сердечник импульсного трансформатора из феррита

Силовой трансформатор на феррите

источник http://domasniyelektromaster.ru/impulsnye-istochniki-pitaniya/silovoj-transformator-na-ferrite/

Здравствуйте уважаемые коллеги!!

     Чтобы намотать импульсный выходной трансформатор на ферритовом сердечнике на любую мощность, необходимо провести предварительный, прикидочный расчет.  Сначала  нужно определиться с мощностью, которую необходимо получить на выходе трансформатора. 
     Обратимся к таблице параметров ферритовых магнитопроводов, в ней указаны размеры, площадь сечения магнитопровода, площадь окна и мощность, которую «теоретически»  можно получить от сердечника.
     Эту таблицу я «откопал» еще в «советской технической литературе» по электротехнике и не один раз убедился в ее верности.
Ферритовые кольца на разные размеры по позициям №1 — №16 имеют рабочую мощность Рвт, от 9 до 951 и более, ватт. Нетрудно заметить, что начиная с позиции №6, даже незначительное увеличение размеров ферритового кольца, приводит к резкому увеличению «пропускаемой» мощности  Р вт.
     Кольцо  К18,5×11х6,5 (Наруж. диам. х Внутр. диам. х Ширина кольца, в миллиметрах)  соответствует мощности 70 ватт.
    Кольцо К28×16х9 уже 232 ватта.   И так далее… 

     Начиная с позиции №5 уже можно использовать кольца для изготовления выходного трансформатора в импульсном блоке питания на мощность 10 — 15  ватт. С позиции №7 можно изготовить импульсный блок питания на 25 — 30 ватт.
     Количество витков в обмотках ферритового трансформатора (количество витков на один  вольт) зависит от поперечного сечения магнитопровода “Sк”.  Выбор размера того или иного ферритового кольца или Ш — сердечника, для задуманного ИБП, зависит в основном от условия — уместятся ли заявленные количества витков в обмотках,  в окне.
      Чем  больше мощность трансформатора, тем диаметр провода обмоток  должен быть  выше. Чем меньше поперечное сечение феррита, тем больше число витков  в обмотках (выше количество витков, приходящееся на один вольт).
     Теоретически, все кольца, начиная с позиции №7, «дадут мощность» свыше 232 ватт, что вполне достаточно для среднемощного, до 200 ватт источника питания. Но пытаться «вымучить» из него 200 ватт бесполезно, площадь окна в 202 мм.кв. для этого очень мала.  Витки всех обмоток не влезут в его окно. Чтобы получить мощность 200 ватт, нужно брать больше размер кольца.
     Существуют также П — образные ферритовые сердечники (строчный трансформатор в телевизорах с кинескопами).
     Исходя из практики, импульсные трансформаторы, выполненные на Ш — образных и П — образных ферритовых сердечниках, имеют те же свойства, что и на ферритовом кольце.
     Ш — образный сердечник № 17: поперечное сечение среднего стержня  ”  “Sк”= 56 мм.кв.;  площадь окна -“Sо” = 7,5 х 20 = 150 мм.кв…
     Ш — образный сердечник № 18 от ИБП компьютера: сечение «Sк» = 8,0 х 12,5 = 100мм.кв. = 1см.кв.;  Площадь окна «Sо» = 7,5 х 19 = 142 мм.кв…
     Сердечник № 19: «Sк» = 10 х 10 = 100 мм.кв. = 1 см.кв.;   «Sо» = 7,5 х 25 = 187 мм.кв…
Из всего перечня ферритовых магнитопроводов, я использовал для построения маломощных импульсных трансформаторов кольца: № 5,№ 6, № 7.
     Из Ш — образных сердечников: № 17, № 18, № 19.
     Из П — образных, от строчных трансформаторов с «Sк»= 1,1 — 1,3 см.кв.
     Основной параметр у кольца, П и Ш — сердечников, это площадь поперечного сечения магнитопровода «Sк».  Этот параметр определяет  количество витков провода в обмотках.  Чем больше площадь «Sк», тем меньше витков в обмотках.
     Для определения количества витков в обмотках трансформатора, необходимо определить число витков на 1 вольт, исходя из площади Sк. Для этого я постоянно  использую свою простую формулу, полученную эмпирическим путем:
     n = 0,7/Sк
     где: n — количество витков на 1 вольт для данного сердечника;
     0,7 — коэффициент;
      Sк  — площадь поперечного сечения феррита в см.кв.

     Второй основной параметр ферритового сердечника, это площадь окна Sо.       

     В таблице о ферритах видно — увеличивается площадь окна  “Sо”, увеличивается объем феррита в сердечнике. Следовательно, запасается больше индуктивной энергии в феррите, увеличивается «пропускаемая» электрическая мощность Рвт.
Увеличить мощность ферритового трансформатора любой конфигурации, можно двумя путями:
     1. Взять феррит заведомо больших размеров;
     2. Применить складывание однотипных сердечников вместе.
При этом суммарная площадь поперечного сечения сердечника «Sк», будет кратна количеству штук, а общая площадь окна «Sо» остается прежней.
     Какой же конфигурации (П, Ш или кольцо) ферритовый сердечник наиболее подходит для построения трансформатора.  У каждой формы магнитопровода есть свои особенности.
     Например, кольцо:
     – обмотки трансформатора покрывают всю поверхность кольца, максимальное потокосцепление магнитного поля катушки и сердечника;
     – минимально поле рассеивания электромагнитной энергии;
     – максимальна площадь теплового излучения обмоток при нагревании, хороший теплоотвод — естественная вентиляция;
     – площадь окна у кольца больше, чем у Ш — образного сердечника, значит при одинаковой площади «Sк» (у кольца и Ш — сердечника), с кольца можно «снять» большую мощность.
     Трансформатор на Ш — сердечнике (при одинаковой мощности) более компактен, чем на кольце и П — образном сердечнике. Обмотки на Ш — обр. сердечнике сильно нагреваются, т. к. находятся внутри корпуса трансформатора, требуется обдув вентилятором.
     Силовые ферритовые трансформаторы в компьюторных блоках питания выполнены в основном на Ш — образных сердечниках. Разбирая старый ферритовый трансформатор, обратите внимание, есть ли немагнитный зазор в прилегающих плоскостях. Для ферритовых сердечников, применяемых в двухтактных импульсных источниках питания, такой зазор не нужен.  Если зазор существует,  нужно аккуратно сточить на бруске, наждачной шкурке или мелком напильнике боковые стержни сердечника таким образом, чтобы сохранялась плоскость соприкосновения.

 

комментарий

добавлю еще табличку по ferroxcube и еще есть китайская – в компьютерных блоках силовой очень похож на советский 2500НМС-1 но кто у кого подсмотрел вопрос  спорный уточните был ли отдел по промышленному шпионажу в бывшем СССР.

Альсифер у них сендаст, хорошо работает на большей частоте до 300 килогерц и еще есть холоднокатаная сталь для трансформаторов, это на 50 герц, индукция в 5 раз больше чем у феррита. А вот у молибденового пермаллоя надо по каждому изделию смотреть характеристики, мю может быть и 50 и 2 миллиона, а вот аш максимальная величина и 0.1 и 1.9 теслы почти, что также как и даже больше чем у стали. У феррита 2000НМ самого распространенного до 100 килогерц частота соответственно начальное значение 2000 и  индукция насыщения 0.4 , альсифер  350 50 и 1.7 . Еще феррит работает при температуре не выше 80-90 градусов а при 120 свойства резко ухудшаются (трансформатор силовой сделает бух).

В начале 30-х годов два профессора Токийского Технологического университета Йогоро Като и Такеши Такеи изобрели ферриты – магнитные материалы, представляющие собой смесь оксида железа Fe₂O₃ с оксидами других металлов (таких как Fe, Mn, Zn, Ni, Mg, Co, Cu) и обладающие ферромагнетизмом. Вскоре после этого, в 1935 году, и была основана компания TDK, которая впервые поставила производство магнитомягких ферритовых материалов для использования в промышленности и технике.

Первым продуктом TDK на рынке стали «оксидные кольца» (рис. 1) для изготовления трансформаторов и катушек индуктивности. Уже с начала своей истории развития приоритетом для TDK стали инновационные разработки в области улучшения свойств ферритовых материалов и поиск новых областей их применения в электронной технике.