Содержание
Тороидальные трансформаторы: устройство, применение, характеристики
По форме магнитопровода трансформаторы подразделяются на стержневые, броневые и тороидальные. Казалось бы, разницы нет, ведь главное
— мощность, которую способен преобразовать трансформатор. Но если взять три трансформатора с магнитопроводами разной формы на одну и
ту же габаритную мощность, то выяснится, что тороидальный трансформатор покажет лучшие рабочие характеристики из всех. Именно по этой
причине чаще всего для питания различных устройств во многих промышленных сферах выбор останавливают, конечно, на тороидальных
трансформаторах в силу их высокой эффективности.
Сегодня тороидальные трансформаторы применяют в различных сферах промышленности, и наиболее часто тороидальные трансформаторы устанавливают
в источники бесперебойного питания, в стабилизаторы напряжения, применяют для питания осветительной техники и радиотехники, часто тороидальные
трансформаторы можно увидеть в медицинском и диагностическом оборудовании, в сварочном оборудовании и т.
д.
Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный,
повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками. Работает тороидальный трансформатор
принципиально так же как и трансформаторы с другими формами сердечников: он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток —
преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом,
то есть лучшими экономическими показателями. Главная особенность тороидального трансформатора — небольшой общий объем устройства, доходящий
до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов. Шихтованный сердечник вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник
при той же габаритной мощности. Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь
о внутреннем или о наружном монтаже.
Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам: во-первых, экономия
материалов на производстве, во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя
неиспользованных мест, в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего
сопротивления провода обмоток.
Охлаждение обмоток — еще один важный фактор. Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность
тока может быть более высокой. Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность
тороидального трансформатора оказывается очень высокой.
Экономия электроэнергии — еще один плюс в пользу тороидального трансформатора. Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке,
и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм.
Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в
5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием.
При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую
шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении
трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, — и выбирают оптимальные габариты
магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.
Материал подготовлен: http://electricalschool.info
Заказать Тороидальный Трансформатор
Тороидальный трансформатор: отличия и особенности конструкции
Содержание
- 1 Отличия тороидальных трансформаторов
- 2 Сердечники тороидальных трансформаторов
- 3 Намотка тороидальных трансформаторов
- 4 Определение конструкции тороидального трансформатора
Тороидальный трансформатор – электротехнический преобразователь напряжения или тока, сердечник которого изогнут кольцом и замкнут.
Профиль сечения отличается от круглого, название все равно применяют за неимением лучшего.
Отличия тороидальных трансформаторов
Автором тороидальных трансформаторов признан Майкл Фарадей. Возможно встретить в отечественной литературе (особенно, коммунистических времен) утопичную идею: первым собрал подобное Яблочков, сравнив указываемую дату – обычно, 1876 год – с ранними опытами по электромагнитной индукции (1830). Просится вывод: Англия опередила Россию на полвека. Интересующихся подробностями отошлем к обзору Закон электромагнитной индукции. Приводятся детальные сведения о конструкции первого в мире тороидального трансформатора. Изделие отличает форма сердечника. Помимо тороидальных принято по форме различать:
- Броневые. Отличаются избыточностью ферромагнитного сплава. Для замыкания линий поля (чтобы проходили внутри материала) ярма охватывают обмотки с внешней стороны. В результате входная и выходная наматываются вокруг общей оси. Одна поверх другой или рядом.
- Стержневые. Сердечник трансформатора проходит внутри витков обмотки. Пространственно входная и выходная разнесены. Ярма вбирают малую часть линий напряженности магнитного поля, проходящих за пределами витков. Фактически нужны, чтобы соединить стержни.
Тороидальный трансформатор
Новичку приходится туго, нелишне пояснить подробнее. Стержнем называется часть сердечника, проходящая внутри витков. На остов наматывается проволока. Ярмом называется часть сердечника, соединяющая стержни. Нужны передавать линии магнитного поля. Ярма замыкают сердечник, формируя цельную конструкцию. Замкнутость требуется для свободного распространения внутри материала магнитного поля.
Тема Магнитная индукция показывает – внутри ферромагнетика поле значительно усиливается. Эффект образует базис функционирования трансформаторов.
В состав стержневого сердечника ярмо входит минимальным составом. В броневом охватывает дополнительно обмотки снаружи вдоль длины, как бы защищая.
От аналогии произошло название. Майкла Фарадея выбрал тор скорее интуитивно. Формально можно назвать стержневым сердечником, хотя направляющая оси симметрии обмоток идет дугой.
Опорой первому магниту (1824 год) стала лошадиная подкова. Возможно, факт придал направлению полета творческой мысли ученого верный азимут. Используй Фарадей иной материал, опыт окончится неудачей.
Тор навивают единой лентой. Подобные сердечники называют спиральными в отличие от броневых и стержневых, которые фигурируют в литературе за термином пластинчатые. Это введет в заблуждение. Лишний раз следует сказать: тороидальный сердечник, будучи намотанным отдельными пластинами, называется спиральным. Разбивать частями приходится, когда отсутствует лента. Это вызвано чисто экономическими причинами.
Подытожим: в исходном виде тороидальный трансформатор Фарадея имел сердечник круглого сечения. Сегодня форма невыгодна, невозможно обеспечить массовое производство соответствующей технологией.
Хотя деформация проволоки по углам сгиба приводит однозначно к ухудшению характеристик изделия. Механические напряжения повышают омическое сопротивление обмотки.Сердечники тороидальных трансформаторов
Тороидальный трансформатор назван за форму сердечника. Майкл Фарадей изготовил бублик, использовав цельный кусок мягкой стали круглого сечения. Конструкция нецелесообразна на современном этапе по нескольким причинам. Главное внимание уделяется минимизации потерь. Сплошной сердечник невыгоден, наводятся вихревые токи, сильно разогревающие материал. Получается плавильная индукционная печь, легко превращающая в жидкость сталь.
Чтобы избежать ненужных трат энергии и нагревания трансформатора, сердечник нарезают полосами. Каждая изолируется от соседней, например, лаком. В случае тороидальных сердечников наматывают единой спиралью, либо полосами. Сталь обычно на одной стороне имеет изолирующее покрытие толщиной единицы микрометра.
Упомянутые стали используются для конструирования трансформаторов тока, довольно часто по исполнению являющихся тороидальными.
Интересующимся можно ознакомиться с ГОСТ 21427.2 и 21427.1. Для сердечников (как следует из названия документов) сегодня чаще используется анизотропная холоднокатаная листовая сталь. В название заложено: магнитные свойства материала неодинаковы по разным осям координат. Вектор потока поля должен совпадать с направлением проката (в нашем случае движется по кругу). Ранее применялся другой металл. Сердечники высокочастотных трансформаторов могут изготавливаться из стали 1521. В рамках сайта особенности применяемых материалов обсуждались (см. коэффициент трансформации). Сталь маркируется по-разному, в состав обозначения включаются сведения:
- Первое место отводится цифре, характеризующей структуру. Для анизотропных сталей применяется 3.
- Вторая цифра указывает процентное содержание кремния:
- менее 0,8%.
- 0,8 – 1,8%.
- 1,8 – 2,8%.
- 2,8 – 3,8%.
- 3,8 – 4,8%.
- Третья цифра указывает основную характеристику. Могут быть удельные потери, величина магнитной индукции при фиксированной напряженности поля.
- Тип стали. С ростом числа удельные потери ниже. Зависит от технологии производства металла.
При транспортировке структура стали неизбежно повреждается. Дефекты устраним специальным отжигом на месте сборки. Делается в обязательном порядке для измерительных трансформаторов тока, где важна точность показаний. Сердечник наматывается цельным куском или отрезными полосами на оправку цилиндрической или овальной формы. При необходимости ленты можно нарезать из цельного листа (экономически чаще нецелесообразно). Длина каждой должна составлять не менее шести с половиной радиусов намотки. Для достижения нужной длины допускается соединять отдельные полосы точечной сваркой. Шихтование (разбивка тонкими слоями) устраняет явление вихревых токов. Потери перемагничивания мало меняются, составляя малую долю упомянутого ранее паразитного эффекта.
Теряет значение взаимное расположение конца и начала ленты. Чтобы спираль не размоталась, последний виток приваривают к предыдущему точечной сваркой.
Намотка ведется с натяжением, собранные из нескольких полос ленты обычно не удаётся подогнать плотно, сварной шов выполняется внахлест. Иногда тор режется на две части (разрезной сердечник), на практике требуется сравнительно редко. Половинки при сборке стягиваются бандажом. В процессе изготовления готовый тороидальный сердечник режется инструментом, торцы шлифуются. Витки спирали скрепляются связующим веществом, чтобы не размоталась.
Трансформатор с замкнутым сердечником
Намотка тороидальных трансформаторов
Стандартно производится дополнительная изоляция тороидального сердечника от обмоток, даже если используется лакированная проволока. Широко применяется электротехнический картон (ГОСТ 2824) толщиной до 0,8 мм (возможным другие варианты). Распространенные случаи:
- Картон наматывается с захватом предыдущего витка на тороидальный сердечник. Способ характеризуется, как вполнахлеста (половина ширины). Конец приклеивается или закрепляется киперной лентой.
- По торцам сердечник защищают картонные шайбы с надрезами глубиной 10 – 20 мм, шагом 20-35 мм, перекрывающие толщину тора. Наружная, внутренняя грань закрываются полосами. Технологически шайбы идут в сбор последними, прорезанные зубцы загибаются. Поверх спирально наматывается киперная лента.
- Надрезы могут производиться на полосах, тогда берутся с запасом, чтобы больше высоты тора, кольца – строго по ширине, накладываются поверх загибов.
- Тонкие полосы, кольца текстолита закрепляются на тороидальном сердечнике лентами стеклоткани вполнахлеста.
- Иногда кольца выполняются из электротехнической фанеры, гетинакса, толстого (до 8 мм) текстолита с запасом наружного диаметра 1-2 мм. Внешнюю и внутреннюю грань защищают картонными полосами с загибом по краям. Меж первыми витками обмотки, сердечником остается воздушный зазор. Промежуток под картоном нужен на случай, если края под проволокой протрутся. Тогда токонесущая часть никогда не коснется тороидального сердечника. Поверх наматывается киперная лента. Иногда внешнее ребро колец сглаживается, чтобы намотка углами шла плавно.
- Имеется разновидность изоляции, сходная с предыдущей, с внутренней стороны по кольцам на внешних ребрах имеются проточки до сердечника, куда ложатся полосы. Элементы выполняются из текстолита. Поверх наматывается киперная лента.
Наружная, внутренняя грань закрываются полосами. Технологически шайбы идут в сбор последними, прорезанные зубцы загибаются. Поверх спирально наматывается киперная лента.
Элементы выполняются из текстолита. Поверх наматывается киперная лента.Обмотки обычно выполняются концентрическими (одна над другой), либо чередующимися (как в первом опыте Майкла Фарадея 1831 года), называют иногда дисковыми. В последнем случае через одну может наматываться достаточно большое их число, попеременно: то высокое напряжение, то низкое. Применяется чистая электротехническая медь (99,95%) удельным сопротивлением 17,24 – 17,54 нОм м. Ввиду дороговизны металла для изготовления тороидальных трансформаторов малой и средней мощности берется рафинированный алюминий. Для прочих случаев сказываются ограничения по проводимости и пластичности.
В мощных трансформаторах медный провод бывает прямоугольного сечения. Делается для экономии места. Жила должна быть толстой, пропуская значительный ток, дабы не расплавиться, круглое сечение приведет к излишнему росту габаритов. Выигрыш равномерности распределения поля по материалу свелся бы к нулю. Толстый прямоугольный провод достаточно удобно укладывать, чего нельзя сказать касательно тонкого.
В остальном (по конструктивным признакам) намотка производится в точности теми же путями, как в случае обычного трансформатора. Катушки делаются цилиндрическими, винтовыми, однослойными, многослойными.
Определение конструкции тороидального трансформатора
Интересующимся вопросом рекомендуем изучить книгу С. В. Котенева, А. Н. Евсеева по расчету оптимизации тороидальных трансформаторов (издание Горячая линия – Телеком, 2011 год). Напоминаем: издание защищено законом об авторских правах. Профессионалы найдут силы (средства) приобрести при необходимости книгу. Согласно главам, расчет начинается определением параметров режима холостого хода. Подробно описывается, как найти активный и реактивный токи, высчитать ключевые параметры.
Печатное издание, несмотря на некоторую спорность изложения, попутно дает понять, почему включенный в цепь трансформатор, лишенный нагрузки, не сгорает (энергия тока расходуется намагничиванием).
Хотя, казалось бы, предсказан очевидный исход мероприятия.
Число витков первичной обмотки выбирается из условия не превышения магнитной индукцией максимального значения (до входа в режим насыщения, где значение не меняется ростом напряженности поля). Если конструирование ведется для бытовой сети 230 вольт, берется допуск согласно ГОСТ 13109. В нашем случае, имеется в виду отклонение амплитуды в пределах 10%. Помним: вся промышленность перешла в XXI веке на 230 вольт (220 не используется, приводится в литературе, «наследием тяжелого прошлого»).
История компании — Toroid Corporation
История компании
Toroid Corporation (TCM) является частной корпорацией, основанной в 1982 году. Гуннар Эннерфельт, ее президент и владелец, имеет степень MSEE Королевского технологического института в Стокгольме. До иммиграции из Швеции в 1982 году Гуннар Эннерфельт основал Toroid Transformator AB (TTAB) в Ваксьо, Швеция, в 1978 году, до этого он пять лет был президентом Transductor AB, компании, которая стала пионером в разработке трудосберегающих методов производства силовых тороидов.
в конце шестидесятых. В 2006 году Гуннар ушел из повседневных операций в Toroid Corporation, и ему наследовала его дочь Катарина Эннерфельт.
Основные моменты компании
| 1983 | Первая партия продукции отгружена в начале января. |
| 1985 | Чтобы лучше обслуживать свою клиентскую базу, были разработаны программы для расчета данных трансформатора на основе данных постоянного тока клиентов после исправления. Благодаря этим программам первый прототип гарантированно соответствует спецификациям заказчика. |
| 1987 | Тороидальные фильтрующие дроссели постоянного тока для частоты 60 Гц представляют собой лучшее решение для использования больших фильтрующих конденсаторов в приложениях с высокими требованиями к напряжению. |
| 1988 | Завод-спутник был открыт в Солсбери, штат Мэриленд, добавив 6000 кв. футов. к существующим 10 000 кв. футов. в Боуи, Мэриленд. Все большие тиражи производились на новом заводе. |
| 1990 | В декабре производство в Боуи, штат Мэриленд, было переведено в Солсбери, штат Мэриленд. |
| 1991 | В апреле завод в Боуи был закрыт, а отдел продаж и администрация были переведены на завод в Солсбери. |
| 1992 | Внедрено несколько новых продуктовых линеек стандартной конструкции, в том числе изолирующие трансформаторы для коммерческого и медицинского оборудования, расширение линейки выпрямительных трансформаторов для работы 115/230 В, 50-60 Гц. Получен семейный сертификат CSA. завод проходил в июле. Фактический переезд состоялся в декабре. Линейка стандартных изолирующих трансформаторов медицинского назначения была расширена за счет включения от 100 ВА до 5000 ВА. Были введены дополнительные варианты крепежного оборудования. |
| 1996 | В апреле была представлена новая линейка стандартных изолирующих трансформаторов больничного класса в алюминиевом корпусе. |
| 1998 | Представлены новые международные разделительные трансформаторы с маркировкой CE и розетками IEC320. |
| 2002 | Представлены международные разделительные трансформаторы серии M с маркировкой CE и входом 100 В. |
| 2005 | Представлена новая линейка из более чем 5000 различных трансформаторов панели управления. Установлено партнерство с предприятием в Китае. |
| 2006 | Катарина Эннерфельт становится генеральным директором/президентом после ухода Гуннара Эннерфельта из повседневной деятельности. |
| 2013 | Корпорация Toroid отметила 30-летие производства трансформаторов в США. |
| 2014 | Официально изменено название с Toroid Corporation of Maryland на Toroid Corporation. |
| 2017 | Открытые тороидальные панели и жгуты в Солсбери, штат Мэриленд. |
Медицинские изолирующие трансформаторы — тороидальные трансформаторы без изоляции — Toroid Corp
Особенности
Данные и цены: один первичный/вторичный (120 В) Цена: четыре первичных/двойных вторичных (2 x 120 В)
Другие характеристики
Характеристики
Нужен закрытый медицинский разделительный трансформатор?
Больничные трансформаторы или трансформаторные изделия, используемые в медицинской электронике, должны соответствовать строгим стандартам безопасности в соответствии с UL 60601 или эквивалентными зарубежными стандартами безопасности (CSA c22.
2 № 125, VDE 0551, IEC 601.1). Для оборудования, подключенного к пациенту, требуются сверхнизкие токи утечки, которые должны быть указаны заказчиком. По запросу мы гарантируем токи утечки до 10 мкА. Семейное признание UL согласно UL 60601 доступно для систем изоляции классов A и B.
Данные и цены: один первичный/вторичный (120 В)
Для медицинского и коммерческого применения 22 № 601-1 и соответствует стандартам UL 60601-1. Изоляция класса В. Ток утечки <100 мкА. Трансформаторы соответствуют требованиям RoHS.
Данные — один первичный/один вторичный — (120 В) | ||||||||||
| Order | TCM Part No. (Data Sheet) | Power (VA) | Secondary Rating (RMS) | No-Load Voltage (В) | Размеры Внешний диаметр x В Дюймы (мм) | Вес фунтов.  (кг) | ||||
| Напряжение переменного тока (В) | Ампер переменного тока (A) | |||||||||
| Price | 801.1201 | 100 | 120 | 0.83 | 128.8 | 3.9 x 1.8 (99 x 46) | 2.5 (1.1) | |||
| Price | 802.1201 | 200 | 1.67 | 127.2 | 4.5 x 1.9 (114 x 48) | 4.1 (1.9) | ||||
| Price | 803.1201 | 300 | 2. 50 | 125.0 | 4.5 x 2.5 (114 x 64) | 5.8 ( 2.6) | ||||
| Price | 804.1201 | 400 | 3.33 | 125.1 | 5.5 x 2.1 (140 x 53) | 6.6 (3.0) | ||||
| Price | 805.1201 | 500 | 4.17 | 124.0 | 5.5 x 2.5 (140 x 64) | 8.1 (3.7) | ||||
| Price | 808.1201 | 750 | 6.25 | 123.5 | 6.0 x 2.7 (152 x 69) | 12 (5.4) | ||||
| Price | 810. 1201 | 1000 | 8.33 | 122.6 | 6.4 x 3.1 (163 x 79) | 14.8 (6.7) | ||||
| Price | 815.1201 | 1500 | 12.50 | 122.3 | 7.2 x 3.5 (183 x 89) | 21.5 (9.8) | ||||
| Price | 820.1201 | 2000 | 16.67 | 121.9 | 8.3 x 3.8 (211 x 97) | 27.6 (12.5) | ||||
| Price | 825.1201 | 2500 | 20.83 | 121.6 | 9. 0 x 3.7 (229 x 94) | 32.4 (14.7) | ||||
| Price | 830.1201 | 3000 | 25.00 | 121.1 | 9,0 x 4,6 (229 x 117) | 37,9 (17,2) | ||||
| Нужны индивидуальные характеристики трансформатора? Кликните сюда. | ||||||||||
Данные и цены: Четыре первичных/одинарных вторичных (120 В)
Для медицинского и коммерческого применения
Стандартные изолирующие трансформаторы Сертифицированы UL в соответствии с UL2601-1, AAMI ES60601-1 и CUL сертифицированы в соответствии с CSA C22.2 № 60601-1. Соответствует CSA/TUV/IEC 601.1, с максимальным током утечки 100 мкА***, испытано на высокое напряжение 4000 В, длина пути утечки 8 мм, самовосстанавливающийся предохранитель, статический экран.
Трансформаторы мощностью 1500 ВА и выше поставляются с эпоксидной заливкой в центре с отверстием для монтажного болта. Стальная шайба и резиновые прокладки поставляются для меньших номинальных мощностей.
Счетверенные первичные преобразователи — (100 В, 120 В, 220 В, 240 В) при работе на частоте 50–60 Гц.
***Наши изолирующие трансформаторы рассчитаны на максимальный ток утечки 100 мкА, но также доступны с более низкими уровнями тока утечки и по-прежнему будут иметь те же сертификаты. Свяжитесь с нами по адресу [email protected] или позвоните по номеру 410. 860-0300, чтобы обсудить ваши требования.
Данные — четыре первичных / одиночные вторичные — (120 В) | ||||||||||
| Order | TCM Part No. (Data Sheet) | Power (VA) | Secondary Rating (RMS) | No-Load Voltage (В) | Размеры Внешний диаметр x В Дюймы (мм) | Вес фунтов. (кг) | ||||
| Напряжение переменного тока (В) | Ампер переменного тока (A) | |||||||||
| Price | 901.1201 | 100 | 120 | 0.83 | 136.2 | 3.9 x 1.9 (100 x 49) | 3.9 (1.8) | |||
| Price | 902.1201 | 200 | 1.67 | 132.2 | 4.6 x 2.1 (117 x 54) | 4.6 (2.1) | ||||
| Price | 903.1201 | 300 | 2.50 | 129. 6 | 5.3 x 2.1 (135 x 54) | 5.3 ( 2.4) | ||||
| Price | 904.1201 | 400 | 3.33 | 128.3 | 5.4 x 2.4 (138 x 61) | 7.8 (3.5) | ||||
| Price | 906.1201 | 600 | 5.00 | 127.8 | 6,4 x 2,5 (163 x 64) | 11,4 (5,2) | ||||
| Цена | 908,1201 | 760 | 6.33 | 126.56.560 | 6.33 | 126.56.566. | . | |||
| Price | 910. 1201 | 1000 | 8.34 | 124.7 | 6.6 x 3.7 (168 x 94) | 17.8 (8.1) | ||||
| Price | 915.1201 | 1500 | 12.50 | 124.5 | 8.1 x 3.5 (206 x 89) | 24.2 (11.0) | ||||
| Price | 920.1201 | 2000 | 16.66 | 124.0 | 9.0 x 3.8 (229 x 97) | 34.0 (15.4) | ||||
| Price | 925.1201 | 2500 | 20.84 | 123.3 | 10.2 x 4.0 (259 x102) | 41. 0 (18.6) | ||||
| Need custom specifications for your transformer? Кликните сюда. | ||||||||||
.0012
Part No.
(Data
Sheet)
(VA)
(RMS)
Voltage (V)
Внешний диаметр x В
Дюймы (мм)
фунт. (кг)
(центральный кран)
(V)
(A)
(V)
(A)
1202 67 178.34444
1202Другие спецификации
Агентские файлы UL и CUL |