Силовой трансформатор на феррите

Здравствуйте уважаемые коллеги!!

     Чтобы намотать импульсный выходной трансформатор на ферритовом сердечнике на любую мощность, необходимо провести предварительный, прикидочный расчет.  Сначала  нужно определиться с мощностью, которую необходимо получить на выходе трансформатора. 
     Обратимся к таблице параметров ферритовых магнитопроводов, в ней указаны размеры, площадь сечения магнитопровода, площадь окна и мощность, которую «теоретически»  можно получить от сердечника.
     Эту таблицу я «откопал» еще в «советской технической литературе» по электротехнике и не один раз убедился в ее верности.
Ферритовые кольца на разные размеры по позициям №1 — №16 имеют рабочую мощность Рвт, от 9 до 951 и более, ватт. Нетрудно заметить, что начиная с позиции №6, даже незначительное увеличение размеров ферритового кольца, приводит к резкому увеличению «пропускаемой» мощности  Р вт.
     Кольцо  К18,5×11х6,5 (Наруж. диам. х Внутр. диам. х Ширина кольца, в миллиметрах)  соответствует мощности 70 ватт.
    Кольцо К28×16х9 уже 232 ватта.   И так далее... 

     Начиная с позиции №5 уже можно использовать кольца для изготовления выходного трансформатора в импульсном блоке питания на мощность 10 — 15  ватт. С позиции №7 можно изготовить импульсный блок питания на 25 — 30 ватт.
     Количество витков в обмотках ферритового трансформатора (количество витков на один  вольт) зависит от поперечного сечения магнитопровода "Sк".  Выбор размера того или иного ферритового кольца или Ш — сердечника, для задуманного ИБП, зависит в основном от условия — уместятся ли заявленные количества витков в обмотках,  в окне.
      Чем  больше мощность трансформатора, тем диаметр провода обмоток  должен быть  выше. Чем меньше поперечное сечение феррита, тем больше число витков  в обмотках (выше количество витков, приходящееся на один вольт).
     Теоретически, все кольца, начиная с позиции №7, «дадут мощность» свыше 232 ватт, что вполне достаточно для среднемощного, до 200 ватт источника питания. Но пытаться «вымучить» из него 200 ватт бесполезно, площадь окна в 202 мм.кв. для этого очень мала.  Витки всех обмоток не влезут в его окно. Чтобы получить мощность 200 ватт, нужно брать больше размер кольца.
     Существуют также П — образные ферритовые сердечники (строчный трансформатор в телевизорах с кинескопами).
     Исходя из практики, импульсные трансформаторы, выполненные на Ш — образных и П — образных ферритовых сердечниках, имеют те же свойства, что и на ферритовом кольце.
     Ш — образный сердечник № 17: поперечное сечение среднего стержня  "  "Sк"= 56 мм.кв.;  площадь окна -"Sо" = 7,5 х 20 = 150 мм.кв...
     Ш — образный сердечник № 18 от ИБП компьютера: сечение «Sк» = 8,0 х 12,5 = 100мм.кв. = 1см.кв.;  Площадь окна «Sо» = 7,5 х 19 = 142 мм.кв...
     Сердечник № 19: «Sк» = 10 х 10 = 100 мм.кв. = 1 см.кв.;   «Sо» = 7,5 х 25 = 187 мм.кв...
Из всего перечня ферритовых магнитопроводов, я использовал для построения маломощных импульсных трансформаторов кольца: № 5,№ 6, № 7.
     Из Ш — образных сердечников: № 17, № 18, № 19.
     Из П — образных, от строчных трансформаторов с «Sк»= 1,1 — 1,3 см.кв.
     Основной параметр у кольца, П и Ш — сердечников, это площадь поперечного сечения магнитопровода «Sк».  Этот параметр определяет  количество витков провода в обмотках.  Чем больше площадь «Sк», тем меньше витков в обмотках.
     Для определения количества витков в обмотках трансформатора, необходимо определить число витков на 1 вольт, исходя из площади Sк. Для этого я постоянно  использую свою простую формулу, полученную эмпирическим путем:
     n = 0,7/Sк
     где: n — количество витков на 1 вольт для данного сердечника;
     0,7 — коэффициент;
      Sк  — площадь поперечного сечения феррита в см.кв.

     Второй основной параметр ферритового сердечника, это площадь окна Sо.       

     В таблице о ферритах видно — увеличивается площадь окна  "Sо", увеличивается объем феррита в сердечнике. Следовательно, запасается больше индуктивной энергии в феррите, увеличивается «пропускаемая» электрическая мощность Рвт.
Увеличить мощность ферритового трансформатора любой конфигурации, можно двумя путями:
     1. Взять феррит заведомо больших размеров;
     2. Применить складывание однотипных сердечников вместе.
При этом суммарная площадь поперечного сечения сердечника «Sк», будет кратна количеству штук, а общая площадь окна «Sо» остается прежней.
     Какой же конфигурации (П, Ш или кольцо) ферритовый сердечник наиболее подходит для построения трансформатора.  У каждой формы магнитопровода есть свои особенности.
     Например, кольцо:
     - обмотки трансформатора покрывают всю поверхность кольца, максимальное потокосцепление магнитного поля катушки и сердечника;
     - минимально поле рассеивания электромагнитной энергии;
     - максимальна площадь теплового излучения обмоток при нагревании, хороший теплоотвод — естественная вентиляция;
     - площадь окна у кольца больше, чем у Ш — образного сердечника, значит при одинаковой площади «Sк» (у кольца и Ш — сердечника), с кольца можно «снять» большую мощность.
     Трансформатор на Ш — сердечнике (при одинаковой мощности) более компактен, чем на кольце и П — образном сердечнике. Обмотки на Ш — обр. сердечнике сильно нагреваются, т. к. находятся внутри корпуса трансформатора, требуется обдув вентилятором.
     Силовые ферритовые трансформаторы в компьюторных блоках питания выполнены в основном на Ш — образных сердечниках. Разбирая старый ферритовый трансформатор, обратите внимание, есть ли немагнитный зазор в прилегающих плоскостях. Для ферритовых сердечников, применяемых в двухтактных импульсных источниках питания, такой зазор не нужен.  Если зазор существует,  нужно аккуратно сточить на бруске, наждачной шкурке или мелком напильнике боковые стержни сердечника таким образом, чтобы сохранялась плоскость соприкосновения.