Этот инструмент позволяет выполнить расчёт силового трансформатора по сечению железа онлайн. Калькулятор определяет параметры обмоток и габаритную мощность для тороидальных и Ш-образных магнитопроводов.
Функционал и поля ввода
Интерфейс включает поля для ввода мощности в вольт-амперах, выбора типа сердечника и указания рабочих напряжений. Вводятся частота сети в герцах и магнитная индукция в теслах. Пользователь выбирает тип магнитопровода: тороидальный или Ш-образный. В блоке параметров выводятся сечение, витки на вольт и токи. В разделе обмоток отображаются диаметры проводов и итоговое число витков.
Формула расчёта сечения
Габаритная мощность определяет геометрию магнитопровода. Сечение сердечника растёт как корень из мощности. Для тороидального трансформатора коэффициент составляет 0,8, а для Ш-образного используется 1,2. Это различие обусловлено эффективностью кольцевой формы и меньшими потерями.
Расчёт количества витков
Основным параметром является число витков на один вольт напряжения. Оно вычисляется по формуле:
витков на вольт = 45 / (сечение * индукцию * частоту относительно 50 Гц)
Для стандартной сети 50 герц значение частоты в знаменателе принимается за единицу. При увеличении частоты или индукции количество витков на вольт уменьшается.
Таблица зависимости параметров
Ниже приведены расчётные данные для тороидальных сердечников при стандартных условиях.
| 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 |
Расчёт диаметра провода
Сечение провода выбирают по плотности тока. В алгоритме плотность тока зафиксирована на уровне 2,5 ампера на квадратный миллиметр. Это значение обеспечивает работу без перегрева. Ток обмотки делится на плотность тока, после чего через площадь круга вычисляется диаметр медной жилы.
Пример расчёта на 100 ВА
Для устройства мощностью 100 ВА с первичным напряжением 230 вольт и вторичным 12 вольт на тороидальном сердечнике сечение составит 8 квадратных сантиметров. Расчёт витков на вольт даёт 3,75. Для первичной обмотки получается 863 витка. Для вторичной обмотки базовое число витков умножается на 1,05. Это необходимо, так как во вторичной обмотке добавляют 5 процентов витков на просадку под нагрузкой. Итоговое значение для 12 вольт составит 47 витков.
Пример при изменении частоты
Если частота сети увеличивается, габаритная мощность тороидального трансформатора калькулятором онлайн пересчитывается. При повышении частоты до 100 герц знаменатель в формуле увеличивается, что позволяет сократить количество меди в два раза при сохранении того же сечения железа. Это объясняет компактность высокочастотных узлов.
Единицы измерения
Мощность указывается в вольт-амперах (ВА), напряжение в вольтах (В), частота в герцах (Гц). Площадь сечения измеряется в квадратных сантиметрах, а диаметр провода в миллиметрах. Индукция в сердечнике задаётся в теслах (Тл).
Практическое применение
Расчёт мощности тороидального трансформатора востребован при сборке блоков питания для аудиоаппаратуры и зарядных устройств. Тороидальные сердечники предпочтительны из-за низких помех и высокого коэффициента полезного действия.
Типичная ошибка и точность
Ошибкой является игнорирование окна сердечника. Калькулятор рассчитывает диаметр провода, но не проверяет его размещение в окне тора. Если провод слишком толстый, выбирают сердечник большей мощности. Расчёт витков трансформатора требует округления до целого числа в большую сторону. Индукция в 1,2 Тл считается безопасным пределом для электротехнической стали.
Границы применимости
Инструмент не учитывает температурный режим при плохой вентиляции. Программа не предназначена для расчёта импульсных трансформаторов на ферритах. Расчёт габаритной мощности тороидального трансформатора ограничен синусоидальным током низкой частоты. Проверка результата выполняется прикидкой: произведение тока на витки для обмоток должно быть примерно равным.