Сегодня провозился достаточно долго, но модель сердечника с дыркой так и не победил. Поэтому взываю к автору за помощью.

Итак, мои рассуждения.
Основной трансформатор и сердечник дырки перемагничиваются одной и той же обмоткой. Поэтому ток обмотки, напряжение обмотки, а также петля гистерезиса материала должны быть одинаковы что у основного трансформатора, что у «дырки». По крайней мере, на холостом ходу (когда к витку дырки ничего не подключено).
1. Для связи основного трансформатора с «дыркой» вводим виртуальную обмотку, с числом витков, равным числу витков в первичке трансформатора.
2. Эту обмотку через резистор 0.1 Ом (заморочка симуляторов) подключаем к виртуальной обмотке «дырки». Число витков – как в первичке. Получаем, что сердечник «дырки» всегда будет перемагничиваться таким же напряжением, как и основной.
3. Для того, чтобы не только напряжение, но и ток были такими, как у основного трансформатора, вводим еще одну виртуальную обмотку и зависимым источником тока задаем ток через эту обмотку равным току первичной обмотки трансформатора.
4. Площадь сердечника «дырки» делаем в 10 раз меньше площади основного трансформатора.
5. Подаем на вход экспоненциально нарастающий по амплитуде двуполярный меандр (проще выводить сердечники на режим).


Результат моделирования: токи обмотках «дырки» абсолютно такие, как надо, напряжение в дырке – абсолютно такое, как надо. А вот магнитное состояние (петля гистерезиса) никуда не годится – насыщение. Но это почти очевидно: при прежнем напряжении перемагничивания площадь сердечника снижена в 10 раз. Очевидно, что влетает в насыщение.


Если я уменьшу кратно (в 10 раз) число витков в виртуальной обмотке связи трансформатора с «дыркой», то магнитное состояние получается такое, как нужно (одинаковое у обоих сердечников). Но остальные процессы становятся совсем другие и система детекции насыщения не работает. На выходе витка получаю импульсы, пропорциональные напряжению, а не току.


Как победить это противоречие – я не придумал.

Разобрался
Ошибка совсем детсткая была. Не учел, что сердечник "дырки" охватывает не только первияная обмотка основного тансформатора, но и вторичная. Следовательно, нкжно добавить еще одну виртуальную обмотку с числом витков вторичной и задать туда источник тока по величине равный току вторичной обмотки. И все сразу становится на свои места. Сердечник "дырки" не насыщается независимо от того, что к нему приложено слишком большое для этого сечения напряжение, поскольку ток "зажат" двумя источниками тока (как и в реальном конструктиве).

Мы, наверное, надоели уже gyrator-у одними и теми же вопросами, но вот и у меня никак не укладывается в голове, как "дырка" становится дифференциальным ТТ. Ведь первичка и вторичка охватывают весь магнитопровод, виток "дыркы" - его часть, всего лишь деля поток на соотношение площадей сечения.
Вот если бы виток "дырки" охватывал, как и сейчас, часть магнитопровода, а остальную часть - вторичка, тогда - да, по-моему, было бы логично.

Сообщение отредактировал Herz - Oct 11 2007, 08:45

Пока gyratorа нет, попробую ответить так, как понял я.

Сердечник с дыркой в кольце можно рассматривать как систему из двух сложенный вместе колец, на которые намотаны общие первичная и вторичная обмотка. Одно кольцо по сечению в N раз меньше другого. На меньшем кольце дополнительно намотан виток. Назовем его сердечником «дырки». Поскольку площадь сердечника «дырки» много меньше площади основного сердечника, то влиянием процессов в «дырке» на общий ток первичной и вторичной обмоток можно пренебречь (по крайней мере, для грубой оценки). Поэтому токи в первичной и вторичной обмотке формируются процессами в основном сердечнике. А раз так – то получается, что дырка – это трансформатор тока. Токи в его первичной и вторичной обмотках заданы внешними цепями. В дополнительном витке выделяется разность тока первичной и вторичной обмоток. А это разность и есть ток намагничивания первичной обмотки. Дифференциальным этот трансформатор является потому, что токи в первичной и вторичной обмотках текут в противоположных направлениях и следовательно, в трансформаторе тока вычитаются друг из друга.

Ошибку вчера нашел, но оказалось, что радость была преждевременная. Введение второй обмотки с источником тока, действительно, вернула состояние сердечника в нормальное. Но плата за это - уравнительные токи, ктоторые трансформируются серез виртуальную обмотку вязи назад в основной трансформатор. И ток в его первичной обмотке возратает в несколько раз. У меня вчера автомасштаб стоял, поэтому я не обратил внимание. Сегодня как ни бился - жестко задать условие одинаковости токов и напряжений на обмотке "дырки"не удалось. Пришлось отказаться от жесткой привязки напряжения на обмотке, а задавать только токи.

При этом схема упостилась, а процессы в ней стали похожи на то, что описывал gyrator

На верхнем графике хорошо видно, что при подходе к насыщению ток первичной обмотке почти не меняется, в то время, как ток с "дырки" уже заметно возрастает, сигнализируя, что импульс надо укорачивать. А ток в обмотке заметно возрастаеи лишь при залетании не ус петли, когда уже "поздно пить Боржом". На последнем импульсе видно, что сигнал с датчика почвился значительно раньше заметного возрастания тока через обмотку (а следовательно, и через ключ). Поэтому защита должна получаться очень эффективная даже с учетом инерционности срабатывания.
Схема MicroCAP - в прикрепленном файле.

AML
Спасибо за разъяснения.
Надо немного обмозговать ...

Спасибо за потраченное время. Объяснение весьма правдоподобное. И модель, как следствие, тоже.
Интересно было бы рассмотреть это дело для сердечника типа Ш, с дыркой в одном из боковых стержней, изготовленной на примыкании двух половинок. Этот вариант, на мой взгляд, несколько технологичнее и на первый взгляд мало чем отличается от рассмотренного. Интересно, как на второй?

Сообщение отредактировал Прохожий - Oct 11 2007, 14:49

To gyrator , AML или кто разобрался в работе трансформатора с "дыркой".
Вопрос от очень медленно запрягающего:
-Вносятся ли какие-нибудь изменения в типовой расчет силового трансформатора (в котором сверлим дырку)? Имею ввиду, может надо площадь сердечника охваченного витком вычесть из общей площади сечения?

Что-то я не понял - а отчего в модели сердечник насыщается? На него подают импульсы симметричной формы, амплитуда индукции на начальном этапе - примерно 0,25Тл, что ещё далеко от насыщения. Или там в процессе работы меняются параметры импульсов?

Извините, что вклиниваюсь, но в первом приближении ничего в расчетах менять не надо. В этом и смысл сего начинания. При этом площадь поперечного сечения сердечника, охваченного КЗ витком (витками) должна стремиться к нулю. Соотношение 1/10, выбранное уважаемы AML, как раз и будет соответствовать геометрической погрешности изготовления сердечника и технологическому запасу пр индукции насыщения.

Вот так?

Вроде бы принципиально не отличается. И модель должна быть та же. Вот только с ходу не соображу, сигнал с витка будет такой же, как и в кольце, или половинный. Но это и не принципиально.
Думаю, что не надо. Ведь это сечение участвует в общих процессах перемагничивания.


Да, входной генератор меняет амплитуду импульсов с заданной постоянной времени. По огибаюшей - экспонента. Поэтому петля постепенно "раскручивается" и входит в насыщение. Так сделано для демонстрации детектирования приближения к насыщению.

Именно так.

Сигнал будет половинный, поскольку через этот стержень проходит именно половина потока, вторая половина проходит по другому стержню, хотя это действительно не принципиально.
И еще возникла мысль. А в случае FlyBack, с зазором, интересно, что будет? Петлю, естесственно, помещаем в зазор.

А зачем тогда сверлить? Делаем виток без дырки, просто и технологично?

Виток короткозамкнутый. Если его на все сечение накинуть, то там ток будет циркулировать офигенный. А так он уменьшается пропорционально охватываемой площади.



А вот тут думать надо. Скорее всего не будет работать. Разность токов взять не получится - в любой момент времени ток течет либо в первичке, либо во вторичке.

А тут разность в том понимании, как это было сделано выше, особо и не нужна. Нужно оценивать "ступеньку" потока на момент переключения. Т.е. в момент закрывания транзистора, поток достиг величины Ф, потом, после включения диода он достаточно быстро изменился на Ф1. Так вот, разница Ф-Ф1 и есть мерило качественной работы FlyBack-а.