Этот инструмент предназначен для определения параметров силовых трансформаторов, которые используются в схемах питания электронных устройств. Расчёт помогает спроектировать умножитель напряжения на диодах и конденсаторах, схема которого требует согласования выходных токов и напряжений обмоток.
Параметры ввода и возможности виджета
Для получения результата заполняются поля мощности в ВА, выбирается тип сердечника (Тороидальный или Ш-образный), указываются значения первичного и вторичного напряжения в вольтах. Дополнительно вводятся частота сети в герцах и магнитная индукция в теслах. Калькулятор выводит сечение сердечника, количество витков на один вольт, токи обмоток и требуемый диаметр провода.
Алгоритм расчёта сечения
Сечение сердечника напрямую зависит от передаваемой мощности. Для вычислений используется корень квадратный из значения мощности, умноженный на коэффициент формы. сечение = коэффициент * корень(мощность) Для тороидального сердечника коэффициент принимается равным 0,8. Для Ш-образного сердечника этот показатель составляет 1,2. Результат выражается в квадратных сантиметрах.
Расчёт количества витков
Число витков на вольт определяет индуктивность обмотки и предотвращает насыщение железа. Формула учитывает частоту тока и индукцию материала. витков на вольт = 45 / (сечение * индукция * (частота / 50)) При частоте 50 Гц знаменатель упрощается до произведения сечения на индукцию. Полученное число используется для определения общего количества витков каждой обмотки путём умножения на напряжение.
Таблица зависимости параметров
Значения рассчитаны для тороидальных сердечников при частоте 50 Гц.
| Мощность, ВА | Сечение тороида, см² | Витков на вольт |
|---|---|---|
| 50 | 5,7 | 5,27 |
| 100 | 8 | 3,75 |
| 200 | 11,3 | 2,65 |
| 500 | 17,9 | 1,68 |
Определение параметров обмоток
Ток в каждой обмотке вычисляется делением мощности на напряжение. Сечение провода выбирается исходя из плотности тока 2,5 ампера на квадратный миллиметр. При расчёте вторичной обмотки применяется корректировка: количество витков увеличивается на 5 процентов для компенсации просадки под нагрузкой.
Пример расчёта трансформатора 100 ВА
Для трансформатора мощностью 100 ВА с первичным напряжением 230 В и вторичным 12 В на тороидальном сердечнике расчёт даёт следующие результаты. Сечение сердечника составляет 8 см². Коэффициент витков на вольт равен 3,75. Для первичной обмотки требуется 863 витка. Для вторичной обмотки базовое число составляет 45 витков, к которым добавляется 5 процентов запаса, что даёт итоговые 47 витков.
Высоковольтные системы
Схема удвоения напряжения на диодах или более сложные каскады требуют точного подбора тока. Если используется схема учетверения напряжения на диодах и конденсаторах, ток вторичной обмотки должен в четыре раза превышать выходной ток нагрузки. Калькулятор вычисляет диаметр провода, чтобы обмотка выдержала эти токи без перегрева.
Единицы измерения
Мощность вводится в вольт-амперах (ВА). Напряжение указывается в вольтах (В), частота в герцах (Гц), индукция в теслах (Тл). Сечение провода и сердечника в результатах приводится в квадратных миллиметрах и сантиметрах соответственно. Правильное согласование единиц исключает ошибки при выборе материалов.
Практическое применение
Расчёт востребован при сборке блоков питания, где используется умножитель на диодах для получения высоких напряжений. Это актуально для питания ионизаторов или при создании умножителя напряжения для частотного преобразователя в промышленном оборудовании. Точный расчёт провода предотвращает просадку напряжения.
Ограничения и точность
Калькулятор не учитывает магнитные потери в стали и температурный коэффициент сопротивления меди. Результаты округляются до двух знаков после запятой, что достаточно для практики. Не учитывается межслойная изоляция, поэтому при выборе каркаса следует оставлять запас по месту.
Проверка результата
Чем выше мощность, тем меньше витков на вольт требуется намотать. Если калькулятор выдаёт значение менее 1 витка на вольт для трансформатора мощностью 50 ВА, следует проверить введённое значение индукции. Типичная ошибка заключается в неверном выборе типа сердечника, что меняет итоговое сечение в 1,5 раза.