Намотка трансформатора на ферритовом кольце: как изготовить ферритовый трансформатор | Электрознайка. Домашний Электромастер.

Содержание

как изготовить ферритовый трансформатор | Электрознайка. Домашний Электромастер.

Трансформатор для двухтактного ИБП.

Для статьи: «Двухтактный ИБП своими руками»

     Трансформатор Тр2 можно намотать на ферритовом кольце, на Ш – образном сердечнике или на сердечнике другой формы.

Сердечник трансформатора подбирается по требуемой мощности на выходе инвертора.

    Есть много различных формул и разных программ по расчету ферритовых трансформаторов для импульсных источников питания.   Я перепробовал различные способы расчета ферритовых трансформаторов. Не буду вдаваться в их достоинства и недостатки. Каждый выбирает свой вариант расчета ферритового сердечника для импульсного блока питания.

     Вот некоторые мои рассуждения по этому поводу.
     Во первых: рекомендуемые к использованию, в результате расчетов, ферритовые сердечники (кольца, Ш-образные, броневые) не всегда имеются в наличии в торговых точках.
     Во вторых: тот ферритовый магнитопровод, что мы можем достать, как правило, не имеет никаких обозначений на корпусе о его магнитной проницаемости.
     Вот и получается, что все с таким трудом проведенные выкладки и расчеты количества витков в обмотках ферритового трансформатора, из за неопределенности в магнитной проницаемости феррита, теряют ценность.

      Я подошел к подбору выходного ферритового трансформатора с чисто практической стороны.
     Из технической литературы приведу таблицу  ферритовых колец для использования в качестве высокочастотный трансформаторов.
В этой таблице дан размер магнитопровода, его поперечное сечение по сердечнику, размер окна.
     Произведение площадей, сечения магнитопровода и окна, дает возможность определить его габаритную мощность на частоте в 20 килогерц.
На другой частоте соответственно и мощности будут другие.
Ферритовые сердечники будут работать и на более высокой частоте, но увеличатся потери в магнитопроводе и КПД трансформатора уменьшится. Но ничего, для нашего случая частота автогенератора не превысит 45 — 50 КГц, это нормально.
     В нашем случае нужно подобрать ферритовый сердечник на мощность свыше 20 ватт. У меня есть ферритовое кольцо снятое со старой аппаратуры вполне подходящее под наш случай. Его размер: К28×18х8 (наружний диаметр 28, внутренний 18, толщина 8 мм.).
По таблице его габаритная мощность свыше 200 ватт, что более чем достаточно  для данного устройства. Не нужно стремиться брать ферритовое кольцо меньших размеров, это якобы уменьшает габариты устройства. Ничего подобного.
     Чем больше окно кольца, тем удобнее расположить в нем витки и не нужно стеснять себя в диаметре провода. Чем больше диаметр провода в первичной и вторичной обмоток, тем меньше потерь в проводах и стабильнее выходное напряжение. К тому же, с увеличением сечения магнитопровода,  уменьшается количество витков на вольт, то есть будет меньше витков во всех обмотках.
     Количество витков на 1 вольт у ферритового трансформатора зависит от сечения сердечника магнитопровода.
  Известная формула для определения количества витков на вольт при расчете обмоток трансформатора изготовленного из стальных листов и работающего на частоте 50 герц:
n = 50  /S
Где: n – количество витков на вольт;
S – площадь поперечного сечения сердечника в см. кв.

     Для расчета количества витков на вольт ферритового трансформатора на частоты свыше 20 килогерц, я применяю  немного видоизмененную формулу:

       n = 0,7 / S;
где: S – площадь поперечного сечения ферритового сердечника в см. кв…
Площадь поперечного сечения выбранного нами кольца К28×18х8 будет:
S = (D — d) / 2 x l = (28 — 18) / 2 x 8 = 10 / 2 x 8 = 40 мм. кв. или 0,4 см. кв..
Количество витков на 1 вольт выбранного мной ферритового магнитопровода:
n = 0,7 / S = 0,7 / 0,4 = 1,75 витка на 1 вольт.

     Тогда количество витков первичной обмотки трансформатора Тр2 будет:
w1 = n x U1 = 1,75 х 145 = 253,75 витка. Примем 254 витка.
Диаметр провода 0,25 — 0,35 мм. Чем больше диаметр провода, тем мощнее будет ИБП, но все должно быть в разумных пределах.
     Вторичная обмотка состоит из двух полуобмоток w2-1 и w2-2, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение.
Количество витков в каждой вторичной полуобмотке:
w2-1 = w2-2 = n x U2 = 1,75 х 15 = 26,25 витка.
С учетом падения напряжения на диодах Д9, Д10 количество витков во вторичной обмотке примем: w2-1 = w2-2 = 28 витков. Диаметр провода 0,6 — 0,7 мм.
     Напряжение обратной связи в обмотке w3 должно быть достаточным для работы генератора.  Для трансформатора Тр1 оно должно быть 6,5 вольт.
Количество витков в обмотке связи  w3 = n x 6,5 = 1,75 x 6,5 = 11,3 витка. Примем: w3 = 12 витков. Диаметр провода 0,3 мм.
     Трансформатор Тр2 будем мотать на ферритовом кольце по схеме приведенной на рисунке.

На рисунке показана последовательность намотки ферритового трансформатора.

     Ферритовое кольцо (рис. а) необходимо обмотать лакотканью или лучше  фторопластовой лентой (рис. б).
Поверх мотается первичная обмотка w1. На начало и конец провода, для жесткости, надевается хлорвиниловая трубочка и провод вместе с трубочкой закрепляется нитками.
     Витки обмотки необходимо равномерно распределить по всей длине кольца (рис.в).
Для этого нужно заранее поверхность кольца разделить на секторы. Например на четыре сектора. Тогда в каждом секторе будет по 254 витка / 4 = 63,5 витков. Равномерно и последовательно намотав один сектор, переходим ко второму, еще 63,5 витка и т.д.

Идеальный случай, это  намотать обмотку виток к витку, что вряд ли получится.
     Начало и конец проводов обмотки не должны касаться друг друга, между ними надо сохранить промежуток в 2-3 мм… Это делается для избежания пробоя между витками начала и конца первичной обмотки.
     Намотка на кольцо производится с помощью самодельного челнока, который можно изготовить из медной проволоки, по форме как на рисунке.

     Предварительно рассчитав необходимую длину провода (количество витков в обмотке умноженное на длину одного витка, плюс длину выводов) с небольшим запасом, наматываем  на челнок.  Закрепляем начало провода обмотки , провод вместе с трубочкой, нитками на кольце и мотаем при помощи челнока.  При намотке провода на кольцо необходимо следить, чтобы провод не скручивался и не образовывались «барашки». Нужно запастись большим терпением и тогда все получится.
     Сначала процедура намотки кольца будет проходить с трудом, но по мере накопления опыта, работа ускорится.
     Поверхность намотанной первичной обмотки w1 необходимо обмотать лентой шириной 8 — 10 мм. из лакоткани или лучше фторопласта (рис. г).
     Далее мотается вторичная обмотка w2. Две полуобмотки w2-1 и w2-2 мотаются одновременно двумя проводами.
     Нужно определить длину каждого провода для w2-1 и w2-2. Предварительно измеряется длина одного витка, а затем умножается на количество витков, плюс 10 сантиметров на длину выводов, плюс запас 20 см.
       Провод для вторичной обмотки толстый и мотается без челнока, одновременно двумя проводами. Начала двух проводов закрепляются нитками, а затем виток за витком, двумя проводами продеваются в кольцо. Между началами и концами вторичных полуобмоток нужно оставить на кольце свободным расстояние 5-6 мм. В этот зазор  разместить витки обмотки w3
 Нужно стараться меньше гнуть провода и чтобы они оба не переплетались между собой.
     Необходимо так же равномерно распределить количество витков вторичной обмотки по всему кольцу, т.е. разбить количество витков на четыре сектора, как и в случае первичной обмотки. Необходимо мотать так, чтобы намотка уложилась в один ряд по всей длине, как на рисунке д).
Конец одной полуобмотки (w2-1) спаять с началом другой полуобмотки (w2-2). Получится полная обмотка w2 с выводом посередине (рис. д).
     Обмотка обратной связи w3 мотается на первичную обмотку в одном слое с вторичной w2. Мотать ее поверх обмотки w2 нельзя, так как это может повлиять на режим автогенерации.

УДАЧИ ВАМ!!!!

ЧЕЛНОК ДЛЯ НАМОТКИ

   С намоткой кольцевых трансформаторов и ферритовых колец, могут возникнуть сложности, особенно если нет специального приспособления. Про него мы сейчас и узнаем. Потребовалось намотать на ферритовое кольцо пару обмоток, 5 витков проводом 0,5 мм и 200 витков 0,1 мм. Потребовалось не вдруг прямо сейчас, а ещё с месяц назад. Тормозили воспоминания. Как-то уже приходилось мотать ферритовое колечко диаметром 10 мм.

   Дабы всё не повторилось, пришлось начать с приспособления. Сначала с его эскиза. Для этого измерил его со всех сторон и получил: D = 10 мм, d = 6 мм, H = 5 мм. Здесь важен внутренний диаметр кольца равный 6 мм, исходя из этого значения ширину будущего приспособления (в дальнейшем челнока) возьмём на 2 мм меньше. Длину челнока определим так: длина одного витка (можно определить опытным путём) равна 1,5 см, значит 200 витков равны 3 метрам. Для того чтобы уместить их на челноке его длина должна быть от 70 до 100 мм. В этом случае, челнок с намотанным на него проводом должен проходить через кольцо.

   Как видно на фото первоначально нужна заготовка, потребуется подходящий кусок пластмассы, в обязательном порядке не хрупкой и минимально толстой. Был найден прозрачный пластик толщиной 1 мм и довольно пластичный, несмотря на то, что похож на органическое стекло.

   Также нужна линейка и резак, который с успехом заменит обломок ножовочного полотна по металлу и у которого режущие зубья направлены в правильную сторону (смотрите на фото).

   Делаем разметку и по линейке, крайним зубом от излома, режем (скребём – так быстрее и удобней). В полученной заготовке сверлом диаметром 2 мм, на расстоянии от края 5 мм делаем отверстия. С одной стороны одно, с другой два. И наконец, заканчиваем изготовление челнока пропилом этих отверстий так чтобы было как на нижнем изображении эскиза.

   Челнок получился правильной формы, а что касается изящества, так нам не он нужен, нам кольцо намотать.

   Провод перед намоткой отмеряем и сразу отрезаем, чтобы не путаться с длиной при намотке, нужно 3 метра и по 5 см на выводы, итого 310 см, не больше. Зарядил челнок, и по его толщине сразу стало видно, что всё будет хорошо.

   Не спеша, слушая музыку и не считая витки, мотаем провод на кольцо следя только за тем, чтобы он расположился на нём равномерно. Потребовалось 25 минут, сделано с первой попытки.

   Перед тем как намотать оставшиеся пять витков проводом 0,5 мм, нашёл подходящий кусок оболочки для него. В ней ранее был провод большего диаметра, так что поместился он туда без проблем. Вроде как очень даже ничего. А челнок приберу, уже решил, что теперь смогу с лёгкостью перемотать трансформатор на ферритовом кольце для одного ранее не заработавшего, из-за этого трансформатора, устройства.

Видео

   И напоследок советую думать нам всем о предстоящем наперёд, запасаясь необходимыми деталями и оборудованием. Автор — Babay.

   Форум по технологиям

   Форум по обсуждению материала ЧЕЛНОК ДЛЯ НАМОТКИ

Намотка импульсного трансформатора своими руками

Приветствую, Самоделкины!
В этой статье речь пойдет о том, как правильно мотать импульсный трансформатор.

Автор YouTube канала «Open Frime TV» Роман, не так давно собирал импульсный блок питания на микросхеме IR2153, а сейчас он расскажет, как самостоятельно намотать импульсный трансформатор для самодельного блока питания.

Так уж сложилось, что первый намотанный автором трансформатор был на ферритовом кольце, и после этого он уже не мог мотать на ш-образных, и на то есть несколько причин. Первое — это относительно небольшое место намотки ш-образных сердечников, а у тороидальных же можно растянуть по всему кольцу. И отсюда появляется вторая проблема, если намотали много витков, то потом закрыть половинки сердечника сложно.

Да, вы можете сказать, что обратной стороной медали будет распространенность таких сердечников в блоках питания компьютера, но вы попробуйте сначала разберите нормально сердечник, не сломав его. Хотя уже было экспериментально доказано, что поломанный сердечник после склейки работает так же, как и новый, но душе спокойнее, когда используется цельный феррит.

Еще одно, при одинаковых размерах ферритовое кольцо имеет большую мощность, чем ш-образный сердечник. Вот к примеру, несколько сердечников. Ш-образный может выдать мощность 150-180Вт, а примерно такой же по размеру тороид может выдать 250Вт.

Для сравнения, вот еще один тороид, который всего на 1 см больше предыдущего, а этот уже может выдать 600Вт мощности.

Автор надеется, что приведенные им доводы были весьма вескими, и советует переходить на намотку трансформаторов на тороидальные сердечники. Ну а теперь собственно переходим к намотке. Для этого нам понадобится сердечник. Они бывают разных типов. Вот такие, еще производства СССР и вот такие сделанные в Китае:

Можно использовать как те, так и другие. У сердечников, изготовленных в Советском Союзе должна быть маркировка 2000НМ, а при выборе китайских необходимо следить за проницаемостью, она должна быть в районе 2000-2200.

С этим разобрались, идем дальше. Как видим, китайские сердечники уже покрыты краской и по сути можно мотать прямо на сердечник без изоляции.

Но тогда провод будет скользить по поверхности. Если вас, как и автора такое не устраивает, то для изоляции можно использовать вот такую желтую высоковольтную майларовую ленту:

Или же можно использовать вот такой термоскотч:

Применять в данном случае классическую синюю изоленту крайне нежелательно, так как при нагреве она сильно задерживает тепло. Перед изготовлением трансформатора вы уже знаете какое напряжение и мощность он должен выдать. Вот и автор придумал себе следующее техническое задание: необходимо намотать трансформатор на 24В, мощностью 80Вт для будущего проекта паяльной станции.

С расчетами нам поможет следующая программа:

Ссылку на нее автор оставил в описании под видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи). В программе водим необходимое значение. Если делаете импульсный блок питания по схеме автора, то просто повторяете действия как на экране (более подробно это показано в видеоролике автора внизу страницы).

Отличия будут в нескольких параметрах. Первое — это частота.

Она зависит от номинала вот этого резистора:

Посчитать ее можно в онлайн калькуляторе. Сюда достаточно забить номинал конденсатора и резистора. На выходе получим частоту.

Также у вас будут свои выходные напряжения и диаметры проводов.

Когда разобрались с данными приступаем к выбору сердечника. Если у вас есть в наличие сердечники, то замеряем их размер с помощью линейки или штангенциркуля, а потом ищем в программе такой же типоразмер. Когда указали свой сердечник, программа покажет габаритную мощность, и вы уже понимаете подходит он или нужно искать новый.

Если в наличии нет сердечников, то просто начните перебирать разные размеры. Таким образом находим нужный сердечник, а потом остается только купить его в магазине. Надеюсь, вам стал понятен принцип выбора сердечников. У автора в наличии были сердечники с минимальной мощностью 250Вт, их можно спокойно использовать. Да, будет небольшой перерасход материала, но это не страшно, лучше большая мощность, чем меньшая.

Автор решил использовать сердечник с заведомо большей мощности, потому что на нем будет нагляднее видно процесс намотки. Когда ввели все данные в программу, нажимаем кнопку «рассчитать», и получаем необходимые параметры для намотки.

Как вы помните, нам нужно получить напряжение 24В на выходе, но по расчетам получается 26В. В таком случае можно изменять частоту и искать такое значение, при котором на выходе будет нужное напряжение. Вместе с изменением частоты изменяются и параметры обмотки. Вот к примеру, мы нашли частоту 38кГц, при которой на выходе получаем напряжение ровно 24В. Переходим в онлайн калькулятор, и изменяя номинал резистора, находим значение, при котором будет нужная частота в 38кГц, а потом уже непосредственно при запайке резистора на плату, на нем выставляем нужный номинал.

Можно переходить к намотке. Изолируем сердечник.

Теперь можно мотать первичную обмотку, но на глаз равномерно распределить будет сложно, поэтому сделаем разметку. Нам понадобится листик и транспортир. Делаем 2 диаметра: внутренний и наружный. Ставим точку отсчета и с помощью транспортира делим нашу разметку на то количество, сколько нужно витков. Потом вырезаем ее, и с помощью скотча приклеиваем на сердечник.

Далее нужно отмотать необходимую длину провода для намотки. Сделать это можно зная длину одного витка, а также количество витков. Замеряем один виток и умножаем на количество, а также добавляем 5% из-за того, что провод ложится не виток к витку, а немного растянуто, а еще и выводы необходимо сделать.

Когда узнали длину провода, отматываем его, отрезаем и можно мотать. Для этого автор пользуется вот таким приспособлением:

На него наматывается провод и потом спокойно продевая его в сердечник производится намотка строго по разметке. Для крепления витков можно использовать суперклей.

Теперь осталось подпаять многожильный провод к первички и заизолировать тем же термоскотчем.

Вот и все — первичка готова, приступаем к изготовлению вторички. Направление намотки первички и вторички может не совпадать — это неважно. Процедура намотки вторички практически не отличается от намотки первичной обмотки, такая же разметка, витков правда меньше, но процесс идентичен.

А теперь самое важное. Вот здесь путается большинство людей, это то, как сделать среднюю точку. Итак, сейчас автор продемонстрирует это максимально наглядно. Вот мы намотали одну половину вторички — это будет средней точкой.

Автор намеренно не разрезает провод, а делаю вот такую петельку. Теперь же продолжаем намотку. Провод ложем виток к витку к прошлой обмотке, при этом сохраняя направление намотки. Теперь мы имеем 3 вывода. Там, где по одному проводу — это начало и конец обмотки, а петелька — средняя точка.

Тут все предельно ясно. Если нужно мотать в несколько слоев, то можно сразу мотать двумя жилами, и повторить ту же операцию с петелькой. После намотки вторички изолируем ее и на этом изготовление трансформатора завершено. Можно еще капроновыми нитками пройтись по всей длине и укрепить обмотки, но это уже на ваше усмотрение.

Теперь можно протестировать наш самодельный трансформатор. Для этого воспользуемся вот такой платой.

Подпаяли трансформатор к плате, и производим замер выходного напряжения.

Как видим оно совпадает с расчетным. Теперь можно подключить нашу электронную нагрузку и посмотреть, как держит мощность трансформатор.

Как видим, при увеличении мощности просадка напряжения есть, правда незначительная. Ну и напоследок проверим защиту от короткого замыкания.

Как видим все отлично, блок справляется.

Ну а на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Трансформатор на ферритовом кольце своими руками

Для преобразования тока используются различные вид специальных устройств. Тороидальный трансформатор ТПП для сварочного аппарата и других приборов, можно намотать своими руками в домашних условиях, он является идеальным преобразователем энергии.

Конструкция

Первый двухполярный трансформатор был изготовлен еще Фарадеем, и согласно данным, это было именно тороидальное устройство. Тороидальный автотрансформатор (марка Штиль, ТМ2, ТТС4)– это прибор, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в другое. Они используется в различных линейных установках. Этот электромагнитный прибор может быть однофазным и трехфазным. Конструктивно состоит из: Фото – принцип работы трансформатора

Устройство этого типа используется в различных аудио- и видеоустановках, стабилизаторах, системах освещения. Главным отличием этой конструкции от других устройств является количество обмоток и форма сердечника. Физиками считается, что кольцевая форма – это идеальное исполнения якоря. В таком случае, намотка тороидального преобразователя выполняется равномерно, как и распределение тепла. Благодаря такому расположению катушек, преобразователь быстро охлаждается и даже при интенсивной работе не нуждается в использовании кулеров.

Фото – готовый ТПН25

Видео: назначение тороидальных трансформаторов

Принцип работы

Самый просто тороидальный трансформатор состоит из двух обмоток на кольце и сердечнике из стали. Первичная обмотка подключается к источнику электрического тока, а вторичная – к потребителю электроэнергии. За счет магнитопровода осуществляется соединение отдельных обмоток между собой и усиления их индуктивной связи. При включении питания в первичной обмотке создается переменный магнитный поток. Сцепляясь с отдельными обмотками, этот поток создает в них электромагнитную силу, которая зависит от количества витков намотки. Если изменять число обмоток, то можно сделать трансформатор для преобразования любого напряжения.

Фото – Принцип действия

Также преобразователи такого типа бывают понижающими и повышающими. Тороидальный понижающий трансформатор имеет высокое напряжение на выводах вторичной обмотки и низкое на первичной. Повышающий наоборот. Помимо этого, обмотки могут быть высшего напряжения или низшего, в зависимости от характеристик сети.

Как сделать

Изготовление тороидального трансформатора под силу даже молодым электрикам. Намотка и расчет не представляют собой ничего сложного. Предлагаем рассмотреть, как правильно мотать тороидальный магнитопровод для полуавтомата:

  1. Для намотки трансформатора на ферритовом сердечнике может использоваться специальный станок. Он поможет значительно ускорить работу и уменьшить вероятность соскока железа. Его можно произвести по типу зажима для накрутки проводов;
  2. Нужно отметить, что латры, которые нужны для намотки, должны быть одинаковых размеров. При наматывании следите за тем, чтобы между листами не было щелей. Если же Ваш силовой трансформатор имеет небольшие щели в магнитопроводе, то их можно заполнить железными листами от любого другого трансформатора, обрезанными до определенного размера; Фото – расчет
  3. После окончания наматывания железа, его выводы прихватываются при помощи сварки. Это помешает обмотке размотаться. Достаточно буквально двух – трех сварных точек;
  4. После этого торцы магнитопровода промазываются эпоксидным клеем. Предварительно кромки немного закругляются;
  5. Поверх боковой стороны усилителя наматывается изоляция – это может быть даже лист картона. Его можно присоединить при помощи малярного скотча. Действие повторяем по всем поверхностям магнитопровода;
  6. Теперь нужно вокруг картонной изоляции намотать изоленту из текстиля. Она продается в специальных электротехнических магазинах. Поверх этого слоя изоляции можно намотать дополнительный из малярного скотча;
  7. Теперь на кольцо накручивается провод выбранного сечения, рассчитать размеры проводов и потребные характеристики поможет специальная программа. После окончания накрутки все покрывается лаком NC, один вывод обмотки должен остаться свободным; Фото – намотка обмотки
  8. После нужно изготовить изоляцию из лакоткани или текстильной изоленты, поверх которой наматывается вторая обмотка. Она также покрывается лаком. Остается только накрутить последнюю изоляцию и защитить. Действия продолжать до получения нужного количества обмоток; Фото – обмотка лентой
  9. Вторичная обмотка наматывается уже из большего по сечению провода. Если сетевой трансформатор нужен для дуговой сварки, то необходимо добавлять в конце еще определенное количество витков, помимо расчетных обмоточных.

Учитывая, что 1 виток переносит 0,84 Вольт, схема намотки тороидального трансформатора выполняется по такому принципу:

Количество витков на первичной обмоткеНапряжение на вторичной, В
26030
27131
28228,8
29427,6
30926
33424,4
35922,6
38920,9
41919,4
43418,7

Так можно с легкостью самостоятельно сделать тороидальный трансформатор 220 на 24 вольта. Описанную схему можно подключить как к дуговой сварке, так и к полуавтоматической. Параметры рассчитываются исходя из сечения провода, количества витков, размера кольца. Характеристики этого устройства позволяют производить ступенчатую регулировку. Среди достоинств принципа сборки: простота и доступность. Среди недостатков: большой вес.

Обзор цен

Купить тороидальный трансформатор HBL-200 можно в любом городе Российской Федерации и стран СНГ. Он используется для различной аудиоаппаратуры. Рассмотрим, сколько стоит преобразователь.

Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir2153.

Моя задача стоит в следующем, нужен трансформатор c двумя вторичными обмотками, каждая из которых должна иметь отвод от середины. Значение напряжения на вторичных обмотках должно составить +-50В. Ток протекать будет 3А, что составит 300Вт.

Расчет импульсного трансформатора.

Для начала загружаем себе программу расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT и запускаем её.

Выбираем схему преобразования – полумостовая. Зависит от вашей схемы импульсного источника питания. В статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт” схема преобразования –полумостовая.

Напряжение питания указываем постоянное. Минимальное = 266 Вольт, номинальное = 295 Вольт, максимальное = 325 Вольт.

Тип контроллера указываем ir2153, частоту генерации 50кГц.

Стабилизации выходов – нет.Принудительное охлаждение – нет.

Диаметр провода, указываем тот, который есть в наличии. У меня 0,85мм. Заметьте, указываем не сечение, а диаметр провода.

Указываем мощность каждой из вторичных обмоток, а также напряжение на них.Я указал 50В и мощность 150Вт в двух обмотках.

Схема выпрямления – двухполярная со средней точкой.

Указанные мною напряжения (50 Вольт) означают, что две вторичных обмотки, каждая из которых имеет отвод от середины, и после выпрямления, будет иметь +-50В относительно средней точки. Многие подумали бы, что указали 50В, значит, относительно ноля будет 25В в каждом плече, нет! Мы получим 50В вкаждом плече относительно среднего провода.

Далее выбираем параметры сердечника, в моем случае это “R” – тороидальный сердечник, с размерами 40-24-20 мм.

Нажимаем кнопочку “Рассчитать!”. В результате получаем количество витков и количество жил первичной и вторичной обмоток.

Намотка импульсного трансформатора.

Итак, вот мое колечко с размерами 40-24-20 мм.

Теперь его нужно изолировать каким-либо диэлектриком. Каждый выбирает свой диэлектрик, это может быть лакоткань, тряпочная изолента, стеклоткань и даже скотч, что лучше не использовать для намотки трансформаторов. Говорят скотч, разъедает эмаль провода, не могу подтвердить данный факт, но я нашел другой минус скотча. В случае перемотки, трансформатор тяжело разбирать, и весь провод становится в клею от скотча.

Я использую лавсановую ленту, которая не плавится как полиэтилен при высоких температурах. А где взять эту лавсановую ленту? Все просто, если есть обрубки экранированной витой пары, то разобрав её вы получите лавсановую пленочку шириной примерно 1,5см. Это самый идеальный вариант, диэлектрик получается красивым и качественным.

Скотчем подклеиваем лавсаночку к сердечнику и начинаем обматывать колечко, в пару слоев.

Далее мотаем первичку, в моем случае 33 витка проводом диаметра 0,85мм двумя жилами (это я перестраховался). Мотайте по часовой стрелке, как показано на картинке ниже.

Выводы первичной обмотки скручиваем и залуживаем.

Далее надеваем сверху несколько сантиметров термоусадки и подогреваем.

Следующим шагом вновь изолируем диэлектриком еще пару слоев.

Теперь начинаются самые «непонятки» и множество вопросов. Как мотать? Одним проводом или двумя? В один слой или в два слоя класть обмотку?

В ходе моего расчета я получил две вторичных обмотки с отводом от середины. Каждая обмотка содержит 13+13 витков.

Мотаем двумя жилами, в ту же сторону, как и первичную обмотку. В итоге получилось 4 вывода, два уходящих и два приходящих.

Теперь один из уходящих выводов соединяем с одним из приходящих выводов. Главное не запутаться, иначе получится, что вы соедините один и тот же провод, то есть замкнете одну из обмоток. И при запуске ваш импульсный источник питания сгорит.

Соединили начало одного провода с концом другого. Залудили. Надели термоусадку. Далее вновь обмотаем лавсановой пленкой.

Напомню, что мне нужно было две вторичных обмотки, если вам нужен трансформатор с одной вторичной обмоткой, то на этом этапе финиш. Вторую вторичную обмотку мотаем аналогично.

После чего сверху опять обматываем лавсановой пленкой, чтобы крайняя обмотка плотно прилегала и не разматывалась.

В результате получили вот такой аккуратный бублик.

Таким образом, можно рассчитать и намотать любой трансформатор, с двумя или одной вторичной обмоткой, с отводом или без отвода от середины.

Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT СКАЧАТЬ

Статья по перемотке импульсного трансформатора из БП ПК ПЕРЕЙТИ.

С намоткой кольцевых трансформаторов и ферритовых колец, могут возникнуть сложности, особенно если нет специального приспособления. Про него мы сейчас и узнаем. Потребовалось намотать на ферритовое кольцо пару обмоток, 5 витков проводом 0,5 мм и 200 витков 0,1 мм. Потребовалось не вдруг прямо сейчас, а ещё с месяц назад. Тормозили воспоминания. Как-то уже приходилось мотать ферритовое колечко диаметром 10 мм.

Дабы всё не повторилось, пришлось начать с приспособления. Сначала с его эскиза. Для этого измерил его со всех сторон и получил: D = 10 мм, d = 6 мм, H = 5 мм. Здесь важен внутренний диаметр кольца равный 6 мм, исходя из этого значения ширину будущего приспособления (в дальнейшем челнока) возьмём на 2 мм меньше. Длину челнока определим так: длина одного витка (можно определить опытным путём) равна 1,5 см, значит 200 витков равны 3 метрам. Для того чтобы уместить их на челноке его длина должна быть от 70 до 100 мм. В этом случае, челнок с намотанным на него проводом должен проходить через кольцо.

Как видно на фото первоначально нужна заготовка, потребуется подходящий кусок пластмассы, в обязательном порядке не хрупкой и минимально толстой. Был найден прозрачный пластик толщиной 1 мм и довольно пластичный, несмотря на то, что похож на органическое стекло.

Также нужна линейка и резак, который с успехом заменит обломок ножовочного полотна по металлу и у которого режущие зубья направлены в правильную сторону (смотрите на фото).

Делаем разметку и по линейке, крайним зубом от излома, режем (скребём – так быстрее и удобней). В полученной заготовке сверлом диаметром 2 мм, на расстоянии от края 5 мм делаем отверстия. С одной стороны одно, с другой два. И наконец, заканчиваем изготовление челнока пропилом этих отверстий так чтобы было как на нижнем изображении эскиза.

Челнок получился правильной формы, а что касается изящества, так нам не он нужен, нам кольцо намотать.

Провод перед намоткой отмеряем и сразу отрезаем, чтобы не путаться с длиной при намотке, нужно 3 метра и по 5 см на выводы, итого 310 см, не больше. Зарядил челнок, и по его толщине сразу стало видно, что всё будет хорошо.

Не спеша, слушая музыку и не считая витки, мотаем провод на кольцо следя только за тем, чтобы он расположился на нём равномерно. Потребовалось 25 минут, сделано с первой попытки.

Перед тем как намотать оставшиеся пять витков проводом 0,5 мм, нашёл подходящий кусок оболочки для него. В ней ранее был провод большего диаметра, так что поместился он туда без проблем. Вроде как очень даже ничего. А челнок приберу, уже решил, что теперь смогу с лёгкостью перемотать трансформатор на ферритовом кольце для одного ранее не заработавшего, из-за этого трансформатора, устройства.

Видео

И напоследок советую думать нам всем о предстоящем наперёд, запасаясь необходимыми деталями и оборудованием. Автор – Babay.

Трансформатор на Ферритовом Кольце :: Электротехническое оборудование

Трансформатор на Ферритовом Кольце

Рассмотрим как сделать схему преобразователя для питания сверхъяркого светодиода. Такая схема может стать хорошим стартом для практического изучения электроники. На основе этого преобразователя в дальнейшем соберем своими руками несколько интересных и полезных электронных самоделок.

Первая трудность в сборке схемы это приобретение ферритового кольца. Ферритовые кольца неотъемлемая часть устройств с импульсными источниками питания (компьютеры, телевизоры, мониторы, видеомагнитофоны и т.д.) Найти такую старую или сломанную технику не составит труда. Например, несколько колец можно найти в блоке питания компьютера в дросселях фильтра питания. Дроссели удаляются с платы, обмотки демонтируются освобождая ферритовое кольцо.

Вторая трудность в сборке схемы это поиск обмоточного провода. Провод также легко доступен, два куска провода в изоляции легко добыть из сетевого интернет кабеля типа UTP, двух проводков длиной 0, 5-1 м вполне хватит.

Радиодетали, также выпаиваются из устаревшей или неисправной техники. Необходимо одно сопротивление номиналом 300 Ом — 10 кОм, любой транзистор n-p-n структуры и конечно светодиод. Цоколевку транзистора определяем задав в поисковике запрос «маркировка транзистора datashit». Допустимо установить в схему транзисторы структуры p-n-p, но для этого необходимо будет поменять полярность питания схемы и светодиода.

Сборка тороидального трансформатора показана на видео. Обмотки наматывается своими руками сразу в два провода. Средняя точка формируется соединением начала одной обмотки с концом другой. Смотри фото. Количество витков 10-30 витков.

Правильно собранная схема начинает работать сразу. Применение тороидального трансформатора, по сравнению со схемой преобразователя с воздушным трансформатором, резко повышает КПД и экономичность схемы преобразователя. Преобразователь запустится даже при подаче напряжения 0, 3 вольта(!) и выдаст напряжение для работы светодиода 2, 5-3 Вольта. Если есть вопросы — спрашивайте!

На основе этого преобразователя на страницах сайта будет собрано несколько полезных и интересных устройств.

Источник: sekret-mastera.ru

Как намотать импульсный трансформатор на ферритовом кольце

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание «что-то подправить в консерватории». Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.

Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Мощность блока
питания, Вт
Размеры кольца, мм ;
(габаритная мощность, Вт)
Количество витков
первичной обмотки
Индуктивность
обмотки, мГн
25R 20×12×6 2000НМ (33,8 Вт)
R 22,1×13,7×6,35 №87 (51,5 Вт)
50R 22,1×13,7×12,5 №87 (100,1 Вт)
R 22,1×13,7×7,9 №87 (63,9 Вт)
R 27×18×6 2000НМ (85,3 Вт)100R 28×16×9 2000НМ (136 Вт)
R 32,0×20,0×6,0 №27 (141 Вт)200R 28×16×18 2000НМ (268 Вт)
R 29,5×19,0×14,9 №87 (297 Вт)
R 30,5×20,0×12,5 №87 (265 Вт)
R 34,0×20,5×10,0 №87 (294 Вт)
R 34,0×20,5×12,5 №87 (371 Вт)
R 38×24×7 2000НМ (278 Вт)400R 36,0×23,0×15,0 №87 (552 Вт)
R 38×24×14 2000НМ (565 Вт)
R 40×25×11 2000НМ (500 Вт)800R 40×25×22 2000НМ (998 Вт)
R 45×28×16 2000НМ (1036 Вт)
R 45×28×24 2000НМ (1580 Вт)1500R 50,0×30,0×20,0 №87 (1907 Вт)
R 58,3×32,0×18,0 №87 (2570 Вт)

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?

Рис. 2 а) б) в) г) д)

Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а).

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту.

Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют.

Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно!

Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм).

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д).

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк — «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх — Uдм1)/2 — Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)

где Uвх — значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 — падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 — падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас — напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле:
D = 1,13× I / J ,
где I — ток обмотки, а J — параметр плотности тока, напрямую зависящий от мощности трансформатора и принимающий для кольцевых сердечников значения:
≈4,5 для мощностей до 50Вт; ≈4 для 50-150Вт; ≈3,25 для 150-300Вт и ≈2,75 для 300-1000Вт.

И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой — вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода.

Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора.

При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий — к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец — к GND-у.

Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины — плавками с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
Всё это хозяйство подробно опишем на странице Ссылка на страницу.

Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для полумостового блока питания?

В этой статье рассказано о том, как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для самодельного полумостового блока питания, который можно изготовить из электронного балласта сгоревшей компактной люминесцентной лампочки.

Речь пойдёт о «ленивой намотке». Это когда лень считать витки. https://oldoctober.com/

Самые интересные ролики на Youtube

Выбор типа магнитопровода.

Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://oldoctober.com/

Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.

На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.

Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.

D – внешний диаметр кольца.

d – внутренний диаметр кольца.

H – высота кольца.

В справочниках по ферритовым магнитопроводам эти размеры обычно указываются в таком формате: КDxdxH.

Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора.

Помню, когда наши электросети ещё не приватизировали иностранцы, я строил импульсный блок питания. Работы затянулись до ночи. Во время проведения последних испытаний, вдруг обнаружилось, что ключевые транзисторы начали сильно греться. Оказалось, что напряжение сети ночью подскочило аж до 256 Вольт!

Конечно, 256 Вольт, это перебор, но ориентироваться на ГОСТ-овские 220 +5% –10% тоже не стоит. Если выбрать за максимальное напряжение сети 220 Вольт +10%, то:

242 * 1,41 = 341,22V (считаем амплитудное значение).

341,22 – 0,8 * 2 ≈ 340V (вычитаем падение на выпрямителе).

Определяем примерную величину индукции по таблице.

Пример: М2000НМ – 0,39Тл.

Частота генерации преобразователя с самовозбуждением зависит от многих факторов, в том числе и от величины нагрузки. Если выберите 20-30 кГц, то вряд ли сильно ошибётесь.

Граничные частоты и величины индукции широко распространённых ферритов.

Марганец-цинковые ферриты.
ПараметрМарка феррита
6000НМ4000НМ3000НМ2000НМ1500НМ1000НМ
Граничная частота при tg δ ≤ 0,1, МГц0,0050,10,20,450,61,0
Магнитная индукция B при Hм = 800 А / м, Тл0,350,360,380,390,350,35
Никель-цинкове ферриты.
ПараметрМарка феррита
200НН1000НН600НН400НН200НН100НН
Граничная частота при tg δ ≤ 0,1, МГц0,020,41,22,03,030
Магнитная индукция B при Hм = 800 А / м, Тл0,250,320,310,230,170,44

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в «Дополнительных материалах».

Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.

В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.

Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».

Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.

Как рассчитать число витков первичной обмотки?

Вводим исходные данные, полученные в предыдущих параграфах, в форму калькулятора и получаем количество витков первичной обмотки. Меняя типоразмер кольца, марку феррита и частоту генерации преобразователя, можно изменить число витков первичной обмотки.

Нужно отметить, что это очень-очень упрощённый расчёт импульсного трансформатора.

Но, свойства нашего замечательного блока питания с самовозбуждением таковы, что преобразователь сам адаптируется к параметрам трансформатора и величине нагрузки, путём изменения частоты генерации. Так что, с ростом нагрузки и попытке трансформатора войти в насыщение, частота генерации возрастает и работа нормализуется. Точно также компенсируются и мелкие ошибки в наших вычислениях. Я пробовал менять количество витков одного и того же трансформатора более чем в полтора раза, что и отразил в ниже приведённых примерах, но так и не смог обнаружить никаких существенных изменений в работе БП, кроме изменения частоты генерации.

Как рассчитать диаметр провода для первичных и вторичных обмоток?

Диаметр провода первичных и вторичных обмоток зависит от параметров БП, введённых в форму. Чем больше ток обмотки, тем больший потребуется диаметр провода. Ток первичной обмотки пропорцонален «Используемой мощности трансформатора».

Особенности намотки импульсных трансформаторов.

Намотка импульсных трансформаторов, а особенно трансформаторов на кольцевых и тороидальных магнитопроводах имеет некоторые особенности.

Дело в том, что если какая-либо обмотка трансформатора будет недостаточно равномерно распределена по периметру магнитопровода, то отдельные участки магнитопровода могут войти в насыщение, что может привести к существенному снижению мощности БП и даже привести к выходу его из строя.

Казалось бы, можно просто рассчитать расстояние между отдельными витками катушки так, чтобы витки обмотки уложились ровно в один или несколько слоёв. Но, на практике, мотать такую обмотку сложно и утомительно.

Мы же пытаемся мотать «ленивую обмотку». А в этом случае, проще всего намотать однослойную обмотку «виток к витку».

Что для этого нужно?

Нужно подобрать провод такого диаметра, чтобы он уложился «виток к витку», в один слой, в окно имеющегося кольцевого сердечника, да ещё и так, чтобы при этом число витков первичной обмотки не сильно отличалось от расчётного.

Если количество витков, полученное в калькуляторе, не будет отличаться более чем на 10-20% от количества, полученного в формуле для расчёта укладки, то можно смело мотать обмотку, не считая витков.

Правда, для такой намотки, скорее всего, понадобится выбрать магнитопровод с несколько завышенной габаритной мощностью, что я уже советовал выше.

1 – кольцевой сердечник.

3 – витки обмотки.

D – диаметр по которому можно рассчитать периметр, занимаемый витками обмотки.

На картинке видно, что при намотке «виток к витку», расчетный периметр будет намного меньше, чем внутренний диаметр ферритового кольца. Это обусловлено и диаметром самого провода и толщиной прокладки.

На самом же деле, реальный периметр, который будет заполняться проводом, будет ещё меньше. Это связано с тем, что обмоточный провод не прилегает к внутренней поверхности кольца, образуя некоторый зазор. Причём, между диаметром провода и величиной этого зазора существует прямая зависимость.

Не стоит увеличивать натяжение провода при намотке с целью сократить этот зазор, так как при этом можно повредить изоляцию, да и сам провод.

По нижеприведённой эмпирической формуле можно рассчитать количество витков, исходя из диаметра имеющегося провода и диаметра окна сердечника.

Максимальная ошибка вычислений составляет примерно –5%+10% и зависит от плотности укладки провода.

w = π(D – 10S – 4d) / d, где:

w – число витков первичной обмотки,

π – 3,1416,

D – внутренний диаметр кольцевого магнитопровода,

S – толщина изолирующей прокладки,

d – диаметр провода с изоляцией,

/ – дробная черта.

Как измерить диаметр провода и определить толщину изоляции – рассказано здесь.

Несколько примеров расчёта реальных трансформаторов.

● Мощность – 50 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

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

Реально поместилось – 114 витков.

● Мощность – 20 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

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

Реально поместилось – 176 витков.

● Мощность – 200 Ватт.

Магнитопровод – два кольца К38 х 24 х 7.

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

Реально поместилось 58 витков.

В практике радиолюбителя нечасто выпадает возможность выбрать диаметр обмоточного провода с необходимой точностью.

Если провод оказался слишком тонким для намотки «виток к витку», а так часто бывает при намотке вторичных обмоток, то всегда можно слегка растянуть обмотку, путём раздвигания витков. А если не хватает сечения провода, то обмотку можно намотать сразу в несколько проводов.

Как намотать импульсный трансформатор?

Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.

Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку, да и не повредился сам, желательно притупить острые кромки ферритового сердечника. Но, делать это не обязательно, особенно если провод тонкий или используется надёжная прокладка. Правда, я почему-то всегда это делаю.

При помощи наждачной бумаги скругляем наружные острые грани.

То же самое проделываем и с внутренними гранями кольца.

Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку.

В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, лавсановую плёнку или даже бумагу.

При намотке крупных колец с использованием провода толще 1-2мм удобно использовать киперную ленту.

Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.

Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным.

Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.

При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок.

Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Таким образом, изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.

Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки.

Необходимую длину провода обмотки определить совсем просто. Достаточно измерить длину одного витка и перемножить это значение на необходимое количество витков. Небольшой припуск на выводы и погрешность вычисления тоже не помешает.

34(мм) * 120(витков) * 1,1(раз) = 4488(мм)

Если для обмотки используется провод тоньше, чем 0,1мм, то зачистка изоляции при помощи скальпеля может снизить надёжность трансформатора. Изоляцию такого провода лучше удалить при помощи паяльника и таблетки аспирина (ацетилсалициловой кислоты).

Будьте осторожны! При плавлении ацетилсалициловой кислоты выделяются ядовитые пары!

Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.

Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05… 0,1мм.

Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения.

Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.

Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика).

Затем выводы вместе с трубкой нужно закрепить х/б нитью.

Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты. Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.

Если предполагается использовать выпрямитель с нулевой точкой, то можно намотать вторичную обмотку в два провода. Это обеспечит полную симметрию обмоток. Витки вторичных обмоток также должны быть равномерно распределены по периметру сердечника. Особенно это касается наиболее мощных в плане отбора мощности обмоток. Вторичные обмотки, отбирающие небольшую, по сравнению с общей, мощность, можно мотать как попало.

Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно.

На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Трансформатор Тр2 можно намотать на ферритовом кольце, на Ш – образном сердечнике или на сердечнике другой формы.

Сердечник трансформатора подбирается по требуемой мощности на выходе инвертора.

Есть много различных формул и разных программ по расчету ферритовых трансформаторов для импульсных источников питания. Я перепробовал различные способы расчета ферритовых трансформаторов. Не буду вдаваться в их достоинства и недостатки. Каждый выбирает свой вариант расчета ферритового сердечника для импульсного блока питания.

Вот некоторые мои рассуждения по этому поводу.
Во первых: рекомендуемые к использованию, в результате расчетов, ферритовые сердечники (кольца, Ш-образные, броневые) не всегда имеются в наличии в торговых точках.
Во вторых: тот ферритовый магнитопровод, что мы можем достать, как правило, не имеет никаких обозначений на корпусе о его магнитной проницаемости.
Вот и получается, что все с таким трудом проведенные выкладки и расчеты количества витков в обмотках ферритового трансформатора, из за неопределенности в магнитной проницаемости феррита, теряют ценность.

Я подошел к подбору выходного ферритового трансформатора с чисто практической стороны.
Из технической литературы приведу таблицу ферритовых колец для использования в качестве высокочастотный трансформаторов.
В этой таблице дан размер магнитопровода, его поперечное сечение по сердечнику, размер окна.
Произведение площадей, сечения магнитопровода и окна, дает возможность определить его габаритную мощность на частоте в 20 килогерц.
На другой частоте соответственно и мощности будут другие.
Ферритовые сердечники будут работать и на более высокой частоте, но увеличатся потери в магнитопроводе и КПД трансформатора уменьшится. Но ничего, для нашего случая частота автогенератора не превысит 45 — 50 КГц, это нормально.
В нашем случае нужно подобрать ферритовый сердечник на мощность свыше 20 ватт. У меня есть ферритовое кольцо снятое со старой аппаратуры вполне подходящее под наш случай. Его размер: К28×18х8 (наружний диаметр 28, внутренний 18, толщина 8 мм.).
По таблице его габаритная мощность свыше 200 ватт, что более чем достаточно для данного устройства. Не нужно стремиться брать ферритовое кольцо меньших размеров, это якобы уменьшает габариты устройства. Ничего подобного.
Чем больше окно кольца, тем удобнее расположить в нем витки и не нужно стеснять себя в диаметре провода. Чем больше диаметр провода в первичной и вторичной обмоток, тем меньше потерь в проводах и стабильнее выходное напряжение. К тому же, с увеличением сечения магнитопровода, уменьшается количество витков на вольт, то есть будет меньше витков во всех обмотках.
Количество витков на 1 вольт у ферритового трансформатора зависит от сечения сердечника магнитопровода.
Известная формула для определения количества витков на вольт при расчете обмоток трансформатора изготовленного из стальных листов и работающего на частоте 50 герц:
n = 50 /S
Где: n – количество витков на вольт;
S – площадь поперечного сечения сердечника в см. кв.

Для расчета количества витков на вольт ферритового трансформатора на частоты свыше 20 килогерц, я применяю немного видоизмененную формулу:

n = 0,7 / S;
где: S – площадь поперечного сечения ферритового сердечника в см. кв.
Площадь поперечного сечения выбранного нами кольца К28×18х 8 будет:
S = (D — d) / 2 x l = (28 — 18) / 2 x 8 = 10 / 2 x 8 = 40 мм. кв. или 0,4 см. кв. .
Количество витков на 1 вольт выбранного мной ферритового магнитопровода:
n = 0,7 / S = 0,7 / 0,4 = 1,75 витка на 1 вольт.

Тогда количество витков первичной обмотки трансформатора Тр2 будет:
w1 = n x U1 = 1,75 х 145 = 253,75 витка. Примем 254 витка.
Диаметр провода 0,25 — 0,35 мм. Чем больше диаметр провода, тем мощнее будет ИБП, но все должно быть в разумных пределах.
Вторичная обмотка состоит из двух полуобмоток w2-1 и w2-2, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение.
Количество витков в каждой вторичной полуобмотке:
w2-1 = w2-2 = n x U2 = 1,75 х 15 = 26,25 витка.
С учетом падения напряжения на диодах Д9, Д10 количество витков во вторичной обмотке примем: w2-1 = w2-2 = 28 витков. Диаметр провода 0,6 — 0,7 мм.
Напряжение обратной связи в обмотке w3 должно быть достаточным для работы генератора. Для трансформатора Тр1 оно должно быть 6,5 вольт.
Количество витков в обмотке связи w3 = n x 6,5 = 1,75 x 6,5 = 11,3 витка. Примем: w3 = 12 витков. Диаметр провода 0,3 мм.
Трансформатор Тр2 будем мотать на ферритовом кольце по схеме приведенной на рисунке.

На рисунке показана последовательность намотки ферритового трансформатора.

Ферритовое кольцо (рис. а) необходимо обмотать лакотканью или лучше фторопластовой лентой (рис. б).
Поверх мотается первичная обмотка w1. На начало и конец провода, для жесткости, надевается хлорвиниловая трубочка и провод вместе с трубочкой закрепляется нитками.
Витки обмотки необходимо равномерно распределить по всей длине кольца (рис.в).
Для этого нужно заранее поверхность кольца разделить на секторы. Например на четыре сектора. Тогда в каждом секторе будет по 254 витка / 4 = 63,5 витков. Равномерно и последовательно намотав один сектор, переходим ко второму, еще 63,5 витка и т.д.

Идеальный случай, это намотать обмотку виток к витку, что вряд ли получится.
Начало и конец проводов обмотки не должны касаться друг друга, между ними надо сохранить промежуток в 2-3 мм. Это делается для избежания пробоя между витками начала и конца первичной обмотки.
Намотка на кольцо производится с помощью самодельного челнока, который можно изготовить из медной проволоки, по форме как на рисунке.

Предварительно рассчитав необходимую длину провода (количество витков в обмотке умноженное на длину одного витка, плюс длину выводов) с небольшим запасом, наматываем на челнок. Закрепляем начало провода обмотки , провод вместе с трубочкой, нитками на кольце и мотаем при помощи челнока. При намотке провода на кольцо необходимо следить, чтобы провод не скручивался и не образовывались «барашки». Нужно запастись большим терпением и тогда все получится.
Сначала процедура намотки кольца будет проходить с трудом, но по мере накопления опыта, работа ускорится.
Поверхность намотанной первичной обмотки w1 необходимо обмотать лентой шириной 8 — 10 мм. из лакоткани или лучше фторопласта (рис. г).
Далее мотается вторичная обмотка w2. Две полуобмотки w2-1 и w2-2 мотаются одновременно двумя проводами.
Нужно определить длину каждого провода для w2-1 и w2-2. Предварительно измеряется длина одного витка, а затем умножается на количество витков, плюс 10 сантиметров на длину выводов, плюс запас 20 см.
Провод для вторичной обмотки толстый и мотается без челнока, одновременно двумя проводами. Начала двух проводов закрепляются нитками, а затем виток за витком, двумя проводами продеваются в кольцо. Между началами и концами вторичных полуобмоток нужно оставить на кольце свободным расстояние 5-6 мм. В этот зазор разместить витки обмотки w3
Нужно стараться меньше гнуть провода и чтобы они оба не переплетались между собой.
Необходимо так же равномерно распределить количество витков вторичной обмотки по всему кольцу, т.е. разбить количество витков на четыре сектора, как и в случае первичной обмотки. Необходимо мотать так, чтобы намотка уложилась в один ряд по всей длине, как на рисунке д).
Конец одной полуобмотки (w2-1) спаять с началом другой полуобмотки (w2-2). Получится полная обмотка w2 с выводом посередине (рис. д).
Обмотка обратной связи w3 мотается на первичную обмотку в одном слое с вторичной w2. Мотать ее поверх обмотки w2 нельзя, так как это может повлиять на режим автогенерации.

Намотка трансформаторов на ферритовое кольцо на заказ

Компания МИРАКОМ производит намотку трансформаторов на ферритовые кольца на заказ. 

Специалисты нашей компанию производят намотку на кольца, закупленные соответственно ТЗ заказчика и на ферритовые кольца, предоставленные заказчиком.

Намотка на ферритовое кольцо — основное назначение ферритового кольца

Ферритовое кольцо снижает влияние электромагнитных и радиочастотных помех на сигнал, передаваемый по проводу. Ферритовое кольцо увеличивает индуктивность проходящего через него участка провода в несколько сотен (вплоть до тысяч) раз, что и обеспечивает подавление помех высокой частоты.

Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, ферромагнитные материалы используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в блоках питания компьютерной техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и реактивное сопротивления. Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д×д×Н, где: — К – это сокращение от слова «кольцо»; — Д – внешний диаметр изделия; — д – внутренний диаметр ферритового кольца; — Н – высота фильтра. Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная магнитная проницаемость (20 μi). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры петли гистерезиса, удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Как рассчитать трансформаторы с ферритовым сердечником

Расчет ферритового трансформатора — это процесс, в котором инженеры оценивают различные характеристики обмотки и размер сердечника трансформатора, используя феррит в качестве материала сердечника. Это помогает им создать идеально оптимизированный трансформатор для конкретного приложения.

В сообщении представлено подробное объяснение того, как рассчитать и спроектировать индивидуальные трансформаторы с ферритовым сердечником. Содержимое легко понять и может быть очень удобно для инженеров, работающих в области силовой электроники и производящих инверторы SMPS.

Почему ферритовый сердечник используется в высокочастотных преобразователях

Вы, возможно, часто задавались вопросом о причине использования ферритовых сердечников во всех современных импульсных источниках питания или преобразователях SMPS. Верно, он предназначен для достижения более высокой эффективности и компактности по сравнению с источниками питания с железным сердечником, но было бы интересно узнать, как ферритовые сердечники позволяют нам достичь такой высокой степени эффективности и компактности?

Это связано с тем, что в трансформаторах с железным сердечником железный материал имеет гораздо более низкую магнитную проницаемость, чем ферритовый материал.Напротив, ферритовые сердечники обладают очень высокой магнитной проницаемостью.

Это означает, что под воздействием магнитного поля ферритовый материал может достигать очень высокой степени намагничивания, лучше, чем все другие формы магнитных материалов.

Более высокая магнитная проницаемость означает меньшее количество вихревых токов и меньшие коммутационные потери. Магнитный материал обычно имеет тенденцию генерировать вихревой ток в ответ на повышение частоты магнитного поля.

По мере увеличения частоты вихревой ток также увеличивается, вызывая нагрев материала и увеличение импеданса катушки, что приводит к дополнительным коммутационным потерям.

Ферритовые сердечники благодаря своей высокой магнитной проницаемости могут более эффективно работать на более высоких частотах благодаря меньшим вихревым токам и меньшим коммутационным потерям.

Теперь вы можете подумать, почему бы не использовать более низкую частоту, поскольку это, наоборот, помогло бы уменьшить вихревые токи? Это кажется верным, однако более низкая частота также означала бы увеличение количества витков для того же трансформатора.

Поскольку более высокие частоты допускают пропорционально меньшее количество витков, трансформатор становится меньше, легче и дешевле.Вот почему SMPS использует высокую частоту.

Топология инвертора

В инверторах с импульсным режимом обычно используются два типа топологии: двухтактная и полный мост. Двухтактный использует центральный ответвитель для первичной обмотки, в то время как полный мост состоит из одной обмотки как для первичной, так и для вторичной обмотки.

На самом деле обе топологии имеют двухтактный характер. В обоих вариантах на обмотку подается непрерывно переключаемый обратный и прямой переменный ток от полевых МОП-транзисторов, колеблющийся с заданной высокой частотой, имитируя двухтактное действие.

Единственное принципиальное различие между ними заключается в том, что первичная сторона трансформатора с центральным ответвлением имеет в 2 раза больше витков, чем у полномостового трансформатора.

Как рассчитать трансформатор инвертора с ферритовым сердечником

Расчет трансформатора с ферритовым сердечником на самом деле довольно прост, если у вас есть все указанные параметры.

Для простоты мы попытаемся решить эту формулу на примере настройки, скажем, для трансформатора на 250 Вт.

Источником питания будет аккумулятор на 12 В.Частота переключения трансформатора будет 50 кГц, что является типичным значением для большинства инверторов SMPS. Предположим, что на выходе будет 310 В, что обычно является пиковым значением 220 В (среднеквадратичное значение).

Здесь 310 В будет после выпрямления через мостовой выпрямитель с быстрым восстановлением и LC-фильтры. Выбираем ядро ​​как ETD39.

Как мы все знаем, когда используется батарея 12 В, ее напряжение никогда не бывает постоянным. При полной зарядке значение составляет около 13 В, которое продолжает падать по мере того, как нагрузка инвертора потребляет энергию, пока, наконец, батарея не разрядится до минимального предела, который обычно составляет 10.5 В. Поэтому для наших расчетов мы будем рассматривать 10,5 В как значение напряжения питания для В в (мин) .

Первичные витки

Стандартная формула для расчета числа витков первичной обмотки приведена ниже:

N (первичный) = В дюйм (номинальный) x 10 8 /4 x f x B max x A c

Здесь N (первичный) относится к номерам первичных витков.Поскольку в нашем примере мы выбрали двухтактную топологию с центральным ответвлением, полученный результат будет составлять половину от общего количества необходимых витков.

  • Vin (ном.) = Среднее входное напряжение. Так как наше среднее напряжение батареи составляет 12 В, возьмем Vin (ном.) = 12.
  • f = 50 кГц или 50 000 Гц. Это предпочтительная частота переключения, выбранная нами.
  • B max = максимальная плотность потока в гауссах.В этом примере мы предположим, что B max находится в диапазоне от 1300G до 2000G. Это стандартное значение для сердечников трансформаторов на основе феррита. В этом примере давайте установим 1500G. Таким образом, мы имеем B max = 1500. Более высокие значения B max не рекомендуются, так как это может привести к достижению трансформатором точки насыщения. И наоборот, более низкие значения B max могут привести к недоиспользованию активной зоны.
  • A c = Эффективная площадь поперечного сечения в см 2 .Эту информацию можно получить из паспортов ферритовых сердечников. Вы также можете найти A c , представленный как A e . Для выбранного сердечника с номером ETD39 эффективная площадь поперечного сечения, указанная в листе технических данных, составляет 125 мм 2 . Это равно 1,25 см 2 . Следовательно, A c = 1,25 для ETD39.

Приведенные выше цифры дают нам значения всех параметров, необходимых для расчета витков первичной обмотки нашего инверторного трансформатора SMPS.Следовательно, подставляя соответствующие значения в приведенную выше формулу, получаем:

N (первичный) = V дюйм (номинальный) x 10 8 /4 x f x B макс x A c

N (первичный) = 12 x 10 8 /4 x 50000 x 1500 x 1,2

N (первичный) = 3,2

Начиная с версии 3.2 является дробным значением и может быть трудно реализовать на практике, мы округлим его до трех оборотов.Однако перед окончательным определением этого значения мы должны выяснить, является ли значение B max по-прежнему совместимым и находится ли оно в допустимом диапазоне для этого нового округленного значения 3.

Потому что уменьшение количества витков вызовет пропорциональное увеличение B max , поэтому становится обязательным проверить, находится ли увеличенное значение B max в пределах допустимого диапазона для наших 3 витков первичной обмотки.

Проверка счетчика B max путем подстановки следующих существующих значений получаем:
Vin (nom) = 12, f = 50000, N pri = 3, A с = 1.25

B макс = V дюйм (номинал) x 10 8 /4 x f x N (первичный) x A c

B max = 12 x 10 8 /4 x 50000 x 3 x 1,25

B max = 1600

Как можно видеть, новый B max значение для N ( pri) = 3 витка выглядит нормально и находится в пределах допустимого диапазона.Это также означает, что, если вы в любой момент захотите изменить количество оборотов N (первичный) , вы должны убедиться, что оно соответствует новому значению B max .

Напротив, можно сначала определить B max для желаемого числа витков первичной обмотки, а затем отрегулировать число витков до этого значения, соответствующим образом изменив другие переменные в формуле.

Обороты вторичной обмотки

Теперь мы знаем, как рассчитать первичную обмотку ферритового инверторного трансформатора SMPS, пришло время взглянуть на другую сторону, то есть на вторичную обмотку трансформатора.

Поскольку пиковое значение для вторичной обмотки должно составлять 310 В, мы хотели бы, чтобы это значение сохранялось для всего диапазона напряжения батареи, начиная с 13 В до 10,5 В.

Без сомнения, нам придется использовать систему обратной связи для поддержания постоянный уровень выходного напряжения для противодействия низкому напряжению батареи или возрастающим колебаниям тока нагрузки.

Но для этого должен быть некоторый верхний запас или запас для облегчения этого автоматического управления. Запас +20 В выглядит достаточно хорошо, поэтому мы выбираем максимальное пиковое выходное напряжение как 310 + 20 = 330 В.

Это также означает, что трансформатор должен быть рассчитан на выдачу 310 В при минимальном напряжении батареи 10,5.

Для управления с обратной связью мы обычно используем саморегулирующуюся схему ШИМ, которая увеличивает ширину импульса при низком заряде батареи или высокой нагрузке и пропорционально сужает ее при отсутствии нагрузки или при оптимальном состоянии батареи.

Это означает, что при низком уровне заряда батареи ШИМ должен автоматически настраиваться на максимальный рабочий цикл для поддержания предусмотренного выхода 310 В. Можно предположить, что этот максимальный ШИМ составляет 98% от общего рабочего цикла.

Зазор 2% оставлен на мертвое время. Мертвое время — это нулевой интервал напряжения между каждой частотой полупериода, в течение которого полевые МОП-транзисторы или определенные силовые устройства остаются полностью отключенными. Это гарантирует гарантированную безопасность и предотвращает прострождение полевых МОП-транзисторов в переходные периоды двухтактных циклов.

Следовательно, входное питание будет минимальным, когда напряжение батареи достигнет минимального уровня, то есть когда В дюйм = В дюйм (мин) = 10.5 В. Это приведет к тому, что рабочий цикл будет максимально 98%.

Приведенные выше данные можно использовать для расчета среднего напряжения (среднеквадратичное значение постоянного тока), необходимого для того, чтобы первичная сторона трансформатора генерировала 310 В на вторичной, при минимальном уровне заряда батареи 10,5 В. Для этого мы умножаем 98% на 10,5. , как показано ниже:

0,98 x 10,5 В = 10,29 В, это номинальное напряжение, которое должно иметь первичная обмотка трансформатора.

Теперь мы знаем максимальное вторичное напряжение, которое составляет 330 В, и мы также знаем первичное напряжение, которое равно 10.29 В. Это позволяет нам получить соотношение двух сторон как: 330: 10,29 = 32,1.

Так как соотношение номинальных напряжений равно 32,1, передаточное число также должно быть в том же формате.

Значение, x: 3 = 32,1, где x = вторичные витки, 3 = первичные витки.

Решая это, мы можем быстро получить вторичное число витков

Следовательно, вторичные витки = 96,3.

На рисунке 96.3 показано количество витков вторичной обмотки, которое нам нужно для предлагаемого ферритового инверторного трансформатора, который мы проектируем.Как указывалось ранее, поскольку дробные значения трудно реализовать на практике, мы округляем его до 96 оборотов.

На этом наши расчеты завершены, и я надеюсь, что все читатели, должно быть, поняли, как просто рассчитать ферритовый трансформатор для конкретной схемы инвертора SMPS.

Расчет вспомогательной обмотки

Вспомогательная обмотка — это дополнительная обмотка, которая может потребоваться пользователю для некоторой внешней реализации.

Допустим, помимо 330 В на вторичной обмотке, вам нужна еще одна обмотка для получения 33 В для светодиодной лампы.Сначала мы вычисляем соотношение вторичной обмотки: вспомогательное относительно номинала вторичной обмотки 310 В. Формула:

N A = V sec / (V aux + V d )

N A = вторичный: вспомогательный коэффициент, В sec = вторичное регулируемое выпрямленное напряжение, В aux = вспомогательное напряжение, В d = значение прямого падения диода для выпрямительного диода. Поскольку нам нужен высокоскоростной диод, мы будем использовать выпрямитель Шоттки с V d = 0.5V

Решение дает нам:

N A = 310 / (33 + 0,5) = 9,25, округлим до 9.

Теперь давайте вычислим количество витков, необходимых для вспомогательной обмотки, мы получим это по формуле:

N доп. = N сек / N A

Где N доп. = вспомогательные витки, N сек = вторичные витки, N A = вспомогательное передаточное число.

Из наших предыдущих результатов мы имеем N сек = 96 и N A = 9, подставив их в формулу выше, мы получаем:

N aux = 96/9 = 10.66, округляя это, мы получаем 11 оборотов. Таким образом, для получения 33 В нам потребуется 11 витков на вторичной стороне.

Таким образом, вы можете выбрать размер вспомогательной обмотки по своему усмотрению.

Заключение

В этом посте мы узнали, как рассчитать и спроектировать инверторные трансформаторы на основе ферритового сердечника, выполнив следующие шаги:

  • Расчет первичных витков
  • Расчет вторичных витков
  • Определить и подтвердить B max
  • Определите максимальное вторичное напряжение для управления обратной связью ШИМ. Инвертор на основе ферритового сердечника для применения в импульсных источниках питания.

    Для вопросов и сомнений, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже, я постараюсь решить как можно скорее

    Более подробную информацию можно найти по этой ссылке:

    Как рассчитать импульсные источники питания

    О компании Swagatam

    Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
    Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

    Как спроектировать ферритовые трансформаторы различной топологии?

    Ферритовый трансформатор имеет магнитный сердечник, в котором обмотки катушки (индуктора) выполнены на компоненте ферритового сердечника. Он предлагает низкие потери на вихревые токи. Обычно он используется для высокочастотных приложений. Распространенными типами ферритовых сердечников являются тороидальный, закрытый, корпусный и цилиндрический.

    В зависимости от схемотехники, типов сердечников и применения трансформаторов существуют разные топологии и названия.К ним относятся тип оболочки, pushpull, полумост и flyback. Независимо от топологии, при проектировании ферритовых трансформаторов следует учитывать некоторые моменты, включая рабочую частоту и температуру, стоимость единицы, размер и форму. Они должны соответствовать уровням напряжения источника и нагрузки, обеспечивать электрическую изоляцию, предотвращать насыщение сердечника и минимизировать потери в сердечнике.

    Размер и частота работы ферритового трансформатора зависят от двух основных областей применения: сигнала и мощности.Ферритовый трансформатор, используемый в сигнальных приложениях, имеет небольшие размеры и имеет более высокие частоты (в диапазоне мегагерц). Тот, который используется в энергетических приложениях, большой и имеет более низкие частоты (обычно от 1 кГц до 200 кГц).

    Этапы проектирования ферритового трансформатора

    Приложение

    Перед проектированием трансформатора проверьте свои требования и точное применение. Это может включать входное напряжение, выходное напряжение, ток и рабочую частоту. Затем рассмотрите другие параметры, такие как физический размер, расстояние, способ монтажа, изоляция, токи утечки и температура.

    Рис. 1. Различные типы ферритовых сердечников (Источник: www.yeng-tat.com) Рис. 2: Различные типы шпуль (Источник: www.ramsales.net)

    Выбор сердечника

    Для большинства типов сердечников требуются бобины, которые подходят для выбранных сердечников и помогают в установке готового продукта. Убедитесь, что шпульки и материалы доступны на местном рынке. Затем рассчитайте правильное количество витков, потери мощности и другие параметры. Вы можете обратиться к формулам, представленным на следующих сайтах:

    Сайт 1

    Сайт 2

    Сайт 3

    Обмотка

    Необходимо определить ток первичной обмотки и размер провода.Первичный ток равен общей выходной мощности плюс потери мощности трансформатора, деленной на первичное напряжение.

    Далее идет количество витков, необходимых для вторичной обмотки. Для этого проверьте, подходят ли провода к области намотки на шпульке, высоту и среднюю длину витков по механическому чертежу.

    Включите изоляцию между обмотками, учитывая общую высоту обмотки.

    Проверка

    Проверьте конструкцию, измерив напряжение холостого хода и напряжение нагрузки на вторичной обмотке.Для этого рассчитайте сопротивление каждой обмотки. Затем рассчитайте падение напряжения на этой обмотке, умножив сопротивление и ток в обмотке.

    Рассчитайте напряжение холостого хода и напряжение нагрузки на вторичной обмотке по формулам, приведенным на вышеупомянутых веб-сайтах.

    Расчет температуры

    Допустимое превышение температуры зависит от области применения и разработчика. Две основные причины повышения температуры трансформатора — это потери мощности в сердечнике и потери мощности в обмотке.Их можно рассчитать по стандартным формулам.


    Расчет витков ферритового трансформатора на примере

    Из этой статьи вы узнаете, как рассчитать коэффициент трансформации трансформатора с ферритовым сердечником для высокочастотных импульсных инверторов питания. Трансформаторы с высоким ферритовым сердечником используются почти во всех схемах силовой электроники, например, в инверторах и инверторах с синусоидальной волной . Они используются для повышения или повышения низкого постоянного напряжения батареи и других источников постоянного тока, таких как солнечные батареи.Трансформаторы с ферритовым сердечником также используются в изолированных преобразователях постоянного тока для повышения или понижения постоянного напряжения. Например, в изолированном понижающем преобразователе он используется для понижения постоянного напряжения, а в изолированном повышающем преобразователе они используются для повышения постоянного напряжения. В этой статье мы узнаем, как рассчитать коэффициент трансформации высокочастотного трансформатора с ферритовым сердечником на примерах.

    Расчет отношения витков ферритового сердечника

    Например, в повышающем каскаде у нас есть два варианта использования преобразователей силовой электроники: двухтактная топология и полный мост.Я объясню оба метода один за другим. Формула и концепция расчета коэффициента трансформации остаются одинаковыми для обеих топологий. Единственное различие между двухтактной топологией и конструкцией мостового трансформатора состоит в том, что двухтактный ферритовый сердечник трансформатора требует центрального отвода в первичной обмотке. Другими словами, двухтактный трансформатор имеет в два раза больший виток первичной обмотки, чем полный мостовой трансформатор.

    Расчет соотношения витков ферритового сердечника с двухтактной топологией на примере

    Начнем с примера.Например, мы хотим разработать повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный на 250 Вт. Мы используем топологию push pull для этой конструкции. Мы используем аккумулятор на 12 вольт. Мы хотим увеличить постоянное напряжение с 12 до 310 вольт. Частота переключения конструкции 50 кГц. Мы используем ферритовый сердечник ETD39 мощностью 250 Вт. О том, как выбрать ферритовый сердечник в соответствии с номинальной мощностью, выходит за рамки данной темы. Я постараюсь написать об этом отдельную статью. На выходе ферритового сердечника всегда будет высокочастотная прямоугольная волна 50 кГц.Нам нужно использовать полный выпрямитель, чтобы преобразовать его в постоянный ток 310 вольт. Вам также может потребоваться использовать LC-фильтр для гармоник или компонентов переменного тока на выходе.

    Расчет витков ферритового трансформатора

    Расчет витков первичной обмотки ферритового трансформатора

    Как вы знаете, напряжение батареи не всегда одинаково. По мере увеличения нагрузки на батарею напряжение батареи будет меньше 12 вольт. Без нагрузки с полностью заряженной батареей напряжение батареи будет около 13,5 вольт. Поэтому входное напряжение не является постоянным, это необходимо учитывать при расчете коэффициента трансформации трансформатора с ферритовым сердечником.Напряжение отключения аккумулятора обычно составляет 10,5 В. Мы можем принять это минимально возможное значение входного напряжения для повышения преобразователя постоянного тока. Итак, теперь у нас есть следующие параметры:

    Vinput = 10,5 вольт

    Vout = 310 вольт

    Как известно, формула расчета коэффициента трансформации в трансформаторе

    N = Npri / Nsc = Vin / Vout

    Где Npri — количество витков первичной обмотки, а Nsc — количество витков вторичной обмотки. У нас есть три известные переменные, такие как коэффициент трансформации, который можно рассчитать по приведенному выше уравнению, входное и выходное напряжение.4 Гуасс. Значение максимальной магнитной индукции обычно указывается в паспорте ферритового сердечника. Обычно мы принимаем значение Bmax от 1300G до 2000G. Обычно это приемлемый диапазон для всех трансформаторов с ферритовым сердечником. Примечание. Высокое значение плотности потока приведет к насыщению сердечника, а низкое значение плотности потока приведет к недостаточному использованию сердечника. Например, мы возьмем 1500G для примера преобразователя постоянного тока в постоянный.

  • f — это импульсный преобразователь частоты. В нашем примере частота переключения преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 50 кГц.8/4. 50000. 1500. 1,25 = 3,2

    Следовательно, Npri = 3,2 Но мы не можем использовать дробные витки. Таким образом, нам нужно округлить рассчитанное значение первичных витков до ближайшего целого числа 3. Ближайшее возможное целое число равно 3. Первичное число витков для ферритового сердечника равно 3. Но перед этим нам нужно проверить, что Npri = 3 Bmax находится в допустимом диапазоне или нет. Как я уже упоминал выше, приемлемый диапазон для Bmaz составляет 1300-2000G. Но вопрос в том, зачем нам снова проверять значение Bmax? Потому что мы регулируем значение первичных витков с 3.8/5 * 50000 * 3 * 1,25 = 1600 г

    Таким образом, рассчитанное значение Bmax составляет 1600 Гс, что находится в пределах допустимого диапазона максимальной плотности потока. Это означает, что для дальнейших вычислений мы можем принять Npri = 3. Первичное количество витков двухтактного ферритового трансформатора с центральным ответвлением составляет 3 + 3 витка. В любом дизайне вам нужно будет отрегулировать значение Npri, если оно дробное. Вы легко можете это отрегулировать. Но вам нужно каждый раз проверять значение Bmax. Начнем с предполагаемого значения Bmax и рассчитанного Npri. Но вы также можете начать с предполагаемого значения Npri и проверить значение максимальной плотности потока Bmax.Например, предположим, что значение Npri = 1, проверьте значение Bmax и продолжайте повторять этот процесс, пока оно не станет в приемлемом диапазоне.

    Расчет вторичных витков ферритового трансформатора

    Теперь перейдем к вторичному витку ферритового сердечника. В нашей конструкции выход преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 310 вольт при любом входном напряжении. Входное напряжение регулируется от 10,5 до 13,5 вольт. Нам потребуется реализовать

    Обратная связь для регулирования 310 выходного напряжения. Поэтому мы возьмем немного большее значение выходного напряжения, чтобы при минимально возможном входном напряжении мы могли получить выходное напряжение 310 вольт, изменяя рабочий цикл ШИМ.Поэтому нам следует разработать трансформатор с ферритовым сердечником и вторичной обмоткой на 330 вольт. Обратная связь будет регулировать значение выходного напряжения, изменяя рабочий цикл ШИМ. Также следует позаботиться о потерях и падениях напряжения на коммутационных аппаратах и ​​учитывать их при проектировании трансформатора.

    Таким образом, трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение 330 вольт при входном напряжении от 13,5 до 10,5 вольт. Максимальный рабочий цикл для ШИМ составляет 98%, а оставшиеся 2% остаются мертвыми. При минимально возможном входном напряжении рабочий цикл будет максимальным.При максимальном рабочем цикле 98% входное напряжение трансформатора составляет 0,98 * 10,5 = 10,29 вольт.

    Используя формулу соотношения напряжений трансформатора = соотношение напряжений = 330 / 10,29 = 32,1. Коэффициент напряжения и коэффициент трансформации в трансформаторе равны друг другу. Следовательно, N = 32.

    Итак, мы знаем все значения для расчета вторичных витков трансформатора с ферритовым сердечником.

    N = 32, Npri = 3

    Nsec = N * Npri = 32 * 3 = 96

    Таким образом, количество витков первичной обмотки равно 3, а число витков вторичной обмотки равно 96.Итак, все дело в расчете коэффициента трансформации высокочастотных трансформаторов. Если у вас возникнут проблемы, дайте мне знать в комментариях.

    Все, что вы хотели знать о трансформаторах с ферритовым сердечником

    Силовой трансформатор имеет первичную, вторичную и иногда третичную обмотки. Магнитопровод между этими обмотками приводит в действие трансформатор. Для эффективной магнитной связи в трансформаторе предусмотрен один магнитный путь с низким сопротивлением. Этот путь обычно известен в ядре.Как правило, сердечник изготавливается из разных материалов, таких как силиконовая сталь, ферриты и т. Д. В этом посте мы обсудим один из важных типов сердечников — ферритовые сердечники. Кто они такие? В чем их преимущества? Есть ли у вас еще вопросы? Читайте ниже, чтобы найти ответы.

    Что такое ферриты?

    Ферриты — это непроводящие керамические соединения, имеющие ферромагнитную природу. Когда обмотки трансформаторов сделаны из ферритов, их называют трансформаторами ферритового типа.Ферритовые сердечники в трансформаторах изготовлены из оксидов железа и содержат соединения цинка, никеля и марганца. Эти соединения имеют очень низкую коэрцитивную силу и известны как мягкие ферриты.

    Ферриты имеют ряд преимуществ перед другими трансформаторами с магнитным сердечником благодаря своим механическим и электрическим свойствам. К ним относятся высокое удельное сопротивление по току, а также низкие потери на вихревые токи в широком диапазоне частот и высокая магнитная проницаемость. Все эти свойства делают ферритовые трансформаторы идеальными для различных высокочастотных трансформаторов, регулируемых катушек индуктивности, широкополосных трансформаторов и высокочастотных цепей от 10 кГц до 50 МГц.

    Сегодня ферритовые сердечники доступны из различных материалов и геометрических комбинаций.

    Какие существуют типы трансформаторов с ферритовым сердечником?

    Ферритовые сердечники в основном делятся на два типа:

    • Феррит марганца и цинка (MnZn) : Химическая формула: (Mn a Zn (1-a) Fe 2 O 4 ). Эти сердечники имеют более высокий уровень насыщения, а также более высокую проницаемость, чем NiZn.Ядра MnZn идеально подходят для приложений с рабочей частотой менее 5 МГц. Импеданс этих сердечников делает их идеальными для катушек индуктивности до 70 МГц.
    • Никель-цинковый феррит (NiZn) : Химическая формула: Ni a Zn (1-a) Fe 2 O 4 . Эти сердечники имеют более высокое удельное сопротивление, чем MnZn, и используются в приложениях, где частоты находятся в диапазоне от 2 МГц до нескольких сотен МГц. NiZn считается идеальным для катушек индуктивности выше 70 МГц.Эти сердечники чувствительны к температуре и имеют низкую температуру Кюри (ниже 500 o C).

    Ферритовые материалы теряют свои магнитные свойства при определенной температуре Кюри. Следовательно, этот факт следует учитывать при выборе ферритовых сердечников для трансформатора.

    Доступны ли ферритовые сердечники разных форм?

    Да, они есть. Ферритовые сердечники классифицируются по таким формам, как:

    • E, I Сердечники : Эти сердечники имеют простую намотку шпульки и простую сборку.Сердечники E, I используются в силовых, дифференциальных и телекоммуникационных индукторах, а также в широкополосных, преобразовательных и инверторных трансформаторах.
    • Сердечники ETD : Эти сердечники имеют центральную стойку с минимальным сопротивлением обмотки. Размеры этих сердечников ETD могут быть оптимизированы для повышения эффективности силового трансформатора. Эти сердечники идеально подходят для силовых трансформаторов, а также катушек индуктивности.
    • Сердечники EFD : Сердечники EFD имеют площадь поперечного сечения, что делает их идеальными для компактных трансформаторов, а также для различных катушек индуктивности и трансформаторов.
    • Сердечники EER : Сердечники имеют круглую центральную стойку, которая обеспечивает более короткую длину пути намотки по сравнению с квадратной центральной стойкой.

    Если вы хотите получить трансформаторы с ферритовым сердечником из надежного источника, вы всегда можете рассмотреть возможность использования нестандартных катушек. Компания предлагает ферритовые сердечники различных спецификаций для удовлетворения требований вашего приложения.

    Все, что вы хотели знать о трансформаторах с ферритовым сердечником, последнее изменение: 29 января 2020 г., gt stepp

    О gt stepp

    GT Stepp — инженер-электрик с более чем 20-летним опытом работы, специалист в области исследований, оценки, испытаний и поддержка различных технологий.Посвящен успеху; с сильными аналитическими, организационными и техническими навыками. В настоящее время работает менеджером по продажам и операциям в Custom Coils, разрабатывая стратегии продаж и маркетинга, которые увеличивают продажи, чтобы сделать Custom Coils более узнаваемыми и уважаемыми на рынке.

    Конструкция трансформатора

    с магнитными ферритовыми сердечниками

    Magnetics предлагает два метода выбора ферритового сердечника для силового применения: выбор сердечника по допустимой мощности и выбор сердечника по продукту WaAc.

    Выбор сердечника по мощности передачи

    Диаграмма мощности характеризует допустимую мощность каждого ферритового сердечника на основе рабочей частоты, топологии схемы, выбранного уровня магнитного потока и количества мощности, требуемой схемой. Если эти четыре особенности известны, ядро ​​может быть выбрано из типовой диаграммы допустимой мощности.

    Выбор сердечника компанией WaAc Продукт

    Допустимая мощность сердечника трансформатора также может быть определена с помощью его продукта WaAc, где Wa — доступная площадь окна сердечника, а Ac — эффективная площадь поперечного сечения сердечника.Используя приведенное ниже уравнение, рассчитайте продукт WaAc, а затем используйте диаграмму распределения продукта по площади (WaAc), чтобы выбрать соответствующее ядро.

    WaAc = произведение площади окна и площади сердечника (см 4 )

    P o = Выходная мощность (Вт)

    D cma = плотность тока (мкм / ампер) Плотность тока может быть выбрана в зависимости от допустимой величины нагрева. 750 окр. mils / amp является консервативным; 500 цир.милс агрессивен.

    B max = Плотность потока (гаусс) выбирается в зависимости от частоты работы. Выше 20 кГц потери в сердечнике увеличиваются. Для работы ферритовых сердечников на более высоких частотах необходимо, чтобы уровни магнитного потока сердечника были ниже ± 2 кг. График зависимости плотности потока от частоты показывает снижение уровней магнитного потока, необходимое для поддержания потерь в сердечнике 100 мВт / см³ на различных частотах с максимальным повышением температуры на 25 ° C. для типичного силового материала материал Magnetics ’P.

    WaAc = произведение площади окна и площади сердечника (см 4 )

    Ac = Площадь сердцевины в см 2

    ƒ = частота (герцы)

    K t = топологическая постоянная (для коэффициента заполнения 0,4).

    Константы топологии K t

    Прямой конвертер = 0,0005
    Толкай-тяни = 0,001
    Полумост = 0,0014
    Полный мост = 0.0014
    Обратный ход = 0,00033 (одна обмотка)
    Обратный ход = 0,00025 (многообмотка)

    Формула WaAc была получена из главы 7 книги А.И. Прессмана «Проектирование импульсного источника питания». Выбор B max на различных частотах, D cma и альтернативные расчеты повышения температуры трансформатора также обсуждаются в главе 7 документа. Книга Pressman.

    ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА VS. ПЕРИОДИЧНОСТЬ

    После выбора сердечника можно легко произвести расчет первичных и вторичных витков и сечения проводов.

    Посмотреть типичную схему управления мощностью

    Диаграмма распределения продукции в области просмотра (WaAc)

    Скачать в формате PDFContact Magnetics

    Безопасность

    — Обмотка тороидального трансформатора

    Любой трансформатор, подключенный к 240 В переменного тока, должен иметь достаточную индуктивность в первичной обмотке, чтобы не потреблять большой ток намагничивания — просто подумайте о первичной обмотке и пока не обращайте внимания на вторичную — представьте, что вы делаете только индуктивность для подключения к Переменный ток — вы же не хотите, чтобы он потреблял десять ампер сам по себе.

    Конечно, есть техническая причина не брать десять ампер — это почти наверняка насытит ядро ​​и поджарится.

    Итак, вооружившись деталями, которые у вас есть на тороиде, такими как значение \ $ A_L \ $, это поможет вам понять, сколько витков необходимо для получения индуктивности (скажем) 10 генри. 10 генри будут иметь импеданс около 3000 Ом при 50 Гц и потреблять ток около 80 мА при подключении к 240 В переменного тока.

    Затем нужно решить, пропитает ли это сердцевину и обжарится.Вы использовали \ $ A_L \ $ и заданную индуктивность 10 генри, чтобы сказать вам, сколько витков вам нужно намотать, вы можете рассчитать магнитодвижущую силу (ампер-витки). Затем разделите MMF на чистую длину вокруг вашего ториода, чтобы получить H (напряженность магнитного поля, ампер-витки на метр), и вы почти у цели.

    Ссылаясь на кривую BH в таблице данных тороида и используя только что вычисленное значение H, определите, какую плотность магнитного потока (B) вы получите из обычно поставляемых графиков — если она больше примерно 0.4 тесла, то вы, вероятно, столкнетесь с проблемами насыщения.

    Я не занимаюсь математикой, но это будет очень близко к вопросу о том, достаточно ли велик этот тороид, чтобы выдерживать сетевое напряжение на первичной обмотке — ферритовые тороиды обычно не используются в качестве обычных трансформаторов переменного тока — они лучше подходят для гораздо более высокая частота (по сравнению с тем, что вы получаете в автономном переключателе) из-за этой проблемы.

    Если вы не знаете, из чего сделан феррит, забудьте об этом (я имею в виду именно это).

    Намотка вторичной обмотки по сравнению с этим несложна, но прежде чем давать какие-либо рекомендации, необходимо детально изучить материал тороида.

    Как сконструировать катушку

    Каждый любитель, желающий заняться радио, должен — в какой-то момент — намотать катушку или две, будь то антенная катушка AM-радио, катушка на тороидальном сердечнике для полосового фильтра в приемопередатчик связи или катушка с центральным отводом для использования в генераторе Хартли. Намотка катушек несложная, но довольно трудоемкая. Существуют разные методы изготовления катушек в зависимости от области применения и необходимой индуктивности. Воздушные сердечники являются наиболее широкополосными, но получение высокой индуктивности означает использование большого количества проводов, они также не являются наиболее эффективным средством для устранения магнитного поля, выходящего из катушки — это выходящее магнитное поле может вызывать помехи, наводясь в соседних проводах и других катушках.

    Намотка катушки на ферромагнитную катушку фокусирует магнитное поле, увеличивая индуктивность. Отношение индуктивностей после и до того, как сердечник с диаметром катушки был вставлен внутрь, называется относительной проницаемостью (обозначается μ r ). Различные обычно используемые материалы имеют разную относительную проницаемость, от 4000 для электротехнической стали, используемой в сетевых трансформаторах, до около 300 для ферритов, используемых в трансформаторах SMPS, и около 20 для сердечников из железного порошка, используемых на УКВ.Каждый материал сердечника следует использовать только в указанном диапазоне частот, за пределами которого сердечник начинает демонстрировать высокие потери. Тороидальные сердечники с несколькими отверстиями, горшок и другие закрытые сердечники заключают магнитное поле внутри сердечника, повышая эффективность и практически сводя к нулю помехи. Чтобы узнать больше об индукторах и их работе, перейдите по ссылке.

    Индукторы с воздушным сердечником

    Катушки с воздушным сердечником

    подходят для катушек с низкой индуктивностью, где помехи не имеют особого значения.Катушки с небольшим количеством витков и относительно толстой проволокой наматываются на цилиндрический объект, такой как сверло или банка , которые затем удаляются и катушка поддерживает себя, иногда катушка покрыта смолой для большей механической устойчивости. Катушки большего размера с большим количеством витков обычно наматываются на неферромагнитный каркас, такой как полая пластиковая трубка или керамический каркас (для мощных РЧ катушек), а затем прикрепляются к каркасу с помощью клея. Чтобы намотать их, вам сначала нужно рассчитать требуемый диаметр проволоки, потому что он сильно влияет на общую длину катушки.

    Формула для диаметра проволоки равна

    (√I) * 0,6 = d, где I - среднеквадратичный или постоянный ток, а d - диаметр проволоки. 

    Если катушки используются на низких уровнях мощности, диаметр провода не имеет большого значения, 0,3 мм подходит для большинства применений, а 0,12 мм подходит для герметизированных катушек, если катушки используются в транзисторных радиоприемниках. Если катушка используется в генераторе, провод должен быть жестким, чтобы предотвратить эффекты коробления, поскольку они могут в некоторой степени изменить индуктивность и вызвать нестабильность частоты (возбуждение).

    Далее необходимо знать, какой диаметр должен быть у катушки. Рекомендуется, чтобы диаметр катушки составлял от 50% до 80% длины катушки для оптимальной добротности, и это зависит от того, сколько места может занимать катушка. Если катушка будет самонесущей, вы можете использовать болт или винт, намотать витки внутри канавок и удалить болт, открутив его, удерживая провод катушки, это делает катушку очень ровной и воспроизводимой.

    Ниже приведена формула индуктивности для цилиндрической катушки

    L = µ r (n 2 . 2 . р 2 / л) 0,00000126

    L - индуктивность в генри,
    μ  r  - относительная проницаемость сердечника (1 для воздушных, пластиковых, керамических и т. д. катушек),
    n - количество витков,
    π - это пи,
    r - радиус катушки в  метра  (от середины слоя разводки до середины обмотки) или
    половина диаметра (от середины слоя разводки через середину до середины слоя разводки на другой стороне),
    l - длина намотки в  метра, 
    а длинное число на обороте - проницаемость свободного пространства.

    Еще одна формула индуктивности.

      L = (n  2 . D  2 ) / 18d + 40l  

    Эта формула используется при намотке однослойной однородной катушки, когда все витки намотаны плотно, без промежутков между ними. Единицы такие же, как в приведенной выше формуле, за исключением d, который представляет собой диаметр рулона в метрах.

    Очень хороший калькулятор для катушки сделал Serge Y. Stroobandt, позывной ON4AA здесь.

    Как сделать индуктор с воздушным сердечником

    Для намотки обычной катушки с воздушным сердечником вам понадобится формирователь, источник проволоки, немного наждачной бумаги или моделировочный нож (не показан) и немного суперклея или двусторонней ленты, чтобы удерживать провод на месте.

    После проектирования катушки пора наматывать ее . Если вы делаете катушку с воздушным сердечником, рекомендуется использовать пластиковый формирователь для намотки, так как пластиковый формирователь неферромагнитен, и не проводит электричество, это не повлияет на работу катушки при низкой мощности. уровни. Затем отрежьте полоску двустороннего скотча по длине катушки и приклейте ее к каркасу, затем просверлите отверстия в каркасе там, где заканчивается виток и на отводах, снимите защитный слой с ленты и начните наматывать сначала пропуская его через просверленное отверстие, а затем наматывая его, как обычно, провод будет удерживаться двусторонней лентой, в качестве альтернативы вы можете приклеить начало катушки к каркасу, намотав несколько витков цианакрилатным клеем, оставшуюся часть катушки и клей через каждые 1 см (также называемый суперклеем, используйте перчатки, его очень трудно удалить с кожи и вызывает раздражение).Для метчиков скрутите вместе кусок проволоки, пропустите ее через отверстие в образце и продолжайте как обычно. Попробуйте намотать витки поближе, после намотки снимите эмаль мелкой наждачной бумагой или лепочным ножом и залудите концы паяльником. Вы можете использовать измеритель LCR для измерения индуктивности или GDM, чтобы использовать GDM в качестве устройства для измерения индуктивности, см. Связанную статью.

    Рисунки ниже объясняют процесс наматывания индуктора с воздушным сердечником :

    Шаг 1: На двух рисунках ниже показан формирователь с кусочком ленты, куда будет наматываться провод. и Отверстия для удержания провода на месте.

    Шаг 2: На картинке ниже защитная пленка снята, намотка началась, и провод для отвода согнут и скручен .

    Шаг 3: Затем проденьте отверстие в первой и вытащите другую сторону.

    Шаг 4: Провода готовой катушки лужены путем погружения их в припой на куске ламината печатной платы.

    Шаг 5: Наконец, индуктивность катушки измеряется с помощью измерителя LCR. Вы также можете использовать Arduino для измерения индуктивности катушки или использовать Grid Dip Meter (GDM) .

    Катушки обмотки на ферритовых стержнях

    Обмотка на ферритовых стержнях (например, антенны с ферритовыми стержнями в радиоприемниках) аналогична намотке катушек с воздушным сердечником, но с вы не можете просверлить ферритовый стержень. крепко держать провод.Поскольку лента не всегда прилипает к ферриту, рекомендуется сначала покрыть стержень одним-тремя слоями бумажной малярной ленты прямо под тем местом, где должна проходить катушка, и наклеить ленту поверх него. Вы можете использовать суперклей, чтобы удерживать проволоку на месте вместо двусторонней.

    Для расчета катушки используйте формулу индуктивности для цилиндрической катушки, приведенную выше, для μ r введите относительную магнитную проницаемость, указанную в таблице данных или онлайн-калькуляторе катушки. Если вы спроектировали катушку , вы можете намотать ее так же, как катушки с воздушным сердечником, но есть другой метод, более быстрый метод !

    Поместите ферритовый стержень в электродрель, как сверло, и медленно вращайте его, стержень будет вращаться сам по себе, таким образом, вы можете очень быстро изготавливать высококачественные катушки с высокой индуктивностью с большим количеством оборотов! Если у вас есть пластиковые формирователи для стержня, сначала намотайте их, а затем наденьте на катушку и приклейте на место.

    Слева — заводская антенная катушка в радиовещательном приемнике, где катушка намотана на каркас, который прикреплен к стержню с помощью пластиковых элементов. Проволока закреплена эпоксидной смолой. Справа есть небольшая катушка на ферритовом стержне , изготовленная описанными выше методами.

    Обмотка тороидального сердечника

    Тороидальные катушки довольно легко рассчитать, но немного сложнее.Тороидальные сердечники имеют широкий спектр применения, например, индукторы фильтров в импульсных источниках питания, дроссели радиопомех, силовые трансформаторы импульсных источников питания, входные радиочастотные фильтры, симметрирующие устройства, трансформаторы тока и другие.

    Индуктивность тороидальной катушки в наногенри (когда индекс индуктивности AL указан в нГн / Н 2 ) можно рассчитать по следующей формуле:

      L (нГн) = A  L  (нГн / Н  2 ) * Обороты  2   

    После преобразования получаем формулу количества витков, необходимых для необходимой индуктивности:

      Требуемые обороты = [L (нГн) / A  L  (нГн / N  2 )]  1/2   

    Чтобы намотать тороидальную катушку, вам понадобится тороидальный сердечник, источник провода (хорошим источником являются отклоняющие катушки от старых ЭЛТ-телевизоров), мелкая наждачная бумага и немного суперклея.

    Чтобы намотать тороид, вам сначала нужно отрезать проволоку соответствующей длины, потому что вы не можете пропустить катушку проволоки через отверстие. Чтобы рассчитать необходимый провод, умножьте длину окружности поперечного сечения кольца на количество необходимых витков. Иногда это указывается в таблице данных как mlt (средняя длина на оборот). На этом веб-сайте есть онлайн-калькулятор, который помогает в проектировании тороидальных катушек, просто выберите свой сердечник, подключите необходимую индуктивность, и он даст необходимое количество проводов и витков.

    Шаг 1: Сначала пропустите один конец провода через отверстие, убедитесь, что он выступает примерно на 4 см — этот кусочек называется косичкой.

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.