Трансформатор на 25кВ.
Расчет трансформатора на основе многослойной печатной платы (печатная катушка)
Сердечник EPL38/8/25 и замыкающий стержень I38/4/25.
Параметры сердечника:
Площадь стержня 192мм2 размер окна 11,2мм * 4,3мм (48,1мм2)
Рабочая частота 100кГц, максимальная индукция 200мТс.
ЭДС одного витка при синусоиде E=4*f*B*Sс= 4 100E3*0,2*192E-6=15,3В/виток
Для 25кВ необходимо иметь 25000/15,3=1634 витка.
При проектных нормах печатной платы дорожка 80мкм и зазор 80мкм на один виток необходимо 0,16мм ширины зазора. Т. е. в зазор 11,2мм можно уложить 70 витков. Т. о. общее количество слоев платы составит 1634/70=24 cлоя. При толщине одного слоя 0,1мм высота пакета будет 2,4мм (проходит в окно 3,2мм)
Можно увеличить частоту или перейти на следующий размер сердечника.
Можно заказать 26-30 двухсторонних печатных катушек на специальном материале толщиной 0,1мм, тангенсом потерь около 0,001 и собрать из них трансформатор. Печатные катушки собираются в этажерку (склеиваются между собой лаком и пропаиваются межплатные соединения). Для контроля над результатами сборки и итогового трансформатора выбрано переменное входное напряжение 15 Вольт, частотой 100 (200) кГц. Выходное напряжение около 25 КВольт, выпрямленное. Трансформатор (преобразователь напряжения) конструктивно будет похож на ТДКС, минус — заземляется, плюс подключается к потребителю через высокоизолированный специальный кабель. Подсчёты показывают, что выводить переменное напряжение амплитудой 25 КВольт без выпрямления — не целесообразно, - потери мощности на внешней ёмкости будут не приемлемы по величине, т. к. реактивная компонента в трансформаторе пропорциональна частоте.
Были просчитаны различные варианты, для двух видов сердечников, получается при входном переменном напряжении 15 Вольт:
1) 25х40х12 мм при частоте входного напряжения 200 Кгц
2) 35х60х8 мм при частоте входного напряжения 200 Кгц
3) 35х60х14 мм при частоте входного напряжения 100 Кгц
Размеры указаны финальные, после сборки и заливки компаундом.
Активная мощность 10-15 Вт, пиковая мощность до 200 Вт, потери минимальны.
Цена получается около 1000 рублей за один трансформатор при мелкосерийном производстве.
Из опыта проектирования и изготовления аналогичных преобразователей известно, что ориентировочная стоимость изготовления опытных 25 штук таких трансформаторов на «Резоните» в Зеленограде составит 210-240 тысяч рублей. Сюда входит материал с низким тангенсом потерь, фотошаблоны, изготовление плат, сборка преобразователя напряжения на заводе. Мы будем только тестировать и годные образцы заливать компаундом, припаивать входные-выходные провода, кабель и снова тестировать.
Можно пересчитать на более высокую частоту работы вплоть до 500кГц.
