Vypočítejte toroidní transformátor: princip činnosti, průřez jádra, výhody činnosti

Vysoce kvalitní transformátory jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích. Mnoho řemeslníků oceňuje takové jednotky, protože jsou poměrně kompaktní a lehké, ale účinnost je na vysoké úrovni. Tyto vlastnosti jsou zvláště důležité u svařovacích strojů a stabilizátorů napětí. Ale aby taková jednotka fungovala správně, je nutné správně vypočítat toroidní transformátor.

Stručný popis

Moderní výrobci se zabývají průmyslovou výrobou několika typů magnetických obvodů pro transformátory - pancéřové, tyčové, toroidní. Pokud porovnáme jejich výkonnostní charakteristiky a oblasti použití, pak lze druhou možnost považovat za efektivnější. Všechno je to o tom, co to je zařízení má mimořádně pozitivní parametry, díky čemuž se aktivně používá v moderním průmyslu.

Vysoký výkon a dlouhá životnost ovlivnily skutečnost, že nyní je základním prvkem toroidní transformátor osvětlovací technika, stabilizátory napětí, zdroje nepřerušitelného napájení, radiotechnika, ale i lékařská a diagnostická zařízení.

Sami výrobci tvrdí, že taková jednotka je prezentována ve formě jednofázové instalace, která může snížit i zvýšit výkon. Pro kvalitní provoz je transformátor vybaven výkonným jádrem se dvěma a více vinutími. Princip jeho fungování se však neliší od modelů, které jsou vybaveny pancéřovým nebo tyčovým vinutím.

Bez ohledu na svůj výkon je transformátor zařízení, jehož hlavním úkolem je převádět elektřinu z jedné veličiny na druhou. I ty nejmenší konstrukční změny však mohou výrazně změnit celkové rozměry a hmotnost elektroinstalace. Technické a ekonomické parametry se díky tomu jen zvýší.

Hlavní výhody

V takovém transformátoru má magnetický obvod tvar toroidu, jinými slovy - všechny prstence mají obdélníkový průřez. Jedinečné výkonové charakteristiky jsou vysoce ceněny v domácích i průmyslových aplikacích. Kromě, Toroidní jednotka má oproti standardním tyčovým a pancéřovaným modelům řadu dalších výhod:

1. Řemeslníci měli vynikající příležitost použít pro jádro ocel se zvýšenou magnetickou permeabilitou (E-370, 340).
2. Je známo, že konečný rozptylový tok v ideální toroidní cívce by měl být nulový. V takovém transformátoru má tento ukazatel určitou konečnou hodnotu. Takové únikové toky však nejsou tak velké jako u běžných modelů, proto vnější magnetická pole neovlivňují koordinovaný provoz transformátoru.
3. V jádru nejsou žádné mezery a spáry.
4. Master může bezpečně využívat strukturální vlastnosti jádra, protože v toroidní jednotce se směr magnetického pole zcela shoduje s rolováním pásky.

Všechny výše uvedené výhody umožňují dosažení vysokého ekonomického a elektrického výkonu. Díky tomu se výkon zařízení výrazně zvyšuje:

• Celkový počet závitů, které se používají k získání velikosti indukčního primárního vinutí, je výrazně snížen. Tohoto efektu je dosaženo použitím ocelí s vysokou magnetickou permeabilitou. U některých provedení se řemeslníkům podařilo snížit konečnou spotřebu mědi o 25 %.
• Úplná absence mezer a přítomnost vysoce legované oceli je důvodem, proč je v jádru transformátoru dosaženo vyšší indukce. Tato funkční výhoda nemá absolutně žádný vliv na THD. V důsledku toho se masteru podaří zdvojnásobit Bmax, což je u obrněných transformátorů považováno za nemožné. Výsledkem je snížení celkové hmotnosti a objemu pracovního jádra.
• Díky malé hodnotě rozptylové indukčnosti je dosaženo jednotné frekvenční odezvy stupně. Přítomnost minimálního zkreslení v důsledku přechodných procesů umožňuje použití spíše hlubokého typu negativní zpětné vazby.

Vzhledem k tomu, že toroidní transformátor má malé magnetické pole, ani nejtěsnější instalace neovlivňuje interakci s jinými konstrukčními prvky.

Nezávislá výroba jednotky

Než přistoupíte k vytvoření takové jednotky, je nutné připravit všechny potřebné nástroje a materiály. K výrobě lepšího modelu možná budete potřebovat i šicí stroj, pevnou jehlu a obyčejné zápalky, ale takové díly se najdou téměř v každé domácnosti.

Hlavním spotřebním materiálem je železo, ze kterého jsou vyrobeny základní části transformátoru. Pro práci potřebujete kvalitní ocel, která by měla mít tvar torusu. Nezapomeňte na dobrý drát v izolaci laku. Spolehlivá fixace se neobejde bez PVA lepidla a maskovací pásky.

Samostatně je třeba mít na paměti, že vysoce kvalitní práce vinutí závisí na elektrické pásce na bázi tkáně. Vyplatí se také pořídit kvalitní drát v pryžové nebo silikonové izolaci. Tento prvek je potřebný pro bezpečné připojení všech konců vinutí.

Příprava transformátorové oceli

Začínajícím řemeslníkům se může zdát, že získat základní konstrukční prvek je extrémně obtížné, ale v praxi je vše úplně jinak. Faktem je, že i běžné sběrny kovů mají často nefunkční stabilizátory napětí. Během sovětského období byly velmi běžné, protože se používaly v černobílých televizorech, což prodlužovalo výkon obrazovek.

Na provozuschopnosti takového zařízení vůbec nezáleží, protože zvláštní hodnotu mají pouze toroidní transformátory, které jsou umístěny ve vnitřním prostoru stabilizátoru. Právě tuto část používají řemeslníci jako základ celé konstrukce.

Na cestě k odstranění transformátorů je vždy vinutí z hliníkového drátu. Nezapomeňte, že jádro také potřebuje přípravné práce. Master musí ostré hrany této části co nejvíce zaoblit, protože během procesu navíjení může dojít k poškození izolace laku. Na transformátorovou ocel musí být položena elektrická páska na bázi tkaniny. V tomto případě je potřeba pouze jedna izolační vrstva.

Pravidla navíjení

Před zahájením tohoto typu práce musíte provést výpočet toroidního transformátoru přes průřez jádra. Mistr samozřejmě může používat speciální online kalkulačky, kterých je na internetu spousta. Můžete ale zvolit jednodušší variantu, kdy si pro všechny výpočty potřebujete připravit pouze pravítko a kalkulačku.

Samozřejmě může mít určité chyby, protože výpočet neznamená shodu se všemi faktory, které se vyskytují v přírodě. Hlavní je dodržet pravidlo, že konečný výkon v sekundární cívce by neměl překročit výkon v prvním vinutí.

Když master dosáhne této fáze a potřebuje navinout toroidní jednotku, měl by být velmi opatrný, protože tento proces je poměrně časově náročný. Vynikající možnost je zvažována, když je možné samostatně rozebrat magnetický obvod a po navinutí jej sestavit.

V opačném případě se můžete uchýlit k použití obyčejného vřetena, na které je třeba pečlivě navinout určité množství předem připraveného drátu. Teprve poté může vřeteno projít požadovaným počtem opakování torusem a rovnoměrně položit závity vinutí. Realizace takového nápadu samozřejmě zabere spoustu času, ale výsledek stojí za to.

Je třeba poznamenat, že ve standardních situacích řemeslníci provádějí dodatečnou izolaci toroidního jádra od vinutí (i když je použit lakovaný drát). Vysoce kvalitní elektrická deska je obzvláště oblíbená., který splňuje všechny normy GOST 2824. Tloušťka tohoto materiálu je do 0,8 mm.

Během práce se průvodci řídí následujícím schématem:

• Karton je úhledně navíjen na jádro s mírným uchopením předchozího kola. Konec materiálu musí být upevněn lepicí páskou nebo lepidlem PVA.
• Všechny konce jádra by měly být chráněny kartonovými podložkami s malými zářezy od 10 do 20 mm, délka rozteče - 35 mm. Vnější i vnitřní okraje musí být uzavřeny malými pruhy. Je třeba poznamenat, že technologické podložky jsou upevněny ve fázi dokončení a všechny pogumované zuby jsou ohnuté. Přes celou konstrukci je navinutá lepicí páska.
• Pokud byly řezy provedeny na samotných pásech, pak musí být přítomna malá rezerva, aby se dosáhlo větší výšky konce. Všechny kroužky musí být připevněny přísně na šířku, jsou překryty přes záhyby.
• Ve vzácných případech mohou být kroužky vyrobeny ze speciální elektropřekližky, silné DPS. Zranitelné vnitřní a vnější okraje jsou chráněny lepenkovými proužky s mírnými záhyby podél okrajů. Mezi prvními závity vinutí a jádrem by měla být malá vzduchová mezera. Tento přístup je zvláště důležitý, když se okraje pod drátem třepí. Zranitelná část s proudem se tedy nikdy nedotkne toroidního jádra. Na horní vrstvě musí být navinuta lepicí páska. V některých případech řemeslníci dávají přednost vyhlazení vnějšího okraje kroužků, díky čemuž navíjení rohů jde hladce.

Pokud má transformátor zvýšený výkon, měl by být měděný drát obdélníkový. Tento přístup šetří místo. Žíla musí být tlustá, aby se neroztékala, zatímco jí prochází velké napětí.

Jemnosti manipulací s výpočty

Nejčastěji je primární vinutí napájeno z klasické sítě střídavého napětí 220 V. Pokud master potřebuje dvě sekundární vinutí, aby každé produkovalo alespoň 12 V, pak by měla být plocha průřezu alespoň 0,23 m2. mm. Tyto údaje však nestačí ke správnému výpočtu toroidního transformátoru.

Master potřebuje rozdělit 220 V určitým množstvím sekundárních napětí. Takže můžete získat koeficient 3,9, což bude znamenat, že průřez drátu pro sekundární vinutí by měl být podobný tomuto indikátoru. Ale abyste mohli určit počet otáček, musíte se uchýlit k poměrně jednoduchému vzorci: napětí 220 V násobeno faktorem 40 a výsledné číslo by mělo být vyděleno plochou průřezu magnetický obvod.

Samostatně je třeba vzít v úvahu, že úroveň účinnosti toroidního transformátoru a jeho provozní životnost závisí na správnosti provedených výpočtů. Proto je lepší vše několikrát zkontrolovat, abyste se vyvarovali nejčastějších chyb.

Doporučení specialistů

Když mistr pečlivě prostudoval způsob výroby transformátoru vlastníma rukama, může bezpečně přejít k praktické části. Vzhledem k tomu, že navíjení závitů je považováno za velmi obtížný proces, budete muset být trpěliví, aby konečný výsledek splnil všechna očekávání. Koneckonců, provozní vlastnosti zařízení závisí na tom, jak dobře je tato fáze provedena.

Pro zjednodušení tohoto úkolu můžete použít speciální stroj určený pro vinutí toroidních transformátorů. Cena takové jednotky je považována za dostupnou, a pokud si přejete, můžete si ji vyrobit sami.