Výpočet parametrov toroidného transformátora
Toroidný transformátor je typ transformátora, ktorý používa toroidné (prstencové) feritové alebo plechové jadro namiesto tradičného EI jadra. Toroidné jadro je špirálovo zakrivené, čo zabezpečuje kompaktné rozmery a vysokú energetickú účinnosť.
Hlavné výhody toroidných transformátorov:
- Vyššia účinnosť: nižšie straty na jadre a menej tepla v porovnaní s EI transformátormi.
- Nízka hmotnosť a rozmery: kompaktné vyhotovenie.
- Menšie elektromagnetické rušenie (EMI): uzavretý magnetický tok.
- Tichá prevádzka: bez mechanických vibrácií jadra.
Nevýhody:
- Náročnejšia výroba, nakoľko navíjanie vinutí na toroid vyžaduje špeciálny postup.
- Vyššia cena jadier v porovnaní s klasickými.
Základný princíp
Transformátor pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie. Pri zmene prúdu v primárnom vinutí sa mení magnetické pole v jadre, čo vyvoláva napätie v sekundárnom vinutí. Počet závitov a prierez vodiča sa určuje podľa žiadaného výkonu a prúdu.
Vzorec pre **počet závitov na volt (z/v):
z/v = 45 / S
kde:
- S je efektívny prierez jadra v cm2
- 45 je empirická hodnota pre frekvenciu 50 Hz
Počet závitov pre dané napätie je:
N = U × (45 / S)
Praktické informácie pre návrh:
- Prúdová hustota v medi: 2–3 A/mm2 (podľa chladenia)
- Materiál vodiča: štandardne meď
- Poistky: určujú sa podľa najbližšej vyššej hodnoty k vypočítanému prúdu
Jadrá
Pri dimenzovaní toroidného transformátora zohráva výber jadra kľúčovú úlohu. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené základné parametre toroidných jadier, ktoré boli použité ako referenčné pri výpočtoch. Tieto hodnoty zahŕňajú menovitý výkon, fyzické rozmery jadra a orientačnú hmotnosť samotného jadra (bez započítania hmotnosti medeného vinutia). Údaje slúžia ako pomôcka pri návrhu alebo výbere vhodného jadra pre konkrétne aplikácie v oblasti napájacích transformátorov a elektronických zariadení.
| Výkon (VA) | Rozmery (⌀ × výška) | Hmotnosť jadra (kg) |
|---|---|---|
| 15 | Ø 64 mm × 33 mm | 0.2 |
| 30 | Ø 76 mm × 38 mm | 0.25 |
| 50 | Ø 81 mm × 36 mm | 0.45 |
| 80 | Ø 99 mm × 38 mm | 0.6 |
| 120 | Ø 99 mm × 48 mm | 0.9 |
| 160 | Ø 114 mm × 43 mm | 1.2 |
| 225 | Ø 114 mm × 51 mm | 1.4 |
| 300 | Ø 117 mm × 66 mm | 1.7 |
| 400 | Ø 137 mm × 51 mm | 2 |
| 500 | Ø 137 mm × 61 mm | 2.4 |
| 625 | Ø 140 mm × 81 mm | 3.1 |
| 800 | Ø 163 mm × 69 mm | 3.8 |
| 990 | Ø 163 mm × 76 mm | 4.7 |
O kalkulačke
Nižšie je k dispozícii interaktívna kalkulačka toroidného transformátora, ktorá umožňuje:
- Zadať primárne napätie a až 5 sekundárnych vinutí (napätie a prúd každého).
- Automaticky vybrať vhodné toroidné jadro podľa požadovaného výkonu.
- Vypočítať počet závitov, odporúčané priemery vodičov, prúdové hustoty a poistky.
- Zobraziť celkové straty na jadre aj vinutí.
- Exportovať výsledky do formátu TXT na ďalšie spracovanie alebo archiváciu.
Táto kalkulačka je navrhnutá pre frekvenciu 50 Hz a bežné podmienky chladenia. Výpočty zohľadňujú aj štandardné výrobné rady toroidných jadier dostupné na trhu. Výber otimálnej veľkosti jadra robí koód kalkulačky autonómne na základe vložených / vypočítaných hodnôt.
Komentár môžete adresovať buď diskutujúcemu priamo pomocou tlačidla „Odpovedať“, alebo ho môžete adresovať všeobecne do poľa nižšie.