Расчет индуктивности катушки онлайн: On-line калькуляторы, расчет однослойной катушки индуктивности

Как рассчитать сердечник и витки самодельных катушек индуктивности > Флэтора

Индукционный паяльник своими руками

Что такое индукционная пайка. Принцип работы индукционной паяльной станции. Принцип работы нагревательного элемента. Изготовление индукционного паяльника своими руками в домашних условиях. Выбор материала для изготовления жала индукционной паяльной станции….

03 02 2021 11:23:10

Технические характеристики и расшифровка ВВГ 2-кабелей

Маркировка установочных проводов и кабелей согласно Г О С Ту. Конструкция В В Г 2: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические характеристики кабелей В В Г-2. Конструктивные характеристики проводов В В Г2….

02 02 2021 16:54:25

О поражении электрическим током:

Воздействие электротока на человеческий организм. Понятие электротравмы. Подразделение степеней тяжести поражения от удара электрическим током. Классификация электротравматизма. Виды местных электротравм.

…

31 01 2021 22:25:44

Вопрос — Ответ

Профессионал электрик с большим опытом работы в разных сферах электромонтажа и электроэнергетики отвечает на вопросы пользователей….

11 01 2021 22:47:19

Аккумулятор: принцип работы аккумуляторной батарей и схема АКБ

Назначение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в современном автомобиле. Устройство кислотной аккумуляторной батареи. Принцип работы аккумулятора. Поддержание рабочего режима (правила подзарядки) аккумуляторов. Конструкция щелочных батарей….

18 12 2020 1:21:12

Степени защиты электрических розеток (IP)

Сейчас существует множество видов розеток, но для разных потребностей существуют различные методы их защиты. Мы расскажем как в них ориентироваться….

15 12 2020 10:36:40

Электроснабжение кухни — советы экспертов

Современная кухня это основной потребитель электроэнергии в квартире, чтобы избежать проблем с электропроводкой нужно правильно произвести её комплектацию. …

08 12 2020 19:31:29

Счетчик электроэнергии электрический: срок эксплуатации

Как часто требуется замена электрического счетчика: нормативы и межповерочный интервал. Виды счетчиков электроэнергии. Какими параметрами обладают электросчетчики. Преимущества двухтарифных и трехтарифных моделей….

25 11 2020 15:22:37

Определяем прямую и обратную полярности аккумуляторов

Разница между прямой и обратной полярностью. Что будет, если перепутать полярность аккумулятора? Определение полярности А К Б без маркировки. Рекомендации по определению и обслуживанию аккумуляторов в зависимости от полярностей….

24 11 2020 6:33:29

Солнечная батарея: подключение внешних аккумуляторов

Особенности подключения аккумуляторов к солнечным батареям. Как рассчитать основные параметры А К Б для солнечных батарей. Основные виды аккумуляторных батарей для гелиосистем. Гелиосистема с AGM-накопителями….

22 11 2020 14:43:58

Виды сетевых кабелей и для чего нужны сетевые провода

Виды сетевого кабеля: от витой пары до оптиволоконных кабелей. Коаксиальный кабель: области и история применения. Витая пара: категории и расшифровки обозначений (маркировок). Оптоволоконные сетевые провода….

28 10 2020 0:33:54

Маленький паяльник для пайки: температура и мощность

Выбираем микропаяльник для пайки электросхем. Критерии выбора, назначение и область применения маленького паяльника. Виды паяльников и особенности конструкции. Температура жала. Нихромовые, керамические и индукционные приборы….

18 09 2020 23:27:29

Катушка с воздушным сердечником — MOREREMONTA

Катушка индуктивности является неотъемлемым элементом большинства современных приборов. При этом она используется для различных целей в работе электрических цепей. В случае необходимости замены можно использовать как заводскую, так и изготовленную самостоятельно катушку. Но при этом необходимо учитывать ее основной параметр – индуктивность. Для того чтобы рассчитать индуктивность катушки без сердечника можно воспользоваться универсальной формулой:

где μ­­ _{– магнитная проницаемость вакуума, μ – магнитная проницаемость сердечника (можно взять из таблицы 1), N – число витков, S – площадь сечения катушки,}

l – длина намотки. Такой способ является универсальным и может использоваться, как для полых катушек, так и для имеющих сердечник.

Материал	— µ — (Гн/м)
Воздух	1.25663753*10 −6
Алюминий	1.256665*10 −6
Аустенитная нержавеющая сталь	1.260*10 −6 — 8.8*10 −6
Вакуум (µ)	4π*10 −7
Вода	1.256627*10 −6
Водород	1.2566371*10 −6
Висмут	1.25643*10 −6
Дерево	1.25663760*10 −6
Железо (чистота 99.8%)	6.3*10 −3
Железо (99.95% чистое Fe отожженное в водороде)	2.5*10 −1
Железо-кобальтовые сплавы	2.3*10 −2
Медь	1.256629*10 −6
Никель-цинковый феррит — магнит	2.0*10 −5 – 8. 0*10 −4
Мартенситная нержавеющая сталь (отожженная)	9.42*10 −4 — 1.19*10 −3
Мартенситная нержавеющая сталь (закаленная)	5.0*10 −5 — 1.2*10 −4
NANOPERM® — магнитомягкий нанокристаллический сплав	1.0*10 −1
Неодимовый магнит	1.32*10 −6
Никель	1.26*10 −4 — 7.54*10 −4
Пермаллой (сплав 80% никеля и 20% железа)	1.0*10 −2
Платина	1.256970*10 −6
Сарфир	1.2566368*10 −6
Сверхпроводники
Углеродистая сталь	1.26*10 −4
Ферритная нержавеющая сталь (отожженная)	1.26*10 −3 — 2.26*10 −3
Фторопласт 4, Ф-4, Teflon	1.2567*10 −6

Если рассматривать частный вариант – катушку с воздушным сердечником, то для расчета ее индуктивности можно использовать формулу:

Где D – диаметр катушки, n – количество витков, а l – длина ее намотки.

Такой способ расчета будет справедливым для катушек, имеющих однослойную структуру, набираемых в один уровень. В случае если катушка наматывается в несколько слоев, то их толщина вносит дополнительные изменения в расчет. При этом формула расчета преобразится к виду:

Где D – диаметр катушки, n – количество витков, h – высота самой катушки, g – толщина слоя намотки.

Для упрощения процесса расчета индуктивности катушки без сердечника можно воспользоваться онлайн калькулятором. Здесь вы указываете ее основные параметры – диаметр, длину и количество витков, после чего нажать кнопку «Рассчитать» и вы получите значение индуктивности без лишних вычислений и затрат времени.

Катушка индуктивности — катушка из провода с изолированными витками , обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока, наблюдается её значительная инерционность.

Применяются для подавления помех, сглаживания пульсаций, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных(колебательный контур) и частотноизбирательных цепях, в качестве элементов индуктивности искусственных линий задержки с сосредоточенными параметрами, создания магнитных полей, датчиков перемещений и так далее.

Стандартная линейка катушек индуктивности серии KI:

Наименование	Индуктивность, мГн*	Сопротивление, Ом*
KI-0,028/0,29	0,028	0,29
KI-0,03/0,29	0,03	0,29
KI-0,107/0,63	0,107	0,63
KI-0,12/0,7	0,12	0,7
KI-0,15/0,85	0,15	0,85
KI-0,16/0,85	0,16	0,85
KI-0,18/0,9	0,18	0,9
KI-0,0,19/0,92	0,19	0,92
KI-0,2/1	0,2	1
KI-0,22/0,88	0,22	0,88
KI-0,22/1,07	0,22	1,07
KI-0,25/1,02	0,25	1,02
KI-0,3/1,1	0,3	1,1
KI-0,33/1,2	0,33	1,2
KI-0,33/1,24	0,33	1,24
KI-0,35/1,3	0,35	1,3
KI-0,39/1,3	0,39	1,3
KI-0,4/1,7	0,4	1,7
KI-0,42/1,52	0,42	1,52
KI-0,44/1,32	0,44	1,32
KI-0,45/1,56	0,45	1,56
KI-0,46/1,39	0,46	1,39
KI-0,47/1,35	0,47	1,35
KI-0,49/1,63	0,49	1,63
KI-0,5/1,5	0,5	1,5
KI-0,55/1,52	0,55	1,52
KI-0,56/1,53	0,56	1,53
KI-0,6/1,6	0,6	1,6
KI-0,65/1,68	0,65	1,68
KI-0,71/1,75	0,71	1,75
KI-0,75/1,81	0,75	1,81
KI-0,76/1,83	0,76	1,83
KI-0,78/1,86	0,78	1,86
KI-0,8/1,89	0,8	1,89
KI-0,85/1,93	0,85	1,93
KI-0,87/1,95	0,87	1,95
KI-0,9/2,09	0,9	2,09
KI-1/2,24	1	2,24
KI-1,15/2,39	1,15	2,39
KI-1,28/2,67	1,28	2,67
KI-1,5/2,83	1,5	2,83
KI-1,54/2,85	1,54	2,85
KI-1,64/3	1,64	3
KI-1,8/3,13	1,8	3,13
KI-1,9/3,21	1,9	3,21
KI-2/3,21	2	3,21
KI-2,17/3,5	2,17	3,5
KI-2,2/3,5	2,2	3,5
KI-2,7/4,9	2,7	4,9
KI-3/4,35	3	4,35
KI-3,3/4,6	3,3	4,6
KI-3,45/4,75	3,45	4,75
KI-3,9/5,07	3,9	5,07
KI-15/13,3	15	13,3
KI-15/15,72	15	15,72
KI-25/19,71	25	19,71

* — Возможно исполнение (изготовление) катушек с отличающимися параметрами.

Разрабатываем и производим аналоги на замену катушек индуктивности таких известных производителей, как Mundorf, Intertechnik, Jensen, Solen, Visaton и др.

Всем доброго времени суток! В прошедших статьях я рассказывал о расчёте индуктивности катушек без сердечников и катушек с замкнутыми сердечниками. Сегодняшняя статья посвящена катушкам индуктивности на разомкнутых сердечниках. Такие сердечники можно разделить на два типа: сердечники с малым зазором (δ 2 = 5,744*10 -4 м 2 . В сердечнике создан воздушный зазор длиной δ = 0,5 мм. Определим индуктивность катушки состоящей из w = 50 витков с воздушным зазором и без зазора.

1. Определим индуктивность катушки без зазора

2. Определим индуктивность катушки с зазором

Как видно из получившихся результатов введение столь малого зазора в сердечник уменьшает индуктивность данной катушки более чем в 8 раз.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова. Здесь можно всё сделать своими руками.

Как рассчитать индуктивность катушек с замкнутыми сердечниками? Часть 2.

Всем доброго времени суток. В первой части я рассказал, как рассчитать индуктивность катушек с замкнутыми сердечниками тороидального и П-образного типа. Данная статья продолжает тему индуктивности катушек с замкнутыми сердечниками, здесь я расскажу о расчёте катушек с Ш-образными и броневыми сердечниками.

Расчёт катушки с Ш – образным сердечником прямоугольного сечения

Ш-образные сердечники также как и П-образные выполняются разборными. Существует несколько видов таких сердечников, я рассмотрю два типа: с прямоугольным сечением и круговым сечением среднего керна.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Данные типы сердечников применяются в трансформаторах преобразователей с частотой работы до 100 кГц. Их применение обеспечивает наибольшее полное сопротивление при минимальном количестве витков в обмотке, что позволяет уменьшить потери и индуктивность рассеяния.

Вначале рассмотрим Ш-образные сердечники прямоугольного сечения, они могут состоять из двух Ш-образных половинок или из Ш-образной части с замыкающей пластиной.

Ш – образный сердечник прямоугольного сечения: из двух Ш-образных половинок (слева) и Ш-образной части и замыкающей пластины (справа).

Для того чтобы рассчитать параметры такого сердечника рассмотрим его сечения.

Расчёт параметров Ш – образного сердечника прямоугольного сечения.

Силовую линию магнитного поля в данном сердечнике можно разложить на несколько участков l₁, l₂, l₃, l₄, l₅ с различным сечением S₁, S₂, S₃, S₄, S₅. Исходя из этого постоянные сердечника можно рассчитать по следующим выражениям

Некоторые величины можно найти измерением, а остальные по приведённым ниже выражениям. Так средняя длина магнитной линии и средняя площадь поперечного сечения на угловых участках составит

Пример. Рассчитаем индуктивность катушки намотанной на замкнутом Ш-образном сердечнике состоящего из двух половинок типа Ш20х28, выполненных из материала M2000НМ (μ_r = 2000), обмотка выполнена из ω = 200 витков.

Сердечник типа Ш20х28, где L = 65, B = 28, H = 32,5, h = 22, l₀ = 20, l_l = 12.

Определим размеры и площади необходимых участков

Из полученных значений вычислим коэффициент C1 и индуктивность L, полученной катушки

Расчёт катушки с Ш – образным сердечником круглого сечения

Теперь рассмотрим Ш-образные сердечники с круговым сечением центрального керна. Они также выполняются разборными, состоящими из двух одинаковых половинок.

Ш – образный сердечник с центральным керном круглого сечения.

Для расчёта его параметров рассмотрим его сечение

Расчёт параметров Ш – образного сердечника с центральным керном кругового сечения.

Аналогично предыдущим типам сердечников, разделим силовую линию магнитного поля на следующие части: линейные – l₁, l₂, l₃ и угловые – l₄, l₅, так же выделим соответствующие им поперечные сечения: S₁, S₂, S₃, S₄, S₅. Размеры линейных участков достаточно легко посчитать или измерить, а угловые размеры участков могут быть вычислены по следующим выражениям

Исходя из этого, коэффициенты сердечника можно рассчитать по следующим выражениям

Пример. В качестве примера, рассчитаем индуктивность дросселя намотанного на сердечнике Epcos, состоящем из двух половинок ER 14.5/6 выполненных их материала N87 (μ_r = 2200), количество витков ω = 30

Сердечник Epcos типа ER 14.5/6.

Рассчитаем длину и сечение участков магнитной силовой линии

Таким образом, индуктивность данного дросселя составит

Существует большое количество различных типов Ш-образных сердечников, различающиеся теми или иными конструктивными особенностями, но расчёт их постоянных коэффициентов (С₁ и С₂) и эффективных параметров (l_e, S_e(A_e) и V_e) сводится к разделению полной длины магнитной силовой линии на простейшие линейные или угловые участки и вычисление постоянных коэффициентов.

Расчёт катушки с броневым сердечником

Броневые сердечники представляют собой сборную конструкцию, состоящую из двух чашеобразных частей. В центре каждой чашки имеется центральный керн, в большинстве случаев имеющий осевое отверстие, используемое для подстройки величины индуктивности.

Такие сердечники имеют универсальное применение благодаря высокой добротности в заданной полосе частот, низким искажениям, отсутствие полей рассеяния и небольшими габаритами.

Броневой сердечник.

Расчёт постоянных С₁ и С₂ данного типа сердечника выполняется по аналогии с предыдущими типами, но в связи с формой броневого сердечника имеются свои особенности. Рассмотрим сечение броневого сердечника

Расчёт параметров броневого сердечника.

Разделим данный сердечник на простейшие линейные и угловые участки с различным сечением: линейные – l₁, l₂, l₃ и угловые – l₄, l₅, так же выделим соответствующие им поперечные сечения: S₁, S₂, S₃, S₄, S₅. Длины линейных участков достаточно просто определить, для нахождения длины угловых участков и сечений на всех участках можно используя следующие выражения

Таким образом, вычислив длину и площадь поперечного сечения отдельных участков, можно вычислить постоянные для данного типа сердечников

Данные выражения определяют параметры сердечника без технологических пазов и вырезов. При желании их учитывать необходимо, внести следующие поправки

где n – число пазов,

g – ширина паза.

Пример. В качестве примера рассчитаем индуктивность дросселя выполненного на броневом сердечнике, состоящем из двух чашек типа Ч22 из феррита марки 50ВН (μ_r = 50), количество витков ω = 100.

Сердечник типа Ч22: d₁ = 22, d₂ = 17,9, d₃ = 9,4, d₄ = 4,4, h₁ = 6,8, h₂ = 4,6.

С учётом конструктивных особенностей выразим величины заложенные в требуемые нам выражения:

Найдем длины и сечение участков магнитопровода. Расчёт будем вести без учёта технологических пазов и вырезов.

С учётом рассчитанных выше значений определим индуктивность исходного дросселя

На этом можно и остановиться с расчётами индуктивных элементов с замкнутыми сердечниками. В следующей статье я рассмотрю индуктивные элементы на разомкнутых сердечниках.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Разработка понижающего преобразователя без секретов — Компоненты и технологии

Несмотря на большую популярность понижающих преобразователей, найти практические рекомендации и методы расчета для их быстрой разработки может оказаться трудно.

Понижающие преобразователи (stepdown, buck) стали неотъемлемой частью современной электроники. Они преобразуют входное напряжение (обычно от 8 до 25 В) в меньшее стабилизируемое напряжение (обычно от 0,5 до 5 В). Понижающие преобразователи передают со входа на выход небольшие порции энергии, используя ключ, диод, индуктивность и несколько конденсаторов. Несмотря на то, что понижающие преобразователи по сравнению с линейными стабилизаторами, как правило, имеют бульшие размеры, а также больше шумят, они почти всегда обеспечивают лучший КПД.

Разработка понижающих преобразователей, несмотря на их широкое распространение, может вызвать проблемы как у начинающих, так и у достаточно опытных специалистов, поскольку практические правила и расчетные методики трудно найти. И хотя в справочных данных на микросхемы преобразователей можно встретить некоторые расчеты, даже эти расчеты часто перепечатываются с ошибками. В этой статье сделана попытка собрать воедино всю информацию, которая может потребоваться для разработки понижающего преобразователя.

Производители понижающих преобразователей часто приводят типовую схему включения, чтобы помочь инженерам быстро создать работающий прототип. В таких схемах указываются наименования компонентов и номиналы пассивных элементов. Иногда также приводится описание выбора компонентов. При этом предполагается, что разработчик применяет точно такую же схему, как та, что представлена в документации. Когда нужный компонент устаревает или ему требуется дешевая замена, возникают трудности с выбором его аналога.

В этой статье описывается только одна топология понижающего преобразователя — с фиксированной частотой переключения и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ, PWM), работающего в режиме непрерывных токов. Обсуждаемые принципы могут быть применены и для других топологий, но приводимые формулы для других топологий применять непосредственно нельзя. Чтобы объяснить тонкости разработки понижающего преобразователя, мы приведем пример, включающий детальный анализ для расчета номиналов различных компонентов. Для расчетов нам понадобятся четыре параметра: диапазон входных напряжений, стабилизированное выходное напряжение, максимальный выходной ток и частота переключений конвертера. На рис. 1 перечислены эти параметры вместе со схемой и основными компонентами, необходимыми для понижающего преобразователя.

Рис. 1. Базовая схема понижающего преобразователя с рабочими параметрами

Выбор индуктивности

Расчет величины индуктивности — это наиболее важный момент в разработке понижающего импульсного преобразователя. Прежде всего, условимся, что преобразователь будет работать в режиме непрерывных токов, как чаще всего и делается. Это означает, что в индуктивности всегда запасена какая-то энергия, ток через нее течет непрерывно, в том числе в течение всего периода, когда силовой ключ заперт. Следующие выражения описывают работу идеального ключа (нулевое сопротивление в проводящем состоянии, бесконечное сопротивление в закрытом состоянии и нулевое время переключения) и идеального диода:

где f_sw — частота переключений понижающего преобразователя и LIR — коэффициент пульсаций тока индуктивности, выраженный в долях выходного тока Iout (например, для тока пульсаций 300 мА от пика до пика при выходном токе 1 А LIR = 0,3 A/1 A = 0,3).

Значение LIR, равное 0,3, — это хороший компромисс между требованиями к КПД и к переходной характеристике по нагрузке. Увеличение LIR дает больший ток пульсаций и более быстрый переходный процесс при изменении нагрузки, а уменьшение LIR, таким образом, — уменьшение пульсаций тока в индуктивности и замедление переходного процесса при изменении нагрузки. На рис. 2 показаны переходные характеристики и ток через индуктивность при заданном токе нагрузки и значениях LIR от 0,2 до 0,5.

Рис. 2. При увеличении LIR от 0,2 время переходного процесса при изменении нагрузки уменьшается (на каждом рисунке: верхняя кривая — это переменная составляющая пульсирующего выходного напряжения, масштаб 100 мВ/деление; средняя кривая — ток нагрузки, 5 А/деление; нижняя кривая — ток через индуктивность, 5 А/деление. Временной масштаб для всех диаграмм 20 мкс/деление)

Пиковый ток через индуктивность определяет важнейший параметр катушки индуктивности, гарантирующий, что она будет работать без насыщения, — расчетный ток. А он, в свою очередь, определяет размеры катушки. Насыщение сердечника катушки уменьшает КПД преобразователя, вследствие чего увеличивается нагрев катушки, силового ключа и диода. Пиковый ток через индуктивность можно рассчитать следующим образом:

Для параметров, показанных на рис. 1, эти формулы дают расчетную индуктивность 2,91 мкГн (LIR = 0,3). Выберем из доступного ряда ближайший номинал, например 2,8 мкГн, и убедимся, что его ток насыщения больше, чем рассчитанный нами пиковый ток (Ipeak = 8,09 A).

Ток насыщения надо выбирать с некоторым запасом (в данном случае 10 А), чтобы компенсировать разброс параметров компонентов и разницу между расчетными и реальными значениями. Запас в 20% сверх расчетного значения вполне приемлем, чтобы не слишком увеличивать габариты катушки.

Катушки индуктивности такого размера и с таким расчетным током обычно имеют максимальное активное сопротивление от 5 до 8 мОм. Чтобы минимизировать потери мощности, выберем катушку с наименьшим возможным активным сопротивлением. Несмотря на то, что разные производители приводят разные значения активного сопротивления, для расчетов следует использовать максимальное, а не типовое значение, потому что максимальное значение гарантируется для наихудшего случая.

Выбор выходного конденсатора

Выходной конденсатор необходим для подавления выбросов и пульсаций, возникающих на выходе понижающего преобразователя. Недостаточная величина емкости этого конденсатора приводит к большим выбросам, а его слишком большое эквивалентное последовательное сопротивление (equivalent-series resistance, ESR) — к большим пульсациям напряжения. Наибольшие допустимые значения выбросов и пульсаций, как правило, определяются во время разработки. Таким образом, чтобы схема понижающего преобразователя удовлетворяла предъявляемым требованиям в части пульсаций, необходимо включить в нее выходной конденсатор с достаточной емкостью и низким ESR.

Когда нагрузка преобразователя внезапно резко уменьшается, на его выходе возникает выброс напряжения, значительно превышающий стабилизируемое значение. Для предотвращения выброса в нагрузку излишков запасенной в индуктивности энергии и превышения максимально допустимого значения выходного напряжения необходимо правильно определить емкость выходного конденсатора. Выброс напряжения на выходе может быть рассчитан по формуле (2).

Из формулы (2) получаем:

где Co — емкость выходного конденсатора и ΔV — максимальный выброс напряжения на выходе.

Если задаться максимальным значением выброса на выходе, равным 100 мВ, то по формуле (3) получим расчетное значение емкости выходного конденсатора, равное 442 мкФ. Если к этому добавить типичный разброс емкости конденсаторов 20%, то получим практическую емкость выходного конденсатора около 530 мкФ. Ближайший стандартный номинал — 560 мкФ. Выходные пульсации на этом конденсаторе можно рассчитать по формуле:

ESR выходного конденсатора является основным фактором, влияющим на размах пульсаций. Их величина может быть рассчитана следующим образом:

Следует иметь в виду, что конденсатор со слишком низким ESR может вызвать неустойчивость преобразователя. Влияние этого фактора на устойчивость изменяется от микросхемы к микросхеме, поэтому при выборе конденсатора необходимо внимательно прочитать справочные данные и обратить особое внимание на раздел, посвященный устойчивости преобразователя.

Сложение выходных пульсаций, определяемых емкостью выходного конденсатора (первое слагаемое в формуле (4)), и пульсаций, определяемых ESR (второе слагаемое в формуле (4)), дает суммарное значение пульсаций на выходе понижающего преобразователя:

Преобразуем выражение (4) для получения ESR (5).

Качественный понижающий преобразователь обычно дает величину выходных пульсаций менее 2% (40 мВ в нашем случае). Согласно формуле (5), для выходного конденсатора емкостью 560 мкФ значение ESR не должно превышать 18,8 мОм. Следовательно, надо выбирать конденсатор с ESR, меньшим 18,8 мОм, и емкостью, большей или равной 560 мкФ. Чтобы получить величину ESR, меньшую 18,8 мОм, можно соединить параллельно несколько конденсаторов с низким ESR.

На рис. 3 показана зависимость пульсаций выходного напряжения от емкости и ESR выходного конденсатора. Так как в нашем примере используются танталовые конденсаторы, ESR конденсатора доминирует при определении выходных пульсаций.

Выбор входного конденсатора

Рис. 3. Вклад эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) доминирует при образовании пульсаций выходного напряжения

Величина пульсаций тока, протекающего через входной конденсатор, определяет его емкость и геометрические размеры. Следующее выражение позволяет рассчитать, какой пульсирующий ток должен выдерживать входной конденсатор:

На рис. 4 изображен пульсирующий ток через конденсатор (показан относительно выходного тока) в зависимости от входного напряжения понижающего преобразователя (показано как отношение выходного напряжения к входному). Наихудшая ситуация образуется тогда, когда Vin = 2Vout (Vout/Vin = 0,5), при этом пульсации входного тока равны половине выходного тока.

Рис. 4. Пульсации тока через входной конденсатор достигают в наихудшем случае половины выходного тока, если изменяющееся входное напряжение становится равным удвоенному стабилизируемому выходному напряжению

Входная емкость, требуемая для понижающего преобразователя, зависит от импеданса входного источника питания. Для обычных лабораторных источников питания достаточно от 10 до 22 мкФ на ампер. Взяв параметры проекта, приведенные на рис. 1, можно получить пульсации входного тока 3,16 А. Таким образом, можно начать с общей входной емкости 40 мкФ и затем уточнить это значение по результатам экспериментов.

Танталовые конденсаторы — не очень удачный выбор для входных конденсаторов. Обычно при выходе из строя они замыкаются накоротко, создавая тем самым КЗ на входе стабилизатора, что может привести к возгоранию устройства. Керамические или алюминиевые электролитические конденсаторы более предпочтительны, так как они не дают такого эффекта.

Керамические конденсаторы удобны в тех случаях, когда площадь печатной платы или высота компонентов ограничены, но из-за керамики схема может издавать отчетливо слышимое гудение. Этот высокий звук вызывается механической вибрацией керамического конденсатора, возникающей из-за ферроэлектрических свойств конденсатора и пьезоэлектрических явлений, происходящих вследствие пульсаций напряжения на конденсаторе. Полимерные конденсаторы могут смягчить эту проблему. Полимерные конденсаторы также могут замыкаться накоротко, но они гораздо более надежны, чем танталовые, и поэтому лучше подходят на роль входных конденсаторов.

Выбор диода

Ограничивающим фактором при выборе диода является рассеиваемая мощность. Средняя мощность для наихудшего случая может быть рассчитана по следующей формуле:

где V_D — это падение напряжения на диоде при заданном выходном токе Iout_max. (обычно составляет 0,7 В для кремниевого диода и 0,3 В для диода Шоттки.) Убедитесь, что выбранный диод способен рассеивать такую мощность. Для обеспечения надежной работы во всем диапазоне входных напряжений надо также быть уверенным, что повторяющееся максимальное обратное напряжение для этого диода больше, чем максимальное входное напряжение (V_RRM/V_INmax). Максимальный допустимый прямой ток диода должен быть больше или равен максимальному выходному току.

Выбор силового ключа

Выбора силового ключа (полевого транзистора с изолированным затвором, MOSFET) можно избежать: инженеры часто обходят эту задачу, выбирая микросхемы стабилизаторов со встроенным ключом. К сожалению, для большинства производителей большой полевой транзистор, встроенный в один корпус с контроллером преобразователя, обходится слишком дорого. Поэтому преобразователи со встроенным силовым ключом обычно рассчитаны на максимальные токи от 3 до 6 А. Для бульших выходных токов приходится использовать внешний ключ.

Прежде чем приступить к выбору подходящего изделия, необходимо определить максимальную температуру перехода (T_Jmax) и максимальную окружающую температуру (T_Amax) для внешнего ключа. T_Jmax не должна быть больше 115–120 °C, а T_Amax не должна превышать 60 °C. Максимальная окружающая температура в 60 °C может показаться высокой, но схемы понижающих преобразователей обычно размещаются в таких корпусах, для которых подобная окружающая температура является вполне нормальной. Максимально допустимый перепад температур для силового ключа можно вычислить следующим образом:

Подстановка приведенных выше величин в формулу (7) дает максимальный перепад температур для силового ключа в 55 °C. Максимальная мощность, рассеиваемая силовым ключом, может быть вычислена из допустимого максимального перепада температур для ключа:

Тип корпуса силового ключа и количество меди на печатной плате, соединенной с ним, влияют на тепловое сопротивление между переходом ключа и окружающей средой (θ_JA). Когда тепловое сопротивление не указано в справочных данных, для стандартного корпуса SO-8 хорошим приближением можно считать значение 62 °C/Вт (соединение через проводники, без открытой металлической поверхности в днище корпуса). Это справедливо, если площадь печатных проводников составляет 1 дюйм² при медном покрытии с удельной массой 1 унция на 1 квадратный фут (1 oz copper).

Между величиной теплового сопротивления и количеством меди, соединенным с устройством, нет прямой пропорциональной зависимости. Уменьшение теплового сопротивления быстро снижается при увеличении площади меди выше 1 дюйм². Подстановка в выражение (8) значения θ_JA = 62 °C/Вт дает максимально допустимую рассеиваемую мощность ключа около 0,89 Вт.

Рассеиваемая ключом мощность зависит от его сопротивления в проводящем состоянии и потерь на переключение. Потери на сопротивлении открытого ключа могут быть вычислены по формуле:

Так как в справочных данных обычно приводится максимальное сопротивление открытого ключа только при температуре 25 °C, требуется оценить его величину для нагретого устройства. Согласно практическому правилу, температурный коэффициент 0,5%/°C обеспечивает хорошее приближение для расчета максимального сопротивления открытого ключа при любой температуре. Таким образом, сопротивление открытого ключа в нагретом состоянии рассчитывается как:

Предположив, что потери на сопротивлении ключа составляют примерно 60% от всех потерь в ключе, мы можем сделать подстановку в формулу (10) и получить выражение (11) для максимально допустимого сопротивления открытого ключа при температуре 25 °C:

Потери на переключения составляют меньшую часть в мощности, рассеиваемой силовым ключом, но они должны быть учтены в расчетах. Следующий расчет потерь на переключения дает только грубую оценку, и поэтому он не заменяет лабораторных экспериментов. Желательно при проведении испытаний установить на корпусе силового ключа термопару для контроля правильности выкладок.

где C_RSS — это проходная емкость ключа, I_GATE — пиковый втекающий-вытекающий ток управления затвором, отдаваемый контроллером, а силовой ключ — MOSFET верхнего плеча.

Предположим, что затвор управляется током 1 А (значение взято из справочных данных на драйвер-контроллер) и проходная емкость равно 300 пФ (согласно справочным данным на силовой ключ). Тогда из выражения (11) можно получить максимальное R_{DS(ON)25 °C} приблизительно 26,2 мОм. Перерасчет и суммирование потерь на сопротивлении открытого ключа с потерями на переключение дают рассеиваемую мощность 0,676 Вт. Далее можно получить максимальный перепад температур на силовом ключе 101 C, что укладывается в допустимый температурный диапазон.

КПД понижающего преобразователя

Минимизация потерь мощности в преобразователе увеличивает срок службы батарей и уменьшает рассеивание тепла. Следующие выражения позволяют рассчитать потери мощности в каждой части преобразователя.

Потери на эквивалентном последовательном сопротивлении (ESR) входного конденсатора:

Формулы (6), (9) и (12) позволяют рассчитать потери на диоде, на сопротивлении открытого ключа и на переключении ключа.

Потери на активном сопротивлении катушки индуктивности:

Потери на ESR выходного конденсатора:

Потери в меди печатной платы: эти потери трудно подсчитать точно, но рис. 5 дает возможность грубо оценить величину сопротивления квадратной медной площадки на поверхности печатной платы. Используя рис. 5, можно рассчитать рассеиваемую мощность при помощи простой формулы I²R.

Рис. 5. Сопротивление квадратного участка меди 1 oz приблизительно равно 0,5 мОм

В следующей формуле суммируются все потери мощности в преобразователе, и эти потери используются для расчета КПД преобразователя:

Если принять потери в меди равными приблизительно 0,75 Вт, то КПД такого преобразователя будет равен 69,5%. Замена обычного кремниевого диода на диод Шоттки увеличит КПД до 79,6%, а если заменить диод на синхронный выпрямитель на MOSFET, то КПД увеличится до 85% при полной нагрузке.

Рис. 6 иллюстрирует распределение потерь мощности в преобразователе. Удвоение количества меди до 2 oz или утроение до 3 oz минимизирует потери в меди и поэтому увеличивает КПД до 86–87%.

Рис. 6. Потери на диоде следует минимизировать для увеличения КПД преобразователя

Тщательная разводка платы имеет очень большое значение для получения малых потерь на переключение и устойчивой работы преобразователя. Для начала используйте следующие правила:

• Делайте пути прохождения больших токов как можно более короткими, особенно цепи подключения земли.
• Минимизируйте длины соединений между катушкой индуктивности, силовым ключом и диодом (синхронным выпрямителем).
• Делайте трассы подключения питания и нагрузки короткими и широкими. Это особенно важно для получения высокого КПД.
• Располагайте узлы измерения напряжения и тока вдали от переключающихся узлов.

Проверка работы

При разработке или модификации схемы понижающего импульсного преобразователя (работающей в режиме непрерывных токов и использующей ШИМ) можно использовать формулы из этой статьи для расчета номиналов основных компонентов и требуемых характеристик. При этом необходимо провести лабораторные испытания схемы, чтобы проверить электрические и температурные характеристики. Для получения работающей схемы надлежащая разводка печатной платы и разумное размещение компонентов так же необходимы, как и правильный выбор компонентов.

Расчет индуктивности

В этом калькуляторе индуктивности однослойной катушки используется формула Лундина [5], для которой максимальная относительная погрешность составляет менее 3 ppm.
Значение Q вычисляется здесь по формуле [6]; значение будет лишь приблизительной оценкой; кроме того, не принимается во внимание влияние распределенной емкости змеевика.

Большинство формул для индуктивности катушки справедливы для приближения токового слоя , где ток течет по бесконечно тонкой поверхности вокруг диаметра катушки. Это то же самое, что если предположить, что катушка намотана бесконечно тонкой лентой с незначительным расстоянием между витками. Если расстояние между витками невелико, следует применить поправочный коэффициент. Более того, на высоких частотах ток течет внутрь катушки, поэтому эффективный радиус, по которому протекает ток, становится меньше. Иногда в расчетах предлагается использовать внутренний радиус катушки вместо среднего радиуса проволоки, чтобы компенсировать этот эффект.Однако разница между низко- и высокочастотной индуктивностями обычно невелика [1].
Для точного вычисления индуктивности катушки любого типа (или также более сложных проводящих структур) необходимо использовать электромагнитный симулятор.

Что касается формул индуктивности токового слоя для однослойных катушек, одна из наиболее широко известных — это формула Уиллера [2], в которой говорится (после преобразования в метрические единицы):

 L = (d  2  n  2 ) / (l + 0.45d) [мкГн]
 

где d — диаметр катушки в метрах, n — количество витков, l — длина катушки в метрах.
Приведенная выше формула имеет точность в пределах 1% для l> 0,4d; для более коротких катушек можно использовать хорошо известную формулу Нагаока [3] (неудобство которой состоит в том, что требуется список табличных значений для различных соотношений диаметра / длины) или другие асимптотические приближения [4].

Некоторые полезные формулы, применимые для любого отношения диаметра к длине, представлены в [4] и [5];

---

Артикул:

[1]	F.Э. Терман, « Справочник радиоинженеров «, Лондон, МакГроу-Хилл, 1-е изд., Сентябрь 1950 г.
[2]	Г.А. Уиллер, « Простые формулы индуктивности для радиокатушек «, Proc. I.R.E. , т. 16, pp. 1398-1400, октябрь 1928.
[3]	H. Nagaoka, « Коэффициенты индуктивности соленоидов «, J. Coll. Sci. , т. 27, стр. 18-33, 1909.
[4]	Г. А. Уиллер, «Формулы индуктивности для круглых и квадратных катушек », Proc.IEEE , т. 70, нет. 12, pp. 1449–1450, декабрь 1982 г.
[5]	R. Lundin, « Справочная формула индуктивности однослойной круговой катушки «, Proc. IEEE , т. 73, нет. 9, pp. 1428–1429, сентябрь 1985 г.
[6]	Ф. Лэнгфорд-Смит (редактор), « Справочник разработчика радиотронов », 4-е издание, Австралия, Wireless Press, 1952 г.

Ссылки на моталки Страница

Радио домашние пивовары легко справляются с работой с резисторами и конденсаторами; они поставляются в аккуратных маленьких упаковках, и их ценность легко решительно, но работать с индукторами не так просто.Чтобы получить индуктивность и другие желаемые характеристики, катушки часто не могут быть куплены и должны быть намотаны на заказ. Катушка дизайн / создание включает выбор правильной формы катушки, размера провода и материал сердечника (если не воздух), все составляющие процесс немного сложный. к счастью несколько авторы / веб-программисты взяли основные формулы для конструкции индуктора и создали онлайн-калькуляторы, которые помогают определить физический параметры, необходимые для катушки с желаемой электрической характеристики.Ниже приведены ссылки на онлайн-калькуляторы. полезно при разработке катушек для радиоприложений. Смотреть на этих сайтах, так как некоторые из них перечисляют другие полезные калькуляторы.

Кому насколько мне известно во время создание этой страницы все ссылки к бесплатным калькуляторам без регистрации, необходимой для использования. Как и я использовал только некоторые из них я не давать рекомендаций, и в порядке листинга не указывается предпочтение. Информация о каждом может помочь вам выбрать лучшие удовлетворяя ваши потребности.Стоит отметить, что авторы некоторых критически относятся к точности используемых формул другими.

Большое спасибо авторам за их работу в создание этого браузерного дизайна вспомогательные средства доступны.

### Указывает на калькуляторы которые выходят за рамки простого решения уравнения для одного заявленного отсутствующее значение, найдя недостающее значение при условии другие значения введены.

Несколько Расчеты или конфигурации катушек:

Одноместный Катушки с воздушным сердечником слоя:

Калькулятор индуктивности с воздушным сердечником — Широкий выбор единиц размера катушки — Вычисляет индуктивность с выбором единицы
Воздух Разработчик сердечника индуктивности — Калькулятор — Ввод в миллигенах и дюймах — расширенный вывод на новую страницу Калькулятор индуктора с воздушным сердечником
— включает Q — Размеры в мм — Вычисляет Индуктивность, добротность и длина провода
Калькулятор индуктивности AL ### — Введите два значения и получите третье — Единицы индуктивности: mHenrys, uHenrys, nHenrys Калькулятор индуктивности катушки
— Размеры в дюймах -Вычисляет индуктивность в uHenrys и длина провода в дюймах и футах
Калькулятор с двумя катушками — Входные размеры в миллиметрах или дюймах и количество оборотов — Вычисляет индуктивность и количество витков
Helical Coil Calculator — Input размер в мм или дюймах — вычисляет индуктивность и провод длина — включает собственная емкость
Многоступенчатая конструкция катушки -Входной размер в мм — Расчеты для несколько свойств катушки — с примерами
LF Калькулятор индуктивности — Размеры в мМетрах и МГц (для Q) — Результат в microHenrys и Q
Одноместный Слой, воздушный сердечник, калькулятор индуктивности — размеры указаны в мм МГц (для Q) — Вычисляет L в нескольких единицах измерения и длине провода
Калькулятор индуктивности воздушного сердечника — Размеры в дюймах — Выход в uHenrys
Индуктивность однослойных катушек на цилиндрические формы — введите радиус, длину, проницаемость и количество витков — вычисляет калькуляторы индуктивности uH
LC — Входные витки, диаметры катушек и проводов в дюймах — Вычисляет uHenrys и провод и катушку длина Калькулятор индуктивности катушки с воздушным сердечником
— Входные витки, диаметр и длина рулона в дюймах — Расчет L в uHenrys
Однослойный Калькулятор воздушной катушки — Широкий выбор единиц — Входная длина, диаметры катушек и проводов — Вычисления Обороты и длина рулона
Одноместный Калькулятор слоев воздушного змеевика — ### — Поля ввода — обороты, диаметр, длина и L — введите 3, получите 4-е. — С примерами
Еще одна однослойная воздушная катушка Калькулятор — Выбор единиц — Ввод L, диаметры катушки и проволоки — Вычисление оборотов и длина рулона
Калькулятор цилиндрической катушки профессора Койла — Закрывает ли катушки намотки и намотки пространства — Прочтите инструкцию первый
Два Калькуляторы катушек — выбор единиц — один рассчитывает L, другой витки и длину намотки

Одноместный Слой катушек поверх магнитного материала:

Тороид Катушки:

Спираль (Плоские) Катушки

Соленоид — Многослойные катушки:

Проницаемость — Найди Проходимость неизвестного ядра

Реактивное сопротивление:

Другой Калькуляторы:

Дополнительно Информация о катушке:

### калькуляторы которые выходят за рамки простого решения уравнения для одного заявленного отсутствующее значение, найдя недостающее значение при условии другие значения введены.

Пожалуйста контакт мне о других приложениях этого типа и о любые исправления информации на этой странице.

Назад на страницу индекса

Главный Сайт — Архив истории морского радио

Создано 11.11.2018 — Обновлено 24.11.2020

Калькулятор индуктивности

Калькулятор индуктивности

Калькулятор индуктивности

по
Вентон Л. Дэвис

Добро пожаловать в калькулятор индуктивности Thought Mountain!

Катушка индуктивности — это катушка с проволокой вокруг некоторого сердечника. Индуктивность, L (измеряется в Генри, H), является мерой магнитного поля. создается током, протекающим через катушку с проволокой. Свойства индуктор включает:

мкм	Проницаемость	Проницаемость — это то, насколько ядро ​​позволяет линии потока, чтобы сжать внутри него. Он измеряется в Генри на метр (H / m). При исследовании проницаемости некоторые в таблицах будет отображаться µ, а в других таблицах — µ r , что представляет собой «относительную проницаемость.»The относительная проницаемость относительно проницаемости вакуума, µ o = 4πx10 -7 = 1,2566×10 -6 .
№	Количество витков	Число витков провода вокруг сердечника.
А	Площадь поперечного сечения	Площадь сердечника в поперечном сечении, измеряется в квадратных метрах, м 2
л	Длина бухты	Длина бухты, измеренная в метрах, м. Интересный вопрос: что происходит, когда длина мотков проволоки значительно меньше длины ядро?

L = мкН ² А / л

Конструкция индуктора

Спроектируйте свою индуктивность на основе физических параметров:

Свяжитесь со мной по электронной почте ([email protected]. org)

Калькулятор индуктивности LC

— Электронные компоненты Майка

Я включил два калькулятора катушек, один показывает резонансную частоту катушки с конденсатором, подключенным параллельно.Другой позволяет рассчитать витки провода для достижения нужной индуктивности.

Ниже представлен калькулятор LC. Для типичных кристаллических радиокатушек выберите пикофарады (это то же самое, что и PF). Для индуктивности выберите Micro-Henries (это то же самое, что и uh). В качестве резонансной частоты выберите килогерцы или мегагерцы. (500 кГц = 0,500 МГц и 1800 кГц = 1,800 МГц и т. Д.)

Оставьте поле резонансной частоты пустым.

Например, чтобы проверить, будет ли конструкция кристаллической радиокатушки, требующая переменного конденсатора от 20 пФ до 384 пФ, работать для покрытия радиодиапазона AM с катушкой 240 мкг.Для Емкости выберите Пико-Фарады, затем введите 20 в поле, затем для индуктивности выберите Микро-Генри и введите 240 в поле. Затем для выбора частоты выберите килогерцы или мегагерцы, затем нажмите «Рассчитать». Сделайте то же самое для 384pf, только измените 20 на 384 и нажмите Calculate.

Ниже представлен калькулятор для расчета индуктивности катушки путем ввода диаметра катушки, диаметра провода и количества витков. Оставьте пустые значения индуктивности, длины провода и длины катушки. Длина провода, необходимого для изготовления катушки, не включает длину провода, которая может вам понадобиться, поэтому, если вам нужно 6 дюймов от каждого конца катушки, добавьте к длине фут.Длина катушки — это длина катушки на форме, на которую вы ее наматываете. Это поможет спроектировать катушку, определив ее индуктивность.

Ниже приведены приблизительные диаметры проводов для медных проводов с эмалевым покрытием различных размеров.
Обратите внимание, что это для толстой проволоки, и проволока с более или менее эмалевым покрытием может варьироваться в несколько тысячных долей дюйма плюс или минус.

Калибр 22 AWG Около 0,0276 в диаметре.
Калибр Awg 24 Около 0,0223 диаметра.
26 Awg Gauge About.0178 в диаметре.
28 AWG Калибр Около 0,0144 в диаметре.
Калибр 30 AWG Диаметр около 0,0116.
Калибр 32 AWG Диаметр около 0,0094.
Калибр 34 Awg Диаметр около 0,0075.
Калибр Awg 36 Около 0,006 в диаметре.
38 Awg Gauge Около 0,005 в диаметре.
Калибр Awg 39 Около 0,0043 в диаметре.

Расчет электрической индуктивности

Расчет электрической индуктивности

Калькулятор электрической индуктивности COIL02

Скачать исходный код и исполняемую программу coil02.zip:

Эта программа вычисляет электрическую самоиндукцию различных формы и размеры катушек с воздушным сердечником, используя точные формулы от National Циркуляры Бюро стандартов и связанные с ними источники. Архив включает исходный код C код и исполняемый файл MSDOS. Расчеты включают индуктивность однослойный кольцевой соленоид из круглой проволоки, многослойный кольцевой соленоид, плоская спираль, круговой соленоидный токовый слой, N-образная круговая петля, прямой круглый провод, круглый тороид с круговая обмотка, круговое кольцо-тор с прямоугольной обмоткой, однослойный квадратный соленоид, однослойный прямоугольный соленоид, многослойный квадратный соленоид и расчет калибра проводов.

Использование:

При запуске отображается следующее начальное меню:

Геометрия катушки:

• 1 Циркулярно-соленоидный токовый лист
• 2 Прямой круглый провод
• Круговая петля с 3 поворотами на N
• 4 Круглый тороид, круговая обмотка
• 5 Многослойный квадратный соленоид (низкая точность)
• 6 Круговое кольцо с тором, прямоугольная обмотка
• 7 Многослойный круглый соленоид
• 8 Однослойный круглый соленоид из круглой проволоки
• 9 Однослойный квадратный соленоид
• 10 Однослойный прямоугольный соленоид
• 11 Расчет калибра провода
• 12 Выберите размеры в дюймах или сантиметрах
• Выбрать геометрию (1)?

Выберите желаемую геометрию катушки из меню.Введите среднее диаметр, длина и толщина намотки, а также общее количество поворачивается, как и было предложено. Программа отобразит индуктивность в henrys, затем вернитесь назад, чтобы получить больше информации. «Средний диаметр» — это среднее арифметическое внутреннего и внешнего диаметров обмотка; для однослойной катушки он измеряется до центра провод. «Толщина» для однослойной катушки — это диаметр проволоки (поправку на пустое пространство см. ниже) в обмотке).

Для каждого элемента ранее введенное значение отображается в круглые скобки и будут сохранены, если вы просто нажмете возврат каретки ключ.

Пункт 11, расчет калибра провода, подсказки для калибра провода и размеры заполняемой прямоугольной области. Это отображает диаметр провода и количество витков, которые будут вписаться в указанное пространство.

Получены формулы для многослойного кругового соленоида. из публикаций Национального бюро стандартов и очень точный. Они подходят для произвольной толщины и длины намотки. Катушка с плоским спиральным диском получается установкой длины = 0.

Также очень точна формула NBS для винтового соленоида круглая проволока. Моделирует размер проволоки и неоднородную плотность тока внутри провода. Единственная формула низкой точности в комплекте один для многослойного квадратного соленоида; это приближение из справочника CRC.

В случае однооборотной петли или прямого отрезка проволоки вычисляется коррекция скин-эффекта. Для этого необходимо ввести частота работы.Затем предполагается, что провод имеет проводимость меди.

Если диаметр проволоки или толщина намотки явно не указаны По запросу катушка моделируется как токовый слой нулевой толщины. За исключением круглого соленоида из круглой проволоки формулы предполагаем равномерную плотность тока по всей обмотке, модифицированную только когда включен скин-эффект.

В случаях, когда предполагается однородная плотность тока, нет поправка на пустое место в обмотке.Примерный поправка для катушек с закрытой намоткой (Rosa, 1906)

dL = 0,00097 d N

где d — средний диаметр намотки в сантиметрах, а N — общее количество витков. Эта поправка в микрогенри добавляется к индуктивности.

Все расчеты предполагают, что и материал сердечника, и провод немагнитный.

Файлы:

катушка.c

основная программа для калькулятора катушек

coil.doc

этот файл

coil.mak

Makefile MSDOS

coil.nmk

Файл nmake MS Visual C

coil2_bc45.zip

Файл проекта Borland

coil.opt

Makefile VAX

descrip.mms

Makefile VAX

formulae.c

формулы индуктивности из публикаций NBS

лил.h

приближения к таблицам Лайла

Makefile

Makefile Unix

mathl.c

эллиптические интегралы и другие математические функции

tables.c

вычисляет таблицы из технических справочников

tables.ans

результат выполнения tables.c

tables.opt

Makefile VAX

bcb5.zip

Скрипты Borland Code Builder

Рекомендации:

Баттерворт 1915 г . : С.Баттерворт, «О коэффициентах самоиндукции и взаимной индукции». коаксиальных катушек, Philosophical Magazine, том 29 (1915), стр. 578-592

Дуайт, 1918 год: Дуайт, Электрический мир 71, стр. 300 (1918 г.). Формулы для длинных бухт.

Гровер 1918: Фредерик В. Гровер, «Дополнения к формулам индуктивности», Sci. Пап. № 320, Бюллетень Бюро стандартов 14, 555-570.

Гровер 1922a: Фредерик В. Гровер, «Таблицы для расчета индуктивность круглых катушек прямоугольного сечения, «Науч.Пап. № 455, Научные статьи Бюро стандартов 18, 451-487 (1922). Расширения Баттерворта для толстых круглых катушек.

Гровер 1922b: Фредерик В. Гровер, «Формулы и таблицы для расчета» индуктивности катушек многоугольной формы, Пап. № 468, г. Научные статьи Бюро стандартов 18, 737-762 (1922).

Гровер 1946: Фредерик В. Гровер, _Расчеты индуктивности, рабочие формулы and Tables_, Van Nostrand, 1946; Дувр, 1962 год.

Лайл, 1914 год: Т. Р. Лайл, «О самоиндукции круглых катушек прямоугольной формы». раздел «Философские труды Лондонского королевского общества», Series A, Volume 213 (1914), 421-435.

Нагаока 1909: Нагаока, Дж. Колледж наук, Токио, 27, ст. 6, стр. 18 (1909 г.). Индуктивность кольцевого соленоидального токового слоя.

Роза 1906: Sci. Пап. №31, Бюллетень Бюро Стандартов 2, 161.

Скиллинг 1948 г .: Х. Х. Скиллинг, «Основы электрических волн», Wiley, 1948, стр. 99-101.

Снег 1952: Честер Сноу, «Формулы для вычисления емкости и индуктивности», Циркуляр Национального бюро стандартов № 544. Круглый соленоид из круглого провода.

Нива 1924 г .: Формула для однослойной прямоугольной катушки, приведенная в Grover 1946.

Шпильрейн, 1915 год: Spielrein, Archiv fur Elektrotechnik 3, p.182 (1915 г.). Формула для широкодисковых катушек.

См. Также раздел «Радиоформулы» в _Handbook of Химия и физика_, Chemical Rubber Publishing Co. , для тороидальных и прямоугольных катушек, петель, прямого провода и т. д.

Программа Стива Мошьера

[email protected]

coil00.zip: декабрь 1992 г. (Исходная версия)
coil01.zip: февраль 1996 г. (пункт меню для выбора дюймов или сантиметров)
катушка02.zip: январь 2002 г. (используйте Lyle, если b / r Ноябрь 2004 г .: Добавлен однослойный прямоугольный соленоид.

Получите coil02.zip:

На главную страницу:

Последнее обновление: 14 ноя 2004 г.

Калькулятор катушек и трансформаторов

Калькулятор катушек и трансформаторов

Вернуться к оглавлению.

Калькулятор катушек и трансформаторов.

С помощью этого калькулятора катушки вы можете спроектировать и рассчитать свойства катушки. или трансформатор.
Введите параметры в поля желтого цвета и затем нажмите кнопки расчета.

Ниже калькулятора вы найдете дополнительные пояснения к расчетам.
Используйте десятичную точку (не запятую), если вы хотите ввести десятичные дроби.

рекомендую вы также можете прочитать эту веб-страницу по поводу катушек и трансформаторов, многие вещи, которые я использую в этом калькуляторе, Я там учился.
Он объясняет это очень ясно.

Пояснения к некоторым терминам, используемым в этом калькуляторе

Индуктивность: L

Индуктивность катушки — это свойство, которое описывает соотношение между напряжением, индуцированным в катушке, и изменением тока через катушку.

L = V _L / (di / dt)

Где:
L = индуктивность катушки в Генри (Гн).
В _L = Напряжение, индуцированное в катушке в вольтах.
di / dt = изменение тока через катушку в амперах в секунду.

Магнитный поток: Φ

Магнитный поток, обычно обозначаемый как Φ, равен измеряется в единицах Вебера (Вб).
Если у вас есть петля из провода, и вы подаете на нее 1 В в течение 1 секунды, магнитный поток в петле изменится на 1 Вебер.
Неважно, какого размера или формы петля, или из какого материала внутри петля есть.
Вы можете представить себе единицу Wb как количество силовых линий магнитного поля, проходящих через петля.

Для одиночного контура применяется:
Φ = Vt

Если катушка имеет более одного витка, мы можем использовать следующую формулу:
Φ = Vt / N

Где:
Φ = изменение магнитного потока в катушке в Weber
V = напряжение на катушке в вольтах
t = время в секундах
N = количество витков катушки

Плотность магнитного потока: B

Плотность магнитного потока B измеряется в единицах Тесла (Т).
Плотность магнитного потока указывает магнитный поток через определенную область.

Один Tesla — это один Вебер на квадратный метр
Или в формуле:
B = Φ / A

Где:
B = плотность магнитного потока в теслах
Φ = магнитный поток в Weber
A = площадь в квадратных метрах

Максимальная плотность магнитного потока при низкой частота: Bmax = Bsat

Магнитные материалы, используемые в сердечниках катушек и трансформаторов, могут использоваться до определенная максимальная плотность магнитного потока.
Для низкочастотных приложений (включая постоянный ток) максимальная плотность потока ограничена магнитным насыщения материала сердечника, эта плотность потока называется Bsat.
В насыщенном состоянии все магнитные области в материале направлены одинаково направление.

Однако теоретически возможно увеличить плотность потока выше насыщения, из-за проницаемости вакуума.
Но для этого требуется большой ток через катушку и чрезмерные потери мощности в обмотки.
Выше насыщения катушка потеряет большую часть своей индуктивности и запустится. действует как катушка без материала катушки.
Итак, держите плотность потока ниже Bsat.
Значение Bsat указано в спецификации материала сердечника.
Например, Bsat составляет около 0,3 Тл для ферритового материала и около 1,3 Тл для кремнистая сталь.

Значение Bsat зависит от температуры, чем выше температура, тем в большинстве случаев ниже Bsat.
В этом калькуляторе я использую значение Bsat при 100 ° C, который автоматически появляется в поле Bmax при выборе материала сердцевины.
Итак, это наиболее безопасное значение, при более низкой температуре, однако Bsat может быть выше.

Максимальная плотность магнитного потока на более высокой частоте: Bmax
Для более высокочастотных приложений максимальный поток плотность в ядре ограничена потерями мощности в ядре, а не ядром насыщенность.
На более высоких частотах нам нужно уменьшить значение Bmax ниже Значение Bsat, чтобы избежать перегрева ядра из-за потери собственной мощности.
Чем выше частота, тем ниже значение Bmax.

Для сердечников большего размера необходимо соблюдать плотность потока Bmax. ниже, чем для сердечников меньшего размера, чтобы избежать перегрева сердечника.
Это потому, что объем сердечника (который производит тепло) увеличивается быстрее, чем внешняя часть сердечника (которая должна рассеивать тепло).

Мой калькулятор катушек и трансформаторов не рассчитывает для вас потери в сердечнике.
Вместо этого вы должны ввести определенную максимальную плотность потока в калькулятор, что сохранит потери в сердечнике ниже желаемого уровня.

Потери в сердечнике в сердечниках из кремнистой стали

На следующих рисунках показаны некоторые примеры потерь в сердечнике в кремнистой стали (также называется: электротехническая сталь или трансформаторная сталь).

Рисунок 1. Потери в сердечнике из кремнистой стали.

На рисунке 1 приведены некоторые примеры потерь в сердечнике при различной толщине ламинирования. и частоты.
Более высокие частоты дают более высокие потери.
А более толстая ламинация дает большие потери.
Чтобы преобразовать толщину ламинирования из «мил» в «мм», умножьте на 0,0254.
Однако потери в сердечнике (в ватт / кг) выше на более высоких частотах, Сердечник трансформатора можно уменьшить на более высоких частотах.
И вы можете получить высокочастотный трансформатор с меньшими потерями в сердечнике (в ваттах), по сравнению с низкочастотным трансформатором той же номинальной мощности.

Для трансформаторов линий электропередачи при 50 или 60 Гц потери в сердечнике обычно очень велики. ниже потери в обмотках при полной нагрузке.
При 50 или 60 Гц вы можете использовать в конструкции трансформатора, плотность потока в ядро равно: Bsat.

Для аудиопреобразователя вы разрабатываете самую низкую частоту звука. сигнал, если он не превышает 100 Гц, вы можете использовать Bsat в качестве максимальная плотность потока в сердечнике.
Для более высоких звуковых частот ток намагничивания и плотность потока в ядро автоматически уменьшается.

Рисунок 2, потери в сердечнике в кремнистой стали при различных частотах.
Эти данные относятся к неориентированной кремнистой стали марки М-19 толщиной 14 мил или Толщина 0,36 мм.
О, а 1 фунт равен 0,45359 кг.

Потери в ферритовых сердечниках

Ферритовые сердечники имеют гораздо меньшие потери мощности на высоких частотах, чем кремниевые стальные сердечники.
Информация о максимальной плотности потока на определенной частоте может быть найдено в техническом описании ферритового материала, вот два примера:

Рисунок 3, Потери в сердечнике феррита N27.

На рисунке 3 показано соотношение между частотой, плотностью потока и потерями мощности в сердечник для ферритового материала N27, который насыщается при 0,41 Тл при 100 C.
Предположим, мы хотим, чтобы максимальная потеря мощности в активной зоне составляла 100 кВт / м. , что соответствует 100 мВт / см, я обозначил это значение красной линией.
Для сигнала 10 кГц (зеленая линия) мы находим максимальное пиковое значение для поток 300 мТл (= 0,3 Тл) при 100 C.
А для 200 кГц (синяя линия) мы находим максимум 50 мТл (= 0.05 Тесла).

Рис. 4. Потери в сердечнике феррита 3C90.

На рисунке 4 показаны потери в сердечнике для ферритового материала 3C90, здесь данные представлен немного иначе.
Для потерь в сердечнике 100 кВт / м (= 100 мВт / см) мы найдите на частоте 200 кГц максимальную пиковую плотность потока 70 мТл (= 0,07 Тл).

Эффективная площадь поперечного сечения сердечника: Ae

Эффективная площадь поперечного сечения сердечника может быть найдена в лист данных ядра, это предпочтительный метод.
Или можете измерить.
Но только магнитный материал является частью эффективной площади поперечного сечения, поэтому не любое изолирующее покрытие, которое может покрывать сердцевину.

Рисунок 5: В сердечнике трансформатора EI эффективная площадь поперечного сечения (Ae), это площадь центральной ножки.
Обе внешние ноги обычно имеют площадь 1/2 Ae.

Когда вы уложили несколько жил, общая эффективная площадь поперечного сечения Ae (всего), равно значению Ae одного ядра, умноженному на количество ядра

Максимальный магнитный поток в сердечнике: Φmax

Максимальный магнитный поток в сердечнике рассчитывается по формуле:
Φmax = Bmax.Ae (всего)

Где:
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике по Weber
Bmax = максимальная плотность магнитного потока в сердечнике в Тесла
Ae (total) = Общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в квадратных метрах

Относительная проницаемость керна: μr.

Относительная проницаемость мкр жилы Материал показывает, насколько больше индуктивности будет у вашей катушки по сравнению с катушка с вакуумом в сердечнике.
Вакуум имеет проницаемость (μ0) около 1.2566. 10 ^-6 H / m (Генри на метр).
Относительная проницаемость не имеет единицы.
Air имеет значение μr 1.00000037, поэтому практически равняется вакууму.
Относительная проницаемость μr материала керна часто зависит от плотности магнитного потока в сердечнике.
В этом калькуляторе я использую значение μr, близкое к нулю. плотность потока, в таблицах это обозначается как μi (относительная начальная проницаемость).
Еще один параметр, который вы можете найти в таблицах данных: μa (относительная амплитудная проницаемость), которая является значением μr при более высокой плотности потока.

Эффективная проницаемость керна: мкэ

Если у вас есть катушка, намотанная на кольцевой сердечник, сердечник полностью состоит из сердечника материал, и идеально закрыт . .
Эффективная проницаемость тогда равна относительной проницаемости основной материал.

Но многие сердечники состоят из двух частей, которые соединены вокруг катушки. бывший с обмотками на нем.
Две основные части всегда будут иметь некоторый промежуток или воздушный зазор в между ними, что, кажется, снижает проницаемость ядра.
У вас есть керн с эффективной проницаемостью, которая меньше, чем относительная проницаемость материала сердечника.

Иногда в сердечнике намеренно делают воздушный зазор, чтобы уменьшить эффективная проницаемость.
При этом увеличивается максимальный ток через катушку, но не магнитный поток. плотность в ядре.
Дает тот же эффект, что и при использовании другого материала сердцевины с меньшей проницаемостью.

Эффективная проницаемость сердечника с воздушным зазором составляет:

мкэ = мкр.le / (le + (g .μr))

Где:
μe = эффективная проницаемость керна.
мкм = относительная проницаемость материала сердечника.
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике
g = длина воздушного зазора (измеряется в тех же единицах, что и le)

Эффективная длина магнитного пути в сердечнике: le

Эффективная длина магнитного путь в ядре можно найти в даташит ядра.
Или прикинуть по габаритам сердечника.
Это длина линии магнитного поля в центре материала сердечника. поедет.
Не включайте воздушный зазор в эту длину пути, а только путь в сердечнике сам материал.

Воздушный зазор: g

Воздушный зазор — это слой воздуха на магнитном пути сердечника.

Рисунок 6: воздушный зазор в центральной ножке сердечника трансформатора EI.

На рисунке 6 показан воздушный зазор, вызванный короче центральной опоры трансформатора. затем две внешние ноги.
Пунктирными линиями обозначены силовые линии магнитного поля длиной: le

Рисунок 7: Воздушный зазор во всех выводах сердечника трансформатора EI.

На рис. 7 показан еще один сердечник трансформатора ЭУ с воздушным зазором.
Здесь все ножки трансформатора имеют одинаковую длину, а воздушный зазор создается слегка раздвинув части «E» и «I».
Видите ли, теперь силовые линии должны дважды перепрыгивать через слой воздуха, чтобы сформировать замкнутый цикл.
Это означает, что мы должны рассчитывать с воздушным зазором, который вдвое превышает расстояние между частями «Е» и «И».

Воздушный зазор не обязательно заполняется воздухом или другими немагнитными материалами. как бумага или пластик, тоже пригодятся.
В трансформаторах воздушный зазор в сердечнике приведет к снижению сцепления между обмотки, которые могут быть нежелательными.

Коэффициент индуктивности: AL.

Коэффициент индуктивности AL сердечника равен индуктивность одной обмотки вокруг этого сердечника.
Если у вас более одной обмотки, индуктивность катушки будет:

L = N.AL

Где:
L = индуктивность катушки
N = количество витков
AL = коэффициент индуктивности сердечника

Если вы не знаете коэффициент AL сердечника, это может быть рассчитано из эффективной проницаемости и размеров керна:

AL = μ0. мкэ. Ae (всего) / le

Где:
AL = коэффициент индуктивности в Гн / Н
μ0 = проницаемость вакуума = 1,2566. 10 ^-6 H / м
μe = эффективная проницаемость сердечника
Ae (total) = общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в м
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике в м.

Объединение сердечников

Объединение сердечников означает использование более одной жилы и пропускание обмоток через все эти ядра.
По сравнению с катушкой с одним сердечником, индуктивность умножается на количество ядра сложены.

Рисунок 8: катушка на стопке из 5 сердечников

Сопротивление провода

Провод, который вы используете для наматывания катушки или трансформатора, будет иметь некоторое сопротивление.
Это сопротивление рассчитывается с помощью:

R = ρ.l / A

Где:
R = сопротивление провода
ρ = удельное сопротивление материала провода в Ом · м, для меди это около 1,75. 10 ^-8 Ом.м
l = длина провода в метрах
A = площадь поперечного сечения провода в квадратных метрах

Общая площадь медной обмотки.

Расчетное значение площади меди, как говорится, только для меди обмотки.
На практике тоже приходится иметь дело с изоляцией проводов, воздух между витками и, вероятно, формирователь катушки.
Итак, на практике вам нужно больше места для обмотки, допустим в 2,5 или 3 раза расчетное значение для меди.

Максимальный ток (пиковое значение постоянного или переменного тока) через катушку

Максимальный ток через катушку — это ток, который дает максимум допустимый магнитный поток в сердечнике.

Imax = Φmax. Н / д

Где:
Imax = максимальный ток через катушку (пик постоянного или переменного тока)
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
N = количество витков
L = индуктивность катушки в Генри

Зарядка время до максимального тока.

Когда вы подключаете катушку к источнику постоянного напряжения V, ток I увеличивается с время.
Другими словами, вы заряжаете катушку.
Пока катушка не имеет сопротивления, ток увеличивается линейно, и время достижения определенного тока определяется по:

t = L.I / V

Если катушка имеет сопротивление, увеличение тока больше не является линейным.
Максимальный ток через катушку ограничен значением: I = V / R.
Время зарядки катушки с сопротивлением рассчитывается по формуле:

т = -L / R.LN (1- (I.R / V))

Где:
t = время в секундах для увеличения тока от нуля до значения I.
L = индуктивность катушки в Генри.
R = Сопротивление катушки в Ом.
LN = Натуральный логарифм.
I = ток в амперах, для которого вы рассчитываете время зарядки.
В = напряжение на катушке.

В этом калькуляторе рассчитывается время, чтобы зарядить до максимальной катушки. ток, так что ток, который дает плотность потока Bmax в сердечнике.

Накопленная энергия в катушке

Когда через катушку проходит ток, определенное количество энергии хранится в катушке.
Накопленная энергия рассчитывается с помощью:

E = 1/2. (L. I)

Где:
E = накопленная энергия в катушке в Джоулях
L = индуктивность катушки в Генри
I = ток через катушку в Амперах

Максимальное напряжение переменного тока на катушке

Максимальное напряжение переменного тока (синусоида), которое вы можете приложить к катушке, составляет рассчитано по формуле:

Vmax = 4,44. Φмакс. N. f

Где:
Vmax = максимальное синусоидальное напряжение переменного тока на катушке в вольт RMS
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
N = количество витков на катушке
f = частота напряжения в герцах

Фактор 4.44 — это произведение двух коэффициенты, которыми являются:
4, поток изменяется от нуля до + Φmax за 1/4 цикла, следующая 1/4 цикла он возвращается к нулю, следующие две 1/4 цикла до -Φmax и обратно до нуль.
Таким образом, за один цикл поток изменяется в 4 раза по Φmax.
Умноженный на:
1,11, это форм-фактор синусоидальной волны, который представляет собой отношение среднеквадратичного значения к среднее значение.

Вот еще один способ вычисления максимального переменного напряжения на катушке:
Vmax = Imax.2. пи. f .L / √2
Здесь мы умножаем максимальный ток через катушку на импеданс катушки при частоту f, а затем разделите на √2, чтобы преобразовать пиковое значение в значение RMS.

---

Число витков первичной обмотки трансформатора.

Из формулы для максимального напряжения на катушке (см. Выше) мы легко можем найти формулу количества витков первичной обмотки трансформатора.

Np = Vp / (4.44. Φmax. F) Эта формула предназначена для синусоидальной волны. напряжения.

Где:
Np = количество витков первичной обмотки
Vp = первичное напряжение (= входное напряжение) трансформатора, среднеквадратичное значение в вольтах
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
f = частота напряжения в герцах

Если вы используете трансформатор для прямоугольных напряжений, форм-фактор для напряжение равно 1 (вместо 1,11 для синусоид),
, а количество витков вашего трансформатора должно быть в 1,11 раза больше.

Количество витков, которое мы теперь вычислили, является минимальным количеством первичных оказывается.
Если уменьшить количество витков первичной обмотки, сердечник трансформатора магнитное насыщение, которого необходимо избегать.
Однако разрешено делать количество витков (как первичных, так и вторичных). выше, но это увеличит сопротивление обмоток, и тем самым потеря мощности трансформатора.
Для трансформаторов линий электропередач обычно количество витков минимально возможное значение, достаточное для предотвращения насыщения сердечника при максимальном вводе Напряжение.

Число витков вторичного трансформатора

В идеальном трансформаторе без потерь соотношение напряжений между вторичной и первичной обмотками стороны, такое же, как отношение витков между вторичной и первичной сторонами.
Или в формуле:
Vs / Vp = Ns / Np

Где:
Vs = Напряжение на вторичной стороне
Vp = Напряжение на первичной стороне
Ns = Число витков вторичной обмотки
Np = Число витков первичной обмотки

Отсюда следует:
Ns = Np. Vs / Vp

Мы также могли бы рассчитать его по формуле, очень похожей на формулу первичные витки:
Ns = Vs / (4.44. Φmax. f) Эта формула предназначена для синусоидальной волны напряжения.

Индуктивность первичной обмотки трансформатора

Это индуктивность первичной обмотки трансформатора.
Вы можете измерить индуктивность первичной обмотки с помощью измерителя индуктивности.
При этом вторичную обмотку нельзя ни к чему подключать.

Или, если вы знаете количество витков первичной обмотки и коэффициент AL, первичный индуктивность можно рассчитать с помощью:

Lp = Np. AL

Где:
Lp = первичная индуктивность
Np = количество витков первичной обмотки
AL = коэффициент индуктивности сердечника

Значение индуктивности первичной обмотки необходимо для расчета намагничивания ток трансформатора.

Ток намагничивания

Ток намагничивания — это небольшой ток, который протекает через первичную обмотку. обмотка трансформатора, даже если выход трансформатора не нагружен.
Ток намагничивания создает магнитный поток в трансформаторе. основной.
Амплитуда тока намагничивания рассчитывается по формуле:

Im = Vp / (2.pi.f.Lp)

Где:
Im = ток намагничивания в Амперах (среднеквадратичное значение)
Vp = первичное напряжение в RMS вольтах
f = частота в герцах
Lp = индуктивность первичной обмотки трансформатора в Генри

Ток намагничивания фактически такой же, как максимальный ток, который мы рассчитали для катушки.
Но для максимального тока катушки мы вычислили пиковое значение, в ток намагничивания трансформатора мы рассчитываем действующее значение, поэтому есть коэффициент 1.414 между.

Если мы собираемся нагружать вторичную обмотку трансформатора, ток через первичная обмотка поднимется.
Но поток в сердечнике останется прежним.
Это связано с тем, что ток во вторичной обмотке дает противоположный поток, который нейтрализует весь дополнительный поток первичной обмотки.
Итак, в конце мы сохраняем только магнитный поток, вызванный током намагничивания, как бы тяжело мы ни нагружали трансформатор.

Ну так и должно быть, если обмотки трансформатора имеют нулевое сопротивление.
Однако на практике обмотки трансформатора имеют некоторое сопротивление.
Ток через первичную обмотку дает определенное падение напряжения на сопротивление первичной обмотки.
Это вызывает уменьшение напряжения на первичной индуктивности (Lp), и это уменьшит ток намагничивания (Im) и магнитный поток в сердечнике.

Итак, для практических трансформаторов (с некоторым сопротивлением в обмотках) ток намагничивания и магнитный поток в сердечнике уменьшатся, когда вы загрузите трансформатор более тяжелый.
Это вызвано не сердечником трансформатора, а сопротивлением первичной обмотки. обмотка.

Номинальная мощность

Мощность, которую может выдать трансформатор, ограничена сопротивлением обмотки, а не сам сердечник.

Сопротивление обмоток приведет к понижению напряжения вторичного трансформатора. падение при более высоких токах нагрузки.
Это один из ограничивающих факторов, какое падение напряжения допустимо для вашего заявление?

Другой ограничивающий фактор: потери мощности в первичной и вторичной обмотке.
Больший ток нагрузки на вторичной обмотке означает больше потерь мощности в первичной и вторичные обмотки.
Потеря мощности приведет к нагреву обмоток трансформатора.
Чтобы избежать перегрева трансформатора, выходной ток трансформатора должен быть ограниченным ниже некоторого максимума.

Чтобы сделать трансформатор с высокой номинальной мощностью, мы должны сохранить сопротивление как можно ниже обмотки.
В первую очередь это делают: сохраняя как можно меньшее количество витков, делая магнитный поток плотность в ядре как можно более высокая, чуть ниже насыщения.
Еще одна полезная вещь: использование большого сердечника трансформатора, а не потому, что сердечник ограничивает мощность, а потому что:

— Большой сердечник дает больше места для обмоток, поэтому мы можем использовать более толстую проволоку для уменьшения сопротивления.
— Большая площадь сердечника означает, что вы можете увеличить поток (не поток плотность) за счет уменьшения количества витков.
— Трансформатор большего размера может лучше рассеивать тепло, вызванное потерей мощности.

Калькулятор трансформаторов рассчитает для вас падение напряжения на вторичной обмотке и потери мощности в обмотках.
Вам решать, какое падение напряжения и потеря мощности допустимы для ваш трансформатор.

Входной ток первичной обмотки трансформатора

Ток, идущий в первичную обмотку трансформатора (Ip), складывается из следующие токи:
Ток намагничивания (Im), который составляет 90 за первичным напряжением.
Ток, вызванный током вторичной нагрузки (Is), появляется ток нагрузки на первичной обмотке величиной: Is. Ns / Np.

Ip = √ (Im + (Is.Ns / Np))

На самом деле существует также некоторый первичный ток, вызванный потерями в сердечнике, но я игнорирую это.
Не то чтобы этот ток обязательно незначительно мал, но я тоже его нашел сложно реализовать потери в сердечнике в калькуляторе.
Так что я просто опускаю его.
Так или иначе, ток первичного трансформатора при полной нагрузке почти только в зависимости от вторичного тока нагрузки.

Потери в трансформаторе

В этом калькуляторе потери в трансформаторе рассчитываются на основе ток нагрузки, ток намагничивания и сопротивление обмоток постоянному току.

Однако есть и другие причины потерь в трансформаторе, например:
— Потери в сердечнике (гистерезисные потери и вихретоковые потери).
— Емкость внутри и между обмотками.
— Скин-эффект и эффект близости, увеличивающие сопротивление провода при более высоких частоты.
Но я их опускаю, поэтому вам не нужно указывать все правильные параметры для эти эффекты, и для меня калькулятор не стал слишком сложным в изготовлении.

Ток намагничивания играет незначительную роль в потерях в трансформаторе, но I реализовали это в калькуляторе, потому что это было довольно легко сделать.

Рисунок 9

На рисунке 9 показана эквивалентная схема для трансформатора с первичной обмоткой. сопротивление (Rp), вторичное сопротивление (Rs) и первичная индуктивность (Lp).
Резистор RL — это нагрузочный резистор, который вы подключаете к трансформатору. выход.
«Идеальный трансформатор» в схеме — это воображаемое устройство без потерь, с бесконечная индуктивность и нулевое сопротивление.

Рисунок 10: упрощение рисунка 9.

На рисунке 10 показаны идеальные трансформаторы Rs и RL из рисунка 9. заменяется одним резистором номиналом (Rs + RL). (Np / Ns).
Теперь можно рассчитать напряжение на катушке Lp, а затем ток намагничивания.
Я не буду подробно объяснять, как проходит этот расчет, калькулятор делаем расчет за вас.
Напряжение на Lp можно умножить на Ns / Np, чтобы получить напряжение на Rs + RL.
Таким образом мы можем определить мощность во всех резисторах.

Вернуться к оглавлению.

РАДИОРАСЧЕТ

РАДИОРАСЧЕТ

РАДИОРАСЧЕТЫ

Вот несколько калькуляторов для электронных / радиосхем. Они вполне сырые, но они работают.Обратите внимание, что эти формулы теперь принимают «плавающую точку» переменные (допустимое значение индуктивности 0,01).

Последовательные резисторы (или параллельно включенные конденсаторы)

Просто сложите их вместе!

Параллельные резисторы (или последовательно включенные конденсаторы)

Формула: эффективное сопротивление = (R1 x R2) / (R1 + R2)
(все единицы одинаковые, Ом / Фарады и т. Д.)

Реактивное сопротивление конденсатора

Формула: Реактивное сопротивление = 1 / (2 * Pi * F * C)

Инструкции к калькулятору

Я включил сюда несколько калькуляторов.Каждый раз, когда вы видите текст [Enter] вас просят для ввода данных в поле. Если вы ранее использовали другой калькулятор тогда для вас уже будут введены начальные значения по умолчанию. Это результаты вашего предыдущего расчета. Конечно, вы можете ввести новые значения.

Конденсаторы (C1, C2 и C3)

C1, C2 и C3 включены последовательно и поэтому образуют единый конденсатор настройки около 60 пф. Соотношения C2: C3 определяют усиление, и их значения могут варьироваться. достаточно много.Как правило, C2 = 3x длина волны, C3 = 9x длина волны. C1 может быть любое значение от 1х длины волны до 10х длины волны и обычно выбирается для точной настройки частота генератора. Сделайте начальное значение C1 примерно таким же, как C2. В фактические значения могут варьироваться в довольно широком диапазоне. Этот калькулятор рассчитает общая емкость настройки для выбранных вами значений.

В указанном выше калькуляторе введите частоту и нажмите «ПОКАЗАТЬ C1, C2 и C3» кнопку, и отобразятся значения C1, C2 и C3.Если вы затем щелкните Кнопка «ПОКАЗАТЬ ЕМКОСТЬ», вы увидите значение эффективного настроечного конденсатора. это будет резонировать с L1. Вы также можете ввести свои собственные значения C1, C2 и C3 чтобы найти эффективный настроечный конденсатор, который будет резонировать с L1.

Катушка индуктивности (L1)

Катушка индуктивности L1 резонирует с указанной выше полной емкостью, чтобы определить рабочая частота. Если вы знаете емкость, только что прочитав предыдущей главе, затем используйте вашу базовую частоту (транспонированную), чтобы дать индуктивность, или введите свои значения в этот маленький калькулятор:

Обмотка катушки

Теперь вы знаете индуктивность и емкость, осталось только купить и вставьте эти значения в схему.Но если очень хочется намотать катушки самостоятельно, то вы, вероятно, будете использовать либо диам. 6 мм с воздушным сердечником. формирователи или используйте формирователи с ферритовым сердечником. Есть точные формулы для использовать но мне нравится этот метод. Вставьте необходимую индуктивность и щелкните кнопка.

Пожалуйста, помните, что этот последний «расчет» очень приблизительный так как многое зависит от личности первого. Предполагается, что «Ферритовый сердечник» быть перемотанным IF может.

Реактивное сопротивление индуктора

Формула: Реактивное сопротивление = 2 * Pi * F * L

Базовая частота

Формула: Частота (F) = 1 / (2 * Pi * Sqrt (LC))

Однослойная катушка

Формула:

Многослойная катушка

Формула:

Оценка радиатора

Рассчитывает эффективный коэффициент повышения температуры мерный радиатор.Площадь ОТКРЫТАЯ площадь поверхности радиатора в квадратных сантиметрах.

Формула:

градусов по Цельсию на ватт = 50 / кв. М (площадь кв. См)

Расчет радиатора

Вычисляет площадь поверхности радиатора, необходимую для данного радиатора температурный коэффициент.

Формула:

Требуемая площадь (кв. См) = кв. (50 / C-ватт)

Аттенюаторы — «Т» и «Н» Тип

Формулы:

Входная / выходная мощность может быть в любом электрическом блоке, который вы предпочитаете, например: Мегаватты, пиковатты, джоули, обороты беговой дорожки хомяка в час и т. Д.

Отрицательные значения сопротивления возникают, когда невозможные значения вводятся входное и выходное сопротивление и затухание. За Например, невозможно запустить 50-омную линию от 600-омной линии и имеют коэффициент ослабления напряжения менее 6,78

Аттенюаторы — квадратные (или прямоугольные) Тип

Формулы:

Входная / выходная мощность может быть в любом электрическом блоке, который вы предпочитаете, например: Мегаватты, пиковатты, джоули, обороты беговой дорожки Hamster в час и т.