Oblicz transformator toroidalny: zasada działania, przekrój rdzenia, zalety działania

Wysokiej jakości transformatory znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Wielu rzemieślników docenia takie jednostki, ponieważ są dość kompaktowe i lekkie, ale wydajność jest na wysokim poziomie. Te cechy są szczególnie ważne w spawarkach i stabilizatorach napięcia. Ale aby taka jednostka działała poprawnie, konieczne jest prawidłowe obliczenie transformatora toroidalnego.

Krótki opis

Współcześni producenci zajmują się przemysłową produkcją kilku rodzajów obwodów magnetycznych do transformatorów - zbrojonych, prętowych, toroidalnych. Jeśli porównamy ich charakterystykę działania i obszary zastosowań, to tę drugą opcję można uznać za bardziej skuteczną. Chodzi o to, co to jest urządzenie ma wyjątkowo pozytywne parametry, dzięki czemu jest aktywnie wykorzystywany w nowoczesnym przemyśle.

Wysoka wydajność i długa żywotność wpłynęły na to, że obecnie transformator toroidalny jest podstawowym elementem w sprzęt oświetleniowy, stabilizatory napięcia, zasilacze bezprzerwowe, radiotechniczne oraz medyczne i diagnostyczne ekwipunek.

Sami producenci twierdzą, że taka jednostka jest prezentowana w postaci instalacji jednofazowej, która może zarówno zmniejszać, jak i zwiększać moc. W celu zapewnienia wysokiej jakości pracy transformator jest wyposażony w mocny rdzeń z dwoma lub więcej uzwojeniami. Ale zasada jego działania nie różni się od modeli wyposażonych w uzwojenie zbrojone lub prętowe.

Niezależnie od wydajności transformator to urządzenie, którego głównym zadaniem jest zamiana energii elektrycznej z jednej wielkości na drugą. Jednak nawet najmniejsze zmiany konstrukcyjne mogą znacząco zmienić gabaryty i wagę instalacji elektrycznej. Dzięki temu parametry techniczne i ekonomiczne wzrosną.

Główne zalety

W takim transformatorze obwód magnetyczny ma kształt toroidu, innymi słowy - wszystkie pierścienie mają prostokątny przekrój. Unikalne właściwości użytkowe są wysoko cenione zarówno w zastosowaniach domowych, jak i przemysłowych. Oprócz, Jednostka toroidalna ma szereg dodatkowych zalet w porównaniu do standardowych modeli prętowych i pancernych:

1. Rzemieślnicy mieli doskonałą okazję do zastosowania stali o zwiększonej przenikalności magnetycznej rdzenia (E-370, 340).
2. Wiadomo, że końcowy strumień rozpraszania w idealnej cewce toroidalnej powinien wynosić zero. W takim transformatorze wskaźnik ten ma pewną skończoną wartość. Ale takie strumienie upływu nie są tak duże jak w konwencjonalnych modelach, dlatego zewnętrzne pola magnetyczne nie wpływają na skoordynowaną pracę transformatora.
3. W rdzeniu nie ma szczelin i połączeń.
4. Mistrz może bezpiecznie wykorzystać właściwości strukturalne rdzenia, ponieważ w jednostce toroidalnej kierunek pola magnetycznego całkowicie pokrywa się z rolowaniem taśmy.

Wszystkie powyższe zalety pozwalają osiągnąć wysokie parametry ekonomiczne i elektryczne. Dzięki temu wydajność sprzętu znacznie wzrasta:

• Całkowita liczba zwojów, które są wykorzystywane do uzyskania wielkości indukcyjnego uzwojenia pierwotnego, jest znacznie zmniejszona. Efekt ten uzyskuje się dzięki zastosowaniu stali o wysokiej przenikalności magnetycznej. W niektórych projektach rzemieślnikom udało się zmniejszyć końcowe zużycie miedzi o 25%.
• Całkowity brak przerw i obecność stali wysokostopowej są powodem, dla którego w rdzeniu transformatora osiąga się wyższą indukcję. Ta zaleta funkcjonalna nie ma absolutnie żadnego wpływu na THD. W rezultacie mistrzowi udaje się podwoić Bmax, co jest uważane za niemożliwe w transformatorach pancernych. W rezultacie całkowita waga i objętość rdzenia roboczego są zmniejszone.
• Jednolitą odpowiedź częstotliwościową stopnia uzyskuje się dzięki małej wartości indukcyjności rozproszenia. Obecność minimalnych zniekształceń spowodowanych procesami przejściowymi pozwala na zastosowanie raczej głębokiego negatywnego sprzężenia zwrotnego.

Ze względu na to, że transformator toroidalny posiada niewielkie pole magnetyczne, nawet najbliższa instalacja nie ma wpływu na współpracę z innymi elementami konstrukcyjnymi.

Niezależna produkcja urządzenia

Przed przystąpieniem do tworzenia takiej jednostki konieczne jest przygotowanie wszystkich niezbędnych narzędzi i materiałów. Do zrobienia lepszego modelu może być nawet potrzebna maszyna do szycia, solidna igła i zwykłe zapałki, ale takie części można znaleźć w prawie każdym domu.

Głównym materiałem eksploatacyjnym jest żelazo, z którego wykonane są podstawy transformatora. Do pracy potrzebujesz wysokiej jakości stali, która powinna mieć kształt torusa. Nie zapomnij o dobrym drucie w izolacji lakieru. Niezawodne mocowanie nie może obejść się bez kleju PVA i taśmy maskującej.

Oddzielnie należy pamiętać, że wysokiej jakości praca uzwojeń zależy od taśmy elektrycznej na bazie tkanki. Warto również zaopatrzyć się w wysokiej jakości drut w izolacji gumowej lub silikonowej. Ten element jest potrzebny do bezpiecznego połączenia wszystkich końców uzwojenia.

Przygotowanie stali transformatorowej

Początkującym rzemieślnikom może się wydawać, że niezwykle trudno jest zdobyć podstawowy element konstrukcyjny, ale w praktyce wszystko jest zupełnie inne. Faktem jest, że nawet zwykłe metalowe punkty zbiórki często mają niedziałające stabilizatory napięcia. W okresie sowieckim były bardzo popularne, ponieważ były używane w telewizorach czarno-białych, co przedłużało wydajność kineskopów.

Przydatność takiego urządzenia nie ma żadnego znaczenia, ponieważ szczególną wartość mają tylko transformatory toroidalne, które znajdują się w wewnętrznym przedziale stabilizatora. To właśnie ta część jest wykorzystywana przez rzemieślników jako podstawa całej konstrukcji.

W drodze do demontażu transformatorów zawsze jest uzwojenie wykonane z drutu aluminiowego. Nie zapominaj, że rdzeń również wymaga prac przygotowawczych. Mistrz musi maksymalnie zaokrąglić ostre krawędzie tej części, ponieważ izolacja lakieru może zostać uszkodzona podczas procesu nawijania. Na wierzchu stali transformatorowej należy ułożyć taśmę elektryczną na bazie tkaniny. W takim przypadku potrzebna jest tylko jedna warstwa izolacji.

Zasady nawijania

Przed rozpoczęciem tego typu prac należy wykonać obliczenia transformatora toroidalnego na przekroju rdzenia. Oczywiście mistrz może korzystać ze specjalnych kalkulatorów online, których jest wiele w Internecie. Ale możesz wybrać prostszą opcję, w której do wszystkich obliczeń musisz przygotować tylko linijkę i kalkulator.

Oczywiście może zawierać pewne błędy, ponieważ obliczenia nie oznaczają zgodności ze wszystkimi czynnikami, które występują w naturze. Najważniejsze jest przestrzeganie zasady, że końcowa moc uzwojenia wtórnego nie powinna przekraczać mocy pierwszego uzwojenia.

Kiedy mistrz osiągnął ten etap i musi nawinąć jednostkę toroidalną, powinien być bardzo ostrożny, ponieważ proces ten jest dość czasochłonny. Doskonałą opcję rozważa się, gdy możliwe jest samodzielne zdemontowanie obwodu magnetycznego, a po uzwojeniu zmontowanie go.

W przeciwnym razie możesz użyć zwykłego wrzeciona, na którym musisz ostrożnie nawinąć pewną ilość wstępnie przygotowanego drutu. Dopiero po tym wrzeciono może przejść wymaganą liczbę razy przez torus, równomiernie układając zwoje uzwojeń. Oczywiście wdrożenie takiego pomysłu zajmie dużo czasu, ale wynik jest tego wart.

Należy zauważyć, że w normalnych sytuacjach rzemieślnicy wykonują dodatkową izolację rdzenia toroidalnego od uzwojeń (nawet przy zastosowaniu drutu lakierowanego). Szczególnie popularna jest wysokiej jakości tablica elektryczna., który spełnia wszystkie standardy GOST 2824. Grubość tego materiału mieści się w granicach 0,8 mm.

Podczas pracy kreatorzy stosują się do następującego schematu:

• Karton jest starannie nawinięty na rdzeń z lekkim uchwytem z poprzedniej rundy. Koniec materiału należy przymocować taśmą zabezpieczającą lub klejem PVA.
• Wszystkie końce rdzenia należy zabezpieczyć podkładkami tekturowymi z małymi nacięciami od 10 do 20 mm, długość podziałki 35 mm. Zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne krawędzie muszą być zamknięte małymi paskami. Należy zauważyć, że podkładki technologiczne są mocowane na etapie wykańczania, a wszystkie gumowane zęby są wygięte. Na całej konstrukcji nawinięta jest taśma zabezpieczająca.
• Jeśli nacięcia zostały wykonane na samych paskach, należy zachować niewielki margines, aby uzyskać większą wysokość końcową. Wszystkie pierścienie muszą być przymocowane ściśle na szerokość, nakładają się na fałdy.
• W rzadkich przypadkach pierścienie mogą być wykonane ze specjalnej sklejki elektrycznej, grubej płytki drukowanej. Wrażliwe krawędzie wewnętrzne i zewnętrzne są zabezpieczone tekturowymi paskami z lekkimi zagięciami wzdłuż krawędzi. Pomiędzy pierwszymi zwojami uzwojenia a rdzeniem powinna znajdować się niewielka szczelina powietrzna. To podejście jest szczególnie ważne w przypadkach, gdy krawędzie pod drutem będą się strzępić. W ten sposób wrażliwa część przewodząca prąd nigdy nie dotknie rdzenia toroidalnego. Na wierzchnią warstwę należy nawinąć taśmę zabezpieczającą. W niektórych przypadkach rzemieślnicy wolą wygładzić zewnętrzną krawędź pierścieni, dzięki czemu nawijanie rogów przebiega płynnie.

Jeśli transformator ma zwiększoną moc, drut miedziany powinien być prostokątny. Takie podejście oszczędza miejsce. Żyła musi być gruba, aby nie stopiła się, gdy przechodzi przez nią duży stres.

Subtelności manipulacji obliczeniowych

Najczęściej uzwojenie pierwotne jest zasilane z konwencjonalnej sieci napięcia przemiennego 220 V. Jeśli master potrzebuje dwóch uzwojeń wtórnych, tak aby każde wytwarzało co najmniej 12 V, wówczas powierzchnia przekroju powinna wynosić co najmniej 0,23 m2. mm. Ale te dane nie wystarczą do prawidłowego obliczenia transformatora toroidalnego.

Master musi podzielić 220 V przez określoną ilość napięć w obwodzie wtórnym. Możesz więc uzyskać współczynnik 3,9, co oznacza, że ​​przekrój drutu dla uzwojenia wtórnego powinien być podobny do tego wskaźnika. Ale aby określić liczbę zwojów, musisz skorzystać z dość prostego wzoru: napięcie 220 V pomnożone przez współczynnik 40, a wynikową liczbę należy podzielić przez pole przekroju poprzecznego obwód magnetyczny.

Osobno warto wziąć pod uwagę, że poziom sprawności transformatora toroidalnego i jego żywotność zależą od poprawności obliczeń. Dlatego lepiej sprawdzić wszystko kilka razy, aby uniknąć najczęstszych błędów.

Zalecenia specjalistów

Kiedy mistrz dokładnie przestudiował metodę wykonania transformatora własnymi rękami, może bezpiecznie przejść do części praktycznej. Ponieważ nawijanie zwojów jest uważane za bardzo trudny proces, musisz uzbroić się w cierpliwość, aby efekt końcowy spełnił wszystkie oczekiwania. W końcu charakterystyka operacyjna urządzenia zależy od tego, jak dobrze ten etap zostanie wykonany.

Aby uprościć to zadanie, możesz użyć specjalnej maszyny przeznaczonej do nawijania transformatorów toroidalnych. Cena takiego urządzenia jest uważana za przystępną, a jeśli chcesz, możesz to zrobić sam.