Výpočet transformátoru s toroidním magnetickým jádrem: AutoMotoGarage

Bylo potřeba výkonné napájení. V mém případě existují dvě magnetická jádra: pancéřová páska a toroidní. Typ zbroje: ШЛ32х50 (72х18). Toroidní typ: OL70/110-60.

VÝCHOZÍ ÚDAJE pro výpočet transformátoru s toroidním magnetickým jádrem:

• napětí primárního vinutí, U1 = 220 V;
• napětí sekundárního vinutí, U2 = 36 V;
• proud sekundárního vinutí, l2 = 4 A;
• vnější průměr jádra, D = 110 mm;
• vnitřní průměr jádra, d = 68 mm;
• výška jádra, v = 60 mm.

Výpočet transformátoru s magnetickým jádrem typu ШЛ32х50(72х18) ukázal, že samotné jádro je schopno produkovat napětí 36 voltů s proudem 4 ampéry, ale nemusí být možné navinout sekundární vinutí kvůli nedostatečné ploše okna. Začněme s výpočtem transformátoru s magnetickým jádrem typu OL70/110-60.

Softwarový (online) výpočet vám umožní experimentovat s parametry za běhu a zkrátit dobu vývoje. Můžete také vypočítat pomocí níže uvedených vzorců. Popis vstupních a výpočtových polí programu: světle modré pole je výchozí údaj pro výpočet, žluté pole je údaj vybraný automaticky z tabulek, pokud zaškrtnete políčko pro úpravu těchto hodnot, pole změní barvu na světle modrou a umožní vám zadat vlastní hodnoty, zelené pole je vypočtená hodnota.

Vzorce a tabulky pro ruční výpočet transformátoru:

1. Výkon sekundárního vinutí;

2. Celkový výkon transformátoru;

hodnota	Celkový výkon sekundárních vinutí Pout, [W]
	2-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Účinnost	0,76-0,88		0,88-0,92	0,92-0,95	0,95-0,96

3. Skutečný průřez oceli magnetického jádra v místě cívky transformátoru;

4. Vypočítaný průřez oceli magnetického jádra v místě cívky transformátoru;

5. Skutečná plocha průřezu okna jádra;

6. Hodnota jmenovitého proudu primárního vinutí;

hodnota	Celkový výkon sekundárních vinutí Pout, [W]
	2-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
COS Φ	0,85-0,90	0,90-0,93	0,93-0,95	0,95-0,93	0,93-0,94

7. Výpočet průřezu vodiče pro každé z vinutí (pro I1 a I2);

Návrh magnetického obvodu	Proudová hustota J, [A/mm sq.] při Pout, [W]
	2-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Prstencový	5-4,5		4,5-3,5	3,5	3,0

8. Výpočet průměru vodičů v každém vinutí bez zohlednění tloušťky izolace;

9. Výpočet počtu závitů vinutí transformátoru;

n – číslo vinutí,
U’ — úbytek napětí ve vinutí, vyjádřený v procentech jmenovité hodnoty, viz tabulka.

U toroidních transformátorů je relativní hodnota celkového úbytku napětí ve vinutí výrazně menší ve srovnání s pancéřovanými transformátory.

Torus, velikost U’	Celkový výkon sekundárních vinutí Pout, [W]
	8-25	25-60	60-125	125-250	250-600
U’1	7	6	5	3.5	2.5
U’2	7	6	5	3.5	2.5

Návrh magnetického obvodu	Magnetická indukce Bmax, [T] na Pout, [W]
	5-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Thore	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

10. Výpočet počtu závitů na volt;

11. Vzorec pro výpočet maximálního výkonu, který může magnetický obvod dodat;

Sст ф – skutečný průřez ocelí stávajícího magnetického obvodu v místě cívky;

Sок ф – aktuální plocha okna ve stávajícím magnetickém obvodu;

Vmah – magnetická indukce viz tabulka č. 5;

J — proudová hustota, viz tabulka č. 3;

Kok je koeficient výplně okna, viz tabulka č. 6;

Kst je součinitel zaplnění magnetického obvodu ocelí, viz tabulka č. 7;

Hodnoty elektromagnetického zatížení Bmax a J závisí na výkonu odebíraném ze sekundárního vinutí obvodu transformátoru a jsou převzaty z tabulek pro výpočty.

Návrh magnetického obvodu	Faktor plnění okna Kok na Pout, [W]
	5-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Thore	0,18-0,20		0,20-0,26	0,26-0,27	0,27-0,28

Návrh magnetického obvodu	Součinitel plnění Kst při tloušťce oceli, mm
	0,08	0,1	0,15	0,2	0,35
Thore	0,85		0,88

Po určení hodnoty Sst*Sok je možné zvolit požadovanou lineární velikost magnetického obvodu, který má poměr ploch ne menší, než jaký byl získán výsledkem výpočtu.

Softwarový (online) výpočet toroidního transformátoru, vám umožní experimentovat s parametry za běhu a zkrátit dobu vývoje. Můžete také vypočítat pomocí níže uvedených vzorců.

Popis vstupních a výpočetních polí programu:

1. — světle modré pole – počáteční údaje pro výpočet,
2. — žluté pole není třeba vyplňovat, protože údaje se po kliknutí automaticky vyberou z referenčních tabulek , pole změní barvu na světle modrou a umožní vám zadat vlastní hodnoty,
3. — zelené pole – vypočtená hodnota.

Geometrické parametry jádra
D =	cm
d=	cm
h =	cm

Primární napětí
U =	В

Zadávání hodnot tabulky
Účinnost =
cos f =
B max =
J =
K dobře =
K st =
delta U =

Vypočtené parametry transformátoru
Sumění. =	cm 2
Sca =	cm 2
P~ =	Út.
Ptorus =	Út.
Iprvní =	А
dprvní =	mm
W na 1V =	vit
Wprvní =	vit
Nprvní =	vrstvy

Parametry sekundárních vinutí
U1 = B	I1 = A
U2 = B	I2 = A
U3 = B	I3 = A
U4 = B	I4 = A

Výpočtové parametry sekundárních vinutí
W 1 = vit	d1 = mm
W 2 = vit	d2 = mm
W 3 = vit	d3 = mm
W 4 = vit	d4 = mm

Sст ф — plocha průřezu magnetického obvodu. Vypočítá se pomocí vzorce:
Sst = h * (D – d)/2.

Sок ф – skutečná plocha okna ve stávajícím magnetickém obvodu. Vypočítá se pomocí vzorce:
Sok = π * d 2 / 4.

Když znáte tyto hodnoty, můžete vypočítat přibližný výkon transformátoru:
Pc max = Bmax * J * Kok * Kst * Sst * Sok / 0.901

J – proudová hustota, viz tabulka:

Návrh magnetického obvodu	Proudová hustota J, [A/mm sq.] při Pout, [W]
	2-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Prstencový	5-4,5		4,5-3,5	3,5	3,0

Bmah je magnetická indukce, viz tabulka:

Návrh magnetického obvodu	Magnetická indukce Bmax, [T] na Pout, [W]
	5-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Thore	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

Kok je koeficient výplně okna, viz tabulka:

Návrh magnetického obvodu	Faktor plnění okna Kok na Pout, [W]
	5-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Thore	0,18-0,20		0,20-0,26	0,26-0,27	0,27-0,28

Kst je koeficient zaplnění magnetického obvodu ocelí, viz tabulka.

Návrh magnetického obvodu	Součinitel plnění Kst při tloušťce oceli, mm
	0,08	0,1	0,15	0,2	0,35
Thore	0,85		0,88