену пристроєм захисту, та й будь-якими іншими надмірностями теж.

Рис.1 Типова схема імпульсного ІП на IR2153

Схема перевірена часом і численними дослідами добряче пощипаних струмом, безстрашних радіоаматорів, так що не працювати в ній - просто нема чому.

Ну і, нарешті, переходимо до розрахунку імпульсного трансформатора.

Мотати його будемо на народних, т.е. е. бюджетних низькочастотних феритових кільцях вітчизняного виробника 2000НМ або імпортних – EPCOS N87, а для початку визначимося з габаритною потужністю тороїдального феритового магнітопроводу.

Концепція вибору габаритної потужності із запасом в 10% від максимальної потужності в навантаженні, закладена в режими автоматичного підбору сердечника в більшості калькуляторів, хоча і не суперечить теоретичним розрахункам, що враховують високий ККД імпульсного трансформатора, але все ж наводить на сумну думку. швидкої смерті отриманого моточного виробу.
Куди мені ближче трактування цього параметра, описане в літературі: P_габ >1,25×Р_н.

Розрахунки поведемо виходячи з частоти роботи перетворювача IR2153, що дорівнює 50 кГц. Чому саме такий?
Не нижче, тому що такий вибір частоти дозволяє нам вкластися в досить компактні розміри феритового осердя, і при цьому гарантує повну відсутність сигналів комбінаційних частот нижче 30 кГц при роботі девайсу у складі якісної апаратури для відтворення звуку.
А не вище, бо ми пілоти. А ферит у нас низькочастотний і може почахнути та відповісти значним зниженням магнітної проникності при частотах понад 60…70 кГц. Не забуваємо, що сигнал, на виходах ключів має форму меандру і сукупна амплітуда гармонік, що з частотами в 3-9 разів перевищують основну, має відчутну величину.

Параметри первинної обмотки трансформатора розрахуємо за допомогою програми Lite-CalcIT, що дозволяє, як на мене, цілком адекватно оцінити як розмір сердечника, так і кількість витків первинної обмотки.
Результати зведемо до таблиці.

Як слід мотати первинну обмотку трансформатора?

Рис.2 а) б) в) г) д)

Якщо використовуються кільця 2000НМ вітчизняного виробника, то для початку – за допомогою наждакового паперу заокруглюємо зовнішні гострі грані до стану, наведеного на Рис.2 а).

Далі на кільце слід намотати термостійку ізоляційну прокладку (рис.2 б). Як ізоляційний матеріал можна вибрати лакоткань, стеклолакоткань, кіперну стрічку, або сантехнічну фторопластову стрічку.

Для буржуазних кілець фірми EPCOS перші два пункти практичної цінності не мають.

Настав час намотати одношарову обмотку "виток до витка" (Рис.2 в). Обмотка має бути рівномірно розподілена по периметру магнітопроводу – це важливо!

Якщо в засіках радіоаматорського господарства не завалявся обмотковий провід необхідного діаметра, то обмотку можна намотати відразу в два або кілька проводів меншого діаметру (Рис.2 г). Не забуваємо, що залежність струму від діаметра квадратична і якщо, наприклад, нам треба замінити провід діаметром 1мм, то це буде не два дроти по 0,5мм, а чотири (або два дроти по 0,7мм).

Ну і для повного завершення первинного процесу поверх первинної обмотки трансформатора намотуємо міжобмотувальну прокладку - пару шарів лакоткані або іншої ізолюючої стрічки (Рис.2 д).

А тепер ми плавно переходимо до виконання другої частини вправи.
Здавалося б, розрахунки кількості витків вторинної обмотки імпульсного трансформатора настільки банальні і очевидні, що, як казав товариш Мамин-Сибіряк – «яйця виїденого не варті».
Та тільки ось знову – не складаються паски в пірамідку, бо далеко не кожне джерело інформації тішить очікуваним результатом. Тому для початку наведемо формулу залежності вихідної напруги від співвідношення кількості витків обмоток:
W1 (Uвх - Uдм1)/2 - Uнас ,
W2 (Uвих+Uдм2)

де: Uвх – значення випрямленої напруги мережі, що дорівнює 1,41×220≈310В,
Uдм1 - Падіння напруги на вхідному діодному мосту ≈ 1В,
Uдм2 - Падіння напруги на вихідному діодному мості ≈ 1В,
Uнас - Напруга насичення на ключовому транзисторі ≈ 1,6В.
Підставивши значення, отримуємо кінцеву формулу: W2 = W1×(Uвих+1)/153 .
Це формула правильна для тих випадків, коли хочемо отримати розрахункове значення вихідної напруги на холостому ходу. Якщо цей параметр нас цікавить при максимальному струмі навантаження, то практика показує, що кількість витків вторинної обмотки слід збільшити на 10%.

Тепер щодо діаметра проводу вторинної обмотки трансформатора. Діаметр цей досить просто обчислюється за такою формулою:
D = 1,13×√ I/J , де I - струм обмотки, а J - параметр щільності струму, що прямо залежить від потужності трансформатора і приймає для кільцевих сердечників значення: ~ 4,5 для потужностей до 50Вт; ~4 для 50. 150Вт; ~3,25 для 150. 300Вт та ~2,75 для 300. 1000Вт.

І на завершення наведемо нехитрий калькулятор для розрахунку параметрів вторинної обмотки імпульсного трансформатора.

Так само, як і у випадку з первинною обмоткою – вторинна повинна бути якомога рівномірніше розподілена по периметру магнітопроводу.

Кількість вторинних обмоток обмежена лише розмірами магнітопроводу. При цьому сумарна величина потужностей, що знімаються з обмоток, не повинна перевищувати розрахункову потужність трансформатора.

При необхідності мати двополярне джерело живлення, обидві обмотки слід мотати одночасно, потім додати початок однієї обмотки до кінця іншої, а вже потім направити це з'єднання, залежно від особистих пристрастей - до землі, середньої точки, загальної шині, корпусу, або зовсім на худий кінець - до GND-у.

Ну що ж, з трансформатором визначилися, настав час спантеличитися повним джентльменським набором справжнього чоловіка - плавками з хутряним гульфіком, а головне, безпосередньо імпульсним блоком живлення, оснащеним такими значними прибамбасами, як пристрої м'якого пуску та захисту від струмових перевантажень і КЗ. Все це господарство докладно опишемо на сторінці - Посилання на сторінку.

Як розрахувати та намотати імпульсний трансформатор для напівмостового блоку живлення?

Як розрахувати та намотати імпульсний трансформатор для напівмостового блоку живлення?

У цій статті розказано про те, як розрахувати та намотати імпульсний трансформатор для саморобного напівмостового блоку живлення, який можна виготовити з електронного баласту згорілої компактної люмінесцентної лампочки.

Йтиметься про «ліниву намотування». Це коли ліньки вважати витки. https://oldoctober.com/

Найцікавіші ролики на Youtube

1. Вибір типу магнітопроводу.
2. Отримання вихідних даних простого розрахунку імпульсного трансформатора.
3. Як вибрати феритовий кільцевий сердечник?
4. Як розрахувати кількість витків первинної обмотки?
5. Як розрахувати діаметр дроту для первинних та вторинних обмоток?
6. Особливості намотування імпульсних трансформаторів.
7. Як намотати імпульсний трансформатор?
8. Додаткові матеріали

Вибір типу магнітопроводу.

Найбільш універсальними магнітопроводами є Ш-подібні та чашкоподібні броньові сердечники. Їх можна застосувати в будь-якому імпульсному блоці живлення завдяки можливості встановлення зазору між частинами сердечника. Але, ми збираємося мотати імпульсний трансформатор для двотактного напівмостового перетворювача, осердя якого зазор не потрібен і тому цілком пригодиться кільцевий магнітопровід. https://oldoctober.com/

Для кільцевого сердечника не потрібно виготовляти каркас і робити пристрій для намотування. Єдине, що доведеться зробити, так це виготовити простенький човник.

На зображенні зображений феритовий магнітопровід М2000НМ.

Ідентифікувати типорозмір кільцевого магнітопроводу можна за такими параметрами.

D – зовнішній діаметр кільця.

d – внутрішній діаметр кільця.

У довідниках з феритових магнітопроводів ці розміри зазвичай вказуються в такому форматі:DxdxH.

Отримання вихідних даних простого розрахунку імпульсного трансформатора.

Пам'ятаю, коли наші електромережі ще не приватизували іноземці, я зводив імпульсний блок живлення. Роботи затяглися до ночі. Під час проведення останніх випробувань раптом виявилося, що ключові транзистори почали сильно грітися. Виявилося, що напруга мережі вночі підскочила аж до 256 Вольт!

Звичайно, 256 Вольт, це перебір, але орієнтуватися на ГОСТ-івські 220+5% -10% теж не варто. Якщо вибрати за максимальну напругу мережі 220 Вольт +10%, то:

242*1,41 = 341,22V (Вважаємо амплітудне значення).

341,22 - 0,8 * 2 ≈ 340V (віднімаємо падіння на випрямлячі).

Визначаємо зразкову величину індукції за таблицею.

Приклад: М2000НМ - 0,39 Тл.

Частота генерації перетворювача із самозбудженням залежить від багатьох факторів, у тому числі від величини навантаження. Якщо оберіть 20-30 кГц, то навряд чи сильно помилитеся.

Граничні частоти та величини індукції широко поширених феритів.

Марганець-цинкові ферити.

Нікель-цинкові ферити.

Як вибрати феритовий кільцевий сердечник?

Вибрати зразковий розмір феритового кільця можна за допомогою калькулятора для розрахунку імпульсних трансформаторів та довідника з феритових магнітопроводів. І те, й інше Ви можете знайти в «Додаткових матеріалах».

Вводимо у форму калькулятора дані передбачуваного магнітопроводу та дані, отримані в попередньому параграфі, щоб визначити габаритну потужність срдечника.

Не варто вибирати габарити кільця впритул до максимальної потужності навантаження. Маленькі кільця мотати не так зручно, та й витків доведеться мотати набагато більше.

Якщо вільного місця в корпусі майбутньої конструкції достатньо, то можна вибрати кільце із свідомо більшою габаритною потужністю.

У моєму розпорядженні виявилося кільце М2000НМ типорозміру К28х16х9мм. Я вніс вхідні дані у форму калькулятора та отримав габаритну потужність 87 Ватт. Цього з лишком вистачить для мого 50-ти Ватного джерела живлення.

Запустіть програму. Виберіть «Розрахунок трансформатора напівмостового перетворювача з задаючим генералом».

Щоб калькулятор не «лаявся», заповніть нулями віконця, які не використовуються для розрахунку вторинних обмоток.

Як розрахувати кількість витків первинної обмотки?

Вводимо вихідні дані, отримані в попередніх параграфах, форму калькулятора і отримуємо кількість витків первинної обмотки. Змінюючи типорозмір кільця, марку фериту та частоту генерації перетворювача, можна змінити кількість витків первинної обмотки.

Слід зазначити, що це спрощений розрахунок імпульсного трансформатора.

Але властивості нашого чудового блоку живлення з самозбудженням такі, що перетворювач сам адаптується до параметрів трансформатора і величини навантаження, шляхом зміни частоти генерації. Отже, зі зростанням навантаження та спробою трансформатора увійти до насичення, частота генерації зростає і робота нормалізується. Так само компенсуються і дрібні помилки в наших обчисленнях. Я пробував змінювати кількість витків одного і того ж трансформатора більш ніж у півтора рази, що і відобразив у наведених нижче прикладах, але так і не зміг виявити жодних істотних змін у роботі БП, крім зміни частоти генерації.

Як розрахувати діаметр дроту для первинних та вторинних обмоток?

Діаметр дроту первинних та вторинних обмоток залежить від параметрів БП, введених у форму. Чим більший струм обмотки, тим більший знадобиться діаметр дроту. Струм первинної обмотки пропорційний "Використовуваної потужності трансформатора".

Особливості намотування імпульсних трансформаторів.

Намотування імпульсних трансформаторів, а особливо трансформаторів на кільцевих і тороїдальних магнітопроводах має деякі особливості.

Справа в тому, що якщо будь-яка обмотка трансформатора буде недостатньо рівномірно розподілена по периметру магнітопроводу, то окремі ділянки магнітопроводу можуть увійти в насичення, що може призвести до істотного зниження потужності БП і навіть призвести до виходу його з ладу.

Здавалося б, можна просто розрахувати відстань між окремими витками котушки так, щоб витки обмотки вклалися рівно в один або кілька шарів. Але, на практиці, мотати таку обмотку складно та втомлює.

Ми ж намагаємося мотати «ліниву обмотку». А в цьому випадку, найпростіше намотати одношарову обмотку «виток до витка».

Що для цього потрібне?

Потрібно підібрати провід такого діаметра, щоб він уклався "виток до витка", в один шар, у вікно наявного кільцевого сердечника, та ще й так, щоб при цьому число витків первинної обмотки не сильно відрізнялося від розрахункового.

Якщо кількість витків, отримане в калькуляторі, не буде відрізнятися більш ніж на 10-20% від кількості, отриманої у формулі для розрахунку укладання, можна сміливо мотати обмотку, крім витків.

Щоправда, для такого намотування, швидше за все, знадобиться вибрати магнітопровід з дещо завищеною габаритною потужністю, що я вже радив вище.

1 - кільцевий сердечник.

D – діаметр яким можна розрахувати периметр, займаний витками обмотки.

На картинці видно, що при намотуванні «виток до витка», розрахунковий периметр буде набагато меншим, ніж внутрішній діаметр феритового кільця. Це зумовлено і діаметром самого дроту та товщиною прокладки.

Насправді ж, реальний периметр, який заповнюватиметься дротом, буде ще меншим. Це з тим, що обмотувальний провід не прилягає до внутрішньої поверхні кільця, утворюючи деякий зазор.Причому між діаметром дроту і величиною цього зазору існує пряма залежність.

Не варто збільшувати натяг проводу при намотуванні з метою скоротити цей зазор, так як при цьому можна пошкодити ізоляцію, та й сам провід.

За наведеною нижче емпіричною формулою можна розрахувати кількість витків, виходячи з діаметра наявного дроту і діаметра вікна сердечника.

Максимальна помилка обчислень становить приблизно -5% +10% і залежить від густини укладання проводу.

w = π(D - 10S - 4d) / d, де:

w - Число витків первинної обмотки,

π – 3,1416,

D - Внутрішній діаметр кільцевого магнітопроводу,

S - Товщина ізолюючої прокладки,

d – діаметр дроту з ізоляцією,

/ - Дробова риса.

Як виміряти діаметр дроту та визначити товщину ізоляції – розказано тут.

Декілька прикладів розрахунку реальних трансформаторів.

Магнітопровід - К28 х 16 х 9.

w = π (16 - 10 * 0,1 - 4 * 0,39) / 0,39 ≈ 108 (витків).

Реально вмістилося – 114 витків.

Магнітопровід - К28 х 16 х 9.

w = π (16 - 10 * 0,1 - 4 * 0,25) / 0,25 ≈ 176 (витків).

Реально вмістилося – 176 витків.

● Потужність – 200 Ватт.

Магнітопровід – два кільця К38 х 24 х 7.

w = π (24 - 10 * 0,1 - 4 * 1,07) / 1,07 ≈ 55 (витків).

Реально помістилося 58 витків.

У практиці радіоаматора нечасто можна вибрати діаметр обмотувального дроту з необхідною точністю.

Якщо провід виявився занадто тонким для намотування «виток до витка», а так часто буває при намотуванні вторинних обмоток, завжди можна злегка розтягнути обмотку, шляхом розсування витків. А якщо не вистачає перерізу дроту, то обмотку можна намотати відразу в кілька дротів.

Як намотати імпульсний трансформатор?

Спочатку потрібно підготувати феритове кільце.

Для того щоб провід не прорізав ізоляційну прокладку, та й не пошкодився сам, бажано притупити гострі кромки феритового осердя. Але робити це не обов'язково, особливо якщо провід тонкий або використовується надійна прокладка. Щоправда, я чомусь завжди це роблю.

За допомогою наждакового паперу заокруглюємо зовнішні гострі грані.

Те саме проробляємо і з внутрішніми гранями кільця.

Щоб запобігти пробію між первинною обмоткою і сердечником, на кільце слід намотати ізоляційну прокладку.

Як ізоляційний матеріал можна вибрати лакоткань, склолакоткань, кіперну стрічку, лавсанову плівку або навіть папір.

При намотуванні великих кілець із використанням дроту товщі 1-2мм зручно використовувати кіперну стрічку.

Іноді при виготовленні саморобних імпульсних трансформаторів радіоаматори використовують фторопластову стрічку – ФУМ, яка застосовується в сантехніці.

Працювати цією стрічкою зручно, але фторопласти мають холодну плинність, а тиск дроту в області гострих країв кільця може бути значним.

Принаймні, якщо Ви збираєтеся використовувати стрічку ФУМ, то прокладіть по краю кільця смужку електрокартону або звичайного паперу.

При намотуванні прокладки на кільця невеликих розмірів зручно використовувати монтажний гачок.

Монтажний гачок можна виготовити зі шматка сталевого дроту або велосипедної спиці.

Акуратно намотуємо ізолюючу стрічку на кільце так, щоб кожен черговий виток перехльостував попередній із зовнішнього боку кільця. Таким чином, ізоляція зовні кільця стає двошаровою, а всередині – чотирьох-п'ятишаровою.

Для намотування первинної обмотки нам знадобиться човник. Його можна легко виготовити із двох відрізків товстого мідного дроту.

Необхідну довжину дроту обмотки визначити дуже просто. Достатньо виміряти довжину одного витка і перемножити це значення на необхідну кількість витків. Невеликий припуск на висновки та похибка обчислення теж не завадить.

34(мм) * 120(витків) * 1,1(Раз) = 4488(мм)

Якщо для обмотки використовується дріт тонше, ніж 0,1 мм, то зачищення ізоляції за допомогою скальпеля може знизити надійність трансформатора. Ізоляцію такого дроту краще видалити за допомогою паяльника та таблетки аспірину (ацетилсаліцилової кислоти).

Будьте обережні! При плавленні ацетилсаліцилової кислоти виділяються отруйні пари!

Якщо для будь-якої обмотки використовується провід діаметром менше 0,5мм, то висновки краще виготовити з багатожильного дроту. Припаюємо до початку первинної обмотки відрізок багатожильного ізольованого дроту.

Ізолюємо місце паяння невеликим відрізком електрокартону або звичайного паперу завтовшки 0,05...0,1мм.

Намотуємо початок обмотки так, щоб надійно закріпити місце з'єднання.

Ті самі операції проробляємо і з виведенням кінця обмотки, тільки цього разу закріплюємо місце з'єднання х/б нитками. Щоб натяг нитки не ослаб під час зав'язування вузла, кріпимо кінці нитки краплею розплавленої каніфолі.

Якщо для обмотки використовується провід товщі 0,5 мм, то висновки можна зробити тим самим дротом. На кінці потрібно надіти відрізки поліхлорвінілової чи іншої трубки (кембрика).

Потім висновки разом із трубкою потрібно закріпити х/б ниткою.

Поверх первинної обмотки намотуємо два шари лакоткані або іншої ізолюючої стрічки. Це міжобмотувальне прокладання необхідне для надійної ізоляції вторинних ланцюгів блоку живлення від освітлювальної мережі.Якщо використовується провід діаметром більше 1-го міліметра, то непогано як прокладку використовувати кіперну стрічку.

Якщо передбачається використовувати випрямляч з нульовою точкою, то можна намотати вторинну обмотку у два дроти. Це забезпечить повну симетрію обмоток. Витки вторинних обмоток повинні бути рівномірно розподілені по периметру сердечника. Особливо це стосується найпотужніших у плані відбору потужності обмоток. Вторинні обмотки, що відбирають невелику, порівняно із загальною, потужність, можна мотати абияк.

Якщо під рукою не було проводу достатнього перерізу, то можна намотати обмотку кількома проводами, з'єднаними паралельно.

На картинці вторинна обмотка, намотана в чотири дроти.

Додаткові матеріали

Пароль на архіви: oldoctober.com

Іноді, щоб вирішити поставлене завдання, саморобові доводиться шукати нетривіальні рішення. Можливо, вони на Вас чекають тут. Якщо нічого цінного не знайшли, то майте на увазі: мопед не мій, я тільки дав оголошення. (с)

Коментарі (50)

Сторінок: « 1 2 3 4 [5] Показати все

Не могли б ви порахувати скільки витків вторинки і первинки потрібно мотати для мого фериту і яким дротом? (Бажано щоб був 1мм якщо можна!!)
PS:Просто не навчився користуватися Програмою для розрахунку!!
Заздалегідь Дякую.

Ознайомився із статтею, незрозумілі малюнки програми з розрахунком.
Напруга живлення перетворювача Ви встановили 248, 310, 340 В, при цьому у Вашій статті з лампочкою, до діодного мосту напруга ~220В, отже після моста (грубо) до 110В (фактично), співвідносимо схеми лампочки і тій, що в програмі (напівостовий) . У програмі бачимо точки +Uпіт та -Uпіт, а отже до них підведено 110В.

Чому ж у розрахунках використовується така завищена напруга? Я чогось не вловив?

Сергій, там у архіві разом із програмою є докладна інструкція з розрахунку трансформаторів, написана автором цієї програми.

Неможу розрахувати скільки витки первинки та вторинки купив 2000нн пеобразний сердечник ширина35мм висота 15мм товщина7мм одна половика схема тюнера за програмою розрахувати не можу

хороша стаття. Однак незрозуміло, як розподіляти по кільцю витки первинної та вторинної обмоток. Наприклад, якщо мотати на кільці узгоджуючий трансформатор, у якого первинка із середнім висновком та вторинка з двох окремих обмоток (як у БП комп'ютера).

Олександре, ця стаття не про погоджувальний, а про розділовий трансформатор.

Будь ласка, вкажіть джерело інформації щодо намотування узгоджуючих трансф.

Здрастуйте, дякую за докладну інструкцію. Зробив свій трансформатор знижуючий 220V->14V. Принаймні за розрахунком мало бути так.
Досить дурне питання. Як підключити цей трансформатор до мережі? Я по дурості просто приєднав кінці первинки до виделки. На вторинному ринку поставив резистор 10кОм і міряв напругу. Був готовий до гіршого встромив-витягнув вилку до 220V. Коротке замикання. Треба було приєднувати лампу розжарювання послідовно до первинки чи як?

Вася, трансформатор, про який мова йде в даній статті не можна втикати в розетку.Він призначений для використання в імпульсних блоках живлення, на частотах у десятки кілогерців. Тоді як у освітлювальній мережі частота лише 50 Герц.

Перевищено кількість допустимих повідомлень. Обговорення теми та обмін досвідом з цього питання можна знайти за цією адресою.

Сторінок: « 1 2 3 4 [5] Показати все