Calculul transformatoarelor toroidale

Constructorii de aparatura radioelectronica s-au confruntat deseori cu problema construirii unor transformatoare care sa aiba dimensiuni de gabarit cat mai mici precum si greutate minima.Practica a aratat ca cele mai indicate, din acest punct de vedere, sunt transformatoarele care au miezul magnetic toroidal. In comparatie cu miezurile , ele au cea mai mica greutate si gabrit, remarcandu-se, de asemenea prin conditiile cele mai bune de racire a infasurarilor si un randament ridicat. In afara de asta, prin repartizarea uniforma a infasurarilor pe perimetrul miezului, practic lipseste campul de dispersie si in majoritatea cazurilor dispare necesitatea ecranarii transformatorului.In legatura cu asta, calculul complet al transformatoarelor de putere cu miezuri toroidale este mai complicat, prezentam un tabel cu ajutorul caruia radioamatorului ii va fi mai usor sa faca calculul transformatoarelor toroidale cu puteri pana la 120W. Precizia calculelor este suficienta pentru scopurile radioamatoricesti. Calculul parametrilor transformatoarelor toroidale care nu subt inclusi in tabel, este analog cu calculul transformatoarelor cu miez magnetic . Tabelul se poate folosi pentru calculul transformatoarelor pe miezuri din otel laminat la rece cu grosimea benzii de 0.35-0.5 mm si oteluri cu grosimea benzii de 0.05-0.1 mm, la frecventa retelei de alimentare de 50Hz. La bobinarea transformatoarelor se admite a se aplica numai izolatiile de mijloc si exterioara; desi izolatia intermediara permite si obtinerea unei asezari mai uniforme a conductoarelor de bobinaj, din cauza diferentei dintre diametrele interior si exterior ale miezului, prin aplicarea acesteia, se mareste inevitabil grosimea infasurarii pe diametrul interior. Pentru bobinarea transformatoarelor toroidale este necesar sa se foloseasca sarma de bobinaj avand izolatie cu rezistenta mecanica si electrica ridicate.La bobinare sa va folsi sarma sau bare de de bobinaj tip In cazuri extreme se poate folosi sarma tip In calitate de izolatie intermediara este indicat a se folosi un strat de folie cu grosimea de 0.01-0.03 mm, material cu grosimea de 0.06-0.13 mm sau cu banda de panza.

Exemplu de calcul al transformatorului------------------------------------------------Se dau:Tensiunea retelei de alimentare Ur=220VTensiunea de iesire Un=24VCurent de sarcina In=1.8A------------------------------------------------

1. Se determina puterea in in infasurarea secundara P=Un*In=24V*1.8A=43.2W

2. Se determina puterea de gabarit a transformatorului

Marimea randamentului si alte date necesare pentru calcul se selecteaza din tabel, din seria puterilor de gabarit corespunzatoare.

3. Se ajunge la aria sectiunii miezului, cu formula

4. Se aleg dimensiunile miezului Dc, dc si hc Cel mai apropiat tip de miez standardizat este , aria sectiunii miezului este egala cu

(mai mare decat cea reiesita din calcul, deci corespunde).

5. La determinarea diametrului interior al miezului, trebuie sa fie indeplinita conditia:

6. Sa presupunem ca a fost ales un miez din otel tip , atunci numarul de spire pe volt se determina dupa formula: w1=33.3/S=33.3/6=5.55 spire/volt.

7. Se calculeaza numarul de spire pentru infasurarile primar si secundar:w1=W1*U1=5.55*220 = 1221 spirew2=W2*U2=5.55*24 = 133 spire.Intrucat in transformatoarele toroidale fluxul magnetic de dispersie este in ansamblu foarte mic, atunci caderea tensiunilor pe infasurari este determinata practic numai de rezistentele active (ohmice), ca urmare valoarile de referinta de cadere a tensiunii pe infasurarile transformatorului toroidal sunt considerabil mai mici. De aceea, pentru compensarea pierderii pe rezistenta infasurarii secundare este necesar sa se mareasca numarul de spire cu numai 3%.

8. Se determina diametrele sarmei de bobinaj a infasurarilor , unde I1 este curentul in infasurarea primara a transformatorului, determinat dupa formula:

Se alege diametrul standardizat cel mai apropiat al sarmei de bobinaj, aproximand prin majorare cu 0.01mm.

Transformatoarele calculate cu ajutorul tabelului anexat, au fost supuse, dupa realizare, unei sarcini maximale permanente in decurs de cateva ore si au dat rezultate bune.

Un material care are ca bibliografie si articolul prezentat mai sus, a aparut in revista "Tehnium" nr.361 din iunie 2006, pag.32-34, sub semnatura ing. Barbu Popescu, intitulat "CALCULUL SIMPLIFICAT AL TRANSFORMATOARELOR TOROIDALE".Metoda empirica de calculul este extinsa pana la puterea de 400VA, tabelul din revista "Radio" avand o rubrica in plus in care este specificat domeniul 120-400VA. Tabelul are mici diferente fata de cel original, astfel ca este prezentat mai jos pentru a putea face o comparatie. Tabelul are in vedere utilizarea acelorasi materiale magnetice rusesti, la care se refera articolul original.