|
|
  |
Скин-эффект |
|
|
|
Jul 26 2007, 15:51
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата(Stanislav @ Jul 26 2007, 19:36)  Может, всё дело в конструктивных особенностях транса? Ну, например, "толстая" многопроводная обмотка лучше охлаждается воздухом, а однопроводная отдаёт больше тепла в сердечник, что приводит к уменьшению потерь в нем. Наверное, стоит измерять КПД всё время после включения, до наступления теплового равновесия.
Или у многопроводной потокосцепление с первичкой хуже, поэтому тепло выделяется где-то ещё. На холодной та же картинка... И против влияния рассеяния на КПД меры приняты - это же Эктив Клэмп, и у него резонансный процесс переключения, я специально привел картинки напряжения на стоке - видно, что переключение происходит в одной и той же точке в обоих вариантах.
|
|
|
|
|
Jul 26 2007, 18:02
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата(wim @ Jul 26 2007, 20:26)  Так в статье ж Диксона об этом сказано - скрутку нельзя рассматривать как набор параллельных проводников, соответственно, уравнения Дауэлла здесь неприменимы. Пожалуйста, ткните носом, не вижу  Вот что вижу: Параллельное соединение обмоток можно осуществлять лишь тогда, когда они распола- гаются в одинаковом поле, среднем по их дли- не: * Можно запараллелить витки, расположен- ные в одном слое – все они находятся в одинаковом поле * Применение лицендрата – плетеного или скрученного провода – очень хороший спо- соб (см. приложение 1) *Части обмоток в различных секциях, если они расположены в поле примерно одной интенсивности, так же можно включать в параллель. Например, могут быть запарал- лелены две 4 – витковые секции на рисунке 11, поскольку поле должно оставаться рав- номерно распределенным между обеими секциями. Вторичная обмотка на том же рисунке тоже может быть разбита на две параллельно включенные секции. Надо будет не полениться потрахаться и свить то же сечение из провода 0,2  Интуитивно чуствую, что Вы прады, но хотелось бы определенности
|
|
|
|
|
Jul 26 2007, 19:38
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(Bludger @ Jul 26 2007, 22:02)  Пожалуйста, ткните носом, не вижу  Вот что вижу: Параллельное соединение обмоток можно осуществлять лишь тогда, когда они распола- гаются в одинаковом поле, среднем по их дли- не: * Можно запараллелить витки, расположен- ные в одном слое – все они находятся в одинаковом поле * Применение лицендрата – плетеного или скрученного провода – очень хороший спо- соб (см. приложение 1) *Части обмоток в различных секциях, если они расположены в поле примерно одной интенсивности, так же можно включать в параллель. Например, могут быть запарал- лелены две 4 – витковые секции на рисунке 11, поскольку поле должно оставаться рав- номерно распределенным между обеими секциями. Вторичная обмотка на том же рисунке тоже может быть разбита на две параллельно включенные секции. Так - вот это оно и есть (плюс процитированный ранее отрывок). В соседних витках не возникает токов из-за эффекта близости, если они находятся в одном поле. Это выполняется при рядовой намотке (п. 1) - поля всех витков направлены параллельно. Это не выполняется в скрутке, поскольку направление поля постоянно меняется на каждом витке скрутки. Это почему-то выполняется для литцендрата (п. 2), думаю, ключевые слова здесь "fine wires" и "in such a manner". Цитата(Bludger @ Jul 26 2007, 22:02)  Надо будет не полениться потрахаться и свить то же сечение из провода 0,2  Интуитивно чуствую, что Вы прады, но хотелось бы определенности  Я думаю, 0,2 - это много, на уровне всё той же неопределённости. Собственно, глубина скин-слоя - это ведь некая условность - напряженность поля уменьшается в "e" раз. А "e" - это много или мало? Лучше уж заказать в ELFЕ 200 грамм литцендрата. Дороговато, конечно, но наука требует жертв
Сообщение отредактировал wim - Jul 26 2007, 19:41
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 05:43
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(Bludger @ Jul 26 2007, 13:00)  Господа, а кто-нибудь проверял соответствие теоретических положений науки о потерях на вихревые токи практике? Что то у меня упорно получаются любопытные результаты - в синхронном баке я таких потерь не увидел вообще (ну, там они по жизни малы, и списал на точность измерений), а вот тут попробовал отловить их в эктив клэмп форварде, и тоже не увидел, хоть и должны быть заметны невооруженным глазом по науке то.... Отчетик: http://bludger.narod.ru/smps/EddyCurrentReport.pdfЕсть идеи где что не так? Точности осциллоскопических измерений недостаточно + ошибки на фронтах. Попробуйте просто измерять скорость нагрева. Трансформаторы оберните... ватой... или чем-то вроде.... Лучше в стакан из пенопласта поочередно. Подсказка - медная обмотка - хороший термометр. P.S. Имеются ошибки в английском...
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 06:52
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата(Tanya @ Jul 27 2007, 09:43)  Точности осциллоскопических измерений недостаточно + ошибки на фронтах. Попробуйте просто измерять скорость нагрева. Трансформаторы оберните... ватой... или чем-то вроде.... Лучше в стакан из пенопласта поочередно. Подсказка - медная обмотка - хороший термометр. P.S. Имеются ошибки в английском... C температурой там глушняк - на мощном медном полигоне сидит и обмотка, и ключи выпрямителя, т.е. обмотка работает а-ля радиатор для ключей  Разносить не хочется - токи скачут немаленькие и быстро. По фронтам - там энергия переключения важна, но плюс-минус 50В - это не существенно, сотня милливатт от силы. Ошибки в английском - не претендую, к сожалению, на флюент то...
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 07:22
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(Bludger @ Jul 27 2007, 10:52)  C температурой там глушняк - на мощном медном полигоне сидит и обмотка, и ключи выпрямителя, т.е. обмотка работает а-ля радиатор для ключей  Разносить не хочется - токи скачут немаленькие и быстро. По фронтам - там энергия переключения важна, но плюс-минус 50В - это не существенно, сотня милливатт от силы. Ошибки в английском - не претендую, к сожалению, на флюент то... Вот все вместе и засовывайте в термостат... А про фронты... Вы ведь ток на напряжение умножать должны (?), а они с крутыми фронтами... Иными словами, небольшой временной сдвиг - и плакали высокочастотные компоненты... Да и разрядность...
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 07:37
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата(Tanya @ Jul 27 2007, 11:22)  Вот все вместе и засовывайте в термостат... А про фронты... Вы ведь ток на напряжение умножать должны (?), а они с крутыми фронтами... Иными словами, небольшой временной сдвиг - и плакали высокочастотные компоненты... Да и разрядность... Все вместе в термостат - проще померять разницу в потребляемой и отдаваемой мощности  ) А про фронт - у нас до уровня примерно в 200В энергия не тратится, а ниже - динамика, т.е. ток на напряжение напополам плюс емкостная составляющая. Уровень в 200В одинаков, и он определяется паразитной емкостью свитчин ноуда и индуктивностью рассеяния. Соответственно, можно считать, что оба этих паразитных элемента сохранились на прежнем уровне - собственно, этого следовало и ожидать, конфигурация то обмоток очень похожа...
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 11:41
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 450
Регистрация: 21-12-06
Пользователь №: 23 757

|
Цитата(wim @ Jul 26 2007, 13:37)  Исследовал оные потери в двухобмоточном дросселе - таки есть скин-эффект. То, что "по науке", моделировал в PSpice, потом таблицу гармоник из выходного файла вставлял в Excel, считал потери по каждой и суммировал. Если интересно, могу сбросить куда-нить результаты А на каких частотах? и какой диаметр обмотки?
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 13:02
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Продолжаем игры  Нашел в загашнике фольгу медную, толщиной 30мкм. Посчитал что надо для получения того же самого сопротивления. В итоге - нарезал ленту шириной 15мм, сложил в пять слоев, т.е. эквивалентная толщина 0,15мм - почти вдвое меньше глубины проникновения на 100кГц. Измеренное сопротивление постоянному току то же самое с хорошей точностью - 1,82mOhm. При тех же условиях КПД 89,64%, т.е. на 0,11% меньше, чем в предыдущих вариантах. Но - из-за увеличившейся паразитной емкости немного (на 30В) увеличилось напряжение переключения. Расчет показывает, что из-за увеличенной энергии переключения КПД должен уменьшиться именно на такое значение. Но - из-за исчезновения скин-эффекта КПД должен был возрасти на 0,4% как минимум...
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 16:08
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(Bludger @ Jul 26 2007, 19:51)  На холодной та же картинка... И против влияния рассеяния на КПД меры приняты - это же Эктив Клэмп, и у него резонансный процесс переключения, я специально привел картинки напряжения на стоке - видно, что переключение происходит в одной и той же точке в обоих вариантах. Сомневаюсь, что на осциллке можно чётко различить диаграммы напряжений и токов в ИБП для разницы в 300 мВт при выходной мощности в 45 Вт... Хотя, если присмотреться, видно различие задних фронтов импульсов. Левый верхний, например, заканчивается позже правого верхнего, а левый нижний - позже правого нижнего. Нулевые уровни, кстати, тоже различаются. Ещё один момент: входное напряжение ключа меняется во времени (пульсации на кондёре, нестабильность сети). Так что судить по осциллограммам я бы всё же не стал. Нужен более точный измерительный прибор. Ещё я бы посоветовал снизить выходную мощность ИБП в несколько раз, чтобы относительный вклад скин-эффекта в потери был более весомым. ЗЫ. А, кстати, каким образом Вы измеряете входную мощность? И что используется в качестве источника напряжения 299В? Цитата(wim @ Jul 26 2007, 20:26)  Так в статье ж Диксона об этом сказано - скрутку нельзя рассматривать как набор параллельных проводников, соответственно, уравнения Дауэлла здесь неприменимы. всё равно различие быть должно - площадь поверхности-то больше... Думаю, собака очень даже могла порыться в методике измерения...
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Jul 27 2007, 17:21
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата А, кстати, каким образом Вы измеряете входную мощность? И что используется в качестве источника напряжения 299В? Питаемся от старого доброго Б5-50, меряем ток и напряжение (одновременно). Вообще, все четыре параметра измеряются одновременно. А точного измерения по осциллограммам и не производится. Мы контролируем напряжение включения силового транзистора - а небольшие его изменения, причем намного превосходящие точность осциллоскопа, оказывают относительно небольшое влияние на КПД. Причем опять же - в варианте с фольгой - у нас увеличилась паразитная емкость, и подросло напряжение включения. Расчет показывает что это должно отразиться на входном токе как +0,5мА - ну его и получаем. Проблема в том, что каждое изменение в схеме приводит именно к тем изменениям, что и ожидается - нет никаких непонятных эффектов, и все измерения с хорошей точностью повторяются из раза в раз. Сопротивление обмотки тоже меряю честно - транс впаян в плату, через вторичку прогоняется хороший ток, и меряется напряжение непосредственно на точке запайки обмотки в плату.
|
|
|
|
|
Jul 28 2007, 05:49
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(Bludger @ Jul 27 2007, 17:02)  Продолжаем игры  Нашел в загашнике фольгу медную, толщиной 30мкм. Посчитал что надо для получения того же самого сопротивления. В итоге - нарезал ленту шириной 15мм, сложил в пять слоев, т.е. эквивалентная толщина 0,15мм - почти вдвое меньше глубины проникновения на 100кГц. Измеренное сопротивление постоянному току то же самое с хорошей точностью - 1,82mOhm. При тех же условиях КПД 89,64%, т.е. на 0,11% меньше, чем в предыдущих вариантах. Но - из-за увеличившейся паразитной емкости немного (на 30В) увеличилось напряжение переключения. Расчет показывает, что из-за увеличенной энергии переключения КПД должен уменьшиться именно на такое значение. Но - из-за исчезновения скин-эффекта КПД должен был возрасти на 0,4% как минимум... При расчете надо учитывать влияние высших гармоник. Я вот скопировал две картинки отсюда http://ece-www.colorado.edu/~pwrelect/book.../Ch13slides.pdfНа с. 66 показан график нормированных потерь по отошению к случаю, когда "фи" (отношение толщины эквивалентной фольги к глубине скин-слоя) равно 1. Это - для синусоидальной формы тока. Видно, что начиная с некоторого значения, увеличение диаметра "толстого" провода не приводит к росту потерь, поскольку увеличение Rac/Rdc компенсируется уменьшением Rdc. Для несинусоидальной формы тока из этого графика можно сделать вывод, что вклад высших гармоник в потери в "толстом" проводнике незначителен. Для "тонкого" проводника (фольги) ситуация другая - с ростом частоты глубина скин-слоя уменьшается и для этих частот он становится "толстым", что иллюстрирует график на с. 79. Т.е., рост потерь из-за несинусоидальной формы тока в фольге может быть сопоставим с разницей в потерях между "толстым" проводом и фольгой
Прикрепленные файлы
66_79.zip ( 20.49 килобайт )
Кол-во скачиваний: 84
|
|
|
|
|
Jul 28 2007, 07:09
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата(wim @ Jul 28 2007, 09:49)  При расчете надо учитывать влияние высших гармоник. Я вот скопировал две картинки отсюда http://ece-www.colorado.edu/~pwrelect/book.../Ch13slides.pdfНа с. 66 показан график нормированных потерь по отошению к случаю, когда "фи" (отношение толщины эквивалентной фольги к глубине скин-слоя) равно 1. Это - для синусоидальной формы тока. Видно, что начиная с некоторого значения, увеличение диаметра "толстого" провода не приводит к росту потерь, поскольку увеличение Rac/Rdc компенсируется уменьшением Rdc. Для несинусоидальной формы тока из этого графика можно сделать вывод, что вклад высших гармоник в потери в "толстом" проводнике незначителен. Для "тонкого" проводника (фольги) ситуация другая - с ростом частоты глубина скин-слоя уменьшается и для этих частот он становится "толстым", что иллюстрирует график на с. 79. Т.е., рост потерь из-за несинусоидальной формы тока в фольге может быть сопоставим с разницей в потерях между "толстым" проводом и фольгой Не въехал по рис. на стр.66 - они приводят график для фи=1 - а что они по оси Х то откладывают? Вообще - графики на страницах 78-80 просто очаровательны. Или я не так их понимаю, или при прямоугольном токе при увеличении диаметра провода свыше фи>2.5 не происходит возрастания потерь на вихревые токи, и при увеличении кол-ва слоев тож. Также, эффективность жирного провода (фи>2.5) лишь немногим меньше кучи тонких, и самые неудачные диаметры проводов лежат в где то в районе 0.5<фи<2 Правильно я понимаю это дело? Поправка - неправильно понимаю. Это графики только для высших гармоник, они множатся еще на основную составляющую. То есть с фольгой с ее фи=0,5 (примерно) и четырьмя слоями опять получаем Rac/Rdc около 4...
|
|
|
|
|
Jul 28 2007, 10:57
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(Bludger @ Jul 28 2007, 11:09)  Не въехал по рис. на стр.66 - они приводят график для фи=1 - а что они по оси Х то откладывают? На стр. 66 по оси X откладывают "фи", разница в том, что по Y откладывают потери не абсолютные, а относительно потерь для "фи"=1. Графики, как видите, крутятся вокруг точки 1, 1 Цитата(Bludger @ Jul 28 2007, 11:09)  Вообще - графики на страницах 78-80 просто очаровательны. Или я не так их понимаю, или при прямоугольном токе при увеличении диаметра провода свыше фи>2.5 не происходит возрастания потерь на вихревые токи, и при увеличении кол-ва слоев тож. Также, эффективность жирного провода (фи>2.5) лишь немногим меньше кучи тонких, и самые неудачные диаметры проводов лежат в где то в районе 0.5<фи<2 Правильно я понимаю это дело?
Поправка - неправильно понимаю. Это графики только для высших гармоник, они множатся еще на основную составляющую. То есть с фольгой с ее фи=0,5 (примерно) и четырьмя слоями опять получаем Rac/Rdc около 4... На этих графиках Эриксон привёл в качестве примера трансформатор с одинаковым числом витков первичной и вторичной обмоток. Такая конфигурация позволяет легко варьировать число слоев, картина распределения поля при этом не меняется. Не, просто так "помножить" не получится ... Если считать "по науке" какой-нить реальный трансформатор, то надо учесть: 1) Распределение поля в каждом слое, т.е. считать потери для каждого слоя обмотки, а затем их суммировать. В данном случае (для фольги) - для m=1, 2, 3, 4. 2) Спектральные составляющие. В данном случае форма тока не прямоугольная, а, я бы сказал, суперпозиция прямоугольника и треугольника плюс ещё переходные процессы на фронтах 3) Если обмотка намотана обычным проводом не виток-к-витку, а с зазором между витками, то для неё толщина эквивалентной фольги будет меньше, соответственно и "фи" изменится. Вообще, у Эриксона это подробно разжевано, можно скачать книжку здесь http://lord-n.narod.ru/walla.html
|
|
|
|
|
  |
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|