Как выбрать материал сердечника трансформатора

Обновлено: 14.05.2024

1. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ СВОЙСТВА
Из всего многообразия магнитных материалов остановимся на магнито-мягких ферритах, т.к. они способны работать в широком диапазоне как частот (от сотен Гц до сотен кГц), так и температур (от -60° С до +155° С не более).
Следует отметить, что на частотах — ниже 10 кГц габариты электромагнитных элементов оказываются завышенными, что и определяет ограничение применения.
Ферриты имеют большое, удельное сопротивление, следовательно и пренебрежимо малые потери на вихревые токи. Однако потери на перемагничивании, связанные с «вязкостью» материала, значительны и достигают 3…5%. Поэтому КПД трансформаторов обычно лежит в пределах 0,95. ..0,97.
Из последних разработок наиболее перспективными являются ферриты марок 2500НМС1 и 2500НМС2 как имеющие, в отличие от остальных марок, отрицательную температурную зависимость потерь. Применение феррита марки М2500НМС2 позволяет уменьшить массу на 8% и габариты на 15%, а при сохранении прежних типоразмеров — увеличить мощность на 20%.
Ферриты 2500НМС1 и 3000НМС обладают малыми значениями потерь в сильных магнитных полях в диапазоне частот, принятых в телевизионной технике, повышенной магнитной нндукцией при высоких температурах окружающей среды и при подмагничивании. Ферритовые сердечники используются, как правило, в относительно слабых магнитных полях напряженностью не более 10 А/см. В области средних полей (до Нт включительно) с ростом индукции растет и проницаемость, что обуславливает медленный рост потерь. При переходе в область сильных полей проницаемость начинает уменьшаться и уже не компенсирует рост индукции, вследствие чего потери резко возрастают. Из этого следует, что величина Вт и есть максимально допустимая индукция для любого феррита.
Остаточная индукция Вг в сильных полях (свыше Вт) может составлять 0,3…0,6 индукции насыщения Bs.
Индукция насыщения, диапазон рабочих частот и температуры окружающей среды для некоторых марок феррита приведены в табл. 1.
Точка Кюри выбираемого феррита должна превышать Максимальную рабочую температуру не менее чем на 30…40 0 С. Индукция Вт является максимально допустимой, т.к. переход в область более сильных полей приводит к резкому возрастанию потерь. На рис. 1 показана зависимость магнитной индукций для материала 2500НМС от напряженности и температуры. Аналогичная зависимость для материала 1500НМЗ показана на рис.2
Зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля, вызванного подмагничиванием постоянным током, для разных материалов показана на рис.3 [1].
Влияние воздушного зазора на магнитную проницаемость показано на рис.4.
Напряженность магнитного поля трансформатора с подмагничнваинем постоянным током определяется:
Н = Iо*n/L_m, А/см (1)
где Iо — сила постоянного тока, А;
n — число витков;
L_m— эффективное значение длины средней силовой линии, см.

2. ТИПОРАЗМЕРЫ СЕРДЕЧНИКОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Из всего многообразия остановимся на трех основных типах: кольцевом, броневом и Ш-образном, которые показаны на рис.5…7.
Осуществление миниатюризации источников вторичного электропитания (ИВЭП) идет по пути повышения частоты преобразования. Это позволяет существенно уменьшить габариты моточ-ных изделий —трансформаторов и дросселей. Для этой цели наилучшим образом подходят кольцевые и броневые сердечники. Кольцевые сердечники имеют некоторое преимущество, т.к. имеют большее обмоточное пространство. Для трансформаторов с накоплением энергии (например ОНПШ, см.ниже) и для дросселей с подмагничнваннем (PHI…PHIII) броневой сердечник предпочтительнее благодаря возможности создания немагнитного зазора.
Броневой сердечник является хорошим магнитным экраном для обмотки,находящейся внутри него, так как максимальное значение индукции Вт достигается лишь в центральном сечении, а в остальной части сердечника она мала. При этом магнитные свойства феррита (в первую очередь магнитная проницаемость) достаточно высоки, поскольку сердечник имеет большой запас по объему магнитного материала. Благодаря этому сердечник имеет более мягкий переход от линейной области к области насыщения. Иногда зазор выполняют не по всему сечению сердечника, что позволяет улучшить свойства феррита в более широком диапазоне нагрузок. Кроме того, сердечники этого типа удобно крепить на радиатор.
Кольцевой сердечник может создавать меньший уровень электромагнитного излучения по сравнению с броневым, но из-за несимметричной намотки может потребоваться его экранирование.
При выполнении трансформаторов и дросселей на кольцевых магнитопроводах обеспечивается наибольшая магнитная проницаемость, уменьшаются помехи и улучшаются электромагнитные свойства, т.к. магнитное поле заключено в пространстве, ограниченном обмотками. С ростом частоты преобразования растет и преимущество тороидальных сердечников. При одинаковых ампервитках индукция в кольцевых магнитопроводах больше, чем в броневых, что позволяет уменьшить массу и размеры трансформатора.
Ш-образные сердечники также уступают кольцевым, поскольку последние имеют лучшие теплоотводящие свойства благодаря большей поверхности охлаждения обмоток.

Броневые магннтопроводы применяются в случаях когда требуется:

высокая добротность в заданной полосе;
возможность регулировать индуктивность;
обеспечение малого коэффициента вносимых нелинейных искажений;
высокая устойчивость к механическим и климатическим воздействиям;
отсутствие полей рассеяния.

Основные геометрические параметры некоторых сердечников магнитопроводов приведены в табл. 2 [2], где:
Sm — эффективное значение площади сечения магннтопровода;
So — площадь окна магннтопровода;
Vm = Lm*Sm — эффективный объем магннтопровода.

3. ИНДУКТИВНОСТЬ
Значения начальной индуктивности Al для некоторых типоразмеров магнитопроводов приведены в табл. 3.
Значения начальной индуктивности Al и эффективной магнитной проницаемости в зависимости от величины зазора для Ш-образных сердечников приведены в табл. 4.
Идуктйвность катушки равна L = А_L*n 2 (2),
откуда n=(L/A_L) _-2 (3).
Пример расчета 1:
Сердечник Ml 500НМ К10x6x3
n = 300
L = ?
Индуктивность катушки по формуле (2)
L = А_L*n 2 = 440*ЗОО 2 = 40 • 10 6 нГн = 40 мгн
Пример расчета 2:
Сердечник М2000НМ Ш7х7
n=10
L = ?
L= 1840 *10 2 = 184*10 3 нГн= 184мкГн.
Для любого другого магнитопровода^ не указанного в таблице, индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником, у которой практически весь поток замыкается через сердечник, можно рассчитать по формуле:
(4),
откуда n = 8920* где = 4*3,14*10 -9 Гн/см — магнитная проницаемость вакуума; — эффективное значение начальной магнитной проницаемости.
Примечание При слабых переменных магнитных полях (В_m < 0,05 Тл) и отсутствии подмагничивания постоянным током эффективная магнитная проницаемость равна начальной, которая приводится справочниках для каждого типоразмера сердечника (для кольцевых магнитопроводов входит в марку феррита) и измеряется на частоте не более 10 кГц при напряженности поля Н не более 0,4 А/см.
Из выражения следует, что индуктивность катушки при одном и том же числе витков зависит от отношения Sm/L_m, а так как с увеличением сердечника примерно в одинаковой степени растут как Sm, так и L_m, их отношение остается приблизительно постоянным. Поэтому при одном и том же числе витков индуктивности катушек, намотанных на маленьком и большом кольцах с одинаковой магнитной проницаемостью, примерно совпадают. Большое кольцо имеет преимущество в том случае, когда нужна большая добротность катушки.
Граничная частота материала магнитопровода, начиная с которой необходимо секционирование обмоток:
frp= 1000/, МГц.
Пример расчета 3:
Сердечник Ml 500НМ К10x6x3
n = 300
L = ? ‘
Индуктивность катушки по формуле (4)
L = 1,26 *10 -8 *1500 *300 2 *0,06/2,45 = 0,04 Гн = 40 мГн.
Пример расчета 4:
Сердечник М2000НМ Ш7×7
n= 10
L = ?
L = 1,26 • 10 -8 *1490 *10 2 0,62/6,29 = 184 • 10-6Гн = 184 мкГн.
Как видно из примеров 1,3 и 2,4, результаты совпадают.
При увеличении амплитуды переменного тока эффективная магнитная проницаемость , а следовательно, и индуктивность катушки возрастают примерно в 1,5…2раза(взависимости от марки феррита и величины тока). С ростом же постоянной составляющей тока, , а следовательно, и индуктивность катушки, падают. Зависимость динамической магнитной проницаемости от подмагничивання показана на рис.8
Введение воздушного зазора эквивалентно параллельному включению индуктивности, обусловленной магнитным потоком в магиитопроводе (с нелинейной вебер-амперной характеристикой — рис.9, кривая 1), и потоком в зазоре (с линейной характеристикой — рис.9, кривая 2). Как показано на рис.9, кривая 3 — это наиболее эффективное приближение зависимости L(i) к линейной при работе с изменяющимся током подмагничивання.
где— величина зазора, см. В любительских условиях это достигается разламыванием кольца на две части с последующим их склеиванием.
Чаще всего индуктивности должны быть регулируемыми. Для этой цели больше всего подходят сердечники броневого типа. Начальная индуктивность в зависимости от величины зазора, типы подстроечных сердечников и коэффициент перекрытия (диапазон изменения индуктивности) для сердечников из материала 1500НМ приведены в табл.5.
Для получения стабильных во времени параметров индуктивностей сердечники подвергают старению (воздействию температуры на 10… 15° С выше верхней рабочей в течение 48 час), после чего катушки в сборе подвергают циклическому воздействию повышенной (+85°С) и пониженной (-60°С) температур — не менее пяти циклов.

4. ТРАНСФОРМАТОРЫ. ГАБАРИТНАЯ МОЩНОСТЬ МАГНИТОПРОВОДА

Сердечник магнитопровода трансформатора выбирают исходя из необходимой габаритной мощности:где Pi =Ui* Ii — мощность i-ой обмотки. Как видим, габаритная мощность трансформатора равна полусумме мощностей всех обмоток (как первичных, так и вторичных). Обычно ее принимают равной сумме мощностей всех нагрузок. Поскольку дроссель имеет только одну обмотку, габаритная мощность дросселя вдвое выше мощности трансформатора, т.е. масса дросселя вдвое меньше массы трансформатора при той же электромагнитной мощности. Предположим, что мы имеем простейший трансформатор с одной первичной и одной вторичной обмотками. Воспользуемся известной формулой для ЭДС индукции: U = 4,44*f B_m*Sm *n*10 -4 ,В (8) и выражением для тока обмотки:

I = jS_MKM10 2 /2n , А (9),

где Км = Sn n/So = (0,1…0,35) — коэффициент заполнения окна медью; Sn — площадь поперечного сечения провода, мм2 ; n — число витков. Перемножив U на I, получаем выражение для габаритной мощности: Ргаб = UI = 4,44f B_mS_mSo njK_M10 -2 /2n = 2,2S_MSofB_mjK_M10 -2 , Bт (10) Поскольку диапазон изменения индукции при симметричном перемагничивании равен 2Вт, выражение (10) можно переписать в следующем виде: Ргаб = SmSo f jKm10 -2 , Вт (11) Из формулы следует, что при прочих равных условиях чем выше Км, тем выше коэффициент использования данного магнитопровода по мощности. С этой целью иногда используют провод прямоугольного сечения, а катушки выполняют бескаркасными, что позволяет довести Км до 0,7 против обычного 0,5. Кроме того, плоские провода имеют меньший поверхностный эффект (эффект вытеснения тока). Для выбора магнитопровода удобно пользоваться произведением SoSm, характеризующим электромагнитную мощность: (12), где — диапазон изменения магнитной индукции в сердечнике за время действия импульса tn. Тл (рис.10); = 2Bm

= (0,5…0,75)Вт — для магнитопроводов одно-тактных преобразователей напряжения (ОПН) и дросселей с зазором;

= Bm-Br = 0,25Bm — для дросселей LC-фильтров без зазора и без обратно включенного диода;

Км = 0,15 для кольцевого магнитопровода;

Км = 0,25…0,35 для остальных магнитопроводов (Км для дросселей вдвое выше, т.к. все окно занимает одна обмотка);

Однотактные преобразователи с «прямым» включением диода могут работать с , приближающимся к 2В_m, если ввести принудительное перемагничивание магнитопровода. Из формул (11) и (12) следует, что с одного и того же сердечника в двухтактном преобразователе можно снять мощность в 3…4 раза больше, чем в однотактном, т.к., во первых, более чем вдвое выше значение , а во вторых, введение зазора из-за снижения магнитной проницаемости требует большего числа витков обмоток в том же обмоточном пространстве. Поэтому однотактные преобразователи с «обратным» включением диода применяются в сравнительно простых и маломощных стабилизированных ИВЭП (до 100 Вт), когда требуется хорошая фильтрация пульсаций напряжения первичного источника, а нагрузка носит изменяющийся характер. Однотактные преобразователи с «прямым» включением диода хотя и допускают работу с большим , применяются при мощности нагрузки как правило не более 350 Вт.Двухтактный преобразователь с выводом средней точки первичной обмотки трансформатора (схема Роера и ей подобные) применяют до 300 Вт. Двухтактная полумостовая схема применяется обычно до 700 Вт, свыше 700 Вт — двухтактная мостовая. Рекомендуемое значение с учетом изменения петли перемагничивания в однотактном режиме приведено в табл. 6. Площадь поперечного сечения провода Sn = Iэ/jN мм 2 (13) Наряду с этим Sn = 3,14d 2 /4 (14) Решая уравнения 13 и 14 относительно d получим d =1,13*(Iэ/ jN) -2 (15) где Iэ — эффективное значение тока, А; j — плотность тока, А/мм2 ; N — количество параллельно соединенных проводов; d — диаметр провода, мм. Плотность тока j в обмотках трансформатора выбирают в соответствии с табл. 7 или 8. Для упрощения выбора кольцевого магнитопрово-да из материала М2000НМ удобно пользоваться ориентировочными данными, приведенными в табл. 9. Одним из основных требований к электрическим параметрам трансформаторов является снижение до некоторого уровня индуктивности рассеяния Ls, от которой зависит коэффициент магнитной связи между обмотками и соответственно — коэффициент передачи и КПД трансформатора. Kmc = (L₁ *L_s)/L₁ .Обеспечение хорошей магнитной связи между первичными и вторичными обмотками трансформаторов при низких уровнях выходных напряжений затруднено вследствие существенного различия в количестве витков обмоток. Индуктивность рассеяния можно уменьшить разбивкой первичной обмотки на две части, одна из которых мотается в нижнем слое, а вторая — в верхнем, после вторичной. Еще лучшие рузультаты можно получить, если намотать первичную и вторичную обмотки совместно, для чего первичную обмотку разбивают на несколько обмоток с числом витков, равным числу витков вторичной обмотки, которые затем соединяют последовательно.При намотке трансформаторов на кольцевых маг-нитопроводах во избежание проколов лакоткани и закорачивания обмоток на сердечник острые кромки магнитопровода следует притупить. Для увеличения потокосцепления витки обмоток следует располагать в один ряд, вплотную друг к другу. Обмотки, между которыми необходимо получить хорошее потокосцепление, должны быть отделены друг от друга минимально необходимой изоляцией и витки одной должны располагаться над витками другой на том же участке намотки. Если обмотки значительно разнятся числом витков, целесообразно малую обмотку мотать двумя или несколькими параллельными проводами. Первичная обмотка разбита на три секции, намотанные бескаркасным методом и изолированные фторопластовой лентой. Вторичная обмотка представляет собой четыре объемные двухвитковые секции, штампованные из листовой меди толщиной 0,5 мм в виде колец, разрезанные и спаяные между собой и также изолированные фторопластовой лентой. Секции первичной обмотки размещены между секциями вторичной, а между ними вложены кольцевые электростатические экраны из тонкой медной фольги. Сердечник трансформатора СБ48 зажат между двумя радиаторами. Применение такого способа выполнения обмоток позволило получить индуктивность рассеяния, составляющую всего 5% от индуктивности первичной обмотки.

Всем доброго времени суток! Довольно часто у радиолюбителей возникают вопросы касающиеся определению размеров трансформатора. Зачастую они пользуются известными формулами связывающие сечение сердечника и мощность, которую передает трансформатор. Но зачастую данные выражения, которые можно встретить в сети, выведены под конкретную серию трансформаторов и не учитывают особенностей материала магнитопровода и обмоток. В данной статье я попробую раскрыть некоторые нюансы определения размеров сердечника.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как определить габаритную мощность трансформатора?

В настоящее время основными критериями для разработки трансформатора является его минимальный размер и масса. Однако снижать габариты трансформатора можно лишь до некоторых пределов, которые ограничены допустимой рабочей температурой. Это связано с тем, что нагрев трансформатора зависит от потерь мощности в сердечнике и в обмотках, которые растут с уменьшением размеров трансформатора. Кроме этого перегрев связан с уменьшением площади теплоотдачи трансформатора.

В связи с этим для связи конструктивных и электромагнитных параметров трансформатора ввели понятие габаритной мощности трансформатора Р_Г, которая определяется как полусумма мощностей всех его обмоток

где Р₁, Р₂ и Р_i – соответственно мощности первичной, вторичной и i-й обмотки трансформатора.

В случае наличия у трансформатора обмоток со средней точкой необходимо приводить такие трансформаторы к двухобмоточным. Выражения для определения габаритной мощности трансформатора в зависимости от типа обмоток приведены ниже.

Для трансформатора с двумя обмотками без отводов

где Р₁ – мощность поступающая на первичную обмотку,

Р₂ – мощность снимаемая с вторичной обмотки,

η – КПД трансформатора.

Для трансформатора с одной первичной обмоткой и одной вторичной обмоткой со средней точкой

Для трансформатора с одной первичной обмоткой со средней точкой и одной вторичной обмоткой без отводов

Для трансформатора с одной первичной обмоткой со средней точкой и одной вторичной обмоткой со средней точкой

Как определить размер требуемого сердечника?

Как сказано выше, минимальные размеры трансформатора ограничены температурой перегрева трансформатора, на которую влияет потери мощности в самом трансформаторе. Определение минимальных размеров трансформатора в инженерной практике и радиолюбительстве является итерационным процессом, то есть задаются некоторые исходные данные (магнитная индукция, плотность тока и т.д.) и по ним вычисляют размер магнитопровода, после чего его проверяют на заданный перегрев.

Если полученное значение перегрева значительно отличается от требуемого, то уменьшают или увеличивают исходные данные и заново пересчитывают размеры сердечника. Такие пересчёты выполняют до тех пор, пока полученное значение перегрева не будет удовлетворять требуемому значению.

Тепловые расчёты трансформатора, в частности температуру перегрева ∆Т, выполняют аналогично как и для дросселя. Выражение для определения температуры перегрева имеет вид

где ∆Р_∑ — суммарные потери мощности в трансформаторе, Вт,

k_T – коэффициент теплоотдачи, для упрощения расчётов можно принять равным k_T = 1,2*10 -3 Вт/(см 2 °С),

S_T – площадь охлаждения трансформатора, см 2 .

Потери мощности определяются, так же как и для дросселя, но с учётом наличия нескольких обмоток трансформатора. Они зависят от размеров сердечника и свойств вещества, из которого он изготовлен.

Для определения размеров магнитопровода трансформатора используем закон электромагнитной индукции

где k_ф – коэффициент формы ЭДС,

f – частота изменения ЭДС,

ω – число витков обмотки трансформатора,

B_m – максимальное значение магнитной индукции в сердечнике,

S_c – площадь сечения сердечника трансформатора,

k_с – коэффициент заполнения магнитопровода «сталью». Для ферритов k_с = 1, для сердечников из листового материала при толщине ленты 0,35 – k_с = 0,9…0,93, при толщине ленты 0,5 – k_с = 0,93…0,95.

Преобразовав выражение, получим количество витков провода в обмотке трансформатора

Так как провод обмотки невозможно абсолютно плотно уложить в окно трансформатора, из-за множества факторов (использование круглого провода, наличие изоляции провода, межслоевой и межобмоточной изоляции), то необходимо ввести коэффициент заполнения окна k_о, который в большинстве случаев не превышает k_о = 0,3, а чаще всего составляет k_о = 0,2…0,25. При этом, чем больше диаметр провода обмотки, тем меньше данный коэффициент.

Таким образом, заполнения окна магнитопровода обмоткой соответствует следующему выражению

где k_o – коэффициент заполнения окна сердечника,

S_o – площадь окна сердечника,

w₁, w₂ – количество витков первичной и вторичной обмотки,

S₁, S₂ – площади сечения провода первичной и вторичной обмотки,

I₁, I₂ – действующая сила тока в первичной и вторичной обмотке,

j – плотность тока.

Подставив в полученное выражение значение количества витков в обмотках получим

Из последнего выражения легко получить основной конструктивный параметр сердечника трансформатора – произведение площади окна и площади сечения сердечника S_OS_e (А_Р в зарубежной литературе) , измеряется в см 4

Таким образом, выбираемый сердечник должен иметь параметр произведения площадей больше чем расчётный.

Коэффициент использования окна сердечника

Одним из параметров, влияющих на размер сердечника, является коэффициент использования окна сердечника k_o, показывающий какое количество меди появится в окне сердечника. На величину данного параметра влияет несколько факторов: толщина изоляции провода и межслоевая изоляция, тип намотки (рядовая или «внавал»), эффективная площадь окна сердечника и человеческий фактор (качество намотки). Поэтому коэффициент заполнения k_o рассчитывается по следующей формуле

где k₁ – коэффициент, учитывающий наличие изоляции проводника обмотки,

k₂ – коэффициент, учитывающий размер слоя обмотки в окне сердечника,

k₃ – коэффициент, учитывающий величину эффективной площади окна,

k₄ – коэффициент, учитывающий влияние изоляции.

Данные коэффициенты различны для разных типов сердечников и обмоточного провода, рассмотрим их подробнее.

Коэффициент k₁, на который влияет толщина изоляции в зависимости от диаметра провода может иметь значение k₁ = 0,94…0,67.

Сравнение относительной толщины изоляции проводов разного диаметра.

На рисунке показано примерное сечение обмоточных проводов различного диаметра. Видно, что чем больше диаметр провода, тем большую величину имеет коэффициент k₁. Найти значение коэффициента k₁ можно по следующей формуле

где S_Cu – площадь сечения провода «по меди»,

S_И – площадь сечения провода с изоляцией.

Коэффициент k₂, называемый также коэффициентом заполнения обмоткой. Он учитывает плотность укладки витков относительно друг друга. При этом из практики известно, что реальная длина обмоточного провода оказывается на 10…15% больше расчётной длины. Размер слоя обмотки зависит от натяжения провода, его диаметра и техники укладки. Для разных типов намотки данные представлены ниже

Диаметр провода, мм	Рядовая намотка	Намотка «внавал»
0,0635…0,0863	0,85	0,75
0,096…0,109	0,86	0,8
0,124…0,0152	0,87
0,17…0,267	0,88
0,294…0,452	0,89
0,505…2,67	0,9	0,9

Укладка провода может производится двумя способами: «квадратурным» и «гексагональным», сущность которых показана на рисунке ниже

При этом теоретические коэффициенты укладки составляют:

— для «квадратурного»: 0,785;

— для «гексагонального»: 0,907.

Данные коэффициенты практически не достижимы, а следовательно они еще меньше. Ещё одним фактором влияющим на данный коэффициент является эффект вспучивания и закругления обмотки при ее намотке на сердечник прямоугольного сечения

Проявление эффекта вспучивания и закругления обмотки на прямоугольном сердечнике.

На рисунке показано, как идеальная намотка на сердечник с прямоугольным сечение отличается от реального. Количественно эта величина выражается в 15…20 % увеличении толщины реальной обмотки по сравнению с идеальной.

Таким образом, коэффициент заполнения обмоткой составляет

Коэффициент k₃, определяющий какая доля площади окна может быть занята обмоткой за исключением изолирующих материалов. Конструкция обмоток трансформатора предполагает наличие межслоевой и межобмоточной изоляции, а также изоляции обмоток от сердечника, называемой полями и в общем случае она имеет вид показанный ниже

Обмотки трансформатора с изоляцией.

Размеры изоляции зависят от размера провода и имеет следующие размеры:

— для изоляционных полей от 1,57 до 6,35 мм;

— для межслойной изоляции от 0,013 до 0,254 мм.

В связи с этим значение коэффициента k₃ для броневого ленточного сердечника

— для броневого ферритового сердечника

— для стержневого сердечника

— для тороидального сердечника

Коэффициент k₄, характеризующий влияние изоляции, и учитывает наличие большого количества вторичных обмоток со значительным количеством изоляции. В результате каждая вторичная обмотка уменьшает значение коэффициента k₄ на 5…10%.

В качестве примера вычислим значение коэффициента заполнения окна сердечника k_о для некоторых видов трансформаторов.

Так для проводника диаметром d = 0,8 мм коэффициент заполнения окна в тороидальном ленточном сердечнике составит:

Для трансформатора выполненного на ферритовом Ш-образном сердечнике с обмоткой выполненной проводом диаметром d = 0,2 мм, обмотка намотана «внавал»:

Данные результаты являются расчётными, и на практике величина данного коэффициента получается несколько меньше.

Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБЫВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ

Порошковые сердечники изготавливаются из множества материалов. Магнитному сплаву придается форма мелкодисперсных частиц диаметром от 5 до 200 мкм. Частицы покрываются изолирующим материалом толщиной от 0,1 до 3 мкм, и прессуют в пресс-формах при усилии до 300.000 фунтов на квадратный дюйм (21.000 кг/см 2 ). При таких высоких давлениях необходимо использовать оснастку из карбида вольфрама. Возможно большое разнообразие форм порошковых сердечников, но самыми распространенными являются тороиды. На маленькие тороиды наносится покрытие из парилена (поли-n-ксилилен, parylene), а на большие - эпоксидное. Покрытие необходимо для предотвращения короткого замыкания в процессе намотки обмотки и эксплуатации.

Изменение размера частиц, толщины их покрытия и давления позволяет изменять проницаемость готовых порошковых сердечников в диапазоне от 14 до 350. Затем сердечники отжигаются при высокой температуре в атмосфера водорода. Отжиг снимает внутренние напряжения, возникшие при прессовании, препятствует окислению и улучшает магнитные свойства порошковых сердечников.

Потери на вихревые токи в порошковых сердечниках минимальны из-за того, что каждая частица магнитного материала изолирована от других. Изолирующий материал обеспечивает распределенный воздушный зазор, который снижает проницаемость и дает возможность сердечнику запасать значительное количество энергии. Отсутствие локализованного воздушного зазора устраняет вредное действие краевого эффекта и связанных с ним потерь.

Порошковое железо выпускается с проницаемостью от 10 до 90 и является самым дешевым порошковым материалом. Из-за сложности производства изготовление сердечников с более высокими проницаемостями практически нецелесообразно. Кроме тороидов оно выпускается в виде стержней и Е - и I - сердечников. Насыщается в районе 10 кГс, но имеет очень большие потери.

Хотя потери в порошковом железе и высокие, они ниже, чем в трансформаторной стали. Оно эффективно применяется в виде стержней при очень низких уровнях потока для подстройки резонансных контуров с трансформаторной связью. Порошковое железо также используется в фильтрах с низкими эксплуатационными характеристиками, которые должны выдерживать большие постоянные токи, а цена имеет определяющее значение. Под воздействием высокочастотного пульсирующего тока значительной величины порошковое железо становится очень горячим.

МРР - порошковый молибденовый пермаллой, также известный как Мо-пермаллой. Мо-пермаллой (МРР) сердечники производят из сплава, состоящего из 2% молибдена, 81% никеля и 17% железа. Мо-пермаллой (МРР) тороиды изготавливаются с проницаемостью от 14 до 350. Это самый широкий диапазон проницаемостей для всех порошковых материалов. Мо-пермаллой (МРР) насыщается при 7 кГс и обладает самыми низкими потерями из всех порошковых материалов. У Мо-пермаллоя (МРР) самая лучшая температурная стабильность наряду с самым малым изменением проницаемости при малом и среднем уровне возбуждения. Высокое содержание никеля в Мо-пермаллое (МРР) делает его самым дорогим из всех порошковых сердечников, но его превосходные характеристики более чем компенсируют его стоимость.

Мо-пермаллой (МРР) наилучший материал для фильтров звуковой частоты, среднечастотных низкоуровневых резонансных контуров и сглаживающих дросселей в переключаемых источниках питания. Мо-пермаллой (МРР) сердечники можно использовать в мощных резонансных контурах, работающих в области насыщения на частотах до 3,5 кГц. При введении в насыщение на частотах выше этой выделяется слишком много тепла. Это самый лучший материал для трансформаторов тока в диапазоне 10 кГц - 1 МГц, особенно если необходимо выдерживать большие постоянные токи. Наиболее эффективное решение, из-за очень низких потерь на вихревые токи, при необходимости изолировать шину питания от коротких мощных пиков напряжения.

Сендаст был изобретен в Японии перед Второй мировой войной. Он состоит из 6% алюминия, 9% кремния и 85% железа. Тороиды из сендаста производятся с проницаемостями от 60 до 125 под торговой маркой Super-MSS. Свойства сендаста при подмагничивании постоянным током схожи с Мо-пермаллоем (МРР), а потери меньше, чем у порошкового железа, но больше, чем у Мо-пермаллоя (МРР). Из сендаста изготавливались высококачественные магнитные головки. MSS хорошо подходит для сетевых и выходных фильтров средних характеристик.

И хотя он слегка дороже порошкового железа, его значительно более низкие потери оправдывают разницу в цене. В переключаемых источниках питания, где потери не так критичны, Super-MSS (сендаст) обычно используют как замену Мо-пермаллою (МРР). Часто это - наилучший выбор, потому что Super-MSS (сендаст) стоит дешевле Мо-пермаллоя (МРР).

High Flux (HF) порошковые сердечники изготавливают из сплава 50% никеля и 50% железа. HF тороиды имеют проницаемость от 14 до 200. Сердечник из Hi-Flux (HF) может запасти в четыре раза больше энергии, чем сердечник МРР (Мо пермаллоя) или MSS (сендаста) такой же проницаемости и размеров, так как его практическое насыщение - 11 кГс. Hi-Flux (HF) стоит немного дешевле МРР (Мо-пермаллоя) и является самым лучшим выбором для применений, в которых требуется накопление максимальной энергии, а стоимость не имеет большого значения. Его потери значительно меньше, чем у порошкового железа, но больше, чем у МРР (Мо-пермаллоя) или Super-MSS (сендаста). Hi-Flux (HF) - лучший выбор для мощных низкочастотных резонансных контуров и дросселей, через которые должны протекать большие постоянные токи. Это делает возможным создание RFI фильтров для сетевых источников питания, которые могут удлинять импульсы выпрямителя и улучшать коэффициент мощности.

Ферриты являются керамическими материалами, изготовленными из окиси железа с добавлением окислов марганца, цинка или других металлов. Компоненты в виде порошков смешиваются, помещаются в форму и спекаются. В результате получается твердое, хрупкое стеклоподобное вещество. Обычно проницаемость имеет диапазон от 750 до 10000. Плотность потока насыщения - от 3 до 5 кГс. Ферриты можно производить в любой удобной форме - тороиды, Е - и I - образные сердечники, броневые сердечники и стержни.

Ферриты могут обладать самыми низкими потерями из всех широко применяемых материалов из-за их низкого остаточного намагничивания и высокого удельного сопротивления. Они - наилучший выбор для трансформаторов в диапазоне частот от 1 кГц до 1 Мгц. Они не очень хорошо подходят для высокочастотных применений, если не снабжены зазором. Это обусловлено большим влиянием температуры и уровня возбуждения на проницаемость и Q (добротность).

Обычно, удельное сопротивление ферритов в миллионы раз больше, чем у магнитомягких сплавов. Хотя это обуславливает самые низкие потери на вихревые токи из всех твердотельных материалов, все равно обмотка должна быть изолирована от сердечника. Кромки феррита, острые как бритва, легко нарушат изоляцию провода во время намотки.

Для предотвращения короткого замыкания во время намотки на ферритовые тороиды наносится париленовое или эпоксидное покрытие. Не смотря на то, что ферриты обладают достаточно высоким удельным сопротивлением, потери на вихревые токи иногда могут создавать проблемы. Это происходит в применениях с высоким напряжением на виток, таких как дроссели в низкочастотных цепях с высоковольтными импульсами. В этих случаях лучший выбор - МРР (Мо-пермаллой).

Формы сердечников

Тороиды являются самой эффективной магнитной формой и при этом самой дешевой в производстве. Для намотки большого количества витков необходимы специальные машины, что несколько корректирует их низкую цену в сторону повышения. В тороидах обычно зазоры не используют из-за сложности соединения двух секций вместе.

Е - и I - сердечники более дорогие в изготовлении из-за необходимости точного совмещения. Если они не точно совмещены, то при креплении они расколются. При необходимости зазор вводится стачиванием среднего стержня Е- сердечника. Иногда, для удвоения зазора, соединяются два сердечника. Катушки для таких сердечников наматывают с большой скоростью на недорогих машинах, что частично компенсирует высокую стоимость сердечников.

Наиболее дорогие в производстве - броневые сердечники. Их изготавливают в виде двух половин, которые должны очень точно подходить друг к другу. Сердечник почти полностью окружает катушку, за исключением небольших отверстий для выводов. Практически все магнитное поле катушки заключено внутри сердечника. Если сердечник заземлен, феррит, обладающий средней электропроводностью, действует так же хорошо, как электромагнитный экран. Таким образом, броневые сердечники экранированы лучше, чем все другие типы сердечников.

Броневые сердечники подвергаются перегреву, потому что их обмотка окружена материалом сердечника, который плохо проводит тепло и препятствует циркуляции воздуха. Как и для Е - сердечника один или оба центральных стержня могут быть сточены, чтобы обеспечить воздушный зазор. Однако при этом тепловое действие краевых эффектов на обмотку приводит к еще большему возрастанию температуры. У броневых сердечников с зазором для подстройки индуктивности могут быть винтовые сердечники в центральной части.

Воздушным зазором можно обеспечить как стабильность проницаемости ферритов, так и способность запасать значительные количества энергии. При снижении проницаемости ферриты способны выдерживать большие значения постоянного тока без насыщения. На высоких частотах для минимизации потерь на краевые эффекты необходимо использовать литцендрат.

В начале 1980-х Stackpole Carbon Company выпускала ферритовые тороиды с низкой проницаемостью для накопления энергии. Однако по неизвестным причинам производственная линия была ликвидирована.

Потери в сердечнике

Истинная стоимость потерь в сердечнике часто недооценивается конечным пользователем. Рассмотрим, например, сердечник, потери в котором составляют 1 Вт при стоимости электроэнергии 10 центов за кВт в час. За год непрерывной работы сердечник потратит 88 центов. Это тепло может принести пользу в Маренго, штат Иллинойс в январе, но абсолютно бесполезно в Финиксе, штат Аризона в июле. В последнем случае необходимо потратить дополнительный доллар на кондиционирование, чтобы выкачать наружу потраченную впустую энергию.

Когда размеры сердечника удваиваются, площадь поверхности увеличивается в четыре раза, а объем и потери возрастают в восемь раз. Рост температуры пропорционален отношению потерь в сердечнике к площади поверхности, то есть в больших сердечниках она больше в два раза. Сердечники с диаметром больше 3 дюймов (76,2 мм) могут потребовать принудительного воздушного охлаждения даже при умеренных уровнях потока.

Потери в сердечнике вызывают увеличение температуры обмотки. Сопротивление меди увеличивается на 0,4%/ о С. Таким образом, увеличение температуры на 30 о С из-за потерь в сердечнике, на 12% увеличивает потери в меди, что еще больше повышает температуру. Высокая температура сердечника также приводит к деградации изоляции обмотки и вызывает тепловые напряжения, которые могут привести к закорачиванию витков обмотки.

Большинство химических реакций примерно удваивают скорость с увеличением температуры на 10 о С. Механизм старения большинства электронных компонентов зависит от температуры и, таким образом, увеличение рабочей температуры на 10 о С сокращает срок службы вдвое. Растраченная впустую мощность повышает температуру внутри электронного оборудования, что приводит к снижению срока службы компонентов.

Избыточное тепло медленно окисляет и делает хрупкими паяные соединения и обугливает печатные платы. Долговременно воздействие высокой температуры на электролитические конденсаторы высушивает их и сокращает срок службы. Резисторы в условиях работы при повышенной температуре меняют свой номинал. Функционирование при повышенной температуре полупроводников приводит к перераспределению введенных в них примесей и увеличивает перетекание зарядов. Это перетекание может еще больше увеличить температуру полупроводника.

Для поддержания стабильности полупроводников при повышенной температуре окружающей среды необходимы более массивные и более дорогие радиаторы. Во многих случаях стоимость радиатора превышает экономию на сердечнике, работающем при повышенной температуре. Очень часто применение дорогих сердечников, температура которых при работе ниже, позволяет отказаться от вентилятора и снизить общую стоимость. Кажущаяся экономия в 1$ на стоимости сердечника может обернуться потерями 100$ если источник питания придется ремонтировать в полевых условиях.

На рис. 5 приведена тройная экспозиция правых половин петель гистерезиса порошковых сердечников из MPP (Мо-пермаллоя), Super-MSS (сендаста) и Hi-Flux. У сердечников из MPP (Мо-пермаллоя) и Super-MSS (сендаста) кривые почти идентичны, за исключением большего гистерезиса у MPP (Мо-пермаллоя). Насыщение этих сердечников происходит в районе 7 кГс. У порошковых сердечников из Hi-Flux гистерезис больше, чем у Super-MSS (сендаста) и насыщение происходит более плавно на уровне, большем 11 кГс. Потери для MPP (Мо-пермаллоя) и Super-MSS (сендаста) так малы, что их петли гистерезиса представляют практически прямую линию. Петлю гистерезиса Hi-Flux можно видеть, но она совсем не такая, как у порошкового железа на рис.4.

Акустический шум, производимый сердечниками из порошкового железа и феррита с зазором при измерениях на частоте 1 кГц достаточно неприятный. Hi-Flux шумит на 3дБ тише, а MPP (Мо-пермаллой) и Super-MSS (сендаст) - на 6 дБ. Но даже эти сердечники могут производить раздражающий шум при работе на частоте около 3 кГц при максимальных уровнях потока.

Измерение потерь в сердечниках

На рис. 6 приведены идеальные формы волн, соответствующие 4 мГн дросселю, введенному в насыщение прямоугольным сигналом с частотой 1 кГц. Когда ток втекает в индуктивность, запасенная в ней энергия пропорциональна значению индуктивности и квадрату тока. Когда ток уменьшается, индуктивность возвращает энергию в цепь. Энергия запасается при положительном напряжении, и ток увеличивается от нуля до максимума. Это период положительной мощности, так как энергия течет из источника в индуктивность.

Когда напряжение возбуждения внезапно становится отрицательным, энергия из индуктивности возвращается в источник. Мощность становится отрицательной, так как напряжение отрицательное, а ток положительный. Когда ток переходит через ноль и становится отрицательным, энергия начинает течь в индуктивность и мощность снова становится положительной. В этой точке и ток, и напряжение отрицательные.

Когда при следующем переключении напряжения напряжение возбуждения становится положительным, мощность снова становится отрицательной и энергия из индуктивности возвращается в источник. В этом случае напряжение положительное, а ток отрицательный. Наконец ток пересекает ноль в положительном направлении, и мощность становится положительной. Формой изменения мощности является пилообразная волна с частотой 2 кГц со смещением на 5 Вт по постоянному току из-за потерь в сердечнике. Для измерения таких малых потерь при ±400 Вт реактивной мощности необходим очень точный умножающий ваттметр.

В типовом переключаемом источнике питания удвоенная амплитуда тока пульсаций, протекающего через сглаживающий дроссель, зависит от размера применяемого сердечника. Уменьшение размеров сердечника с целью экономии средств приводит к увеличению тока пульсаций. Больший ток пульсаций вызывает больший нагрев из-за потерь на гистерезис, что делает необходимым применение конденсатора фильтра большей емкости. Наиболее экономически обоснованным является использование сердечника, обеспечивающего ток пульсаций около одной четверти от тока нагрузки.

Потери на гистерезис, вызванные током пульсации часто больше потерь в меди. Полезным показателем производительности индуктивности в переключаемом источнике питания является Q, измеренная на частоте 40 кГц. Это позволяет определить ESR индуктивности. Измерения Q были проведены для MPP (Мо-пермаллоя), Super-MSS (сендаста), Hi-Flux, порошкового железа и феррита. Уровни постоянного тока были 6, 6, 15, 13 и 3,5 А. Проницаемость порошковых сердечников равна 60. Q на частоте 40 кГц измерялась при двойной амплитуде 2А для порошковых сердечников и 1А для феррита. Сопротивление обмотки было около 0,18 Ом у порошковых сердечников и 0,28 Ом у феррита. Результаты измерений приведены в Таб.1.

Выходное напряжение (В)

Все сердечники тороидальные с диаметром 1,84 дюйма (46,7 мм), за исключением ферритового ЕС70/70G с зазором. Индуктивность 4,0 мГн. Ток пульсаций представляет собой треугольную волну с двойным размахом амплитуды, составляющим 33% от указанной во второй колонке таблицы.

В Таблице 2 приведены результаты сравнения сердечников для различных применений.

Тип сердечника	Обратные цепи	Сетевой фильтр	Мощные цепи	Дроссели фильтров	Прецизионные фильтры	Цена
МРР (Мо пермаллой)	Хорошо	Плохо	Плохо	Лучше всех	Хорошо	Высокая
Super-MSS (Сендаст)	Средне	Хорошо	Средне	Хорошо	Средне	Низкая
Hi-Flux	Плохо	Лучше всех	Лучше всех	Средне	Плохо	Средняя
Порошковое железо	Хуже всех	Средне	Хорошо	Хуже всех	Хуже всех	Самая низкая
Феррит/лит-цендрат	Лучше всех	Хуже всех	Хуже всех	Плохо	Лучше всех	Самая высокая

Хочется понять разницу между типами сердечников, когда и какой выбирается.
Ведь в каких-то случаях транс мотается на обычном сердечнике, в каких-то - на броневых.

И, прошу, не надо ссылок на спецлитературу и на гугл. Если можете объяснить доступными словами - большое спасибо, если нет - не стот тратить свое время на ответ и мои нервы на его переваривание.
-----------------
И, если уж найдется человек, который доступным языком сможет это объяснить - сразу второй, в нагрузку)))
Как выбирается тип обмотки? Где-то мотают ровными рядами, где-то внавал, с разделением на слои, на секции и без.

З. Ы. Сразу предупреждаю - дополнительных вопросов будет много =))) Уж не обессудьте, я действительно хочу понять, как и что!

На самом деле, форма сердечника - не самое главное. Важнее - материал и тип. Если мотается обычный трансформатор для сетевого источника питания, то намотать его на ферритовом сердечнике практически нереально - допустимая индукция феррита в несколько раз ниже, чем для трансформаторной стали, следовательно, при одинаковом сечении придётся мотать в несколько раз больше витков, чем на железе. Можно подобрать хороший пермаллой, с повышенной индукцией (скажем, 2 тесла вместо 1,3 для обычной трансформаторной стали) , но такой сердечник будет слишком дорогим. Кроме того, такой пермаллой может иметь прямоугольную петлю гистерезиса, что может вызвать определённые проблемы для простого пятидесятигерцового сетевого трансформатора.
Действительно, вопрос с трансформаторными сердечниками достаточно объёмный и никаких четырёх тысяч символов не хватит, чтобы даже очертить главные проблемы, особенно, если хочется узнать всё и сразу. Читать специальную литературу всё равно придётся. Тогда и вопросы станут более осмысленными и конкретными.

Что ж, мне все-таки придется с Вами согласится)))
Почитал ответы - и понял, что с каждым новым ответом вопросов накапливается все больше и больше.
А что можете посоветовать почитать по этому вопросу? Такого, что можно понять, не обладая специальными знаниями?
Хочется вникнуть в вопрос поглубже, но не переступая ту границу разумного - все же хоть мне это и нужно для решения практических задач, но зарываться с головой в проектирование трансформаторов я не хочу, нужно оставить время и силы и на другие направления.
В общем, нужно понять, что, почему и откуда берется, но не залезая очень глубоко в физику и высшую математику.
Заранее благодарен, независимо от результата!

vgg60 Просветленный (21283) Нет такой книги, в которой бы были изложены основы трансформаторов, причём абсолютно понятно для неспециалиста и абсолютно правильно. Читать придётся много книг и статей, думать над прочитанным и не брать всё на веру. Попробуйте найти книгу: А. И. Иванов-Цыганов. Электротехнические устройства радиосистем. У меня она в бумажном виде, но, по-моему, попадалась и в электронном. Там довольно неплохо изложены основы. Есть неплохая книжка: Семёнов Б. Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов или второе её издание : Силовая электроника. От простого к сложному. Точно есть в электронном виде. Но ошибок в них довольно много. По-крайней мере, очень спорных моментов много. Но для начала почитать стоит.

смотря какой трансформатор, низкочастотный или нет.. . трансформаторная сталь или пермаллой. это целая наука ведь

Понятно что целая наука, но все же.
Допустим, мне нужен обычный низкочастотный транс, с невысоким коэффициентом трансформации. Можно купить/намотать транс стандартного для этих целей вида, но ведь можно намотать и на броневом сердечнике. Чем он будет хуже и почему?

Трансформатор это одно из устройств с самым высоким КПД.
Мотается на сердечнике в зависимости от потребностей.
Например силовые тр-ры мотаются на Ш или ТОР сердечниках.
ТОР имеет меньшие габариты и меньшее внешнее магнитное поле, но сложен в намотке.
Броневые сердечники (горшки, это когда катушка полность внтри сердечника) используются при высоких частотах (радиотехника) .
Всегда лучшая намотка это "виток к витку", разделяют на секции для электрической защиты одной обмотки от другой.
"Внавал" наматывают от лени (качество хуже).

Про обмотки понял, спасибо. Примерно так это себе и предстявлял.
-----------
А вот на счет сердечников - можно немного подробнее?
Стандартные варианты - ясно, а если сделать настандартный, чем это может грозить?
Высокочастотный на Ш - ясно, что ничего хорошего, КПД ниже плинтуса и так далее.
А вот если, например, намотать низкочастотный силовой на броневом сердечнике, естественно подобрав по размеру? Будет хуже? Если да, то почему?

Сердечники трансформаторов из штампованных пластин

Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, сердечник (магнитопроводы) трансформатора обычно выполняют из тонких штампованных металлических пластин, сложенных вместе. Пластины Ш-образной формы используются для изготовления броневых магнитопроводов (рис. 2), а Г-образной - для стержневых (рис. 1). Необходимая толщина набора, как правило, указывается в описании. Например, сказано, что нужно взять железо Ш20×15. Это значит, что ширина средней части Ш-образной пластины y должна быть 20 мм, а толщина стопки сложенных вместе пластин должна составлять y 1 = 15 мм. На среднюю часть сердечника из пластин надевают каркас с обмотками трансформатора и накладывают замыкающие пластины, чтобы в итоге получился замкнутый магнитопровод.

Размеры стандартных броневых магнитопроводов из штампованных пластин приведены в табл. T1.

Преимущество сердечников, набираемых из пластин, заключается в том, что их можно изготовить из любых, даже очень хрупких материалов. В броневом сердечнике обмотки располагаются на центральном стержне, что упрощает конструкцию, обеспечивает более полное использование окна и частично создает защиту обмотки от механических воздействий. Недостатком же такого трансформатора является повышенная чувствительность к воздействию магнитных полей низкой частоты. Это ограничивает применение броневых маг-нитопроводов, в частности, в устройстве входных трансформаторов.

В стержневых сердечниках обмотки располагаются на двух стержнях. При этом уменьшается толщина намотки и, следовательно, индуктивность рассеяния трансформатора. Кроме того, сокращается расход провода и увеличивается поверхность охлаждения, что важно для мощных трансформаторов. Поэтому стержневые магнитопроводы чаще всего входят в состав мощных выходных трансформаторов, а также входных трансформаторов высокочувствительных усилителей.

При изготовлении сердечников к Ш-образным пластинам добавляют перемычки. Чтобы ликвидировать зазор между пластинами и перемычками, сердечник собирают «вперекрышку». В магнито-проводах трансформаторов и дросселей, по которым протекает постоянный ток (например, дросселей фильтра питания), делают немагнитный зазор. В этом случае пластины собирают в одну сторону. Между пакетами пластин и перемычек помещают прокладку из листового электроизоляционного материала необходимой толщины.

Для уменьшения потерь на вихревые токи пластины дополнительно изолируют тонким слоем лака (с одной стороны) или окисла, который образуется при отжиге.

После сборки сердечник стягивают планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжимками. Шпильки должны быть изолированы от пластин. Стяжные планки, уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси.

Ленточные сердечники трансформаторов

Витые (ленточные) сердечники трансформаторов навивают из полос электротехнической стали или железо-никелевых сплавов (рис. 3, 4).

В устройстве таких магнитопроводов допускаются материалы различной толщины (до нескольких микрометров), что позволяет применять их для трансформаторов при повышенных частотах. Они эффективнее, чем пластинчатые магнитопроводы, используют магнитные свойства материалов (особенно холоднокатанных сталей); отличаются несколько повышенными потерями и наличием воздушного зазора в стыках (5. 40 мкм). Кроме того, следует отметить меньшую стоимость изготовления.

Ферритовые сердечники трансформаторов

Ферритовые сердечники для трансформаторов изготавливаются из магнитно-мягких ферритов и представляют собой Ш-образные или кольцевые магнитопроводы (рис. 5, 6).

Размеры Ш-образных сердечников из феррита приведены в табл. Т4, а кольцевых - в табл. Т5. Следует учесть, что ферритовый Ш-образный сердечник трансформатора составляется из двух одинаковых частей (магнитопроводов). Обозначение типоразмера Ш-образного сердечника имеет вид Шс×f, а кольцевого - KD×d×h (размеры в миллиметрах).

Таблица T5. Номинальные размеры кольцевых сердечников из низкочастотных (марганцево-цинковых) ферритов.

Читайте также: