Как намотать импульсный трансформатор на ферритовом кольце: Намотка трансформатора для импульсного источника питания

Содержание

Намотка трансформатора для импульсного источника питания

В процессе изготовления блока питания наткнулся на практически полное отсутствие информации о том как наматывать импульсный трансформатор: по часовой или против часовой стрелки, обмотки должны быть намотаны в одну сторону или в разные? В этой статье привожу свои умозаключения по этому поводу. Надеюсь представленная здесь информация будет полезна.

Так как это мой персональный блог, то позволю себе сделать лирическое отступление и рассказать о своих страданиях в данной области, несмотря на то, что один мой коллега как-то заметил: «Никого не интересует как ты сделал это. Главное — результат!».

Захотел я как-то собрать импульсный блок питания. Схему взял с радиокота. За схему автору спасибо!

Мотивировался простотой и подробностью описания схемы — вплоть до изображения намотки трансформатора. Однако как показала практика, и этого оказалось недостаточно…

К моему большому сожалению с первого раза схема не заработала должным образом — напряжение на выходе скакало от 3 до 5 вольт.

После непродолжительных мучений взорвалась управляющая микросхема. Причем взорвалась буквально, отлетел кусок пластикового корпуса и были видны её «мозги». Эта неудача меня не огорчила, а наоборот прибавила решительности довести дело до ума. Купив новую микросхему и намотав, на всякий случай, новый трансформатор, я повторил эксперимент. В результате на выходе напряжение отсутствовало вовсе. После перепроверки схемы я обнаружил, что не правильно впаял оптопару. Заменив на всякий случай оптопару и впаяв её правильно я подал сетевое напряжение на вход… и снова пиротехнический эффект. Микросхема снова показала свои внутренности. От досады я сгреб все в ящик стола на несколько дней. Но идея сделать этот блок питания не покинула меня.

После длительных размышлений над смыслом бытия и о том в чем могла быть ошибка я пришел к выводу — что-то не так с трансформатором. Было решено избавиться от цепи BIAS (обозначена красным на схеме), чтобы еще упростить схему, а также понять как все-таки нужно наматывать трансформатор.

В результате появились такие картинки (см. ниже).

Начнем с рассмотрения первичной обмотки трансформатора.

Для упрощения рассмотрим один виток первичной обмотки. Точкой обозначено начало обмотки. Обмотку мы наматываем против часовой стрелки (можно и по часовой стрелке, никто не запрещает, но в этом случае, как мы увидим далее, вторичную тоже нужно будет мотать по часовой стрелке). На схеме блока питания более положительный потенциал подключен к концу первичной обмотки (на рисунке обозначен как «+»), а более отрицательный потенциал к началу обмотки («-» на схеме). Из курса средней или высшей школы (в моем случае высшей, т.к. физику я начал учить только в институте) мы помним, что движущиеся электрические заряды создают магнитное поле, причем направление линий индукции магнитного поля определяется правилом буравчика. Эти линии на рисунке изображены элипсами со стрелочками. Суммарное магнитное поле проходит как бы от наблюдателя, через плоскость монитора и выходит с обратной стороны.

В школе нас учили обозначать вектор крестиком (Х), если мы смотрим на него сзади и точкой, если смотрим на него спереди. Таким образом обозначен суммарный вектор магнитной индукции В в центре одиночного витка.

С первичной обмоткой разобрались. А теперь, товарищи, взгляните на вторичную обмотку. Согласно правилу Ленца, в замкнутом контуре, помещенном во внешнее магнитное поле (в данном случае созданном первичной обмоткой) возникает ток, направление которого стремиться ослабить внешнее поле. Точнее внешнее поле ослабляет не сам ток, а магнитное поле, которое он создает. Это поле вторичной обмотки обозначено на рисунке маленькими элипсами. Как видно, его направление противоположно магнитному полю первичной обмотки. Это поле, согласно школьным правилам отмечено жирной точкой в центре витка. Для упрощения рисунка часть силовых линий магнитного поля В была удалена. А теперь вопрос: каким должно быть направление тока во вторичной оботке, чтобы создать магнитное поле такого направления?.

. Правильно, ток должен идти от начала вторичной обмотке к ее концу, т.е. на начале обмотки у нас более положительный потенциал (+), а на конце — минус. Теперь смотрим на схему блока питания. Действительно, «плюс» выходного напряжения начинается с начала вторичной обмотки, а «минус» — с конца.

Желающие могут потренироваться в рисовании силовых линий магнитного поля. Лично я ими исписал несколько тетрадных листов:)

Из всего выше сказанного следует, что обе обмотки трансформатора следует мотать против часовой стрелки. Собственно автор схемы это и изобразил на рисунке. После подробного анализа мне стало ясно почему это так, а не иначе.

Ну и в качестве завершения истории… Разобравшись с этой кухней я заново спаял схему. На этот раз навесным монтажем и без цепи BIAS. Какова же была моя радость когда я у видел на дисплее мультиметра заветные 5.44В 🙂 Думаю многим из нас знакомо это чувство.

Рассуждения представленные здесь ни в коем случае не претендуют на то чтобы быть единственно правильными. Возможно в чем-то они упрощены, но мне они показались весьма логичными, т.к. направление токов и магнитных полей полностью согласуются. А в качестве вознаграждения за проделанный труд я получил работоспособную схему. В будущем планирую повторить опыт с несколькими вторичными обмотками трансформатора. Всем спасибо за внимание!

P.S. В качестве дополнения представляю несколько полезных ссылок на которые я наткнулся в процессе исследования данной проблемы.
Намотка импульсного трансформатора

Ферритовые кольца на кабель своими руками. Зачем нужны ферритовые кольца на кабелях

В нашем быту появилось огромное множество средств вычислительной техники, которая работает на токах высокой частоты. Ведь чем выше частота, тем выше скорость обработки информации.

Однако, высокочастотные токи накладывают ряд технических ограничений на соединительные кабели для передачи таких сигналов. В первую очередь это связано с побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН).

Простейший способ борьбы с ПЭМИН – увеличить индуктивность.

Индуктивность – это показатель соотношения величины силы тока, проходящего через контур, и создаваемого им магнитного потока. Если речь идет о прямолинейных проводах, то под индуктивностью подразумевается величина, характеризующая энергию магнитного поля (здесь ток считается постоянной величиной).

Индуктивность можно увеличить применением специального ферритового кольца. Как выглядят на кабелях ферритовые фильтры, можно посмотреть на фото ниже.

Ферритовые кольца – это компоненты электрической цепи, которые используются как пассивные элементы для фильтрации высокочастотных помех за счет повышения индуктивности проводника и поглощения помех, превышающих заданный порог.

Такие свойства ферритовому фильтру придает материал, из которого он изготовлен – феррит.

Феррит – это общее название соединений на основе оксида железа и оксидов других металлов. Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетиков и полупроводников (иногда диэлектриков) и потому используются в качестве сердечников катушек, постоянных магнитов, выступают в качестве поглотителей электромагнитных волн высоких частот и т.

д.

Ферритовые кабельные фильтры с защелкой — принцип работы

Работа ферритового фильтра напрямую зависит от характеристик материала, из которого он изготовлен. За счет специальных добавок оксидов различных металлов меняются свойства феррита.

Принципиально различают несколько способов применения ферритовых колец:

  1. На одножильных (однофазных) проводах он может, наоборот, поглощать излучение в определенном диапазоне, преобразуя наводки в тепловую энергию. Таким образом негативные частоты могут поглощаться (отсекаться) ферритовым кольцом.
  2. На одножильных проводах, где он работает как своеобразный усилитель, так как возвращает часть высокочастотного магнитного поля обратно в кабель, что приводит к усилению сигнала в заданном диапазоне.
  3. На многожильных проводах феррит работает как синфазный трансформатор, который пропускает несимметричные сигналы в кабеле (импульсы тока, например, в кабелях передачи данных или в цепях питания постоянным током) и гасит симметричные сигналы (которые потенциально могут вызываться в таких кабелях только электромагнитными наводками).

Где использовать и как выбрать ферритовый фильтр

Если говорить о практике применения, то на кабелях питания ферритовые кольца применяются для уменьшения помех, которые могут создать сами кабели, а на сигнальных (передающих данные) ферриты гасят возможные внешние помехи и наводки.

Ферритовые кабельные фильтры могут быть встроенными (кабель продается уже с ферритовым кольцом) или отдельными (чаще всего это защелкивающиеся вокруг провода модели), которые не требуют каких-либо доработок самого кабеля.

Провод может вставляться в центр ферритового фильтра (получается одновитковая катушка), а может образовывать вокруг кольца несколько витков (тороидальная обмотка). Последний способ значительно увеличивает эффективность работы фильтра.

Чтобы подобрать ферритовое кольцо под заданные требования, нужно знать характеристики материала, из которого оно изготовлено и габариты изделия.

Для примера ниже в таблице обозначены основные характеристики ферритовых фильтров, предлагаемых на рынке.

Маркировка RF-35М RF-50М RF-70М RF-90М RF-110S RF-110A RF-130S RF-130A
Импеданс, Ом (для частоты в 50 Мгц) 165 125 95 145 180 180 190 190
График зависимости импеданса от частоты, на рисунке № 4 5 6 7 3 8 3 3
Диаметр
отверстия, мм
3.5 5 7
9
11 11 13 13
Размер, мм 25х12 25х13 30х16 35х20 35х20 33х23 39х30 39х30
Вес, г 6 6.5 12 22 44 40 50 50

График зависимости частоты и импеданса

Импеданс – это полное внутреннее сопротивление элемента электрической цепи к переменному (гармоническому) току (сигналу). Измеряется, как и обычное сопротивление, в омах.

Еще одним немаловажным параметром ферритовых фильтров является их магнитная проницаемость.

Магнитная проницаемость – это коэффициент, который характеризует связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля в веществе.

Исходя из вышесказанного, для того, чтобы обозначить основные свойства ферритовых фильтров, производители прибегают к следующей маркировке:

3000HH D * d * h, где:

  1. 3000 – это показатель начальной магнитной проницаемости феррита,
  2. HH – это марка феррита (чаще всего это HH – ферриты общего назначения, или HM – для слабых магнитных полей),
  3. D – наибольший (внешний) диаметр,
  4. d – меньший (внутренний) диаметр,
  5. h – высота тороида.

Приведем типовые примеры применения ферритов:

  • Марка 100НН может использоваться для кабелей с частотами до 30 МГц,
  • 400НН — с частотами не выше 3,5 МГц,
  • 600НН — с частотами до 1,5 МГц
  • 1000НН — до 400 кГц.

То есть, к примеру, антенный ферритовый фильтр должен быть марки HH.

А вот ферритовый фильтр для USB кабеля лучше всего выбрать с маркой HM (для кабелей со слабым магнитным полем).

Соотношение марок и частот выглядит следующим образом:

  • 1000НМ — используется с кабелями, работающими с частотой не более 1 МГц,
  • 1500НМ — не более 600 кГц,
  • 2000НМ и 3000НМ — не свыше 450 кГц.

В большинстве случаев достаточно подобрать правильный ферритовый фильтр и защелкнуть его на кабеле ближе к месту подключения к прибору.


Схема наматывания витков вокруг ферритового кольца

Однако, в отдельных случаях, для увеличения импеданса можно сделать кабелем несколько витков вокруг кольца феррита и тогда импеданс будет возрастать кратно квадрату числа витков. То есть с двух витков в 4 раза, а с 3 – уже в 9 раз.

На практике, конечно, реальный показатель увеличения немного меньше теоретического.

Для того чтобы после наматывания ферритовое кольцо защелкнулось, необходимо заранее определиться с количеством витков провода и рассчитать внутренний диаметр фильтра, чтобы он закрылся, не передавив кабель.


Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для полумостового блока питания?

Речь пойдёт о «ленивой намотке». Это когда лень считать витки. https://сайт/


Самые интересные ролики на Youtube

Выбор типа магнитопровода.

Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://сайт/

Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.

На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.

Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.

D – внешний диаметр кольца.

d – внутренний диаметр кольца.

Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора.

Напряжение питания.

Помню, когда наши электросети ещё не приватизировали иностранцы, я строил импульсный блок питания. Работы затянулись до ночи. Во время проведения последних испытаний, вдруг обнаружилось, что ключевые транзисторы начали сильно греться. Оказалось, что напряжение сети ночью подскочило аж до 256 Вольт!

Конечно, 256 Вольт, это перебор, но ориентироваться на ГОСТ-овские 220 +5% –10% тоже не стоит. Если выбрать за максимальное напряжение сети 220 Вольт +10%, то:

242 * 1,41 = 341,22V (считаем амплитудное значение).

341,22 – 0,8 * 2 ≈ 340V (вычитаем падение на выпрямителе).

Индукция.

Определяем примерную величину индукции по таблице.

Пример: М2000НМ – 0,39Тл.

Частота.

Частота генерации преобразователя с самовозбуждением зависит от многих факторов, в том числе и от величины нагрузки. Если выберите 20-30 кГц, то вряд ли сильно ошибётесь.

Граничные частоты и величины индукции широко распространённых ферритов.

Марганец-цинковые ферриты.
Параметр Марка феррита
6000НМ 4000НМ 3000НМ 2000НМ 1500НМ 1000НМ
0,005 0,1 0,2 0,45 0,6 1,0
0,35 0,36 0,38 0,39 0,35 0,35
Никель-цинкове ферриты.

Параметр Марка феррита
200НН 1000НН 600НН 400НН 200НН 100НН
Граничная частота при tg δ ≤ 0,1, МГц 0,02 0,4 1,2 2,0 3,0 30
Магнитная индукция B при Hм = 800 А / м, Тл 0,25 0,32 0,31 0,23 0,17 0,44

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в .

Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.

В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.

Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».

Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.


Как рассчитать число витков первичной обмотки?

Вводим исходные данные, полученные в предыдущих параграфах, в форму калькулятора и получаем количество витков первичной обмотки. Меняя типоразмер кольца, марку феррита и частоту генерации преобразователя, можно изменить число витков первичной обмотки.

Нужно отметить, что это очень-очень упрощённый расчёт импульсного трансформатора.

Но, свойства нашего замечательного блока питания с самовозбуждением таковы, что преобразователь сам адаптируется к параметрам трансформатора и величине нагрузки, путём изменения частоты генерации. Так что, с ростом нагрузки и попытке трансформатора войти в насыщение, частота генерации возрастает и работа нормализуется. Точно также компенсируются и мелкие ошибки в наших вычислениях. Я пробовал менять количество витков одного и того же трансформатора более чем в полтора раза, что и отразил в ниже приведённых примерах, но так и не смог обнаружить никаких существенных изменений в работе БП, кроме изменения частоты генерации.

Как рассчитать диаметр провода для первичных и вторичных обмоток?

Диаметр провода первичных и вторичных обмоток зависит от параметров БП, введённых в форму. Чем больше ток обмотки, тем больший потребуется диаметр провода. Ток первичной обмотки пропорцонален «Используемой мощности трансформатора».


Особенности намотки импульсных трансформаторов.

Намотка импульсных трансформаторов, а особенно трансформаторов на кольцевых и тороидальных магнитопроводах имеет некоторые особенности.

Дело в том, что если какая-либо обмотка трансформатора будет недостаточно равномерно распределена по периметру магнитопровода, то отдельные участки магнитопровода могут войти в насыщение, что может привести к существенному снижению мощности БП и даже привести к выходу его из строя.

Мы же пытаемся мотать «ленивую обмотку». А в этом случае, проще всего намотать однослойную обмотку «виток к витку».

Что для этого нужно?

Нужно подобрать провод такого диаметра, чтобы он уложился «виток к витку», в один слой, в окно имеющегося кольцевого сердечника, да ещё и так, чтобы при этом число витков первичной обмотки не сильно отличалось от расчётного.

Если количество витков, полученное в калькуляторе, не будет отличаться более чем на 10-20% от количества, полученного в формуле для расчёта укладки, то можно смело мотать обмотку, не считая витков.

Правда, для такой намотки, скорее всего, понадобится выбрать магнитопровод с несколько завышенной габаритной мощностью, что я уже советовал выше.

1 – кольцевой сердечник.

2 — прокладка.

3 – витки обмотки.

На картинке видно, что при намотке «виток к витку», расчетный периметр будет намного меньше, чем внутренний диаметр ферритового кольца. Это обусловлено и диаметром самого провода и толщиной прокладки.

На самом же деле, реальный периметр, который будет заполняться проводом, будет ещё меньше. Это связано с тем, что обмоточный провод не прилегает к внутренней поверхности кольца, образуя некоторый зазор. Причём, между диаметром провода и величиной этого зазора существует прямая зависимость.

Не стоит увеличивать натяжение провода при намотке с целью сократить этот зазор, так как при этом можно повредить изоляцию, да и сам провод.

По нижеприведённой эмпирической формуле можно рассчитать количество витков, исходя из диаметра имеющегося провода и диаметра окна сердечника.

Максимальная ошибка вычислений составляет примерно –5%+10% и зависит от плотности укладки провода.

w = π(D – 10S – 4d) / d , где:

w – число витков первичной обмотки,

π – 3,1416,

D – внутренний диаметр кольцевого магнитопровода,

S – толщина изолирующей прокладки,

d – диаметр провода с изоляцией,

/ – дробная черта.

Как измерить диаметр провода и определить толщину изоляции – рассказано .

Для облегчения расчётов, загляните по этой ссылке:

Несколько примеров расчёта реальных трансформаторов.

● Мощность – 50 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

Провод – Ø0,35мм.

w= π (16 – 10*0,1 – 4*0,39) / 0,39 ≈ 108 (витков).

Реально поместилось – 114 витков.

● Мощность – 20 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

Провод – Ø0,23мм.

w = π (16 – 10*0,1 – 4*0,25) / 0,25 ≈ 176 (витков).

Реально поместилось – 176 витков.

● Мощность – 200 Ватт.

Магнитопровод – два кольца К38 х 24 х 7.

Провод – Ø1,0мм.

w = π (24 – 10*0,1 – 4*1,07) / 1,07 ≈ 55 (витков).

Реально поместилось 58 витков.


В практике радиолюбителя нечасто выпадает возможность выбрать диаметр обмоточного провода с необходимой точностью.

Если провод оказался слишком тонким для намотки «виток к витку», а так часто бывает при намотке вторичных обмоток, то всегда можно слегка растянуть обмотку, путём раздвигания витков. А если не хватает сечения провода, то обмотку можно намотать сразу в несколько проводов.


Как намотать импульсный трансформатор?

Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.

Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку, да и не повредился сам, желательно притупить острые кромки ферритового сердечника. Но, делать это не обязательно, особенно если провод тонкий или используется надёжная прокладка. Правда, я почему-то всегда это делаю.

При помощи наждачной бумаги скругляем наружные острые грани.


То же самое проделываем и с внутренними гранями кольца.


Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку.

В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, лавсановую плёнку или даже бумагу.


При намотке крупных колец с использованием провода толще 1-2мм удобно использовать киперную ленту.


Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.


Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным.

Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.


При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок.


Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.


Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Таким образом, изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.


Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки.

Необходимую длину провода обмотки определить совсем просто. Достаточно измерить длину одного витка и перемножить это значение на необходимое количество витков. Небольшой припуск на выводы и погрешность вычисления тоже не помешает.

34 (мм) * 120 (витков) * 1,1 (раз) = 4488 (мм)


Если для обмотки используется провод тоньше, чем 0,1мм, то зачистка изоляции при помощи скальпеля может снизить надёжность трансформатора. Изоляцию такого провода лучше удалить при помощи паяльника и таблетки аспирина (ацетилсалициловой кислоты).

Будьте осторожны! При плавлении ацетилсалициловой кислоты выделяются ядовитые пары!


Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.


Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05… 0,1мм.


Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения.


Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.


Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика).


Затем выводы вместе с трубкой нужно закрепить х/б нитью.


Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты. Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.


Если предполагается использовать , то можно намотать вторичную обмотку в два провода. Это обеспечит полную симметрию обмоток. Витки вторичных обмоток также должны быть равномерно распределены по периметру сердечника. Особенно это касается наиболее мощных в плане отбора мощности обмоток. Вторичные обмотки, отбирающие небольшую, по сравнению с общей, мощность, можно мотать как попало.


Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно.

На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Другое название: феррит, ферритовая шайба. Эта штука всегда есть на кабеле, идущем от компьютерной видеокарты к монитору – можно посмотреть, как она выглядит. Зачастую она выглядит просто как утолщение на кабеле, поскольку находится под общей изоляцией. Назначение ферритового кольца – уменьшить проникновение в устройство радиочастотных помех по сетевому кабелю.

Например, при ударе молнии вблизи электрических проводов, в них возникает ток, который идет сразу по обоим проводам в устройство, и, пройдя сквозь него, через емкость между корпусом и землей замыкается на землю. Молния – это довольно редкое явление, поэтому в основном такие помехи создает радиопередающая аппаратура, импульсные блоки питания, различные промышленные установки.

В отличие от нормальной передачи энергии, когда по одному проводу ток приходит в нагрузку, а по другому возвращается обратно в источник, высокочастотная (ВЧ) помеха может распространяться сразу по двум проводам (рис. 53).

То есть оба сетевых провода для такой помехи – это как два параллельных прямых провода (или как антенна), а земля – обратный провод. Ситуация усугубляется при заземлении корпуса устройства. Внутри устройства, ток ВЧ помехи распределяется совершенно непредсказуемым образом, при этом он может воздействовать на разные цепи и нарушать их работу. Нацепив ферритовое кольцо на сетевой провод, мы увеличиваем его (провода) индуктивность, а значит и сопротивление на высоких частотах. Поэтому ток помехи станет заметно меньше. Причем важно, что внутри ферритового кольца находятся сразу оба проводника кабеля – в этом случае индуктивность электрической цепи для сетевого напряжения не увеличится и наличие кольца никак не отразится на обычной работе системы.

Кстати, ферритовое кольцо – наверно единственная вещь, которая никогда не приносит вреда, поэтому его применение не ограничено. Более того, такие кольца рекомендуется использовать на всех кабелях, подключаемых к усилителю, как на сетевом, так и на входных и колоночных – в наш век промышленности и радиосвязи они будут весьма полезны.

В продаже есть разрезные ферритовые шайбы, состоящие из двух половинок в корпусе с защелками. Крепить их на кабель очень быстро и удобно.

Источник: Рогов И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей. – Москва: Инфра- Инженерия, 2011. – 160 с.

Related Posts

Главное преимущество электролитических конденсаторов состоит в их огромной удельной емкости. Но выигрыш в емкости достигнут проигрышем по некоторым другим параметрам. Одним из таких проигрышей является то, что работа электролитических конденсаторов…….

Надежность – вещь, которой никак нельзя пренебрегать! В целом, современные компоненты весьма надежны, но бывают ситуации, когда вследствие неправильного использования, что-то быстро выходит из строя. Обычно каждый элемент имеет некоторый…….

Обычно для тестирования усилителей используется синусоидальный сигнал. Он же зачастую применяется и для измерения максимальной выходной мощности. Реальный музыкальный (и вообще звуковой) сигнал имеет одно важное отличие: он очень динамичный……..

Рассмотрим как сделать схему преобразователя для питания сверхъяркого светодиода. Такая схема может стать хорошим стартом для практического изучения электроники. На основе этого преобразователя в дальнейшем соберем своими руками несколько интересных и полезных электронных самоделок.

Как сделать преобразователь напряжения своими руками

Первая трудность в сборке схемы это приобретение ферритового кольца. Ферритовые кольца неотъемлемая часть устройств с импульсными источниками питания (компьютеры, телевизоры, мониторы, видеомагнитофоны и т.д.) Найти такую старую или сломанную технику не составит труда. Например, несколько колец можно найти в блоке питания компьютера в дросселях фильтра питания. Дроссели удаляются с платы, обмотки демонтируются освобождая ферритовое кольцо.

Блок питания компьютера

Добытые дроссели

Вторая трудность в сборке схемы это поиск обмоточного провода. Провод также легко доступен, два куска провода в изоляции легко добыть из сетевого интернет кабеля типа UTP, двух проводков длиной 0,5-1 м вполне хватит.

Кусок кабеля UTP

Проводники для намотки

Радиодетали, также выпаиваются из устаревшей или неисправной техники. Необходимо одно сопротивление номиналом 300 Ом — 10 кОм, любой транзистор n-p-n структуры и конечно светодиод. Цоколевку транзистора определяем задав в поисковике запрос «маркировка транзистора datashit». Допустимо установить в схему транзисторы структуры p-n-p, но для этого необходимо будет поменять полярность питания схемы и светодиода.

Сборка тороидального трансформатора показана на видео. Обмотки наматывается своими руками сразу в два провода. Средняя точка формируется соединением начала одной обмотки с концом другой. Смотри фото. Количество витков 10-30 витков.

Намотка проводов

Обмотки трансформатора

Формирование средней точки

Правильно собранная схема начинает работать сразу. Применение тороидального трансформатора, по сравнению со схемой , резко повышает КПД и экономичность схемы преобразователя. Преобразователь запустится даже при подаче напряжения 0,3 вольта(!) и выдаст напряжение для работы светодиода 2,5-3 Вольта. Если есть вопросы — спрашивайте!

Каждый из нас видел на шнурах питания или на кабелях согласования электронных устройств небольшие цилиндры. Их можно встретить на самых обычных компьютерных системах, как в офисе, так и дома, на концах проводов, которые соединяют системный блок с клавиатурой, мышью, монитором, принтером, сканером и т. д. Данный элемент носит название «ферритовое кольцо» (или ферритовый фильтр). В этой статье мы разберемся, с какой целью производители компьютерной и высокочастотной техники оснащают свою кабельною продукцию упомянутыми элементами.

Физические свойства

Феррит является ферримагнетиком, не проводящим электрический ток, то есть по сути это магнитный изолятор. В этом материале не создаются и поэтому он весьма быстро перемагничивается — в такт частоте внешних электромагнитных полей. Это свойство материала является основой для эффективной защиты электронных приборов. Ферритовое кольцо, надетое на кабель, способно создать для синфазных токов большой активный импеданс.

Данный материал образуется из химического соединения оксидов железа с оксидами других металлов. Он обладает уникальными магнитными характеристиками и низкой электропроводностью. Благодаря этому ферриты практически не имеют конкурентов среди иных магнитных материалов в высокочастотной технике. Ферритовые кольца 2000нм значительно увеличивают индуктивность кабеля (в несколько сотен или тысяч раз), что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Данный элемент устанавливается на шнур при его производстве либо, разрезанный на две полуокружности, надевается на провод сразу после его изготовления. Ферритовый фильтр упаковывается в пластиковый корпус. Если его разрезать, то можно увидеть внутри кусок металла.

А нужен ли ферритовый фильтр? Или это очередной обман?

Компьютеры являются весьма «шумными» (в электромагнитном плане) приборами. Так, материнская плата внутри системного блока способна осциллировать на частоте одного килогерца. Клавиатура обладает микрочипом, который также работает на высокой частоте. Все это приводит к так называемой генерации радиошумов вблизи системы. В большинстве случаев они устраняются при помощи экранирования платы от электромагнитных полей металлическим корпусом. Однако другой источник шумов — это медные провода, которые соединяют различные устройства. По сути, они действуют как длинные антенны, которые улавливают сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники, и влияют на работу «своего» прибора. Ферритовый фильтр устраняет электромагнитные шумы и сигналы эфирного вещания. Эти элементы преобразуют электромагнитные высокочастотные колебания в тепловую энергию. Вот поэтому их и устанавливают на концах большинства кабелей.

Как правильно выбрать ферритовый фильтр

Чтобы установить на кабель ферритовое кольцо своими руками, необходимо разбираться в типах этих изделий. Ведь от вида провода и его толщины зависит, какой именно фильтр (из какого материала) потребуется использовать. К примеру, кольцо, установленное на многожильный кабель (шнур питания, передачи данных, видео или USB-интерфейс), создает на этом участке так называемый синфазный трансформатор, пропускающий противофазные сигналы, несущие полезную информацию, а также отражает синфазные помехи. В данном случае следует использовать не поглощающий феррит во избежание нарушения передачи информации, а более высокочастотный ферроматериал. А вот ферритовые кольца на предпочтительнее выбирать из материала, который будет рассеивать высокочастотные помехи, нежели отражать их снова в провод. Как видите, неправильно подобранное изделие способно ухудшить работу вашего прибора.

Ферритовые цилиндры

Наиболее эффективно справляются с помехами толстые ферритовые цилиндры. Однако следует учитывать, что слишком громоздкие фильтры весьма неудобны в использовании, а результаты их работы едва ли на практике будет сильно отличаться от немного меньших по размерам. Всегда следует использовать фильтры оптимальных габаритов: внутренний диаметр в идеале должен совпадать с проводом, а его ширина должна соответствовать ширине разъема кабеля.

Не стоит также забывать, что с шумами помогают бороться не только ферритовые фильтры. Например, для лучшей проводимости рекомендуется использовать кабеля с большим сечением. Выбирая длину шнура, не стоит делать большой запас длины между подключаемыми устройствами. Кроме того, источником помех может служить и плохое качество соединения провода и разъема.

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д×д×Н, где:

К — это сокращение от слова «кольцо»;

Д — внешний диаметр изделия;

Д — внутренний диаметр ферритового кольца;

Н — высота фильтра.

Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная магнитная проницаемость (20 μ i). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Как еще используют ферритовые кольца

Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.

Заключение

Тем, кто интересуется, как намотать ферритовое кольцо самостоятельно, следует учитывать, что последовательный импеданс, который вносится высокочастотным ферритовым сердечником, запросто можно увеличить, если сделать на нем несколько витков проводника. Как подсказывает теория электротехники, импеданс подобной системы будет увеличиваться пропорционально квадрату числа витков. Но это в теории, а на практике картина несколько отличается вследствие нелинейности ферромагнитных материалов и потерь в них.

Пара витков на сердечнике увеличивает импеданс не в четыре раза, как должно быть, а немного меньше. В результате для того чтобы несколько витков смогли поместиться в кабельном фильтре, следует выбирать кольцо заведомо большего типоразмера. Если же это неприемлемо, и провод должен оставаться той же длины, лучше применять несколько фильтров.

Рекомендуем также

Импульсный блок питания мощного УМЗЧ А.

Колганов, г. Калуга

Основа всех электронных устройств — блок питания. Именно он является камнем преткновения когда речь заходит о конструировании усилителя или приемника, подзарядке фонарика, устройстве освещения подвала или гаража. Всюду требуется снижать подводимое от сети сетевое напряжение. После изобретением Теслы катушки переменного тока и внедрение ее в промышленность — повсюду стали применяться сетевые трансформаторы. Идея проста — закон электромагнитной индукции плюс усиление с помощью сердечника. Применение трансформаторов сократило потери электричества при передаче тока по линиям и дало возможность как угодно преобразовывать напряжение одной амплитуды в другое.

С развитием электроники возможным стало конструирование блока питания не на трансформаторе, а с помощью импульсов высокой частоты. Идея в том, что если подавать и прекращать подачу постоянного тока на прибор с достаточно высокой частотой, то снятое на приборе напряжение будет не постоянным, а переменным высокой частоты. Возможно, что силовые трансформаторы высокого напряжения тоже заменят на импульсные трансформаторы высокого напряжения. Уже в продаже имеется огромный выбор импульсных сварочных аппаратов (инверторов) токи в которых достигают 300 ампер и выше.

Источники импульсного питания применяются во многих радиоэлектронных устройствах. Источник питания может быть выполнен в виде сетевого трансформатора, диодного моста и конденсатора фильтра. Чем больше мощность сетевого трансформатора, тем тяжелее и массивнее получается блок. К примеру, трансформатор на 1 кВА может достигать 10 килограммов, а импульсный блок – едва достигнет 800 граммов. Ясно, что сэкономить на массе можно лишь в том случае, если мощность источника составляет сотни ватт.

В феврале 2000 года в журнале «Радио» вышла статья «Импульсный блок питания мощного УМЗЧ». Автор статьи — А. Колганов из г. Калуга. Представленный Колгановым блок питания прост. В нем используется генератор и силовые ключи. Стабилизации выходного напряжения нет.

В импульсном блоке существует пара ошибок. В июльском номере «Радио» за 2000 год написано про ошибку в схеме генератора. По неизвестной причине все пишут про ошибку и приводят стандартную схему без исправления ошибки. При этом напечатанную журналом корректировку выдают за сугубо свои радиоэлектронные познания.

Спустя почти 2 года в апрельском журнале «Радио» за 2002 год выходят консультации журнала «Радио» о том, почему нельзя заменять транзисторы кт3102ж на другие. На мой взгляд, написано неубедительно, да к тому же на моем местном радиорынке даже не знали о существовании таких транзисторов. Пришлось мне заменить их на буржуйские BC548.

Спустя еще полгода в сентябрьском журнале «Радио» за 2002 год печатаются разъяснения о применении транзисторов КП707В2. Как оказалось, их можно заменить на буржуйские.

Вторая ошибка связана с намоткой импульсного трансформатора, из-за которой полевые транзисторы сильно перегревались. Про эту ошибку речь пойдет дальше.

Проектирование схемы

Правильная схема представлена на рисунке. Общий вид схемы электрической принципиальной импульсного блока питания УМЗЧ А. Колганова.

По ходу пьесы можно немножко упростить схему. Например, блок стабилизации на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6 смело можно заменить на микросхему 142ЕН8А, это обеспечивает лучшую стабилизацию выходного напряжения для генератора.

Две симметричные вторичные обмотки импульсного трансформатора можно соединить вместе, выделив при этом среднюю точу. В результате можно сэкономить на одном высокочастотном диодном мосту, правда при этом упадет максимально отдаваемая мощность.

Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания.

Для построения печатной платы можно применять сложные графические пакеты, которые сами смоделируют разводку, а можно ручками при помощи программы Sprint-Layout нарисовать все компоненты и соединить все проводниками-дорожками.

Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания для Sprint-Layout для v.5

Насколько можно понять из журнала, автор А. Колганов точно спаял этот блок, но вот печатную плату никто нигде не выкладывал. Поэтому мне пришлось разработать печатную плату. Схема получилась громоздкой, некоторые узлы не встали на свои места. Тем, кто будет повторять этот блок, нужно увеличить размеры для R16, R17.

Печатная плата для Corel

Печатная плата для Sprint-Layout v.5

 

Резисторы

Резисторы все либо советские МЛТ либо зарубежные, достаточно низковаттные. Исключением идут резисторы R16 и R17, номиналом 10 кОм при мощности в 10 Вт, их делают из высокоомной проволоки, которую навивают на каркас.

 

На схеме

Параметры

Кол-во

Замена

Закупка

Резисторы

R1

180к 1 Вт

1

————-

180к 1 Вт

R2

1к 0,25 Вт

1

————-

1к 0,25 Вт

R3

8,2к 0,125 Вт

1

————-

8,2к 0,125 Вт

R4-R5

6,8к 0,125 Вт

2

————-

6,8к 0,125 Вт

R6-R7

1,6к 0,125 Вт

2

————-

1,6к 0,125 Вт

R8-R9

270 Ом 0,25 Вт

2

————-

270 Ом 0,25 Вт

R10-R11

390 Ом 0,25 Вт

2

————-

390 Ом 0,25 Вт

R12-R13

51 Ом 0,125 Вт

2

————-

51 Ом 0,125 Вт

R14-R15

2к 0,125 Вт

2

————-

2к 0,125 Вт

R16-R17

10к 10Вт

2

————-

10к 10Вт

Трансформаторы

В самом начале укажу на еще одну ошибку в статье. Эта ошибка связана с намоткой трансформатора. В статье сказано: «Обмотка 1 содержит 2×42 витка провода ПЭВ-2 1,0 (наматывают в два провода)». Если взять провод диаметром 1 мм, сложить в два раза и намотать 84 витка с выводом на 42 витке, то блок может и будет работать, но полевые транзисторы выходного каскада даже на холостых оборотах будут греться так, что просто ставь сковородку и жарь яичницу. К сожалению нужного специалиста по импульсным блокам я не нашел, поэтому методом тыка пришел к тому, что лажа в самом трансформаторе. С применением программы SPS для расчета импульсных блоков питания можно пересчитать трансформатор, тогда получится, что мотать нужно проводом ПЭВ диаметром 1 мм 84 витка с выводом на 42 витке, но не в два провода, а в один. Блок работает на частоте 90 кГц. При этом полевые транзисторы практически не греются при нагрузке в 100 Вт. Сознательно была допущена эта ошибка или журнал «Радио» что-то неправильно напечатал — неизвестно.

Еще одна хитрость схемы – подключение вентилятора от вторичной обмотки импульсного трансформатора. Кажется, что все логично, что охлаждать транзисторы вроде как и надо, но ведь можно же подключить кулер и после стабилизатора питания для генератора. Кулер для охлаждения и не обязателен, но нужен, и именно во вторичной обмотке импульсного трансформатора. Дело в том, что импульсники не могут работать без нагрузки – нет ограничения безудержного роста тока в первичной обмотке. Обычно в импульсных блоках питания применяются нагрузочные сопротивления для включения блока без нагрузки. В этом блоке роль нагрузки возложена на кулер. Если мотать трансформатор без обмотки для кулера, то на выход обязательно нужно вешать либо лампы накаливания, либо сопротивление.

Основа импульсного блока – высокочастотный трансформатор. Такой трансформатор можно делать на ферритовых кольцах или на прямоугольном каркасе. Блок питания предназначен для питания музыкального усилителя звуковой частоты (УМЗЧ), поэтому предпочтительнее применять ферромагнитные кольца (тороиды) – у них малы внешние излучения, что положительно сказывается на применении блока питания в качестве источника питания усилителя звуковой частоты.

Для нужной мощности нужно использовать три кольца марки М2000НМ1-В размером 45x28x12, составленные вместе они образуют сплошной феррит размером 45x28x36, что примерно соответствует мощности в 1 кВА. Для справки: мощность трансформатора измеряется в вольт-амперах, потому что трансформатор — не потребитель энергии, а только преобразователь ее.

Склеивать кольца нужно сильным клеем, например эпоксидным. Эпоксидка дает время на тщательное приготовление смеси. Для более низкого электромагнитного сопротивления между кольцами в клей нужно добавить ферромагнитный порошок, добытый из сломанного феррита.

После подготовки клея обмазываются три кольца и склеиваются вместе. Клей наносится тонким слоем на обе склеиваемые половины.

При склеивании колец нужно склеить все ровно. Зазоров быть не должно. Смещений также нужно избежать.

 

Ферриты – тоже металлы. Поэтому если на феррит намотать изолированный эмалевый провод (ПЭВ) – пробоя не избежать. Дело в том, что эмалевая изоляция не любит трения о твердые предметы и даже если очень аккуратно наматывать, то все равно со временем провод замкнет на корпус.

Чтобы избежать пробоя, необходимо изолировать феррит, но нужно помнить, что сам трансформатор может нагреваться, и поэтому простой изолентой явно не обойтись. Для изоляции можно применять стеклоткань или, как в моем случае, лакоткань. Можно попробовать изолировать и изоляционной хлопчатобумажной лентой, но что получится – не знаю.

Наматывать провод на тор приходится вручную, поэтому аккуратно виток к витку с натягом неспешно нужно проделать эту работу. Внутренний диаметр меньше наружного, поэтому виток к витку должен быть на внутреннем кольце.

Трансформатор имеет одну первичную обмотку со средней точкой, поэтому дойдя до 42 витка нужно сделать отвод, чтобы потом к нему припаять провод для среднего вывода.

После намотки каждого слоя следует проходить изоляцией весь феррит, т.е. каждый слой одной и той же обмотки должен быть отделен слоем изоляции. Изоляция сильно сокращает внутренний диаметр, поэтому экономить на жизненном пространстве приходится с каждым витком.

После намотки первичной обмотки следует пройти слоем изоляции по всему ферриту 3 раза, т.е. изоляция между первичной и вторичной обмотками должна быть толще, чем та, которая разделяет слои первичной обмотки.

Намотку всех обмоток трансформатора следует производить в одну сторону. Если начали просовывать провод первичной обмотки сверху вниз тора, то и вторичную обмотку следует мотать сверху вниз тора. Если наматывать в обратную сторону, то вместо трансформации трансформатор нагрузит обе обмотки друг на друга примерно как электрофорная машина.

Блок питания рассчитан на напряжение ±50 В, но можно и пересчитать на любое другое напряжение через коэффициент трансформации по обычной пропорции. Мне от блока питания требуется ±36 В, и таблица с параметрами имеет следующий вид.

К примеру, трансформатор L2 изготавливается из феррита марки М2000НМ1-В, типоразмер кольца К45 X 28 X 12, колец нужно 3 штуки, по расчетным данным первую обмотку нужно выполнять проводом ПЭВ, диаметр провода d=1 мм, проводов в параллель 1, количество витков 86 с выводом точки на 86/2=43 витке, при этом можно совершить замену и первую обмотку выполнить проводом ПЭВ, диаметр провода d=0,6 мм, проводов в параллель 2, количество витков 86 с выводом точки на 86/2=43 витке. Аналогично читаются все остальные ячейки.

Обозначение

Тип феррита

Кол-во феррита

Расчет обмоток

Замена обмоток

L1

М2000НМ1

кольцо К31 X 18,5 X 7

1

|: ПЭВ d=1 n=25 вит

||: ПЭВ d=1 n=25 вит

|: ПЭВ d=1,3 n=25 вит

||: ПЭВ d=1,3 n=25 вит

L2

М2000НМ1-В

кольцо К45 X 28 X 12

3

|: ПЭВ d=1 n=1*86/2 вит

||: ПЭВ d=0,8 n=5*5 вит

|||: ПЭВ d=0,8 n=5*5 вит

|V: ПЭВ d=0,8 n=1*2 вит

|: ПЭВ d=0,6 n=2*86/2 вит

||: ПЭВ d=1,4 n=2*5 вит

|||: ПЭВ d=1,4 n=2*5 вит

————-

L3-L4

1500НМ3

стержень l=25мм d=6 мм

2

|: ПЭВ d=1,5 n=1*12 вит

||: ПЭВ d=1,5 n=1*12 вит

|: ПЭВ d=1,3 n=1*12 вит

||: ПЭВ d=1,3 n=1*12 вит

К примеру, трансформатор L2 типа М2000НМ1-В имеет 3 кольца размером 45x28x12. По расчету требуется наматывать первую обмотку проводом ПЭВ диаметром 1 мм, количество витков 84 с выводом на середине обмотки, а замена получилась проводом ПЭВ диаметром 0,6 мм, мотать в 2 провода, количество витков 86 с выводом на середине обмотки.

По входу блока находится катушка L1. Обе половины катушки также мотаются в одну сторону. На основной схеме указаны две точки рядом с этой катушкой. Точки означают начала обмоток. Катушка служит фильтром от высокочастотной составляющей, которая может проникать из блока в сеть, а также, и это намного важнее, ограничивает ток заряда входного конденсатора C3.

Второй трансформатор, применяемый в схеме, – обычный сетевой на напряжение 220/12 В, взятый от старого и нерабочего АОНа.

Микросхемы

Плата спроектирована так, что все детали находятся с одной стороны, а микросхемы – с другой, т.е. со стороны дорожек. Между ножками 7 и 14 каждой микросхемы, т.е. между ножками питания можно запаять бумажные конденсаторы на 0,01 мкФ – это улучшит ситуацию с пульсациями.

 

На схеме

Параметры

Кол-во

Замена

Закупка

Микросхемы

DA1

К561ЛА7

1

К176ЛА7, К564ЛА7

К561ЛА7

DA2

К561ТМ2

1

К176ТМ2, К565ТМ2

К561ТМ2

DA3

К561ЛА8

1

К176ЛА8, К566ЛА8

К561ЛА8

Фильтр

Для сглаживания высокочастотной составляющей на выходе находится фильтр.

Диоды

На схеме

Параметры

Кол-во

Замена

Закупка

Диоды

VD1-VD4

Д246

4

1N2025, BZX29C35V6, 40112, 1N1063, 1N1069, 1N1092, 1N1092A, 1N1614A, 1N1623(24), 1N2025, 1N2234, 1N2235, 1N2254, КД202К, КД202М, КД202Р, КД206Б, Д247Б

мост 10А, 1000В

VD5

КЦ402Д

1

——————

мост 1А, 1000В

VD6

Д810

1

1SS174, ZR937-50, ZR936-50, Д814В

Д814В

VD7-VD12, VD21

КД212А

7

1N1124, 1N3361

КД212А

VD13-VD20

КД2997А

8

1N248, 1S421, 1N248, 1S421, КД2997Б, КД2999Б

КД2997А

Выпрямитель

После трансформатора напряжение выпрямляется на высокочастотном мосту. Диоды достаточно мощные, поэтому нуждаются в радиаторах. Радиаторы можно сделать из дюралевого профиля так, чтобы прижимная пластина сверху полностью покрывала корпус диода. Один из выводов диода, обычно анод, выведен на луженый медный корпус, поэтому радиаторов нужно минимум 3, а лучше 4. При этом если делать 2 диодных моста, то количество радиаторов увеличивается вдвое, увеличивая объем блока.

Конденсаторы

На схеме

Параметры

Кол-во

Замена

Закупка

Конденсаторы

~C1-C2

0,22 мкф 630 В

2

——————

0,22 мкф 630 В

+C3

1500 мкФ 350 В

1

——————

1500 мкФ 350 В

~C4

0,47 мкф 400 В

1

——————

0,47 мкф 400 В

+C5

1000 мкФ 25 В

1

——————

1000 мкФ 25 В

+C6

0,33 мкф 16 В

1

——————

0,33 мкф 16 В

+C7

680 мкФ 10 В

1

——————

680 мкФ 10 В

~C8

1 мкф 10 В

1

——————

1 мкф 10 В

~C9

240 пкФ 10 В

1

——————

240 пкФ 10 В

~C10-C11

47 пкф 10 В

2

——————

47 пкф 10 В

~C12-C13

0,1 мкФ 750 В

2

——————

0,1 мкФ 750 В

~С14-С21,C24,C25

4,7 мкф 63 В

10

——————

4,7 мкф 63 В

+C22-С23

2200 мкФ 63 В

2

——————

2200 мкФ 63 В

~C26

1 мкФ 15 В

1

——————

1 мкФ 15 В

Конденсатор C3 – источник напряжения всего блока. 0,5=310 В и большой емкости. Именно этим элементом и опасны все импульсные блоки питания. Большая емкость, большое напряжение и большой ток могут быть смертельны, поэтому при ремонте и наладке нужно соблюдать осторожность и постоянно продумывать свои поступки.

Транзисторы

На схеме

Параметры

Кол-во

Замена

Закупка

Транзисторы

VT1

КТ817Б

1

BD175, КТ817, КТ819

КТ819Г

VT2

КТ315Г

1

КТ315, КТ503, КТ3102

КТ503Е

VT3-VT4

КТ315Б

2

КТ315, КТ503, КТ3102

КТ503Е

VT5-VT6

КТ361Е

2

КТ361, КТ502, КТ3107

КТ502Д

VT7-VT8

КТ3102Ж

2

ВС183А, BC546B, BC547B

BC548

VT9-VT10

КП707В2

2

IRFBE32, 2SK1117, КП707В1, КП707Е1

P6NK90ZFP

Полевые транзисторы

Транзисторы могут работать в режиме усиления и ключевом режиме. Предпочтительнее в ключевом режиме применять полевые транзисторы. Полевой транзистор управляется напряжением. Если на исток (место, откуда потечет ток) и сток (куда потечет ток) подать постоянное напряжение, а на управляющий электрод (затвор) — высокочастотное напряжение, то с частотой подачи напряжения на затвор между истоком и стоком потечет ток. Это принцип ключевой схемы. Если использовать два ключа, открываемые затвором каждый в свое непересекающееся время, и подать снятое со стоков напряжение на импульсный трансформатор, то с выхода этого трансформатора можно снять переменное высокочастотное напряжение.

Полевые транзисторы можно брать любые, но устанавливать на радиаторы их нужно обязательно. Если мощность блока 800 Вт, то совсем не обязательно транзистор должен рассеивать 800 Вт. В ключевом режиме транзистор почти не греется, но лучше, чтобы рассеиваемая мощность каждого транзистора была около 100 Вт. Параметры, по которым следует выбирать полевые транзисторы: во-первых, напряжение затвор-исток (>14 В), а во-вторых, напряжение сток-исток (>750 В). При использовании двух транзисторов и трансформатора со средней точкой напряжение на сток — истоке каждого полевика будет равно 2,4*U, т.е. 2,4*310=744 В. Если ставить полевики на Uси=600 В, то разрывает их очень красиво с громким хлопком и взлетом всего кристалла в воздух. По схеме нужно использовать транзисторы КП707В2.

Сборка блока

Схема паяется довольно быстро. Единственный вопрос – множество перемычек, которые создают дополнительную головную боль.

Общий вид

Запуск

Можно все правильно спаять и развести, но если неправильно произвести запуск, то можно сжечь большую часть блока.

Первое — необходимо измерить импульсы при помощи осциллографа на генераторе при выключенном напряжении на катушку L1. Импульсы должны примерно соответствовать друг другу.

После этого можно измерить импульсы между затворами обоих транзисторов. Размах каждого импульса по 8 В (4 клетки по 2 В) – то, что приходит от сетевого трансформатора с учетом потерь, а полный размах на экране осциллографа – 16 В (8 клеток по 2 В). Длительность периода 14 мкс (3 клетки по 5 мкс), что составляет 71,5 кГц. Разница между заявленными 90 кГц и 71,5 кГц может быть связана с погрешностью осциллографа, но если прибор исправен, то можно увеличить емкость конденсатора С9 – он отвечает за генерацию частоты.

Если импульсы генерации примерно симметричны, то можно переходить к подаче 220 В на вход блока. При этом обязательно нужно нагрузить блок питания на какую-нибудь нагрузку, например, лампочку накаливания. Лампочка обладает относительно низким сопротивлении при достаточно высокой выходной мощности. Главный ее плюс – визуальное отображение работы блока (видно, как накаляется нить лампочки). Если лампочка на 220 В, то ее можно включить между «+» и «-» источника, напряжение должно составить 72 В. Мощность лампочки лучше выбирать на 60 Вт, но подойдет и любая другая на меньшую мощность. При нагрузке своего блока я использовал две лампочки на напряжение 36 В и мощностью 60 Вт. Вместо лампочки автор статьи использовал вентилятор на 12 В, подключенный на отдельную вторичную обмотку. Можно применять нагрузочный резистор или теплоэлектронагреватель (ТЭН) от старого обогревателя. При этом напряжение ТЭНа должно быть больше 72 В, а мощность не должна превышать 1 кВт. Если ТЭН на 220 В при мощности 1 кВт и его подключить на выход блока к напряжению 72 В, то блок будет нагружен на 72*1000/220=327 Вт.

Кроме применения нагрузки в выходной цепи следует защитить полевые транзисторы. Если генератор заглючит и только откроет транзистор, не закрыв его, то оба транзистора сразу вылетят. Для защиты используется вторая лампочка накаливания, включенная последовательно со всем блоком вместо предохранителя FU1. При этом трансформатор для генератора должен быть включен перед лампой на напряжение 220 В, чтобы падение напряжения на лампе не сказывалось на напряжении для генератора.

При включении блока должна засветиться лампа по входу блока и лампа по выходу блока. Лампа по входу должна светиться вполнакала. Если лампа по выходу не светится – это не значит, что напряжения там нет. Просто напряжение на выходе может быть настолько малым, что света от спирали не видно. Нужно измерить напряжение на выходе блока. Напряжение лучше измерять между «+» и «-» блока без средней точки. При использовании лампы мощностью 60 Вт по входу блока на выходе блока должно примерно быть напряжение 13,75 В, а если по входу поставить лампу на 150 Вт, то на выходе напряжение поднимется до 36,6 В.

Если все сделано правильно и измеренные напряжения примерно совпадают, то можно исключать лампу по входу блока, заменив ее на предохранитель, и включать все 220 В прямо на блок.

Онлайн расчет трансформатора за 6 простых шагов


Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 — 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ — 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 — 300 В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.

Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ (Рис. 1).

Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.

Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.

Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².

Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.

Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 50—70 на сечение сердечника в см:

Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится «число витков на вольт» примерно 10.

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.

Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле:

Если взять слишком тонкий провод, то он, во-первых, будет обладать большим сопротивлением и выделять значительную тепловую мощность.

Так, если принять ток первичной обмотки 0,15 А, то провод нужно взять 0,29 мм.

Ремонт современных электрических приборов и изготовление самодельных конструкций часто связаны с блоками питания, пускозарядными и другими устройствами, использующими трансформаторное преобразование энергии. Их состояние надо уметь анализировать и оценивать.

Считаю, что вам поможет выполнить расчет трансформатора онлайн калькулятор, работающий по подготовленному алгоритму, или старый проверенный дедовский метод с формулами, требующий вдумчивого отношения. Испытайте оба способа, используйте лучший.

Расчёт трансформатора на калькуляторе в домашних условиях

Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50 72х Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ШЛ32х50 72х18 показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна. Программный он-лайн расчет, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку.

Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже. Описание вводимых и расчётных полей программы: поле светло-голубого цвета — исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета — данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета — рассчитанное значение.

Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток для I1 и I2 ;. В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;.

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц. О нас Обратная связь Карта сайта. YouTube Instagram Instagram. Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом. Юра Гость. Нужно сделать расчёт для каждой из обмоток. Потом сложить рассчитанные мощности. Далее сравниваем сложенную мощность с габаритной мощностью сердечника. Если габаритная мощность больше, то всё нормально. Если нет, то трансформатор с нагрузкой не справится.

Юрий Гость. Большое спасибо за ваш ответ но не совсем понимаю. Мои данные. В сумме все обмотки 76 Вольт. Если не трудно По моим данным покажите правильность расчёта.

Олег Николаевич Гость. Мы делаем на службе электронный стабилизатор на семисторах на 4кВт и столкнулись с тем что нам нужен тороидальный трансформатор на соответствующюю мощность Как бы нам получить правильные расчётные данные у вас по намотке такого трансформатора?

У нас есть старый тороидальный трансформатор. По паспорту к изделию на котором он работал его мощность составляет 4,5кВт Однообмоточные трансформаторы такого типа это ЛАТРы автотрансформаторы , мы ещё пока на практике такие не делали.

Тема интересная может как нибудь попробуем. Но к сожалению пока ни чем помочь не можем. Sintetik Гость. Pc max — это максимальная мощность магнитопровода, которую сердечник может передать от первичной обмотки к вторичным? Jurij Гость. У меня что-то не получается. Вторички 64 В 6А, 13 В 3А. Тор D d Мне надо сложить P2 обоих вторичек и Pгаб обоих вторичек, и сравнить? У меня получилось общая PВт, Pгаб общая,1Вт. Транс не подойдёт? Как рассчитать какой тор мне нужен? Я пробовал в Вашем калькуляторе в полях D,d,h менять размеры, но цифры в полях P2 и Pг не меняются.

Помогите пожалуйста, что я не так делал? Заранее благодарен. Владимир Гость. Добрый день! К сожалению данная программа не имеет оболочки для обычного запуска на компьютере.

Если найдёте какие недочёты пишите, исправим. В принципе-то норм, но как же частота? Такой важный параметр, а его нет От частоты многое зависит, поэтому считаю калькулятор не удобным. Мы создавали данный калькулятор для намотки сетевого трансформатора вольт 50 герц по этому частота фиксированная.

На будущее учтём, может и доработаем или создадим новую версию. Вячеслав Гость. Мне нужно знать какой провод нужен для намотки первичной намотки диаметр и сколько грамм не витков для намотки первичной обмотки на В? С уважением Вячеслав Вячеслав, где вы нашли такое железо. Может быть размеры у вас все же в милл иметрах? У меня нашлось еще одно тороидальное железо,которое нужно намотать.

Мне нужно знать какого диаметра провод нужен для намотки первичной обмотки и сколько грамм будет весить общее количество витков первичной обмотки? Весовые характеристики в данной версии калькулятора не расчитываются.

Анатоль Гость. А этот метод подойдёт для расчёта сварочного трансформатора? Михаил Гость. А в чем считать? Еденицы не подписаны. Например, диаметр трансформатора, диаметр проволоки? В чем будет выражена расчетная площадь магнитопровода? Иван Гость. Запомнить меня. Подписаться на рассылку о публикациях новых статей.

Рекомендации по сборке и намотке

При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.

Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой. Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.

При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.

По полученному значению можно представить, сколько витков потребуется для получения нужной амплитуды выходного напряжения, тем самым контролируя полученный расчёт при сборке трансформатора.

Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее.

Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа. Далее все как по типовому расчёту, выбираем тип: броневой или стержневой, указываем напряжение первичной обмотки, вторичной, частоту переменного тока и так далее.

В результате получаем необходимые расчетные данные трансформатора, например сечение обмоточных проводов, которые сравниваются со стандартными обмоточными проводами и представляются для дальнейшего расчёта. Диапазон обмоточных проводов сечением от 0,000314 до 4,906 мм 2 , всего 63 позиции. На основании имеющихся данных рассчитывается площадь занимаемой обмотками трансформатора, для определения возможности их размещения в окнах трансформатора. Хотелось бы узнать в комментариях ваше мнение, и практические результаты, чтобы если это возможно сделать более качественный расчёт.

Просмотр и ввод комментариев к статье

Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры

Код для вставки без рекламы с прямой ссылкой на сайт. Код для вставки с рекламой без прямой ссылки на сайт. Скопируйте и вставьте этот код на свою страничку в то место, где хотите, чтобы отобразился калькулятор. Калькулятор справочный портал. Избранные сервисы. Кликните, чтобы добавить в избранные сервисы. Расчет трансформатора, онлайн калькулятор позволит вам рассчитать параметры трансформатора, такие как мощность, ток, количество витков и диаметр провода в обоих обмотках, по его размерам, входному и выходному напряжению. Входное напряжение: В Габаритный размер a: см Габаритный размер b: см Габаритный размер c: см Габаритный размер h: см Выходное напряжение: В Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более индуктивно-связанных обмоток, намотанных на общий ферромагнитный сердечник, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока посредством электромагнитной индукции.

Принцип работы устройства

Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

  • сердечника;
  • обмотки;
  • каркаса для расположения обмоток;
  • изолятора;
  • дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

Читать также: Как собрать простой электрогенератор своими руками

Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

Расчет трансформатора, онлайн калькулятор

Сложные многофункциональные устройства, способные преобразовывать электроэнергию из одной величины в другую, на языке электротехники, называют трансформаторами. Для создания такого оборудования, в зависимости от конкретных величин преобразования, применяется специальный расчет. Как правильно проводить расчет трансформаторов, знать в нем основные параметры и формулы, правильно их использовать, уметь пользоваться упрощенной системой проектирования трансформаторов распространенных энерговеличин и становится целью содержания этой статьи. Любая энергосистема, установка, особенно в сети трехфазного 3ф тока и напряжения просто не могла и не может обойтись без такого функционального устройства, как трансформатор.

Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом.

Расчет трансформатора на стержневом сердечнике в онлайн

Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом. А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами. При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус. Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Использование онлайн калькулятора для расчета трансформатора

Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный или выходной трансформатор для лампового усилителя. Здесь остаётся лишь запастись проволокой и подобрать хорошие сердечники. Достать нужный магнитопровод порой оказывается непросто и приходится выбирать из того, что есть. Для быстрого расчёта габаритной мощности был написан приведённый здесь онлайн калькулятор. По размерам сердечника можно быстро провести все необходимые расчёты, которые выполняются по приведённой ниже формуле, для двух типов: ПЛ и ШЛ.

Онлайн расчёт мощности ленточного сердечника Ведь не всегда найдётся , например, готовый сетевой трансформатор. Более.

Как сделать расчет трансформатора. Расчёт и изготовление силового трансформатора

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить мощность трансформатора, несколько способов
Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет. Прочитал статью ; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc см.

Такая методика расчета трансформаторов конечно очень приблизительная но для радиолюбительской практики вполне подходит.

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в «Дополнительных материалах».

Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.

В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.

Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».

Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.

Вернуться наверх к меню.

Онлайн калькулятор расчета трансформатора

Силовой трансформатор является нестандартным изделием, которое часто применяется радиолюбителями, промышленности и при конструировании многих бытовых приборов. Под этим понятием подразумевается намоточное устройство, изготовленное на металлическом сердечнике, набранном из пластин электротехнической стали. Стандартными являются немногие подобные изделия, поэтому чаще всего радиолюбители изготавливают их самостоятельно. Поэтому весьма актуален вопрос: как выполнить расчет трансформатора по сечению сердечника калькулятор использовав для этого? Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания.

Выбор типа магнитопровода.

Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://oldoctober.com/

Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.

На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.

Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.

D – внешний диаметр кольца.

d – внутренний диаметр кольца.

H – высота кольца.

В справочниках по ферритовым магнитопроводам эти размеры обычно указываются в таком формате: КDxdxH.

Пример: К28х16х9

Вернуться наверх к меню.

Что будет,если импульсный трансформатор из феррита заменить на понижающий из стали | Электронные схемы

магнитопроводы трансформатора из феррита и железа

магнитопроводы трансформатора из феррита и железа

Решил проверить,что если трансформатор с ферритовым сердечником применить на частоте 50Гц с синусоидальным сигналом,а трансформатор с сердечником из трансформаторной стали применить на частоте 21000Гц с прямоугольным сигналом.Будет ли трансформация и будет ли вообще работать?

намотка импульсного трансформатора

намотка импульсного трансформатора

Оба трансформатора имеют почти одинаковую площадь сердечника,первичная обмотка содержит 300 витков провода 0.1мм,вторичная 10 витков 0.7мм. Источником 6.3В и 50Гц синуса служит понижающий сетевой трансформатор,а источником 14-21000 Гц меандра служит генератор на таймере 555 и ключе irf630.

преобразователь на таймере 555 проверка феррита

преобразователь на таймере 555 проверка феррита

Для начала проверил феррит на частоте 21000 Гц. Нагрузка-лампа накаливания на 110В светит тускло,но вполне видно.

осциллограмма преобразователя на феррите

осциллограмма преобразователя на феррите

Осциллограмма на нагрузке показана на фото.Теперь к ключу подключил трансформатор на трансформаторной стали.Лампа светит на 20-30% менее ярко,а транзистор на процентов 50 греется сильнее,нежели чем с ферритом.

трансформатор на железе вместо феррита

трансформатор на железе вместо феррита

Ток потребляемый преобразователем на феррите составил 1.08А,на железе 1.28А.

вместо импульсного трансформатора сетевой

вместо импульсного трансформатора сетевой

На частоте 21000Гц,трансформаторное железо работает,но с меньшим КПД.

заменить понижающий трансформатор на импульсный

заменить понижающий трансформатор на импульсный

Теперь проверка феррита на частоте 50Гц.Нагрузка-лампа накаливания на 13.5В.Лампа светит тускло.

что будет если заменить сетевой трансформатор на импульсный

что будет если заменить сетевой трансформатор на импульсный

На частоте 50Гц с сердечником на трансформаторной стали преобразование раз в пять лучше.

импульсный и понижающий трансформатор в чем разница

импульсный и понижающий трансформатор в чем разница

Итог: на частоте 21000Гц железо работает,но КПД хуже чем на феррите.На частоте 50Гц железо работает лучше,чем феррит.

Ферритовый сердечник самодельный. Зачем нужны ферритовые кольца на кабелях


Как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для полумостового блока питания?

Речь пойдёт о «ленивой намотке». Это когда лень считать витки. https://сайт/


Самые интересные ролики на Youtube

Выбор типа магнитопровода.

Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://сайт/

Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.

На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.

Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.

D – внешний диаметр кольца.

d – внутренний диаметр кольца.

Получение исходных данных для простого расчёта импульсного трансформатора.

Напряжение питания.

Помню, когда наши электросети ещё не приватизировали иностранцы, я строил импульсный блок питания. Работы затянулись до ночи. Во время проведения последних испытаний, вдруг обнаружилось, что ключевые транзисторы начали сильно греться. Оказалось, что напряжение сети ночью подскочило аж до 256 Вольт!

Конечно, 256 Вольт, это перебор, но ориентироваться на ГОСТ-овские 220 +5% –10% тоже не стоит. Если выбрать за максимальное напряжение сети 220 Вольт +10%, то:

242 * 1,41 = 341,22V (считаем амплитудное значение).

341,22 – 0,8 * 2 ≈ 340V (вычитаем падение на выпрямителе).

Индукция.

Определяем примерную величину индукции по таблице.

Пример: М2000НМ – 0,39Тл.

Частота.

Частота генерации преобразователя с самовозбуждением зависит от многих факторов, в том числе и от величины нагрузки. Если выберите 20-30 кГц, то вряд ли сильно ошибётесь.

Граничные частоты и величины индукции широко распространённых ферритов.

Марганец-цинковые ферриты.
Параметр Марка феррита
6000НМ 4000НМ 3000НМ 2000НМ 1500НМ 1000НМ
0,005 0,1 0,2 0,45 0,6 1,0
0,35 0,36 0,38 0,39 0,35 0,35
Никель-цинкове ферриты.

Параметр Марка феррита
200НН 1000НН 600НН 400НН 200НН 100НН
Граничная частота при tg δ ≤ 0,1, МГц 0,02 0,4 1,2 2,0 3,0 30
Магнитная индукция B при Hм = 800 А / м, Тл 0,25 0,32 0,31 0,23 0,17 0,44

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в .

Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.

В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.

Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».

Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.


Как рассчитать число витков первичной обмотки?

Вводим исходные данные, полученные в предыдущих параграфах, в форму калькулятора и получаем количество витков первичной обмотки. Меняя типоразмер кольца, марку феррита и частоту генерации преобразователя, можно изменить число витков первичной обмотки.

Нужно отметить, что это очень-очень упрощённый расчёт импульсного трансформатора.

Но, свойства нашего замечательного блока питания с самовозбуждением таковы, что преобразователь сам адаптируется к параметрам трансформатора и величине нагрузки, путём изменения частоты генерации. Так что, с ростом нагрузки и попытке трансформатора войти в насыщение, частота генерации возрастает и работа нормализуется. Точно также компенсируются и мелкие ошибки в наших вычислениях. Я пробовал менять количество витков одного и того же трансформатора более чем в полтора раза, что и отразил в ниже приведённых примерах, но так и не смог обнаружить никаких существенных изменений в работе БП, кроме изменения частоты генерации.

Как рассчитать диаметр провода для первичных и вторичных обмоток?

Диаметр провода первичных и вторичных обмоток зависит от параметров БП, введённых в форму. Чем больше ток обмотки, тем больший потребуется диаметр провода. Ток первичной обмотки пропорцонален «Используемой мощности трансформатора».


Особенности намотки импульсных трансформаторов.

Намотка импульсных трансформаторов, а особенно трансформаторов на кольцевых и тороидальных магнитопроводах имеет некоторые особенности.

Дело в том, что если какая-либо обмотка трансформатора будет недостаточно равномерно распределена по периметру магнитопровода, то отдельные участки магнитопровода могут войти в насыщение, что может привести к существенному снижению мощности БП и даже привести к выходу его из строя.

Мы же пытаемся мотать «ленивую обмотку». А в этом случае, проще всего намотать однослойную обмотку «виток к витку».

Что для этого нужно?

Нужно подобрать провод такого диаметра, чтобы он уложился «виток к витку», в один слой, в окно имеющегося кольцевого сердечника, да ещё и так, чтобы при этом число витков первичной обмотки не сильно отличалось от расчётного.

Если количество витков, полученное в калькуляторе, не будет отличаться более чем на 10-20% от количества, полученного в формуле для расчёта укладки, то можно смело мотать обмотку, не считая витков.

Правда, для такой намотки, скорее всего, понадобится выбрать магнитопровод с несколько завышенной габаритной мощностью, что я уже советовал выше.

1 – кольцевой сердечник.

2 — прокладка.

3 – витки обмотки.

На картинке видно, что при намотке «виток к витку», расчетный периметр будет намного меньше, чем внутренний диаметр ферритового кольца. Это обусловлено и диаметром самого провода и толщиной прокладки.

На самом же деле, реальный периметр, который будет заполняться проводом, будет ещё меньше. Это связано с тем, что обмоточный провод не прилегает к внутренней поверхности кольца, образуя некоторый зазор. Причём, между диаметром провода и величиной этого зазора существует прямая зависимость.

Не стоит увеличивать натяжение провода при намотке с целью сократить этот зазор, так как при этом можно повредить изоляцию, да и сам провод.

По нижеприведённой эмпирической формуле можно рассчитать количество витков, исходя из диаметра имеющегося провода и диаметра окна сердечника.

Максимальная ошибка вычислений составляет примерно –5%+10% и зависит от плотности укладки провода.

w = π(D – 10S – 4d) / d , где:

w – число витков первичной обмотки,

π – 3,1416,

D – внутренний диаметр кольцевого магнитопровода,

S – толщина изолирующей прокладки,

d – диаметр провода с изоляцией,

/ – дробная черта.

Как измерить диаметр провода и определить толщину изоляции – рассказано .

Для облегчения расчётов, загляните по этой ссылке:

Несколько примеров расчёта реальных трансформаторов.

● Мощность – 50 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

Провод – Ø0,35мм.

w= π (16 – 10*0,1 – 4*0,39) / 0,39 ≈ 108 (витков).

Реально поместилось – 114 витков.

● Мощность – 20 Ватт.

Магнитопровод – К28 х 16 х 9.

Провод – Ø0,23мм.

w = π (16 – 10*0,1 – 4*0,25) / 0,25 ≈ 176 (витков).

Реально поместилось – 176 витков.

● Мощность – 200 Ватт.

Магнитопровод – два кольца К38 х 24 х 7.

Провод – Ø1,0мм.

w = π (24 – 10*0,1 – 4*1,07) / 1,07 ≈ 55 (витков).

Реально поместилось 58 витков.


В практике радиолюбителя нечасто выпадает возможность выбрать диаметр обмоточного провода с необходимой точностью.

Если провод оказался слишком тонким для намотки «виток к витку», а так часто бывает при намотке вторичных обмоток, то всегда можно слегка растянуть обмотку, путём раздвигания витков. А если не хватает сечения провода, то обмотку можно намотать сразу в несколько проводов.


Как намотать импульсный трансформатор?

Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.

Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку, да и не повредился сам, желательно притупить острые кромки ферритового сердечника. Но, делать это не обязательно, особенно если провод тонкий или используется надёжная прокладка. Правда, я почему-то всегда это делаю.

При помощи наждачной бумаги скругляем наружные острые грани.


То же самое проделываем и с внутренними гранями кольца.


Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку.

В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, лавсановую плёнку или даже бумагу.


При намотке крупных колец с использованием провода толще 1-2мм удобно использовать киперную ленту.


Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.


Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным.

Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.


При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок.


Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.


Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Таким образом, изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.


Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки.

Необходимую длину провода обмотки определить совсем просто. Достаточно измерить длину одного витка и перемножить это значение на необходимое количество витков. Небольшой припуск на выводы и погрешность вычисления тоже не помешает.

34 (мм) * 120 (витков) * 1,1 (раз) = 4488 (мм)


Если для обмотки используется провод тоньше, чем 0,1мм, то зачистка изоляции при помощи скальпеля может снизить надёжность трансформатора. Изоляцию такого провода лучше удалить при помощи паяльника и таблетки аспирина (ацетилсалициловой кислоты).

Будьте осторожны! При плавлении ацетилсалициловой кислоты выделяются ядовитые пары!


Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.


Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05… 0,1мм.


Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения.


Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.


Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика).


Затем выводы вместе с трубкой нужно закрепить х/б нитью.


Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты. Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.


Если предполагается использовать , то можно намотать вторичную обмотку в два провода. Это обеспечит полную симметрию обмоток. Витки вторичных обмоток также должны быть равномерно распределены по периметру сердечника. Особенно это касается наиболее мощных в плане отбора мощности обмоток. Вторичные обмотки, отбирающие небольшую, по сравнению с общей, мощность, можно мотать как попало.


Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно.

На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Каждый из нас видел на шнурах питания или на кабелях согласования электронных устройств небольшие цилиндры. Их можно встретить на самых обычных компьютерных системах, как в офисе, так и дома, на концах проводов, которые соединяют системный блок с клавиатурой, мышью, монитором, принтером, сканером и т. д. Данный элемент носит название «ферритовое кольцо» (или ферритовый фильтр). В этой статье мы разберемся, с какой целью производители компьютерной и высокочастотной техники оснащают свою кабельною продукцию упомянутыми элементами.

Физические свойства

Феррит является ферримагнетиком, не проводящим электрический ток, то есть по сути это магнитный изолятор. В этом материале не создаются и поэтому он весьма быстро перемагничивается — в такт частоте внешних электромагнитных полей. Это свойство материала является основой для эффективной защиты электронных приборов. Ферритовое кольцо, надетое на кабель, способно создать для синфазных токов большой активный импеданс.

Данный материал образуется из химического соединения оксидов железа с оксидами других металлов. Он обладает уникальными магнитными характеристиками и низкой электропроводностью. Благодаря этому ферриты практически не имеют конкурентов среди иных магнитных материалов в высокочастотной технике. Ферритовые кольца 2000нм значительно увеличивают индуктивность кабеля (в несколько сотен или тысяч раз), что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Данный элемент устанавливается на шнур при его производстве либо, разрезанный на две полуокружности, надевается на провод сразу после его изготовления. Ферритовый фильтр упаковывается в пластиковый корпус. Если его разрезать, то можно увидеть внутри кусок металла.

А нужен ли ферритовый фильтр? Или это очередной обман?

Компьютеры являются весьма «шумными» (в электромагнитном плане) приборами. Так, материнская плата внутри системного блока способна осциллировать на частоте одного килогерца. Клавиатура обладает микрочипом, который также работает на высокой частоте. Все это приводит к так называемой генерации радиошумов вблизи системы. В большинстве случаев они устраняются при помощи экранирования платы от электромагнитных полей металлическим корпусом. Однако другой источник шумов — это медные провода, которые соединяют различные устройства. По сути, они действуют как длинные антенны, которые улавливают сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники, и влияют на работу «своего» прибора. Ферритовый фильтр устраняет электромагнитные шумы и сигналы эфирного вещания. Эти элементы преобразуют электромагнитные высокочастотные колебания в тепловую энергию. Вот поэтому их и устанавливают на концах большинства кабелей.

Как правильно выбрать ферритовый фильтр

Чтобы установить на кабель ферритовое кольцо своими руками, необходимо разбираться в типах этих изделий. Ведь от вида провода и его толщины зависит, какой именно фильтр (из какого материала) потребуется использовать. К примеру, кольцо, установленное на многожильный кабель (шнур питания, передачи данных, видео или USB-интерфейс), создает на этом участке так называемый синфазный трансформатор, пропускающий противофазные сигналы, несущие полезную информацию, а также отражает синфазные помехи. В данном случае следует использовать не поглощающий феррит во избежание нарушения передачи информации, а более высокочастотный ферроматериал. А вот ферритовые кольца на предпочтительнее выбирать из материала, который будет рассеивать высокочастотные помехи, нежели отражать их снова в провод. Как видите, неправильно подобранное изделие способно ухудшить работу вашего прибора.

Ферритовые цилиндры

Наиболее эффективно справляются с помехами толстые ферритовые цилиндры. Однако следует учитывать, что слишком громоздкие фильтры весьма неудобны в использовании, а результаты их работы едва ли на практике будет сильно отличаться от немного меньших по размерам. Всегда следует использовать фильтры оптимальных габаритов: внутренний диаметр в идеале должен совпадать с проводом, а его ширина должна соответствовать ширине разъема кабеля.

Не стоит также забывать, что с шумами помогают бороться не только ферритовые фильтры. Например, для лучшей проводимости рекомендуется использовать кабеля с большим сечением. Выбирая длину шнура, не стоит делать большой запас длины между подключаемыми устройствами. Кроме того, источником помех может служить и плохое качество соединения провода и разъема.

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д×д×Н, где:

К — это сокращение от слова «кольцо»;

Д — внешний диаметр изделия;

Д — внутренний диаметр ферритового кольца;

Н — высота фильтра.

Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная магнитная проницаемость (20 μ i). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Как еще используют ферритовые кольца

Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.

Заключение

Тем, кто интересуется, как намотать ферритовое кольцо самостоятельно, следует учитывать, что последовательный импеданс, который вносится высокочастотным ферритовым сердечником, запросто можно увеличить, если сделать на нем несколько витков проводника. Как подсказывает теория электротехники, импеданс подобной системы будет увеличиваться пропорционально квадрату числа витков. Но это в теории, а на практике картина несколько отличается вследствие нелинейности ферромагнитных материалов и потерь в них.

Пара витков на сердечнике увеличивает импеданс не в четыре раза, как должно быть, а немного меньше. В результате для того чтобы несколько витков смогли поместиться в кабельном фильтре, следует выбирать кольцо заведомо большего типоразмера. Если же это неприемлемо, и провод должен оставаться той же длины, лучше применять несколько фильтров.

Каждый из нас видел на шнурах питания или на кабелях согласования электронных устройств небольшие цилиндры. Их можно встретить на самых обычных компьютерных системах, как в офисе, так и дома, на концах проводов, которые соединяют системный блок с клавиатурой, мышью, монитором, принтером, сканером и т. д. Данный элемент носит название «ферритовое кольцо» (или ферритовый фильтр). В этой статье мы разберемся, с какой целью производители компьютерной и высокочастотной техники оснащают свою кабельною продукцию упомянутыми элементами.

Основное назначение

Физические свойства

Феррит является ферромагнетиком, не проводящим электрический ток, то есть по сути это магнитный изолятор. В этом материале не создаются и поэтому он весьма быстро перемагничивается – в такт частоте внешних электромагнитных полей. Это свойство материала является основой для эффективной защиты электронных приборов. Ферритовое кольцо, надетое на кабель, способно создать для синфазных токов большой активный импеданс.

Данный материал образуется из химического соединения оксидов железа с оксидами других металлов. Он обладает уникальными магнитными характеристиками и низкой электропроводностью. Благодаря этому ферриты практически не имеют конкурентов среди иных магнитных материалов в высокочастотной технике. Ферритовые кольца 2000нм значительно увеличивают индуктивность кабеля (в несколько сотен или тысяч раз), что обеспечивает подавление высокочастотных помех. Данный элемент устанавливается на шнур при его производстве либо, разрезанный на две полуокружности, надевается на провод сразу после его изготовления. Ферритовый фильтр упаковывается в пластиковый корпус. Если его разрезать, то можно увидеть внутри кусок металла.

А нужен ли ферритовый фильтр? Или это очередной обман?

Компьютеры являются весьма «шумными» (в электромагнитном плане) приборами. Так, материнская плата внутри системного блока способна осциллировать на частоте одного килогерца. Клавиатура обладает микрочипом, который также работает на высокой частоте. Все это приводит к так называемой генерации радиошумов вблизи системы. В большинстве случаев они устраняются при помощи экранирования платы от электромагнитных полей металлическим корпусом. Однако другой источник шумов – это медные провода, которые соединяют различные устройства. По сути, они действуют как длинные антенны, которые улавливают сигналы от кабелей другой радио- и телевизионной техники, и влияют на работу «своего» прибора. Ферритовый фильтр устраняет электромагнитные шумы и сигналы эфирного вещания. Эти элементы преобразуют электромагнитные высокочастотные колебания в тепловую энергию. Вот поэтому их и устанавливают на концах большинства кабелей.

Как правильно выбрать ферритовый фильтр

Чтобы установить на кабель ферритовое кольцо своими руками, необходимо разбираться в типах этих изделий. Ведь от вида провода и его толщины зависит, какой именно фильтр (из какого материала) потребуется использовать. К примеру, кольцо, установленное на многожильный кабель (шнур питания, передачи данных, видео или USB-интерфейс), создает на этом участке так называемый синфазный трансформатор, пропускающий противофазные сигналы, несущие полезную информацию, а также отражает синфазные помехи. В данном случае следует использовать не поглощающий феррит во избежание нарушения передачи информации, а более высокочастотный ферроматериал. А вот ферритовые кольца на предпочтительнее выбирать из материала, который будет рассеивать высокочастотные помехи, нежели отражать их снова в провод. Как видите, неправильно подобранное изделие способно ухудшить работу вашего прибора.

Ферритовые цилиндры

Наиболее эффективно справляются с помехами толстые ферритовые цилиндры. Однако следует учитывать, что слишком громоздкие фильтры весьма неудобны в использовании, а результаты их работы едва ли на практике будет сильно отличаться от немного меньших по размерам. Всегда следует использовать фильтры оптимальных габаритов: внутренний диаметр в идеале должен совпадать с проводом, а его ширина должна соответствовать ширине разъема кабеля.

Не стоит также забывать, что с шумами помогают бороться не только ферритовые фильтры. Например, для лучшей проводимости рекомендуется использовать кабеля с большим сечением. Выбирая длину шнура, не стоит делать большой запас длины между подключаемыми устройствами. Кроме того, источником помех может служить и плохое качество соединения провода и разъема.

Видео: Как правильно намотать длинный провод на ферритовое кольцо или тороидальный сердечник трансформатора

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д д Н, где:

К – это сокращение от слова «кольцо»;

Д – внешний диаметр изделия;

Д – внутренний диаметр ферритового кольца;

Н – высота фильтра.

Видео: Как правильно пропитать трансформатор намотанный на ферритовом кольце компаундом эпоксидной смолой

Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная (20 &mu- i). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Как еще используют ферритовые кольца

Кроме общеизвестного применения в качестве высокочастотной защиты, ферромагнитные материалы используются для изготовления трансформаторов. Их часто можно увидеть в техники. Общеизвестно, что трансформатор на ферритовом кольце весьма эффективен в балансных смесителях. Однако не всем известно, что существует возможность «растягивания» балансировки. Данная модификация трансформатора способна выполнять операцию балансирования более точно. Кроме того, широко применяются трансформаторы на ферритовых кольцах для согласования выходных и входных сопротивлений каскадов транзисторных устройств. При этом трансформируются активное и Благодаря последнему это устройство можно применить для изменения диапазонов перестройки емкости. «Растягивающие» трансформаторы хорошо работают при частотах ниже 10 МГц.

Заключение

Тем, кто интересуется, как намотать ферритовое кольцо самостоятельно, следует учитывать, что последовательный импеданс, который вносится высокочастотным ферритовым сердечником, запросто можно увеличить, если сделать на нем несколько витков проводника. Как подсказывает теория электротехники, импеданс подобной системы будет увеличиваться пропорционально квадрату числа витков. Но это в теории, а на практике картина несколько отличается вследствие нелинейности ферромагнитных материалов и потерь в них.

Пара витков на сердечнике увеличивает импеданс не в четыре раза, как должно быть, а немного меньше. В результате для того чтобы несколько витков смогли поместиться в кабельном фильтре, следует выбирать кольцо заведомо большего типоразмера. Если же это неприемлемо, и провод должен оставаться той же длины, лучше применять несколько фильтров.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

В нашем быту появилось огромное множество средств вычислительной техники, которая работает на токах высокой частоты. Ведь чем выше частота, тем выше скорость обработки информации.

Однако, высокочастотные токи накладывают ряд технических ограничений на соединительные кабели для передачи таких сигналов. В первую очередь это связано с побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН).

Простейший способ борьбы с ПЭМИН – увеличить индуктивность.

Индуктивность – это показатель соотношения величины силы тока, проходящего через контур, и создаваемого им магнитного потока. Если речь идет о прямолинейных проводах, то под индуктивностью подразумевается величина, характеризующая энергию магнитного поля (здесь ток считается постоянной величиной).

Индуктивность можно увеличить применением специального ферритового кольца. Как выглядят на кабелях ферритовые фильтры, можно посмотреть на фото ниже.

Ферритовые кольца – это компоненты электрической цепи, которые используются как пассивные элементы для фильтрации высокочастотных помех за счет повышения индуктивности проводника и поглощения помех, превышающих заданный порог.

Такие свойства ферритовому фильтру придает материал, из которого он изготовлен – феррит.

Феррит – это общее название соединений на основе оксида железа и оксидов других металлов. Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетиков и полупроводников (иногда диэлектриков) и потому используются в качестве сердечников катушек, постоянных магнитов, выступают в качестве поглотителей электромагнитных волн высоких частот и т. д.

Ферритовые кабельные фильтры с защелкой — принцип работы

Работа ферритового фильтра напрямую зависит от характеристик материала, из которого он изготовлен. За счет специальных добавок оксидов различных металлов меняются свойства феррита.

Принципиально различают несколько способов применения ферритовых колец:

  1. На одножильных (однофазных) проводах он может, наоборот, поглощать излучение в определенном диапазоне, преобразуя наводки в тепловую энергию. Таким образом негативные частоты могут поглощаться (отсекаться) ферритовым кольцом.
  2. На одножильных проводах, где он работает как своеобразный усилитель, так как возвращает часть высокочастотного магнитного поля обратно в кабель, что приводит к усилению сигнала в заданном диапазоне.
  3. На многожильных проводах феррит работает как синфазный трансформатор, который пропускает несимметричные сигналы в кабеле (импульсы тока, например, в кабелях передачи данных или в цепях питания постоянным током) и гасит симметричные сигналы (которые потенциально могут вызываться в таких кабелях только электромагнитными наводками).

Где использовать и как выбрать ферритовый фильтр

Если говорить о практике применения, то на кабелях питания ферритовые кольца применяются для уменьшения помех, которые могут создать сами кабели, а на сигнальных (передающих данные) ферриты гасят возможные внешние помехи и наводки.

Ферритовые кабельные фильтры могут быть встроенными (кабель продается уже с ферритовым кольцом) или отдельными (чаще всего это защелкивающиеся вокруг провода модели), которые не требуют каких-либо доработок самого кабеля.

Провод может вставляться в центр ферритового фильтра (получается одновитковая катушка), а может образовывать вокруг кольца несколько витков (тороидальная обмотка). Последний способ значительно увеличивает эффективность работы фильтра.

Чтобы подобрать ферритовое кольцо под заданные требования, нужно знать характеристики материала, из которого оно изготовлено и габариты изделия.

Для примера ниже в таблице обозначены основные характеристики ферритовых фильтров, предлагаемых на рынке.

Маркировка RF-35М RF-50М RF-70М RF-90М RF-110S RF-110A RF-130S RF-130A
Импеданс, Ом (для частоты в 50 Мгц) 165 125 95 145 180 180 190 190
График зависимости импеданса от частоты, на рисунке № 4 5 6 7 3 8 3 3
Диаметр
отверстия, мм
3.5 5 7 9 11 11 13 13
Размер, мм 25х12 25х13 30х16 35х20 35х20 33х23 39х30 39х30
Вес, г 6 6.5 12 22 44 40 50 50

График зависимости частоты и импеданса

Импеданс – это полное внутреннее сопротивление элемента электрической цепи к переменному (гармоническому) току (сигналу). Измеряется, как и обычное сопротивление, в омах.

Еще одним немаловажным параметром ферритовых фильтров является их магнитная проницаемость.

Магнитная проницаемость – это коэффициент, который характеризует связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля в веществе.

Исходя из вышесказанного, для того, чтобы обозначить основные свойства ферритовых фильтров, производители прибегают к следующей маркировке:

3000HH D * d * h, где:

  1. 3000 – это показатель начальной магнитной проницаемости феррита,
  2. HH – это марка феррита (чаще всего это HH – ферриты общего назначения, или HM – для слабых магнитных полей),
  3. D – наибольший (внешний) диаметр,
  4. d – меньший (внутренний) диаметр,
  5. h – высота тороида.

Приведем типовые примеры применения ферритов:

  • Марка 100НН может использоваться для кабелей с частотами до 30 МГц,
  • 400НН — с частотами не выше 3,5 МГц,
  • 600НН — с частотами до 1,5 МГц
  • 1000НН — до 400 кГц.

То есть, к примеру, антенный ферритовый фильтр должен быть марки HH.

А вот ферритовый фильтр для USB кабеля лучше всего выбрать с маркой HM (для кабелей со слабым магнитным полем).

Соотношение марок и частот выглядит следующим образом:

  • 1000НМ — используется с кабелями, работающими с частотой не более 1 МГц,
  • 1500НМ — не более 600 кГц,
  • 2000НМ и 3000НМ — не свыше 450 кГц.

В большинстве случаев достаточно подобрать правильный ферритовый фильтр и защелкнуть его на кабеле ближе к месту подключения к прибору.


Схема наматывания витков вокруг ферритового кольца

Однако, в отдельных случаях, для увеличения импеданса можно сделать кабелем несколько витков вокруг кольца феррита и тогда импеданс будет возрастать кратно квадрату числа витков. То есть с двух витков в 4 раза, а с 3 – уже в 9 раз.

На практике, конечно, реальный показатель увеличения немного меньше теоретического.

Для того чтобы после наматывания ферритовое кольцо защелкнулось, необходимо заранее определиться с количеством витков провода и рассчитать внутренний диаметр фильтра, чтобы он закрылся, не передавив кабель.

Рассмотрим как сделать схему преобразователя для питания сверхъяркого светодиода. Такая схема может стать хорошим стартом для практического изучения электроники. На основе этого преобразователя в дальнейшем соберем своими руками несколько интересных и полезных электронных самоделок.

Как сделать преобразователь напряжения своими руками

Первая трудность в сборке схемы это приобретение ферритового кольца. Ферритовые кольца неотъемлемая часть устройств с импульсными источниками питания (компьютеры, телевизоры, мониторы, видеомагнитофоны и т.д.) Найти такую старую или сломанную технику не составит труда. Например, несколько колец можно найти в блоке питания компьютера в дросселях фильтра питания. Дроссели удаляются с платы, обмотки демонтируются освобождая ферритовое кольцо.

Блок питания компьютера

Добытые дроссели

Вторая трудность в сборке схемы это поиск обмоточного провода. Провод также легко доступен, два куска провода в изоляции легко добыть из сетевого интернет кабеля типа UTP, двух проводков длиной 0,5-1 м вполне хватит.

Кусок кабеля UTP

Проводники для намотки

Радиодетали, также выпаиваются из устаревшей или неисправной техники. Необходимо одно сопротивление номиналом 300 Ом — 10 кОм, любой транзистор n-p-n структуры и конечно светодиод. Цоколевку транзистора определяем задав в поисковике запрос «маркировка транзистора datashit». Допустимо установить в схему транзисторы структуры p-n-p, но для этого необходимо будет поменять полярность питания схемы и светодиода.

Сборка тороидального трансформатора показана на видео. Обмотки наматывается своими руками сразу в два провода. Средняя точка формируется соединением начала одной обмотки с концом другой. Смотри фото. Количество витков 10-30 витков.

Намотка проводов

Обмотки трансформатора

Формирование средней точки

Правильно собранная схема начинает работать сразу. Применение тороидального трансформатора, по сравнению со схемой , резко повышает КПД и экономичность схемы преобразователя. Преобразователь запустится даже при подаче напряжения 0,3 вольта(!) и выдаст напряжение для работы светодиода 2,5-3 Вольта. Если есть вопросы — спрашивайте!

Импульсный блок питания из энергосберегающей лампы

Энергосберегающие лампы набирают все большую популярность, позволяя сберегать энергию, они еще обладают ровным белым светом, так же есть лампы теплого света, схожие цветом свечения с лампами накаливания. Но к сожалению, энергосберегающие лампы тоже не вечны, кто-то их просто выбрасывает, а кто-то … делает из них полезные самоделки.

В этой статье рассмотрим как сделать простой импульсный блок питания из энергосберегающей лампы. В большинстве случаев в энергосберегающей лампе из строя выходят нити накала, находящиеся в колбе, а  электронная часть остается целой.

Берем неисправную энергосберегающую лампу. И при помощи отвертки поддеваем две половины корпуса. Проходим по контуру и поочередно отгибаем одну половину от другой.

Далее откусываем провода идущие к лампе и патрону. Достаем плату.

Примерно все энергосберегающие лампы сделаны по такой схеме:

Для того, чтобы сделать импульсный блок питания, мы изменим ее к такому виду:

Сначала убираем все штырьки, два конденсатора и диоды(если они есть), у меня как видно на фото, их не было.

Снимаем импульсный дроссель, тут возможны два варианта, первый — это в свободное место дросселя наматывается вторичная обмотка и он устанавливается обратно на плату. В таком случае получить большую мощность не получится. Второй способ — мотается импульсный трансформатор например на ферритовом кольце. При установке радиаторов на транзисторы, можно получить мощность 100Вт и более.

Мне большая мощность была не нужна, целью было запитать метр белой светодиодной ленты, для изготовления чего-то наподобие кухонного ночника :). Напряжение питания также выбрал  около 8-10 Вольт, чтобы лента светилась не сильно ярко, в таком режиме работы она прослужит гораздо дольше.

Дроссель снят, разбираем его, это сделать достаточно легко, разматываем желтую синтетическую пленку, и вынимаем две половинки феррита. Перед тем как наматывать вторичную обмотку, необходимо сделать изоляцию, просто намотать на первичную обмотку электрокартон, простую бумагу, или же сантехническую фум ленту. Далее мотаем несколько витков.

Также делаем изоляцию и выводим края обмотки.

Собираем трансформатор в обратной последовательности, я воспользовался клеем типа «Секунда».

Устанавливаем трансформатор на плату. Соединяем перемычкой Р1 и Р4 (смотрите по схеме).

Для тестирования я подключил остаток мотка светодиодной ленты, предварительно выпрямив напряжение при помощи диода и конденсатора. Напряжение на выходе получилось 9 Вольт.

Всё импульсный блок питания из энергосберегающей лампы готов, работает, на плате ничего не греется.

Как намотать импульсный трансформатор

Импульсные трансформаторы

применяются в современных электронных устройствах, летательных аппаратах, установках связи, автоматики и других областях техники. Это связано с тем, что для многих электрофизических экспериментов требуются электрические токи, достигающие сотен килоампер при огромных напряжениях, несколько мегавольт.

Как намотать импульсный трансформатор

Необходимо

Ферритовый сердечник, медная проволока, изолирующая прокладка (стеклохолст, кепер или ФУМ лента, бумага), электрокартон, паяльник, аспирин

Инструкции

Шаг 1

Возьмите ферритовую бусину.Подготовьте его к дальнейшей работе – затупите, острые края сердечника снаружи и внутри закруглите наждачной бумагой. Это делается для того, чтобы провод не повредил изоляционную прокладку.

Шаг 2

Возьмите стеклоткань, лакоткань, лавсановую пленку, шовную ленту или бумагу и оберните ею ферритовый сердечник. Эта изолирующая прокладка предотвратит перекрытие между первичной обмоткой и ней. Если проволока имеет толщину более 1-2 мм, то целесообразнее использовать киперную ленту. Также можно использовать ФУМ-ленту (фторопласт), которая применяется при сантехнических работах.

Шаг 3

Этот материал удобен в работе, но фторопласты имеют хладнотекучесть, а в местах острых кромок ферритового кольца давление проволоки может быть высоким. Поэтому при использовании этой ленты прокладывайте по краю кольца полоску бумаги (обычной) или электрокартона. Намотайте изоляционную ленту с нахлестом предыдущего витка на следующий с внешней стороны ферритового кольца. За счет этого снаружи утеплитель двухслойный, а внутри четырехслойный. Для этой работы используйте монтажный крюк, который можно сделать из велосипедных спиц или проволоки.

Шаг 4

Возьмите два куска толстой медной проволоки. Сделайте из них челнок. Необходимая длина обмоточной проволоки: длина одного витка умножается на количество витков. Оставьте небольшую поправку и погрешность. Например, 35 (мм) * 110 (витков) * 1, 1 (раз) = 4235 (мм). Начало обмотки необходимо надежно закрепить. При использовании пайки надежно закройте это место электрокартоном. Концы обмоток (при использовании пайки) также изолируйте электрокартоном и хлопчатобумажными нитками.Закрепите концы нитей каплей канифоли.

Шаг 5

Возьмите изоленту. Оберните его в два слоя вокруг первичной обмотки. Надежно изолирует вторичные цепи от сети освещения. При использовании проволоки диаметром более 1 мм лучше использовать киперную ленту.

Базовая электроника – Классификация трансформаторов

В предыдущей статье мы узнали об основных понятиях трансформатора. Трансформатор — это просто пара катушек индуктивности, магнитно связанных для обеспечения электромагнитной индукции между ними.С помощью трансформаторов напряжение переменного тока можно повышать или понижать с минимальными затратами без каких-либо хлопот. Повышение или понижение напряжения постоянного тока требует сложной и дорогой схемы. Вот почему переменный ток используется для распределения электроэнергии, хотя большинство электронных приборов используют для своей работы постоянный ток. Электронные приборы преобразуют сеть переменного тока в постоянный для своей работы.

Трансформаторы

бывают разных форм, размеров и конструкций. Трансформаторы можно классифицировать по материалу сердечника, геометрии и конструкции, уровням напряжения и использованию.

Основные классификации следующие:

  • Многослойный железный сердечник
  • Ферритовый сердечник
  • Железный сердечник из порошка
  • Воздушное ядро ​​

Классификация геометрии следующая:

  • Коммунальные услуги
  • Соленоидальный сердечник
  • Тороидальный сердечник
  • Ядро горшка

Классификация уровней напряжения следующая:

  • Повышающий уровень
  • Понижающий
  • Изоляция

Классификация использования следующая:

  • Мощность
  • Измерение
  • Распределение
  • Импульс
  • Аудио
  • ЕСЛИ
  • РФ

Сердечники трансформатора
При конструировании любого трансформатора производители стараются обеспечить максимальную магнитную связь между двумя индукторами.Магнитную связь можно увеличить во много раз, используя в качестве сердечника ферромагнитный материал или порошковое железо. Пара катушек индуктивности, намотанных на ферромагнитный сердечник, имеет гораздо лучший коэффициент связи по сравнению с трансформатором с воздушным сердечником. Однако использование ферромагнитного сердечника имеет свои ограничения. Ферромагнитные сердечники имеют некоторые потери энергии из-за гистерезиса и вихревых токов, а также ограничены по токопроводящей способности. Помимо этих ограничений, выбор материала сердечника также ограничивает частотный диапазон трансформатора.По типу используемого сердечника трансформаторы классифицируются следующим образом:

Трансформаторы из многослойного железа – В этих трансформаторах в качестве материала сердечника используется кремнистая сталь. Кремнистую сталь еще называют трансформаторным железом или просто железом. Кремнистая сталь ламинируется в слои, чтобы избежать потерь из-за вихревых токов и гистерезиса. Вихревые токи представляют собой круговые токи, протекающие в магнитном материале при намагничивании. Вихревые токи приводят к потере энергии магнитным сердечником в виде тепла. Гистерезис — это тенденция магнитного сердечника медленно воспринимать колебания магнитного потока. Из-за потерь на гистерезис и вихревые токи эти трансформаторы подходят только для частоты 60 Гц и других низких частот звукового диапазона. При увеличении частоты выше нескольких килогерц внутренние потери в сердечнике возрастают сверх допустимых пределов.

Ферритовый сердечник – Ферритовые сердечники обладают высокой проницаемостью и требуют меньшего количества витков катушки. Однако на частотах выше нескольких мегагерц такие сердечники начинают демонстрировать значительные потери энергии из-за вихревых токов и гистерезиса.Вот почему эти трансформаторы подходят для частот выше звуковых частот до нескольких мегагерц.

Порошковый железный сердечник – Порошковый железный сердечник также обладает высокой проницаемостью и меньшими потерями из-за гистерезиса и вихревых токов по сравнению с ферритовыми сердечниками. По мере увеличения частоты потребность в высокой проницаемости уменьшается. Трансформаторы с сердечником из порошкового железа подходят для очень высоких частот до 100 МГц. Поскольку нет необходимости в высокой проницаемости на очень высоких частотах выше 100 МГц, трансформаторы с воздушным сердечником более подходят из-за их энергоэффективности.

Трансформаторы с воздушным сердечником – В трансформаторах с воздушным сердечником как первичная, так и вторичная катушки намотаны на диамагнитный материал. Магнитная связь в таких трансформаторах происходит по воздуху. В таких трансформаторах не только низкая индуктивность обеих катушек, но и взаимная индуктивность также очень мала, поэтому магнитная связь между катушками очень мала. Эти трансформаторы не имеют потерь энергии из-за гистерезиса или вихревых токов, а также способны уменьшать большие токи.Такие трансформаторы подходят для применений с высоким напряжением, где энергоэффективность является первоочередной задачей, например, распределительные трансформаторы. Они также подходят для очень высоких радиочастотных приложений выше 100 мегагерц. На высоких радиочастотах значение требуемой индуктивности невелико, что может быть легко достигнуто с помощью катушек индуктивности с воздушным сердечником, а энергоэффективность является основной задачей схем УКВ.

Следует отметить, что следующий символ обозначает трансформаторы с воздушным сердечником:

Трансформаторы с магнитным сердечником обозначаются символом, в котором между символами катушек добавлены две параллельные линии следующим образом:

Геометрия и конструкция трансформатора
Трансформаторы также можно классифицировать по форме и геометрии.Форма трансформатора зависит от типа катушки индуктивности, используемой в его конструкции, и формы его сердечника. Любой трансформатор представляет собой пару катушек индуктивности, намотанных на один сердечник. Классификация следующая:

Силовые трансформаторы — Силовые трансформаторы представляют собой силовые трансформаторы, в которых в качестве материала сердечника используется многослойное железо. Эти трансформаторы с железным сердечником имеют различные формы сердечника, такие как E, L, U, I и т. д., они громоздки и тяжелы. Наиболее распространенной формой сердечника, используемой в этих трансформаторах, является сердечник E или сердечник E-I, потому что многослойный сердечник имеет форму буквы «E» с стержнем, расположенным на открытом конце «E» для завершения конструкции.Катушки наматывают на сердечник оболочковым или стержневым способом. В оболочечном методе обе катушки наматываются на средний стержень буквы «Е» друг над другом. Это обеспечивает максимальную магнитную связь между катушками, но за счет высокой емкости между катушками. Метод оболочки также ограничивает пропускную способность трансформатора по току. В сердечниковом методе одна катушка наматывается на верхний стержень буквы «Е», а другая — на нижний. Магнитная связь между катушками возникает только за счет магнитного потока через сердечник.Метод с сердечником значительно снижает емкость между катушками и позволяет работать с высокими напряжениями. В качестве трансформаторов частоты 60 Гц и других преобразователей звуковой частоты чаще всего используются трансформаторы коммунального назначения с сердечником E-I, имеющим оболочечную или сердечную обмотку.

Трансформаторы с соленоидной катушкой – Трансформаторы с соленоидным сердечником обычно используются в качестве рамочных антенн для радиочастотных цепей. Эти трансформаторы имеют первичную и вторичную обмотки на цилиндрическом сердечнике (ферритовом или порошковом железе).Катушки либо наматываются друг на друга, либо раздельно. В таких трансформаторах первичка улавливает радиосигналы, а вторичка обеспечивает согласование импеданса с первым каскадом усилителя радиосхемы. Такие трансформаторы были довольно распространены в портативном оборудовании радиосвязи.

Трансформатор соленоидной катушки по сравнению с тороидальной катушкой. (Изображение: Академия Литс)

Трансформаторы с тороидальным сердечником – Трансформаторы с тороидальным сердечником имеют первичную и вторичную обмотку на тороидальном сердечнике, а катушки могут быть намотаны друг над другом или раздельно. Тороидальные сердечники являются лучшей альтернативой соленоидальным сердечникам в радиочастотных цепях. Они удерживают магнитный поток внутри сердечника, так что эти трансформаторы могут быть установлены непосредственно без какого-либо дополнительного экранирования, при условии, что катушки изолированы. Помимо отсутствия электромагнитных помех, тороидальные сердечники также обеспечивают более высокую индуктивность на виток катушки. Поскольку магнитный поток остается внутри сердечника, трансформаторы с тороидальным сердечником имеют лучшую магнитную связь между катушками.

Трансформаторы с горшковым сердечником – Первичная и вторичная обмотки трансформаторов с горшковым сердечником намотаны на одной из половин либо друг над другом, либо рядом друг с другом.Сердечники потенциометра обеспечивают максимально возможную индуктивность с очевидным преимуществом самоэкранирования. Одним из основных недостатков трансформаторов с горшковым сердечником является емкость между катушками. Из-за емкости между катушками и необычно высокой индуктивности обеих катушек трансформаторы с горшковым сердечником подходят только для низких частот. На высоких частотах требуемое значение индуктивности невелико, и емкостное реактивное сопротивление необходимо минимизировать.

Уровни напряжения трансформаторов
Трансформатор чаще всего используется для снижения напряжения переменного тока.Трансформатор может повышать, понижать или оставлять нетронутыми уровни переменного напряжения. Это самая простая, но самая важная классификация трансформаторов. Они следующие:

Повышающий трансформатор — В повышающем трансформаторе вторичная обмотка имеет большее число витков, чем первичная. Поскольку отношение витков первичной обмотки к вторичной меньше 1, напряжение, приложенное к первичной обмотке, увеличивается до более высокого напряжения во вторичной обмотке. Следовательно, это происходит за счет более низких уровней тока во вторичной обмотке. Повышающие трансформаторы используются в стабилизаторах и инверторах, где необходимо преобразовать более низкое напряжение переменного тока в более высокое. Они также используются в электросетях для повышения уровня переменного напряжения перед распределением.

Архитектура уровня напряжения повышающего трансформатора, в которой вторичная обмотка имеет большее число витков, чем первичная. (Изображение: top-ee.com)

Понижающие трансформаторы – В понижающем трансформаторе первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная.Поскольку отношение витков первичной обмотки ко вторичной больше 1, вторичное напряжение ниже первичного. Понижающие трансформаторы обычно используются в электронных приложениях. Для работы электронных схем обычно требуется 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 18 В или 24 В. Понижающие трансформаторы обычно используются в цепях электропитания перед выпрямителями для понижения напряжения сети переменного тока 120 В или 240 В до требуемых уровней низкого напряжения. В распределении электроэнергии понижающие трансформаторы используются для снижения высокого напряжения для подачи сетевого питания на полюса.Это обеспечивает энергоэффективность и экономичность распределения электроэнергии.

Архитектура напряжения понижающего трансформатора, в которой первичная обмотка имеет большее число витков, чем вторичная. (Изображение: top-ee.com)

Изолирующие трансформаторы – Изолирующие трансформаторы имеют одинаковое количество витков в первичной и вторичной обмотках. Поскольку отношение количества витков первичной обмотки к вторичной равно 1, уровни напряжения остаются одинаковыми на обеих обмотках. Эти трансформаторы используются для обеспечения гальванической развязки между электронными цепями или для подавления передачи шума от одной цепи к другой.Изолирующие трансформаторы должны иметь высокую индуктивную связь и минимальную емкостную связь. Вот почему эти трансформаторы спроектированы таким образом, чтобы иметь минимальное количество витков на отдельных катушках, намотанных на сильномагнитном и самоэкранированном сердечнике.

Разделительные трансформаторы также используются для соединения симметричных и несимметричных цепей. Балансные схемы — это те, которые могут быть подключены к порту любым способом. Несимметричные цепи — это те, которые должны быть подключены к порту определенным образом.Сбалансированные и несимметричные нагрузки можно подключить через изолирующий трансформатор, заземлив центральный вывод на симметричной стороне. Если симметричная и несимметричная нагрузки имеют одинаковый импеданс, то изолирующий трансформатор должен иметь коэффициент трансформации, равный 1. Если симметричная и несимметричная нагрузка имеют разные коэффициенты импеданса, коэффициент витков должен быть соответственно согласован с квадратом коэффициента импеданса. Разделительные трансформаторы также используются для соединения каскадов усилителей в радиочастотных передатчиках и приемниках.

В следующей статье мы продолжим классификацию трансформаторов по назначению. По использованию трансформаторы в целом относятся либо к электрическому, либо к электронному домену. В области электротехники трансформаторы обычно классифицируют по их применению. В электронной области легко и очевидно классифицировать трансформаторы по частоте сигнала их работы.


Filed Under: Tutorials

 


Magnetics — Производитель ферритовых сердечников

Широкополосные трансформаторы

Низкие потери, высокая µ (проницаемость), хорошая частотная характеристика

Дж, Ш, М* Герметичные сердечники, тороидальные сердечники, сердечники E, U и I, RM, сердечники EP
Синфазные дроссели Очень высокий µ Дж, Ш, М* Тороиды, сердечники E
Преобразователь и инвертор Трансформаторы Низкие потери, высокое насыщение Ф, Л, П, П, Т Тороидальные сердечники, сердечники E, U и I, сердечники Pot, сердечники RS, планарные сердечники
Катушки индуктивности дифференциального режима Низкие потери, высокая температурная стабильность, хорошая стабильность в условиях нагрузки Ф, П, Р, Т Герметичные сердечники с зазором, сердечники EP, сердечники E, сердечники RM, сердечники Planar, сердечники PQ
Узкополосные трансформаторы Умеренная добротность, высокое значение µ, высокая стабильность Ф, Дж Сердечники Pot, Toroids, RM сердечники, сердечники EP
Противошумовые фильтры Высокий µ, хорошая частотная характеристика Дж, Ш, М Тороиды
Силовые индукторы Низкие потери при высокой плотности потока и температуре, высокое насыщение, хорошая стабильность в условиях нагрузки Ж, Л, П, П Сердечники Pot, E, PQ, RM, Planar
Силовые трансформаторы Высокий µ и низкие потери при высоких плотностях потока и температурах, высоком насыщении, малых токах возбуждения Ф, Л, П, П, Т Герметичные сердечники без зазоров, сердечники E, U и I, тороидальные сердечники, сердечники EP, сердечники RS, сердечники DS, сердечники PQ, планарные сердечники
Импульсные трансформаторы High µ, низкие потери, высокое насыщение B Дж, Ш, М Тороиды
Телекоммуникационные катушки индуктивности Низкие потери, высокая температурная стабильность, хорошая стабильность в условиях нагрузки Ф, П, Р, Т Сердечники Pot, сердечники EP, сердечники E, сердечники RM, сердечники Planar

12 шагов проектирования импульсных трансформаторов : The Talema Group

Разработка магнитных компонентов для SMPS может быть сложной задачей из-за растущих требований к современным конструкциям электроники. Выполнение этих 12 шагов может помочь инженерам справиться с трудностями и обеспечить успешный проект.

Следующие параметры необходимы для проектирования магнитных компонентов SMPS:

  • Диапазон входного напряжения
  • Выходное напряжение
  • Выходная мощность или выходной ток
  • Частота переключения
  • Режим работы
  • Максимальный рабочий цикл IC
  • Требования к безопасности
  • Температура окружающей среды
  • Требования к размеру

Шаг 1: Основной выбор

Сделайте предварительный выбор ядра на основе требований к питанию приложения, топологии коммутации и частоты.Ферритовые сердечники — лучший выбор для высокочастотных приложений. Для работы на частотах ниже 500 кГц большинство разработчиков будут использовать материал сердечника с проницаемостью от 2000 до 2500. Проницаемость значительно меняется в зависимости от повышения температуры и рабочей плотности потока. В целом это не повлияет на работу преобразователя, пока сердечник не близок к насыщению, поскольку индуктивность (от которой зависит режим работы) в основном определяется воздушным зазором. Однако повышение температуры и рабочая плотность потока повлияют на потери в сердечнике, и это необходимо учитывать для обеспечения надежной работы.

Форма сердечника

Форма сердечника и конфигурация окна важны для конструкции высокочастотного трансформатора, чтобы минимизировать потери. Площадь окна намотки должна быть как можно шире, чтобы максимизировать ширину намотки и минимизировать количество слоев. Это минимизирует сопротивление обмотки переменного тока.

  • Сердечники EFD и EPC используются, когда требуется низкий профиль.
  • EE и EF являются хорошим выбором и обычно используются либо с вертикальными, либо с горизонтальными шпулями (вертикальные шпули хороши, когда площадь основания ограничена).
  • Сердечники ETD и EER обычно крупнее, но имеют большую площадь обмотки, что делает их особенно подходящими для конструкций с более высокой мощностью и конструкций с несколькими выходами.
  • Ядра PQ дороже, но занимают немного меньше места на печатной плате и требуют меньше оборотов, чем ядра E.
  • Для трансформатора с запасной обмоткой потребуется больший размер сердечника, чем для трансформатора с тройной изоляцией, чтобы оставить место для запасов.
Размер ядра

Существует множество переменных, влияющих на оценку соответствующего размера ядра.

  • Один из способов выбрать правильный сердечник — обратиться к руководству по выбору сердечника производителя.
  • Произведение площади сердечника ( W a A c ), полученное путем умножения площади поперечного сечения сердечника на площадь окна, доступную для намотки, широко используется для первоначальной оценки размера сердечника для данного применения.
  • Возможности обработки мощности ядра не масштабируются линейно с произведением площади или объемом ядра. Трансформатор большего размера должен работать с меньшей удельной мощностью, потому что площадь рассеивающей тепло поверхности не увеличивается пропорционально объему, выделяющему тепло.

В таблице ниже представлен обзор типов сердечников в зависимости от пропускной способности:

Выходной уровень мощности (WATTS) Рекомендуемые основные типы
0-10 EFD15, EF16, EE19, EFD20, EFD25
10-20 EE19, EFD20, EF20, Ei22, efd25
20-30 EI25, EFD25, EFD30, ETD29, EIFD28 (L)
30-50 EI28, EER28 (L), ETD29, EFD30, EER35
50 -70 EER28L, ETD34, EER35, ETD39
70-100 ETD34, EER35, ETD39, EER40
100-150 EI50, EE40, EER42
150-200 150-200 Ei60, ee50, ee60, eer49
200-500 ETD44, ETD49, E55
> 500 ETD59, E65, E70, E80

The W A A C / отношение выходной мощности получается:

K f = форм-фактор; для прямоугольной волны K f = 4
K u = коэффициент использования окна
J = плотность тока
B max = рабочая плотность потока
F = частота переключения
P o = выходная мощность

Шаг 2: Значение произведения вольт-времени (В-мкс)

Определите значение VT на основе максимально допустимого рабочего цикла и частоты

Шаг 3: Основные повороты

Определите минимальное количество витков первичной обмотки, необходимое для поддержки значения V-T в наихудшем случае.

Примечание: B < 0,3T для феррита

Шаг 4: Коэффициент поворота

Рассчитать соотношение витков вторичной и первичной обмотки

Примечание: падение напряжения на диоде В = 0,5–1 В

Шаг 5: Второстепенные повороты

Выберите точный первичный и вторичный подсчет оборотов, который будет использоваться на основе N p и N s /N p .

Шаг 6: Первичная индуктивность

Расчет необходимой первичной индуктивности:

В таблице ниже приведены типичные показатели эффективности:

Топология
Топология Диапазон эффективности (η)
> 70%
> 85%
Push-Trav > 90%
Полумостовой > 90%
Полный мост > 90%

Шаг 7: Воздушный зазор

Трансформатор наименьшего размера и самой низкой стоимости достигается за счет полного использования сердечника. В конкретном приложении оптимальное использование сердечника связано с конкретной оптимальной длиной зазора сердечника.

Зазор сердечника будет определяться количеством первичных витков и характеристикой индуктивности. Проектировщик проверит, достаточно ли зазора для предотвращения насыщения сердечника.

Примечание. В топологиях двухтактного, прямого, полумостового и полномостового преобразователей воздушный зазор обычно не требуется, поскольку это фактически настоящее действие трансформатора.

Шаг 8: Размер провода

После того, как все витки обмотки определены, размер провода должен быть правильно выбран, чтобы свести к минимуму потери проводимости обмотки и индуктивность рассеяния.Потери в обмотке зависят от действующего значения тока, длины и ширины провода, а также конструкции трансформатора.

  • Размер провода можно определить по среднеквадратичному току обмотки.
  • Потери в обмотке зависят от сопротивления провода.
  • Сопротивление состоит из сопротивления постоянному току и сопротивления переменному току. На низких частотах R DC >> R AC , R AC можно эффективно игнорировать.
  • На высоких частотах может потребоваться использование многожильного/многожильного провода или фольги для минимизации сопротивления переменному току.
  • Из-за скин-эффекта и эффекта близости проводника диаметр провода/пряди должен быть меньше 2*Δ d  ( Δ d = глубина скин-эффекта)
  • Предположим, плотность тока обычно 3–6 А/мм 2 .

Шаг 9: Коэффициент заполнения

Коэффициент заполнения означает площадь намотки на всю площадь окна сердечника (должно быть < 1). Для первоначальных проектов рекомендуется использовать коэффициент заполнения не более 50%.Для трансформаторов с высокой плотностью мощности и несколькими выходами этот коэффициент может потребоваться дополнительно уменьшить.

  • После определения размеров проводов необходимо проверить, сможет ли площадь окна с выбранным сердечником вместить рассчитанные обмотки. Площадь окна, необходимая для каждой обмотки, должна быть рассчитана соответственно и сложена, также должны быть приняты во внимание площадь межобмоточной изоляции, бобины и пространства, существующие между витками.
  • На основе этих соображений общая требуемая площадь окна затем сравнивается с доступной площадью окна выбранного ядра. Если требуемая площадь окна больше выбранной, то необходимо либо уменьшить сечение провода, либо выбрать сердечник большего размера. Конечно, уменьшение сечения провода увеличивает потери трансформатора в меди.

Этап 10: Потери в сердечнике

В трансформаторе потери в сердечнике зависят от напряжения, приложенного к первичной обмотке.В индукторе это функция переменного тока, проходящего через индуктор. В любом случае для оценки потерь в сердечнике необходимо определить рабочий уровень плотности потока. Зная частоту и уровень B, потери в сердечнике можно оценить по кривым потерь в сердечнике из материала.

Шаг 11: Потеря меди

В трансформаторе потери в меди зависят от сопротивления постоянному и переменному току.

Шаг 12: Повышение температуры

Повышение температуры важно для общей надежности цепи.Пребывание ниже заданной температуры гарантирует, что изоляция проводов действительна, температура ближайших активных компонентов не выходит за пределы их номинальной температуры, а общие температурные требования соблюдены. Может произойти тепловой разгон, в результате чего сердечник нагреется до температуры Кюри, что приведет к потере всех магнитных свойств и катастрофическому отказу. Общие потери измеряются в ваттах, а площадь поверхности в см 2 .

Конструкция трансформатора

Конструкция трансформатора оказывает большое влияние на индуктивность рассеяния первичной обмотки.Индуктивность рассеяния приводит к скачку напряжения при выключении полупроводникового ключа, поэтому минимизация индуктивности рассеяния приведет к более низкому скачку напряжения и снижению или даже отсутствию требований к демпфирующей цепи на первичной обмотке.

Для минимизации индуктивности рассеяния используются следующие методы:

  • Обмотки трансформатора всегда должны располагаться концентрично, т. е. располагаться друг над другом для максимального сцепления, по этой причине не следует использовать разъемные и многосекционные катушки.
  • Использование разделенной первичной обмотки, где первый слой обмотки является самой внутренней обмоткой, а второй слой намотан снаружи.
  • В трансформаторе с несколькими выходами вторичная обмотка с наибольшей выходной мощностью должна располагаться ближе всего к первичной для наилучшей связи и минимальной утечки.
  • Вторичные обмотки с несколькими витками должны быть разнесены по ширине окна шпульки, а не сгруппированы вместе, чтобы максимизировать связь с первичной обмоткой.Использование нескольких параллельных жил является дополнительным методом увеличения коэффициента заполнения и соединения обмотки с несколькими витками.
  • Чтобы свести к минимуму индуктивность рассеяния и при этом выполнить требования к изоляции, спроектируйте обмотки с использованием проводов с тройной изоляцией и минимального количества слоев ленты.

Конструкция с краевой намоткой или конструкция с тройной изоляцией используются для соответствия международным стандартам безопасности.

Экранирование трансформатора: Использование флюсовой ленты (медного экрана) вокруг всего трансформатора обеспечивает радиационную защиту по окружности от вихревых токов в трансформаторе.Этот экран представляет собой просто заземленную петлю из медной фольги вокруг всей сборки. Использование этого метода требует тщательного рассмотрения требований к изоляции, а также вопросов утечки и зазоров.

Вакуумная пропитка: Высокопроизводительные приложения, такие как военные, аэрокосмические, медицинские и высоковольтные, часто требуют дополнительного уровня защиты и изоляции. Вакуумная пропитка эпоксидными смолами и/или лаками может обеспечить такой высокий уровень производительности и долговечности.

См. другие сообщения в блоге из категории Switched Mode

  • Бхувана Мадхайян (Bhuvana Madhaiyan) — инженер по проектированию и разработке в Talema India.Она имеет степень бакалавра в области электротехники и электроники Университета Анны в Ченнаи и работает инженером с 2006 года. Бхувана присоединилась к команде Talema в 2007 году.

    Просмотреть все сообщения

типов трансформаторов — Блог AllumiaX

Дата публикации: 26 сентября 2020 г. Последнее обновление: 26 сентября 2020 г. Абдур Рехман

Существуют различные типы трансформаторов, каждый из которых имеет свое применение.Однако основная цель их использования одна и та же – преобразование электроэнергии из одного вида в другой.

В этом блоге мы постараемся рассказать читателям об основах и принципе работы трансформаторов, типах трансформаторов в зависимости от напряжения, среды, использования, конфигурации и места использования, их преимуществах и ограничениях.

👉🏼 Мы запустили новый курс, т. е. IEEE 1584-2018 (Руководство по расчету опасности вспышки дуги) . В этом курсе мы рассказали о введении, истории и некоторых основных изменениях в утвержденном стандарте IEEE 1584-2018.В настоящее время мы предлагаем скидку 50% в течение ограниченного времени. Мы надеемся, что вы присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Трансформатор

Трансформатор — это электрическое устройство, которое можно использовать для передачи энергии от одной цепи к другой с использованием принципов электромагнитной индукции. В трансформаторе есть два типа обмотки: первичная обмотка и вторичная обмотка. Первичная обмотка означает обмотку, к которой подключен источник переменного тока, а вторичная обмотка означает обмотку, к которой подключена нагрузка.Напряжение в цепи будет повышаться или понижаться, но с пропорциональным увеличением или уменьшением номинальных токов.

Принцип работы трансформатора

Работа трансформатора зависит от закона электромагнитной индукции Фарадея. По законам Фарадея

«Скорость изменения потокосцепления во времени прямо пропорциональна ЭДС, индуцированной в проводнике или катушке».

Закон Фарадея

Где,

E = ЭДС индукции

Н = количество витков

dϕ = изменение потока

dt = Изменение во времени

 

 

Типы трансформаторов

Трансформатор

можно классифицировать на основе уровня напряжения, среды, использования, конфигурации и места использования.Теперь подробно поговорим о каждом виде.

1. На основе уровня напряжения

Ниже перечислены типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения.

  • Повышающий трансформатор
  • Понижающий трансформатор
  • Изолирующий трансформатор
В зависимости от уровня напряжения  Напряжение  Количество витков Текущий Номинальное выходное напряжение Использует
Повышающий трансформатор Против > Вп Np < Ns IP-адрес > 220 В — 11 кВ или выше

Распределение электроэнергии

Дверной звонок, преобразователь напряжения и т.д.

Понижающий трансформатор Против < Вп Np >  Ns IP <

40-220В, 220-110В или

110-24В, 20В 10В и т.д.

Силовая передача

(Электростанции. Рентгеновские аппараты, микроволновые печи и др.)

Изолирующий трансформатор Вс = Вп Np = Ns IP = Is Выходное напряжение, идентичное входному, известное как трансформаторы 1:1 Изолирующий барьер для обеспечения безопасности, для подавления шума  

Повышающий трансформатор — это устройство, которое преобразует низкое напряжение на первичной стороне в высокое напряжение на вторичной стороне.Первичная обмотка катушки имеет меньшее число витков, чем вторичная обмотка.

  • Передача электроэнергии на большие расстояния по низкой цене.
  • Помогает уменьшить сопротивление на линии.
  • Способность работать непрерывно.
  • начинает работу сразу после установки без каких-либо задержек.
  • Высокоэффективны и имеют очень небольшие потери.
  • Не требует много времени и денег на обслуживание.
  • Применения ограничены только операциями переменного тока.
  • Использовать круглосуточную систему охлаждения т.е. делать систему громоздкой.

Понижающий трансформатор — это устройство, которое преобразует высокое напряжение на первичной стороне в низкое напряжение на вторичной стороне. Вторичная обмотка катушки имеет меньшее число витков, чем первичная обмотка.

  • Простая передача мощности по низкой цене.
  • Высокая надежность и эффективность.
  • Обеспечивает различные требования к напряжению.
  • Требует тщательного обслуживания, что может привести к повреждению трансформатора.
  • Волатильность стоимости сырья.
  • Устранение неисправности занимает больше времени.

Разделительный трансформатор может быть повышающим или понижающим трансформатором, но значения первичного и вторичного напряжения всегда равны, т. е. соотношение витков всегда равно 1. Это достигается при одинаковом числе витков на первичной и вторичной обмотках.Изолирующие трансформаторы называются «изолированными».

Vs/Vp = Ns/Np    Где Ns=Np

  • Обеспечьте безопасность электронных компонентов и людей от поражения электрическим током.
  • Подавление электрических помех.
  • Позволяет избежать контуров заземления.
  • Обеспечьте доступное питание, даже если устройство сломано.
  • Используются в качестве измерительных трансформаторов
  • Выдержит любое необходимое напряжение.
  • Создает искажения на вторичной стороне при работе в качестве импульсного трансформатора.
  • При работе с импульсным сигналом постоянного тока насыщение сердечника уменьшается.
  • Высокая стоимость.

2. На основе основного носителя

В зависимости от среды сердечника типы трансформаторов перечислены ниже.

  • Трансформатор с воздушным сердечником
  • Трансформатор с железным сердечником
  • Трансформатор с ферритовым сердечником
На основе базовой среды Основной материал Потокосцепление Потери на вихревые токи Нежелание Взаимная индуктивность Эффективность Использует
Трансформатор с воздушным сердечником Немагнитная полоса По воздуху Низкий Высокий Меньше Низкий Радиочастотное приложение
Трансформатор с железным сердечником Несколько пластин из мягкого железа Через связку железных пластин Большой Меньше Высокий Высокий Распределение электроэнергии
Трансформатор с ферритовым сердечником Ферритовый сердечник Через окно или отверстие Очень низкий уровень Очень низкий уровень Очень высокий Очень высокий Импульсный блок питания

Трансформаторы с воздушным сердечником предназначены для передачи высокочастотных токов, т.е.например, используемые в радиопередатчиках и устройствах связи и т. д. Как следует из названия, эти трансформаторы не имеют сплошного сердечника, что делает их очень легкими, что делает их идеальными для портативных электронных устройств небольшого размера. Трансформаторы с воздушным сердечником создают поток с помощью обмоток и проходящего через них воздуха. Это помогает трансформатору с воздушным сердечником полностью устранить нежелательные характеристики ферромагнитного сердечника (потери на вихревые токи, гистерезис, насыщение и т. д.)

  • Нулевые искажения.
  • Нулевое рассеивание качества сигнала.
  • Бесшумная работа.
  • Отсутствие потерь на гистерезис и вихревые токи.
  • Легче по весу.
  • Низкая степень связи (взаимная индуктивность)
  • Не подходит для использования в системах распределения электроэнергии.

В этом типе трансформатора первичная и вторичная обмотки намотаны на несколько железных пластин. Эти железные пластины обеспечивают идеальную связь с генерируемым потоком и выполняют аналогичные функции в диапазоне звуковых частот.Трансформатор с железным сердечником широко используется и очень эффективен по сравнению с трансформатором с воздушным сердечником.

  • Работа с большими нагрузками с низкой частотой.
  • Предлагает меньше сопротивления.
  • Высокоэффективный.
  • Большие потери на вихревые токи

Трансформатор с ферритовым сердечником означает трансформатор, магнитный сердечник которого состоит из феррита. Ферриты представляют собой непроводящие керамические соединения, ферромагнитные по своей природе. Высокая магнитная проницаемость этих трансформаторов делает их идеальными для различных высокочастотных трансформаторов, регулируемых катушек индуктивности, широкополосных трансформаторов, общих модовых дросселей, импульсных источников питания и радиочастотных приложений.

  • Магнитный тракт с низким магнитным сопротивлением.
  • Высокое сопротивление току.
  • Обеспечивает низкие потери на вихревые токи на многих частотах.
  • Высокие значения магнитной проницаемости, коэрцитивной силы и добротности.
  • Низкий коэффициент гистерезиса, чувствительность по постоянному току и искажение сигнала.
  • Легко насыщается (плотность потока насыщения обычно < 0,5 Тл).
  • Проницаемость дрейфует в зависимости от температуры.

3.На основе использования

В зависимости от использования типы трансформаторов перечислены ниже.

  • Силовые трансформаторы
  • Распределительные трансформаторы
В зависимости от использования Типы сети Рабочее состояние Колебания нагрузки Условия обмотки Изолированный уровень Расчетная эффективность Приложение
Силовые трансформаторы Сеть электропередачи более высокого напряжения Всегда работает с полной нагрузкой Очень меньше Первичная обмотка соединена звездой, вторичная — треугольником Высокий Максимальная эффективность при 100% нагрузке Используется на электростанциях и передающих подстанциях
Распределительные трансформаторы Распределительная сеть низкого напряжения Работает при нагрузке ниже полной, так как цикл нагрузки колеблется Очень высокий Первичная обмотка соединена треугольником, вторичная — звездой Низкий Максимальная эффективность при нагрузке от 60% до 70% Используется на распределительных станциях, а также в промышленных и бытовых целях

Основной принцип силового трансформатора заключается в преобразовании входа низкого напряжения в выход высокого напряжения.Этот трансформатор действует как мост между генератором электроэнергии и первичной распределительной сетью. Он имеет сложную конструкцию из-за высокой выработки электроэнергии и в основном устанавливается на генерирующих станциях и передающих подстанциях. Силовые трансформаторы применяются в сетях передачи более высокого напряжения.

  • Подходит для приложений с высоким напряжением (более 33 кВ).
  • Высокий уровень изоляции.
  • Минимизируйте потери мощности.
  • Экономично.
  • Загружается 24 часа на передающей станции, таким образом, потеря ядра и меди будет происходить в течение всего дня.
  • Большой размер.

Распределительные трансформаторы

Распределительные трансформаторы являются понижающими трансформаторами и используются в распределительных сетях промышленного и бытового назначения. Эти трансформаторы преобразуют высокое напряжение сети в напряжение, требуемое конечным потребителем, где электрическая энергия распределяется и используется на стороне потребителя.Эти трансформаторы используются для распределения энергии от электростанции к удаленным местам.

  • Маленький размер.
  • Простая установка.
  • Низкие магнитные потери.
  • Не всегда полностью загружается.
  • Рассчитан на КПД 50-70%.
  • Низкая плотность потока по сравнению с силовым трансформатором.
  • Регулярные колебания нагрузки.
  • Зависит от времени.

4.На основе электроснабжения

В зависимости от конфигурации ниже перечислены типы трансформаторов.

  • Однофазный трансформатор
  • Трехфазный трансформатор
На основе электроснабжения Блок питания Сеть Кол-во катушек Количество клемм Напряжение Возможность передачи энергии Эффективность Использует
Однофазный трансформатор Электропитание через один проводник Простой 2 4 Переноска 230 В Минимум Меньше Для бытовой техники
Трехфазный трансформатор Питание через трехжильный провод Сложный 6 12 Переноска 413v Максимум Высокий

В крупных производствах и для работы с тяжелыми грузами

Силовой или распределительный трансформатор

Когда имеется только одна катушка на первичной стороне и одна катушка на вторичной стороне, такой трансформатор называется однофазным трансформатором.Здесь питание подается через одиночный проводник. Этот тип трансформатора принимает однофазный переменный ток и выдает однофазный переменный ток, как правило, с переменным уровнем напряжения, который работает в единой временной фазе. Эти типы трансформаторов в основном используются в бытовых устройствах.

  • Простая сеть.
  • Экономично.
  • Самый эффективный блок питания переменного тока мощностью до 1000 Вт.
  • Питание только 1-фазной нагрузки.
  • используется для легких грузов и небольших электродвигателей.
  • Минимальная мощность передачи.
  • Сбой питания.

Трехфазный трансформатор означает, что мощность проходит по трем проводникам. Трехфазный трансформатор содержит шесть катушек, три катушки на первичной стороне и три катушки на вторичной стороне. Этот тип трансформатора принимает трехфазный переменный ток и выдает трехфазный переменный ток, как правило, с переменным уровнем напряжения, который работает в единой временной фазе.Эти типы трансформаторов в основном используются в качестве силовых или распределительных трансформаторов  

  • Большие двигатели или материалы для тяжелых грузов.
  • Передача энергии на большие расстояния посредством магнитного поля.
  • Максимальная мощность передачи.
  • Сбоев питания не происходит.
  • Требуется много систем охлаждения в зависимости от номинальной мощности трансформатора.
  • Сложная сеть.

5.В зависимости от места использования

В зависимости от места использования типы трансформаторов перечислены ниже.

  • Внутренние трансформаторы
  • Трансформаторы для улицы
В зависимости от места использования Охлаждающая среда Стоимость обслуживания Рабочий уровень звука Цена Эффективность Использует
Сухие трансформаторы (внутренние) Воздух в качестве охлаждающей среды Низкий Существует шумовое загрязнение Дорогой Менее эффективный Общественные места, такие как транспортные узлы и здания компаний
Масляные трансформаторы (наружные) Масло в качестве охлаждающей среды Высокий Нет шумового загрязнения Дешево Более эффективный Для наружного применения, высоконадежное применение

Внутренние трансформаторы обычно представляют собой трансформаторы сухого типа.Эти трансформаторы используют воздух в качестве охлаждающей среды, и обычно их первичные и вторичные соединения изолированы. Трансформаторы сухого типа устанавливаются в зданиях и вблизи зданий, поскольку они более безопасны для окружающей среды, т.е. менее пожароопасны. Этот тип трансформаторов считается идеальным для торговых центров, больниц, жилых комплексов и других коммерческих помещений.

  • Низкая стоимость обслуживания.
  • Более безопасный вариант по сравнению с масляным трансформатором.
  • Более высокие операционные потери.
  • Шумовое загрязнение.
  • Дорого.
Трансформаторы для наружной установки

обычно представляют собой масляные трансформаторы. В этих трансформаторах в качестве охлаждающей среды используется масло, и они предназначены для использования вне помещений из-за вероятности утечки и разлива масла, которые создают риск возгорания, и должны быть защищены от условий окружающей среды.

  • Меньше и эффективнее.
  • Снижение эксплуатационных расходов.
  • Высокая стоимость обслуживания.
  • Требовать периодического отбора проб масла.

Это все о различных типах трансформаторов. Мы надеемся, что после прочтения этого блога вы получите ценную информацию и идеи. Если у вас все еще есть какие-либо вопросы, вы можете оставить комментарий в разделе комментариев ниже.


  • Об авторе

    Абдур Рехман — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в сфере коммунального хозяйства, так и в промышленной и коммерческой сфере.Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

 

Связанная катушка индуктивности — SMD с двойной обмоткой, экранированная

Экранированный индуктор с двойной обмоткой (7~12 мм)

. Связанный индуктор имеет две обмотки в одном корпусе, это более экономичное и компактное решение, чем два отдельных индуктора.Магнитно-экранированная конструкция обеспечивает низкое излучение электромагнитных помех и поток рассеяния. Благодаря нашей передовой технологии обмотки этот двухобмоточный экранированный синфазный дроссель имеет превосходный коэффициент связи и низкую паразитную индуктивность. Две обмотки в двухобмоточном индукторе SMD могут быть соединены последовательно или параллельно, чтобы создать диапазон значения индуктивности и номинального тока платы. Для некоторых применений индуктор со связанной обмоткой может работать как синфазные дроссели или трансформаторы 1:1.

Двухобмоточный индуктор с магнитным экранированием состоит из барабанного сердечника и кольцевого сердечника.Кольцевой сердечник с магнитным экраном покрывает области вокруг катушки, образуя в этих изделиях замкнутую магнитную цепь. Преимущество экранированного индуктора заключается в том, что он блокирует как внешний, так и внутренний магнетизм от любых внешних воздействий. Эта серия продуктов обладает постоянными характеристиками наложения постоянного тока и отлично работает в топологии SEPIC. Это означает, что этот спаренный экранированный индуктор можно разделить на режим индуктора (повышающий и связанный индуктор) / режим трансформатора (трансформатор обратного хода или SEPIC).

Преимущество —  Общие — и фильтрация в дифференциальном режиме в одном устройстве ■Идеально подходит для использования в линиях питания и сигнальных линиях приложений ■До 110 МГц дифференциальный режим отсечки

Быстрый просмотр

Быстрый просмотр

Быстрый просмотр

Быстрый просмотр

Быстрый просмотр

Изготовление собственных катушек индуктивности с тороидальным сердечником и высокочастотных трансформаторов

Многие строительные проекты, предназначенные для любителей электроники и радиолюбителей, требуют катушек индуктивности или радиочастотных (РЧ) трансформаторов, намотанных на тороидальные сердечники. Тороид представляет собой объект в форме пончика, т.е.э., короткий цилиндр (часто с закругленными краями), имеющий в центре отверстие (см. рис. 4-4). Тороидальная форма желательна для катушек индуктивности, потому что она обеспечивает относительно высокое значение индуктивности при небольшом количестве витков провода, и, что, возможно, наиболее важно, геометрия сердечника делает его самоэкранирующим. Это последнее свойство упрощает использование тороидального индуктора в практических радиочастотных цепях. Обычные цилиндрические индукторы с соленоидной обмоткой имеют магнитное поле, которое выходит за пределы непосредственной близости от обмоток и, таким образом, может пересекать близлежащие индукторы и другие объекты.Непреднамеренная индуктивная связь может вызвать множество серьезных проблем в радиочастотных электронных схемах, поэтому ее следует по возможности избегать. Использование тороидального коэффициента формы с его ограниченным внешним магнитным полем позволяет устанавливать индуктор близко к другим индукторам (и другим компонентам) без слишком большого нежелательного взаимодействия.

(A) Цепь обмотки трансформатора TrifHar; (B) фактические обмотки (0) клей или силиконовый слой] используется для удержания концов обмоток.

Материалы, используемые в тороидальных сердечниках

Тороидальные сердечники

доступны из различных материалов, которые Art1 обычно группирует в два основных класса; порошковое железо и феррит.Эти группы дополнительно подразделяются.

Порошкообразные материалы

Сердечники из порошкового железа

доступны в двух основных составах: карбонильное железо и железо с пониженным содержанием водорода. Карбонильные материалы хорошо известны своей температурной стабильностью; они обладают проницаемостью (значения uO варьируются от Ijx до выше 35|i. Карбониты предлагают очень хорошие значения добротности до частот 20t) МГц, карбонилы используются в приложениях большой мощности, а также в генераторах с переменной частотой и везде, где температурная стабильность становится важным.Тем не менее, обратите внимание, что ни один материал из порошкового железа или феррит не может быть полностью свободен от колебаний температуры, поэтому генераторы, использующие эти сердечники, должны иметь температурную компенсацию для правильной работы. Устройства из железа, восстановленного водородом, обладают проницаемостью до 9<В, но их добротность ниже, чем у карбонильных устройств. Они чаще всего используются в фильтрах электромагнитных помех (EMf). Материалы из порошкового железа указаны в Таблице 4-2,

.

Таблица 4-2. Материалы сердечника Powdered4ion

Материал Проницаемость (p) Комментарий d i Используется до 200 МГц; индуктивность зависит от способа намотки

1 20 Изготовлен из карбонила 0; аналогично смеси №но более стабилен и имеет более высокое объемное сопротивление

2 10 Изготовлен из карбонила Е; высокая добротность и хорошее объемное сопротивление в диапазоне от 1 до 30 МГц

3 35 Изготовлен из карбонила HP; очень хорошая стабильность и хорошая добротность в диапазоне от 0,05 до 0,50 МГц

6 8 Изготовлен из карбонила SF; аналогично смеси ni>. 2 bul имеет более высокую добротность в диапазоне от 20 до

МГц.

10 6 Железный порошкообразный тип W; хорошая добротность и высокая стабильность от 40 до 100 МГц

12 3 Изготовлен из синтетического оксидного материала, хорошая добротность, но лишь умеренная стабильность в диапазоне от 50 л до 100 МГц

15 25 Изготовлен из карбонила GS6; отличная стабильность и хороший 0 в диапазоне от 01 до 2 МГц; рекомендуется для приложений AM BOB и VLF

17 Карбонильный материал, аналогичный смеси №.12, но имеет большую температурную стабильность, но меньше Q, чем нет. 12

26 75 Из железа, восстановленного водородом; имеет очень высокую проходимость; используется в фильтрах электромагнитных помех и дросселях постоянного тока

Ферритовые материалы

Название «феррит» подразумевает, что это материалы на основе железа (это не так), но на самом деле ферриты подразделяются на никель-цинковые и марганцево-цинковые*. Никель-цинковый материал имеет высокое объемное удельное сопротивление и высокую добротность в диапазоне от 0,50 до 100 МГц. Тем не менее, температурная стабильность является лишь умеренной.Марганцево-цинковые материалы имеют более высокую проницаемость, чем никель-цинковые, и составляют порядка 850–5000 мкм. Марганцево-цинковые материалы обладают высокой добротностью от 0,001 до 1 МГц. Они имеют низкое объемное сопротивление и умеренную плотность потока насыщения. Эти материалы используются в импульсных источниках питания в диапазоне от 20 до 100 кГц и для ослабления электромагнитных помех в диапазоне от 20 до 400 МГц. Информацию о ферритовых материалах см. в Таблице 4-3,

.

Номенклатура тороидального сердечника

Хотя существует несколько различных способов обозначения тороидальных сердечников, тот, который используется Amidon Associates, возможно, наиболее часто встречается в опубликованных проектах любителей электроники и радиолюбителей.

AJ, хотя единицами измерения являются английская система, которая используется в Соединенных Штатах и ​​Канаде, а ранее в Великобритании, а не единицы СИ, их использование по отношению к тороидам кажется широко распространенным. Мимбер типа для любого заданного ядра будет состоять из трех элементов; хх-уу-zz. «xx» — это одно- или двухбуквенное обозначение

.

Изготовление тороидальных катушек индуктивности и ВЧ-трансформаторов mmt 79 Таблица 4-3. Ферритовые материалы

Материал Проницаемость (футы)

43 61

68 72

Дж/75

850 850

40 40

30 2000 5000

2000

3000

Замечания

М-З; используется в диапазоне от 0,001 до 1 МГц для стержней рамочной антенны, низкое объемное сопротивление

НЗ; дроссели средневолновые и широкополосные трансформаторы до 50 МГц; высокое затухание в диапазоне от 30 до 400 МГц; высокое объемное сопротивление N-Z; высокая добротность выше 0.от 2 до 15 МГц; умеренная температурная стабильность, применяемая для широкополосных трансформаторов до 200 МГц

Высокая добротность от 15 до 25 МГц; низкая проницаемость и высокое объемное сопротивление

НЗ; работа с высокой добротностью от 10 до 80 МГц; относительно высокая плотность потока и хорошая температурная стабильность; аналогичен типу 63, но имеет более низкое объемное удельное сопротивление; применяется в широкополосных трансформаторах до 200 МГц

НЗ; отличная температурная стабильность и высокая добротность в диапазоне от 80 до 180 МГц; высокое объемное удельное сопротивление High Q до 0,50 МГц, но используется в ЭМ] фильтрах от 0,50 до 50 МГц; низкое объемное сопротивление

Используется в импульсных и широкополосных трансформаторах от 0.001 до 1 МГц и в фильтрах электромагнитных помех от 0,50 до 20 МГц; низкое объемное сопротивление и низкие потери в сердечнике

от 0,001 до 1 МГц; применяется в широкополосных трансформаторах и силовых преобразователях, а также в фильтрах электромагнитных помех и помех от t»J> до 50 Mh3

Аналогичен вышеприведенному типу 77. bfet предлагает более высокое объемное удельное сопротивление, более высокую начальную проницаемость и более высокую плотность насыщения потока; используется в силовых преобразователях и в фильтрах электромагнитных помех/шумов от 0,50 до 50 МГц

1 N-Z niket-iUvi M-Z: марганец-цинк, общий класс материала, т.е.например, порошковое железо txx = «T») или феррит (xx = «TFT». «yy1» — округленное приближенное значение наружного диаметра (od на рис. 4-4) сердечника в дюймах; «37» означает сердечник диаметром 0,375 дюйма (9,53 мм), а «50» указывает на сердечник 0,50 дюйма (12,7 мм). «zz» указывает на тип (смесь) материала. числиться как керн Т-50-2. ( Руды имеют цветовую маркировку для облегчения идентификации.

Индуктивность тороидальных катушек

Индуктивность индуктора с тороидальным сердечником зависит от проницаемости материала сердечника, числа витков, внутреннего диаметра (id) сердечника, внешнего диаметра (o.г.) ​​ядра, а высота (/¿) (см. рис. 4-1) и ean аппроксимируются:

Однако это уравнение редко используется напрямую, потому что производители тороидов предоставляют параметр, называемый значением AL, который относится к индуктивности на 100 или 100 витков провода. В таблицах 4-4 и 4-!> показаны значения R для ферритовых сердечников и сердечников из порошкового железа.

Таблица 4-4. Общие значения порошкового железа Ai

Тип материала сердцевины (смесь)

Таблица 4-4. Общие значения порошкового железа Ai

Тип материала сердцевины (смесь)

Размер сердцевины

3

15

1

2

6

10

12

0

12

60

50

48

20

17

12

7

3

16

61

55

44

22

19

13

8

3

20

90

65

52

27

22

16

10

3.5

37

275

120

90

80

40

30

25

15

4-9

50

320

175

135

100

49

40

31

18

6-4

68

420

195

ИСО

115

57

47

32

21

7.5

94

590

248

200

160

34

70

58

32

10,6

130

785

350

250

200

110

96

15

200

896

425

250

120

100

_

Таблица 4*5.Общие значения AL с ферритовым сердечником

Тип материала Сердечник _

Таблица 4*5. Общие значения AL с ферритовым сердечником

Тип материала Сердечник _

размер1

«43

61

63

72

75

77

33

188

24,8

7.9

396

990

356

37

420

55,3

17,7

884

2210

796

50

523

68

22

1100

2750

990

50А

570

75

34

1300

2990

1080

50Б

1140

150

48

2400

2160

82

557

73.3

22,8

1170

3020

1060

114

603

79,3

25,4

1270

3170

1140

И14А

146

2340

240

1249

173

53

3130

6845

3iyo

Тороидальные катушки индуктивности

Существует два основных способа намотки индуктора с тороидальным сердечником: распределенный (рис.4-5А) и близко расположенные (рис. 4-5Б). В распределенных тороидальных индукторах витки провода, намотанные на тороидальный сердечник, располагают равномерно по окружности сердечника, за исключением зазора не менее 30° между концами (см. рис. 4-5А). Зазор гарантирует, что паразитная емкость сведена к минимуму. Обмотка покрывает 270* сердечника. В замкнутой обмотке (рис. 4-5б) витки делают так, чтобы соседние витки провода касались друг друга. Эта практика увеличивает паразитную емкость обмотки, что влияет на резонансную частоту, но во многих случаях может быть сделано с небольшим вредным эффектом или без него (особенно, когда емкость и смещение точки резонанса пренебрежимо малы).

Тороидальный сердечник

Тороидальный сердечник

4-5 Тройная обмотка: (A) распределенная, (B) замкнутая обмотка, как правило, закрытая обмотка используется для катушек индуктивности в узкополосных схемах, а распределенная обмотка используется для широкополосных ситуаций, таких как как обычные и балунные ВЧ трансформаторы.lL номинал сердечника используется с достаточной уверенностью для прогнозирования необходимого количества витков. Для порошкового железа < руды:

где

LyM = индуктивность в микрогенри (>Гн)

LmH = индуктивность в миллигенри (мГн)

At — свойство материала сердцевины.

Сборка тороидального устройства

Тороидальный сердечник или трансформатор обычно наматывают проводом с эмалированной или формваровой изоляцией. Для маломощных приложений (приемники, ГПД и т. д.) провода обычно нет.От 22 до № 36 (номер 26 очень распространен) AWG. Для мощных устройств, таких как передатчики и ВЧ-усилители мощности, требуются более тяжелые провода. Для мощных радиочастотных приложений нет. 14 или нет. Обычно указывается 12-проводный провод, хотя в некоторых коммерческих приложениях использовался провод размером не более 6. Опять же, провод эмалированный или изолированный провод, покрытый варом.

В случае большой мощности вполне вероятно, что будут существовать высокие напряжения. В мощных РЧ-усилителях, например, используемых радиолюбителями во многих странах, потенциалы, присутствующие в цепи 50 мк, могут достигать сотен вольт.В таких случаях обычно оборачивают сердечник лентой на основе стекла, например Scotch 27.

Для приложений с высокой мощностью также требуется тороид большой площади, а не маленькие тороиды, которые практичны при более низких уровнях мощности. Обычно используются сердечники от FT-15Q-z2 до FT-240-az или от T-130-zz до T-500-zz. В некоторых мощных корпусах несколько одинаковых тороидов сложены вместе и обмотаны лентой, чтобы увеличить пропускную способность. Этот метод довольно часто используется в проектах ВЧ-усилителей мощности и антенных таймеров.

Связывание проводов

Иногда случается, что провода, составляющие тороидальный индуктор или трансформатор, ослабевают. Некоторые строители предпочитают крепить проволоку к . керна одним из двух способов, показанных на рис. 4-6. На рис. 4-6А показан мазок гиуэ, силиконового клея или высоковольтного герметика Glyptol (иногда используемый в высоковольтных цепях телевизионных приемников) для крепления конца провода к тороидальному сердечнику.

Для ферритовых сердечников:

4-6 Методы закрепления провода на тороидальной обмотке: (A) приклеивание и (B) метод «подворачивания».

Другие строители предпочитают метод, показанный на рис. 4-6 B. В этом методе конец проволоки заводится петлей под первым полным витком и туго натягивается. Этот метод эффективно закрепит провод, но некоторые говорят, что он создает аномалию в магнитной ситуации, которая может спровоцировать взаимодействие с соседними компонентами. По моему опыту, такая ситуация маловероятна, и я регулярно использую этот метод без каких-либо проблем.

Когда окончательная катушка готова, и количество витков и расстояние между ними отрегулированы для получения требуемой индуктивности, витки могут быть закреплены на катушке, введенной в эксплуатацию. Окончательный метод герметизации заключается в покрытии катушки тонким слоем прозрачный лак или «Q-dope» (данный продукт предназначен производителем для герметизации индукторов)

Монтаж тороидального сердечника

Тороиды немного сложнее монтировать, чем катушки с соленоидной обмоткой (цилиндрические катушки), но правила, которым необходимо следовать, не такие строгие.Причина ослабления правил монтажа заключается в том, что тороид, если он построен правильно, по существу является самоэкранирующим, поэтому меньше внимания (а не совсем!) можно уделить компонентам, окружающим катушку индуктивности. Например, в катушке с соленоидной обмоткой важно расстояние между соседними катушками и их ориентация. Соседние катушки, если они не экранированы должным образом, должны располагаться под прямым углом друг к другу, чтобы уменьшить взаимную связь между катушками. Однако тороидальные катушки индуктивности могут располагаться ближе друг к другу, и по отношению друг к другу могут быть размещены коптанарные или соседние планарные индукторы.Хотя между тороидальными сердечниками должен сохраняться некоторый зазор (обмотка и изготовление сердечника несовершенны), требуемый средний шаг может быть меньше, чем для сердечников с соленоидной обмоткой.

Механическая стабильность крепления всегда важна для любой катушки (фактически любого электронного компонента). В большинстве благоприятных условий сердцевина может быть установлена ​​непосредственно на печатной плате (PWB) в схеме, показанной на рис. 4-7А и 4-7В. На рис. 4-7А тороидальный индуктор плоско прилегает к плате; его ведет vmrmrinmrm

Продолжить чтение здесь: Prafll

Была ли эта статья полезной?

.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.