Vypočítajte toroidný transformátor: princíp činnosti, prierez jadra, výhody činnosti

Vysoko kvalitné transformátory sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. Mnoho remeselníkov oceňuje takéto jednotky, pretože sú pomerne kompaktné a ľahké, ale účinnosť je na vysokej úrovni. Tieto vlastnosti sú obzvlášť dôležité pri zváracích strojoch a stabilizátoroch napätia. Aby však takáto jednotka fungovala správne, je potrebné správne vypočítať toroidný transformátor.

Stručný opis

Moderní výrobcovia sa zaoberajú priemyselnou výrobou niekoľkých typov magnetických obvodov pre transformátory - pancierové, tyčové, toroidné. Ak porovnáme ich výkonnostné charakteristiky a oblasti použitia, potom možno druhú možnosť považovať za efektívnejšiu. Všetko je o tom, čo to je zariadenie má mimoriadne pozitívne parametre, vďaka čomu sa aktívne používa v modernom priemysle.

Vysoký výkon a dlhá životnosť ovplyvnili skutočnosť, že teraz je toroidný transformátor základným prvkom v osvetľovacie zariadenia, stabilizátory napätia, zdroje neprerušiteľného napájania, rádiotechnika, ako aj lekárske a diagnostické zariadení.

Samotní výrobcovia tvrdia, že takáto jednotka je prezentovaná vo forme jednofázovej inštalácie, ktorá môže znížiť aj zvýšiť výkon. Pre kvalitnú prevádzku je transformátor vybavený výkonným jadrom s dvoma alebo viacerými vinutiami. Princíp jeho fungovania sa však nelíši od modelov, ktoré sú vybavené pancierovým alebo tyčovým vinutím.

Bez ohľadu na jeho výkon je transformátor zariadenie, ktorého hlavnou úlohou je premieňať elektrickú energiu z jednej veličiny na druhú. Avšak aj tie najmenšie konštrukčné zmeny môžu výrazne zmeniť celkové rozmery a hmotnosť elektroinštalácie. Technické a ekonomické parametre sa vďaka tomu budú len zvyšovať.

Hlavné výhody

V takomto transformátore má magnetický obvod tvar toroidu, inými slovami - všetky krúžky majú obdĺžnikový prierez. Jedinečné výkonové charakteristiky sú vysoko uznávané v domácich aj priemyselných aplikáciách. okrem toho Toroidná jednotka má oproti štandardným tyčovým a pancierovým modelom množstvo ďalších výhod:

1. Remeselníci mali výbornú príležitosť použiť pre jadro oceľ so zvýšenou magnetickou permeabilitou (E-370, 340).
2. Je známe, že konečný rozptylový tok v ideálnej toroidnej cievke by mal byť nulový. V takomto transformátore má tento ukazovateľ určitú konečnú hodnotu. Takéto únikové toky však nie sú také veľké ako v bežných modeloch, preto vonkajšie magnetické polia neovplyvňujú koordinovanú prevádzku transformátora.
3. V jadre nie sú žiadne medzery a spoje.
4. Majster môže bezpečne využívať štrukturálne vlastnosti jadra, pretože v toroidnej jednotke sa smer magnetického poľa úplne zhoduje s rolovaním pásky.

Všetky vyššie uvedené výhody umožňujú dosiahnuť vysoký ekonomický a elektrický výkon. Vďaka tomu sa výkon zariadenia výrazne zvyšuje:

• Celkový počet závitov, ktoré sa používajú na získanie veľkosti indukčného primárneho vinutia, je výrazne znížený. Tento efekt sa dosahuje použitím ocelí s vysokou magnetickou permeabilitou. Pri niektorých prevedeniach sa remeselníkom podarilo znížiť konečnú spotrebu medi o 25 %.
• Úplná absencia medzier a prítomnosť vysokolegovanej ocele je dôvodom, že v jadre transformátora je dosiahnutá vyššia indukcia. Táto funkčná výhoda nemá absolútne žiadny vplyv na THD. Výsledkom je, že master dokáže zdvojnásobiť Bmax, čo sa v pancierových transformátoroch považuje za nemožné. Výsledkom je zníženie celkovej hmotnosti a objemu pracovného jadra.
• Rovnomerná frekvenčná odozva stupňa je dosiahnutá vďaka malej hodnote únikovej indukčnosti. Prítomnosť minimálneho skreslenia v dôsledku prechodných procesov umožňuje použitie skôr hlbokého typu negatívnej spätnej väzby.

Vzhľadom na to, že toroidný transformátor má malé magnetické pole, ani najbližšia inštalácia neovplyvňuje interakciu s inými konštrukčnými prvkami.

Nezávislá výroba jednotky

Pred vytvorením takejto jednotky je potrebné pripraviť všetky potrebné nástroje a materiály. Na výrobu lepšieho modelu možno budete potrebovať aj šijací stroj, pevnú ihlu a obyčajné zápalky, no takéto diely nájdete takmer v každej domácnosti.

Hlavným spotrebným materiálom je železo, z ktorého sú vyrobené základné časti transformátora. Na prácu potrebujete kvalitnú oceľ, ktorá by mala mať tvar torusu. Nezabudnite na dobrý drôt v izolácii laku. Spoľahlivá fixácia sa nezaobíde bez PVA lepidla a maskovacej pásky.

Samostatne stojí za zváženie, že kvalitná práca vinutia závisí od elektrickej pásky na báze tkaniva. Oplatí sa zakúpiť aj kvalitný drôt v gumovej alebo silikónovej izolácii. Tento prvok je potrebný na bezpečné pripojenie všetkých koncov vinutia.

Príprava transformátorovej ocele

Začínajúcim remeselníkom sa môže zdať, že získať základný konštrukčný prvok je mimoriadne ťažké, ale v praxi je všetko úplne inak. Faktom je, že aj bežné zberne kovov majú často nefunkčné stabilizátory napätia. Počas sovietskeho obdobia boli veľmi bežné, pretože sa používali v čiernobielych televízoroch, čo predĺžilo výkon obrazoviek.

Na použiteľnosti takéhoto zariadenia vôbec nezáleží, pretože mimoriadnu hodnotu majú iba toroidné transformátory, ktoré sú umiestnené vo vnútornom priestore stabilizátora. Práve túto časť používajú remeselníci ako základ celej konštrukcie.

Na ceste k odstráneniu transformátorov je vždy vinutie vyrobené z hliníkového drôtu. Nezabudnite, že jadro potrebuje aj prípravné práce. Master musí čo najviac zaobliť ostré hrany tejto časti, pretože počas procesu navíjania môže dôjsť k poškodeniu izolácie laku. Na vrch transformátorovej ocele sa musí položiť elektrická páska na báze tkaniny. V tomto prípade je potrebná iba jedna izolačná vrstva.

Pravidlá navíjania

Pred začatím tohto typu práce musíte urobiť výpočet toroidného transformátora cez prierez jadra. Samozrejme, majster môže použiť špeciálne online kalkulačky, ktorých je na internete veľa. Môžete si však vybrať jednoduchšiu možnosť, kde si pre všetky výpočty musíte pripraviť iba pravítko a kalkulačku.

Samozrejme, môže to mať nejaké chyby, pretože výpočet neznamená súlad so všetkými faktormi, ktoré sa vyskytujú v prírode. Hlavná vec je dodržať pravidlo, že konečný výkon v sekundárnej cievke by nemal prekročiť výkon v prvom vinutí.

Keď majster dosiahne túto fázu a potrebuje navinúť toroidnú jednotku, mal by byť mimoriadne opatrný, pretože tento proces je dosť časovo náročný. Vynikajúca možnosť sa zvažuje, keď je možné magnetický obvod nezávisle rozobrať a po navinutí ho zostaviť.

V opačnom prípade sa môžete uchýliť k použitiu obyčajného vretena, na ktoré musíte opatrne navinúť určité množstvo vopred pripraveného drôtu. Až potom môže vreteno prejsť požadovaný počet krát cez torus a rovnomerne položiť závity vinutia. Realizácia takéhoto nápadu samozrejme zaberie veľa času, ale výsledok stojí za to.

Treba poznamenať, že v štandardných situáciách remeselníci vykonávajú dodatočnú izoláciu toroidného jadra od vinutia (aj keď sa používa lakovaný drôt). Vysokokvalitná elektrická doska je obzvlášť populárna., ktorý spĺňa všetky normy GOST 2824. Hrúbka tohto materiálu je do 0,8 mm.

Počas práce sa sprievodcovia riadia nasledujúcou schémou:

• Kartón je úhľadne navinutý na jadro s miernym uchopením predchádzajúceho kola. Koniec materiálu musí byť pripevnený lepiacou páskou alebo lepidlom PVA.
• Všetky konce jadra by mali byť chránené kartónovými podložkami s malými zárezmi od 10 do 20 mm, dĺžka stúpania - 35 mm. Vonkajšie aj vnútorné okraje musia byť uzavreté malými prúžkami. Treba poznamenať, že technologické podložky sú upevnené vo fáze dokončovania a všetky pogumované zuby sú ohnuté. Cez celú konštrukciu je navinutá lepiaca páska.
• Ak boli rezy vykonané na samotných pásoch, potom musí byť prítomný malý okraj, aby sa dosiahla väčšia výška konca. Všetky krúžky musia byť pripevnené striktne na šírku, prekrývajú sa cez záhyby.
• V zriedkavých prípadoch môžu byť krúžky vyrobené zo špeciálnej elektrickej preglejky, hrubého PCB. Zraniteľné vnútorné a vonkajšie okraje sú chránené kartónovými pásikmi s miernymi záhybmi pozdĺž okrajov. Medzi prvými závitmi vinutia a jadrom by mala byť malá vzduchová medzera. Tento prístup je obzvlášť dôležitý v prípadoch, keď sa okraje pod drôtom rozstrapkajú. Zraniteľná časť s prúdom sa teda nikdy nedotkne toroidného jadra. Na vrchnú vrstvu musí byť navinutá lepiaca páska. V niektorých prípadoch remeselníci radšej vyhladzujú vonkajší okraj krúžkov, vďaka čomu navíjanie rohov prebieha hladko.

Ak má transformátor zvýšený výkon, potom medený drôt musí byť obdĺžnikový. Tento prístup šetrí miesto. Žila musí byť hrubá, aby sa neroztopila, keď ňou prechádza veľký stres.

Jemnosť manipulácií s výpočtami

Najčastejšie je primárne vinutie napájané z bežnej siete striedavého napätia 220 V. Ak master potrebuje dve sekundárne vinutia, aby každé vyrábalo aspoň 12 V, potom by mala byť plocha prierezu aspoň 0,23 m2. mm. Tieto údaje však nestačia na správny výpočet toroidného transformátora.

Master potrebuje rozdeliť 220 V určitým množstvom napätí sekundárneho obvodu. Takže môžete získať koeficient 3,9, čo bude znamenať, že prierez drôtu pre sekundárne vinutie by mal byť podobný tomuto indikátoru. Aby ste však určili počet závitov, musíte sa uchýliť k pomerne jednoduchému vzorcu: napätie 220 V vynásobené faktorom 40 a výsledné číslo by sa malo vydeliť plochou prierezu magnetický obvod.

Samostatne stojí za zváženie, že úroveň účinnosti toroidného transformátora a jeho životnosť závisí od správnosti vykonaných výpočtov. Preto je lepšie všetko niekoľkokrát skontrolovať, aby ste sa vyhli najčastejším chybám.

Odporúčania špecialistov

Keď majster starostlivo preštudoval spôsob výroby transformátora vlastnými rukami, môže bezpečne prejsť k praktickej časti. Keďže navíjanie závitov sa považuje za veľmi náročný proces, budete musieť byť trpezliví, aby konečný výsledok splnil všetky očakávania. Koniec koncov, prevádzkové charakteristiky zariadenia závisia od toho, ako dobre sa táto fáza vykonáva.

Na zjednodušenie tejto úlohy môžete použiť špeciálny stroj určený na navíjanie toroidných transformátorov. Cena takejto jednotky sa považuje za dostupnú a ak si želáte, môžete si ju vyrobiť sami.