Когда речь заходит о трансформаторах, их типах, то все модели все равно имеют схожий функционал, единственное, чем могут отличаться трансформаторы друг от друга, так это сферой применения и материалами, избираемыми для комплектации изделия. В ассортименте силовых элементов почетное место занимает тороидальный трансформатор, отличающийся удачными конструктивными способностями, хорошими эксплуатационными качествами. А самое главное отличие тороидального трансформатора от всех других типов состоит в том, что сердечник или магнитопровод изделия сформирован в виде кольца. Все же остальные технические преимущества и сферы применения рассмотрим далее более подробно в статье.
Какими по назначению и функционалу бывают тороидальные трансформаторы
- силовыми и измерительными;
- повышающими или понижающими.
Подобные силовые элементы способны преобразовывать электроэнергию, воздействуя с разной степенью на напряжение или ток.
Где и для чего используется тороидальный трансформатор
Силовой тороидальный трансформатор имеет широкую сферу применения, как в промышленной, так и в бытовой среде. Так, многие обыватели не задумываются, но тороидальные трансформаторы нас буквально окружают, обеспечивая нам комфорт и уют в домах и квартирах. Во-первых, низкочастотные трансформаторы задействуются в формировании энергосистемы и всех основных коммуникаций, не исключая обычные розетки. Во-вторых, в схемах источника бесперебойного питания для компьютера и смартфона также можно обнаружить трансформатор, который считается незаменимым элементом цепи.
Да и в сфере радиотехники, электроники, инженерии не обойтись без тороидальных трансформаторов. Очевидно, что такие важные силовые элементы используются для создания безопасного и эффективного источника питания осветительной техники, работы медицинского и диагностического современного оборудования.
В промышленной среде совершают расчет тороидального трансформатора и внедряют его в комплектование схем сварочного оборудования.
Примечания
- «Что отличает трансформаторы с тороидальной катушкой от других трансформаторов? | Блог о нестандартных катушках». Блог пользовательских катушек
. Получено 2018-04-03. - «Тороидальные трансформаторы — Agile Magnetics, Inc.». Agile Magnetics, Inc
. Получено 2018-04-03. - «Как работает тороидальный трансформатор?». Наука
. Получено 2018-04-03. - ^ аб
Гриффитс (1989, п. 222) - Райтц, Милфорд и Кристи (1993, п. 244)
- ^ аб
Холлидей и Резник (1962), п. 859) - Хейт (1989), п. 231)
- Фейнман (1964 г., п. 14_1-14_10) Ошибка harvtxt: цель отсутствует: CITEREFFeynman1964 (помощь)
- Фейнман (1964 г., п. 15_1-15_16) Ошибка harvtxt: цель отсутствует: CITEREFFeynman1964 (помощь)
- Фейнман (1964 г., п. 15_11) Ошибка harvtxt: цель отсутствует: CITEREFFeynman1964 (помощь)
- ^ аб
Фейнман (1964 г., п. 15_15) Ошибка harvtxt: цель отсутствует: CITEREFFeynman1964 (помощь) - Перселл (1963), п. 249) Ошибка harvtxt: нет цели: CITEREFPurcell1963 (помощь)
Какими техническими преимуществами обладают тороидальные трансформаторы
- Экономически выгодные показатели силового элемента с кольцевым магнитопроводом. Внутри происходит передача мощности меньшими размерами и весом.
- Компактность и малые объемы изделия. То есть намотка тороидального трансформатора свою задачу выполняет без сбоев, а вот сам трансформатор в два раза меньше по сравнению с другими моделями.
- Простота монтажа и эксплуатации. Бесспорно, трансформаторы с кольцевым сердечником очень просто устанавливать в заданную по схеме позицию, подключать, тестируя перед первым рабочим запуском. И не важно, где планируется выполнить монтаж – внутри или снаружи.
- Экономия электрического импульса. Где-то треть продуцируемой энергии сохраняется как при полной загрузке, так и на холостом ходу.
- Высокая тепловая нагрузочная способность. Способствует форма магнитопровода – тороид.
Обладая таким количеством технических преимуществ, тороидальный трансформатор по многим параметрам выигрывает. Например, по сравнению с броневыми и стержневыми трансформаторами, он отличается низкими показателями рассеяния, поэтому безопасен и просто незаменим для чувствительного электронного оборудования.
Содержание
- 1 Преимущества тороидальных обмоток
- 2 Полное ограничение поля B тороидальными индукторами 2.1 Достаточные условия для полного внутреннего удержания поля B
- 2.2 E поле в плоскости тороида
- 2.3 Тороидальный индуктор / трансформатор и векторный магнитный потенциал
- 2.4 Тороидальное действие трансформатора при наличии полного ограничения поля B
- 2.5 Тороидальный трансформатор Связь вектора Пойнтинга от первичной к вторичной при наличии полного ограничения поля B 2.5.1 Пояснение к рисунку
Какими достоинствами обладает сердечник тороидального трансформатора
Напомним, что сердечник или магнитопровод тороидального трансформатора 220 изготавливается в виде кольца. А это практически идеальная форма в физическом плане. Для ее изготовления на производстве используется чаще всего лентообразный пермаллой, причем расход материала небольшой, уменьшена на конвейере отбраковка и обрезка. На втором этапе последовательного изготовления трансформатора на его сердечник наносится обмотка и равномерно без изъянов распределяется по заданной поверхности. Длина проводов обмотки небольшая, поэтому сила сопротивления в сегменте также уменьшена. И это обеспечивает тороидальному трансформатору высокий КПД. Немаловажную роль в этом играем сам сердечник тороидального трансформатора.
Что такое трансформатор?
Un трансформатор Это элемент, позволяющий переходить от напряжения переменного тока к другому. Он также может преобразовывать силу тока. В любом случае он всегда будет сохранять неизменными значения частоты и мощности сигнала. То есть isofrequency и isopower …
Этот последний параметр неверен, это было бы в идеальном теоретическом преобразователе, поскольку на практике есть потери в виде тепла, одна из самых больших проблем этих компонентов. Вот почему он перешел от использования твердых железных сердечников к их ламинированию (листы кремнистой стали с изоляцией между ними) для уменьшения вихревых токов или паразитных токов.
Для достижения своей цели электричество, поступающее через входную обмотку, преобразуется в магнетизм за счет обмотки и металлического сердечника. Затем магнетизм, протекающий через металлический сердечник, будет индуцировать ток или электромагнитную силу во вторичной обмотке, чтобы обеспечить указанный ток на ее выходе. Конечно, токопроводящий провод обмоток имеет своего рода изоляционный лак, поэтому, хотя они намотаны, они не контактируют друг с другом.
Чтобы преобразовать одно напряжение в другое, нужно поиграть с количеством витков или витков медного провода в первичной и вторичной обмотке. В соответствии Закон Ленца, ток должен быть переменным, чтобы произошло такое изменение магнитного потока, поэтому трансформатор не может работать с постоянным током.
Как вы можете видеть на изображении выше, отношения Между катушками напряжение и интенсивность очень просты. Где N — количество витков обмотки (P = первичная, S = вторичная), а V — напряжение (P = приложенное к первичной обмотке, S = выход вторичной обмотки) или I, равное току …
По пример, Представьте, что у вас есть трансформатор с 200 спиралями в первичной и 100 спиралями во вторичной. На него подается входное напряжение 200 В. Какое напряжение появится на выходе вторички? Очень простой:
200/100 = 220 / В
2 = 220 / в
v = 220/2
v = 110 В
То есть он преобразует вход 220 В в 110 В на выходе. Но если количество витков в первичной и вторичной обмотке поменять местами, произойдет обратное. Например, представьте, что к первичной обмотке приложено такое же первичное напряжение 220 В, но первичная обмотка имеет 100 витков, а вторичная — 200 витков. К инвестировать это:
100/200 = 220 / В
0.5 = 220 / в
v = 220/0.5
v = 440 В
Как видите, в этом случае напряжение увеличивается вдвое …
Что обязательно учитывается при расчете тороидального трансформатора
Для того чтобы применить стандартную физическую формулу, первоначально необходимо узнать параметры напряжения, которое будет подаваться на первичную обмотку изделия (условное обозначение для формулы — U), внешний и внутренний диаметр сердечника или магнитопровода (условные обозначения для расчетов – D и d), и, главное, не забыть о толщине магнитопровода — H.
Немаловажный показатель – площадь окна сердечника (уловно фиксируется в записях — S). От него во многом зависит интенсивность отвода избытка тепла. Данные площади зазора сердечника находятся в периоде от 80 до 100 см, а поперечное сечение в два раза меньше.
На всякий случай вспомним в статье формулы расчетов: S0 = * d2 / 4., Sc = H * (D – d)/2.
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.
Федотов Алексей Геннадьевич (UA3VFS) г. Гусь-Хрустальный
Технология намотки и способ изоляции на самом деле очень прост и не предполагает ни в коем случае ни какой обмотки, ни лакотканью, ни чем-либо другим. Дело в том, что при любой обмотки лакотканью или другими изоляторами внутреннее окно ТОРА мгновенно заполняются, так как, на внешней стороне получается один слой, а на внутренней 5-10 слоев, да еще неровных. Я давно собирался написать статью о способе качественной намотки торов. Это довольно долго объяснять и лучше показать на фото. Причем после намотки обмотки не превращаются в колесо, а сам трансформатор не становиться, яйцеобразным и расход провода минимален. Ввиду всего этого и КПД трансформатора максимален. А что из этого получается, Вы можете посмотреть в моем усилителе.
Сразу оговорюсь, речь идет о мощных тороидальных трансформаторах. Габаритная мощность, которых более 500Вт. Которые мотаются проводами от 1 до 3мм. естественно виток к витку. И, как правила, сетевая обмотка которых лежит в приделах от 100 до 400 витков, всего, то есть 0,5-2 витка на вольт. Мотать таким способом менее мощные трансформаторы хлопотно, но при желании можно.
Что нужно для намотки.
1) Необходимо сделать подставку для намотки тороида, делается это очень просто. Берем квадратный кусок ДСП или фанеры толщиной 10-15мм. Размерами 200Х200мм еще нам нужны два деревянных бруска длинной 200мм и с квадратом 20Х20мм. Эти два бруска нам нужно либо приклеить по центру нашей площадки, параллельно друг другу, на расстоянии между ними 100мм. А еще лучше привернуть к площадке эти бруски с помощью шурупов, но с потайными головками и головки утопить в фанеру иначе они будут царапать стол. Теперь если на эту подставку поставить тороид, он будет прочно и устойчиво стоять. 2) Нужен челнок, челнок я выпиливаю из оргстекла толщиной 5-6мм. Ширина обычно 30-40мм. длинна 300-400мм. Торцевые пропилы я делаю не углом, а полукругом и обрабатываю их напильником, что бы не портилась изоляция провода и даже проклеиваю одним двумя полосками изоленты опять же для защиты провода. На челнок мы наматываем провод, не страшно, если провода не хватит, можно аккуратно спаять провод и мотать дальше. Но лучше все-таки рассчитать, так что бы провода хватило. 3) Теперь нам нужен материал для изоляции между слоями, это очень просто нужно найти тонкий картон (упаковочный), я например, применяю коробки от динамиков для автомобилей. Главное что бы это был не толстый, но и не тонкий материал толщина картона, где-то 0,5мм. Если он будет с одной стороны глянцевый, то это тоже хорошо. 4) Еще нам потребуется нитки толстые 10-20 номер. Но на худой конец можно и 40 номер. Сама намотка ведется от себя в правую сторону.
А теперь самое главное, это изготовление самих изоляционных прокладок между слоями. Нам потребуется штангель-циркуль, с острыми концами .
Измеряем, внешний диаметр нашего тора , прибавляем 20мм. (для нахлеста) и делим пополам. Например, внешний диаметр тора 150мм.+ 20мм.= 170мм. 170мм./2 = 85мм. Выставляем штангель на 85мм. и фиксируем винтом. Сам штангель мы будем использовать как циркуль для черчения кругов на картоне. Почему именно штангелем, а не обычным циркулем, которым и проще и удобнее? А все очень просто, когда мы будем острым и прочным концом штангеля чертить по картону, то на картоне останется продавленная борозда и именно она поможет нам. Эта борозда очень полезна для удобства сгибания внутренней рассеченной окружности наших прокладок. В общем, сами поймете, что штангелем лучше, чем удобным циркулем. И так чертим, внешний круг на картоне и вырезаем его ножницами, в принципе внешний круг можно нарисовать и обычным циркулем.Далее замеряем внутренний диаметр тора ничего не прибавляем, не убавляем, а просто делим пополам. Например, диаметр 60мм./2 = 30мм. Выставляем, именно штангель-циркуль, на 30мм. фиксируем винтом и чертим внутренний диаметр на картоне. Далее мы берем карандаш и линейку и работаем над внутренним кругом, сначала рисуем крест, то есть, делим круг на 4 части, потом на 8 частей, если внутренний диаметр ТОРА больше 60мм. то еще и на 16 частей. >Далее мы рисуем обычным циркулем еще один круг, который меньше внутреннего в два раза, то есть, раздвигаем циркуль на 15мм.
А теперь нам потребуется ровный кусок, фанеры или ДСП на который, мы положим нашу картонную заготовку для прорезания концом острого скальпеля или ножа, нанесенных карандашом наших частей. Прорезать нужно по кругу от внешнего края окружности к центральной точке, не далее иначе картон будет задираться. Прорезать нужно насквозь картона. Далее ножницами вырезаем внутренний круг нарисованный нами обычным циркулем. Полученные дольки отгибаем перпендикулярно заготовки. Понятно, что таких заготовок нужно на каждый слой по две штуки, каждый раз замеры диаметров делаются вновь, так как от слоя к слою их значение меняется. Далее меряем высоту тора и вырезаем две полоски картона такой же ширины. Одну полоску вставляем внутрь тора, так что бы нахлест был не более 10мм. Вторую полоску накручиваем одним слоем на внешнюю сторону тора с таким же нахлестом. Надеваем обе круглые заготовки на торцы тора, крепим ниткой в трех-четырех местах по кругу. И далее начинаем мотать.
Можно ли самостоятельно изготовить тороидальный сердечник
Геометрически правильный тороидальный сердечник не так прост для самостоятельного воспроизведения, особенно начинающими изобретателями. Во-первых, надо иметь в распоряжении специальную пермаллоевую ленту, еще ее называют иногда трансформаторная сталь. Во-вторых, ознакомиться с правилами формирования тора прямоугольного сечения. Действия привычные – надо сворачивать материал в рулон. Действия последовательные и аккуратные, при необходимости возвращайтесь на шаг назад.
Подспорьем в деле может стать специальный деревянный челнок с техническими полукруглыми вырезами, особенно если нужно посчитать, сколько нужно материала для обмотки. Проволока на обмотку всегда берется с припуском. Рекомендуемый запас – 20-30 %.
Таким образом, становится понятно, что тороидальный трансформатор может дать фору другим существующим силовым элементам. И все потому, что он прост, надежен и функционален. Имеющийся сердечник создан в выгодной форме, с которой легко работать не только на этапе изготовления изделия, но и при монтаже, эксплуатации и ремонте. Самостоятельно изготовить такой трансформатор возможно, но для этого понадобится усидчивость, знание, устремление создать продукт, желание совершать расчеты и искать альтернативы.
