Импульсный высоковольтный преобразователь Опции

[Arthur_Sh]

Добрый день.
Господин модератор, если как то не верно сформулирую вопрос, не надо резать тему, укажите в чем проблема - исправлюсь.
Итак, преобразователь собран по схеме пуш-пул. Вопрос по расчету выходного трансформатора. Необходимо на выходе получать импульсы напряжением +-500В на нагрузке в 50Ом. Длительность пачки импульсов 10мкс, частота заполнения 1мГц, насколько я понимаю, большой магнитопровод тут не нужен. Подскажите методику расчета такого трансформатора и какой сердечник выбрать. Заранее спасибо за ответы.

[Ydaloj]

большой магнитопровод тут не нужен, тут нужен большой опыт.

а так это заведомо провальная затея - 5 киловатт на 1мГц (мегагерц, я правильно понял? который МГц).

для начала, подвиньтесь по частоте раз в 20, и по мощности во столько же раз.

[Arthur_Sh]

большой магнитопровод тут не нужен, тут нужен большой опыт.

а так это заведомо провальная затея - 5 киловатт на 1мГц (мегагерц, я правильно понял? который МГц).

для начала, подвиньтесь по частоте раз в 20, и по мощности во столько же раз.

То что большой магнитопровод не нужен, это и мне понятно. Мы дошли до 1кВт на полумосте, там у нас трансформатора не было, но было питание 50В. Теперь хотим уйти в более низкое напряжение питания. Пуш-пулы раньше делали, но видимо методика расчета транса для постоянного режима работы и импульсного отличается.

[ADOWWW]

импульсы напряжением +-500В на нагрузке в 50Ом. Длительность пачки импульсов 10мкс, частота заполнения 1мГц

а какова скважность ?

[Arthur_Sh]

а какова скважность ?

от 100мс и больше

[ADOWWW]

Достаточна большая скважность. Мне видится такой способ. Заряд накопительного конденсатора любой возможной топологией и потом разряд в нагрузку через полный мост.
Учитывая большую скважность можно сильно уменьшить мощность питателя. Скважность получается 10000, если не ошибаюсь
Вам нужен именно +-500В тоесть смена полярности ?

[Arthur_Sh]

Достаточна большая скважность. Мне видится такой способ. Заряд накопительного конденсатора любой возможной топологией и потом разряд в нагрузку через полный мост.
Учитывая большую скважность можно сильно уменьшить мощность питателя. Скважность получается 10000, если не ошибаюсь
Вам нужен именно +-500В тоесть смена полярности ?

да, смена полярности обязательна, вопрос, как считать такой транс.

[ADOWWW]

да, смена полярности обязательна, вопрос, как считать такой транс.

По прикидкам получается, что Вам нужен источник в 5Вт, вернее Вы расходуете из конденсатора столько. Думаю простой обратноход, погуглите програму Старичка, очень даже неплохо считает.

Вот для примера ))

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Arthur_Sh]

По прикидкам получается, что Вам нужен источник в 5Вт, вернее Вы расходуете из конденсатора столько. Думаю простой обратноход, погуглите програму Старичка, очень даже неплохо считает.

Вот для примера ))

Мы пользуемся этой программой, если надо посчитать трансформатор для обычного импульсного бп, но нам требуется трансформатор, который выдаст мгновенную мощность 5кВт. И что то мне подсказывает, что обычная методика и данная программа не подходят. Если же я ошибаюсь, то можете ли привести пример расчета?

[MikeSchir]

Arthur_Sh, Ничего не сказано о входном напряжении. Сколько? Нужен расчёт трансформатора или весь преобразователь?

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 11 2015, 08:31

[Arthur_Sh]

Arthur_Sh, Ничего не сказано о входном напряжении. Сколько? Нужен расчёт трансформатора или весь преобразователь?

только трансформатор.
Входное будет от 20 до 50В, что бы можно было регулировать выходное.

[MikeSchir]

только трансформатор.
Входное будет от 20 до 50В, что бы можно было регулировать выходное.

Ток первичной обмотки 100 А! Какой у Вас КПД пуш-пула? Надо подумать. Уж очень большой коэффициент трансформации (1:10), с паразитами будет трудно справиться.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 11 2015, 10:17

[Arthur_Sh]

Ток первичной обмотки 100 А! Какой у Вас КПД пуш-пула? Надо подумать. Уж очень большой коэффициент трансформации (1:10), с паразитами будет трудно справиться.

Да мы, в данный момент, насчет кпд особо не задумываемся. Ток первички большой, согласен, но это все на протяжении 10мкс. Доже мосфеты особо экзотичные не нужны, а энергия из буферных конденсаторов с низким сопротивлением.

[_gari]

Мне вот кажется, что проще регулироваь ьтот самый уже существующий полумост в пределах 20-50В, а не городить трансформатор и тем более пуш-пулл

[Arthur_Sh]

Мне вот кажется, что проще регулироваь ьтот самый уже существующий полумост в пределах 20-50В, а не городить трансформатор и тем более пуш-пулл

мощности мало, с полумоста мы сейчас выжимаем 1,2кВт, а надо больше. А больше - более высоковольтный ип, высоковольтные транзисторы, высоковольтные конденсаторы. Так какой смысл, если проще пуш-пул сделать?

[ADOWWW]

Мы пользуемся этой программой, если надо посчитать трансформатор для обычного импульсного бп, но нам требуется трансформатор, который выдаст мгновенную мощность 5кВт.
И что то мне подсказывает, что обычная методика и данная программа не подходят. Если же я ошибаюсь, то можете ли привести пример расчета?

Я предложил вариант, как обойтись без этого трансформатора.

[_gari]

мощности мало, с полумоста мы сейчас выжимаем 1,2кВт, а надо больше.

пардон. по памяти написал, попутал 50 и 500


Тогда учитывая вашу высокую частоту стоит таки смотреть в сторону моста, т.к. у пуша будет хуже магнитная связь между обмотками
а на такой частоте дишняя индуктивноть рассеяния вам совсем ни к чему, именно она может ограничить мощность, которую вы сможете снять

ниже график потерь для N87 от величины индукции при частоте в мегагерц

https://yadi.sk/i/EZu8bsq8mANnC

т.е. индукция более 0,1 Тл на этой частоте Эпкосом вообще не рассматривается

Соотвественно определяющими минимальный размер сердечника будет уматываемость провда на требуемый ток при заданной индукции + допустимый перегрев с учетом потерь

Сообщение отредактировал _gari - Dec 11 2015, 16:48

[Arthur_Sh]

ПУш мы взяли не с потолка, а скажем так, подсмотрели)) Аналогичный по назначению генератор построен по схеме пуша. А вот насчет индуктивности вы правы, она должна быть как можно меньше.

[_gari]

ПУш мы взяли не с потолка, а скажем так, подсмотрели))

а что подстмотрели было часом не на кольце намотано
возможно кольцо лучший вариант для этой конструкции, тут уже и пуш не так печально выглядит.

Для моста можно предложить попрбовать такую конструкцию
Берется несколько небольших колец N87 (или лучше) общим сечением 1,5 см2, складываются стопкой, и на них наматывается 10 витков лица. внутрь плотно загоняется медный сердечник диаметром 12-18мм, который и будет первичной обмоткойи, а заодно радиатором охлаждения.

Сообщение отредактировал _gari - Dec 11 2015, 18:16

[Plain]

Например, на таком "обратноходовом трансформаторе", одной UC3843 и одном NMOS делается преобразователь из 20 В в 0...500 В, далее мост на стандартных 600-вольтовых NMOS.

Походный вариант — батарейный отсек на пару AA NiMH, далее на таком "обратноходовом трансформаторе" преобразователь в 0...500 В, далее мост на стандартных 600-вольтовых NMOS.

[ADOWWW]

Например, на таком "обратноходовом трансформаторе", одной UC3843 и одном NMOS делается преобразователь из 20 В в 0...500 В, далее мост на стандартных 600-вольтовых NMOS.

Походный вариант — батарейный отсек на пару AA NiMH, далее на таком "обратноходовом трансформаторе" преобразователь в 0...500 В, далее мост на стандартных 600-вольтовых NMOS.

Я предложил этот способ формирования +-500В импульсов, но ТС по какой то причине хочет именно трансформатором качать 5кВт в нагрузку.
А напряжением питания менять выходное напряжение.

[Arthur_Sh]

а что подстмотрели было часом не на кольце намотано
возможно кольцо лучший вариант для этой конструкции, тут уже и пуш не так печально выглядит.

Для моста можно предложить попрбовать такую конструкцию
Берется несколько небольших колец N87 (или лучше) общим сечением 1,5 см2, складываются стопкой, и на них наматывается 10 витков лица. внутрь плотно загоняется медный сердечник диаметром 12-18мм, который и будет первичной обмоткойи, а заодно радиатором охлаждения.

скажу больше, даже на двух кольцах склееных между собой, но не по оси, а боковыми торцами.

Я предложил этот способ формирования +-500В импульсов, но ТС по какой то причине хочет именно трансформатором качать 5кВт в нагрузку.
А напряжением питания менять выходное напряжение.

Боюсь представить себе, сколько будут стоить ключи на 600В и минимум 10А

[ADOWWW]

Боюсь представить себе, сколько будут стоить ключи на 600В и минимум 10А

Железный аргумент.
А сколько Вы расчитываете заплатить за ключи на 50-100В / 100А ? Или они условно бесплатные ?

[MikeSchir]

скажу больше, даже на двух кольцах склееных между собой, но не по оси, а боковыми торцами.

Пытаюсь представить обе геометрии, по моему это одно и тоже

а что подстмотрели было часом не на кольце намотано
возможно кольцо лучший вариант для этой конструкции, тут уже и пуш не так печально выглядит.

Для моста можно предложить попрбовать такую конструкцию
Берется несколько небольших колец N87 (или лучше) общим сечением 1,5 см2, складываются стопкой, и на них наматывается 10 витков лица. внутрь плотно загоняется медный сердечник диаметром 12-18мм, который и будет первичной обмоткойи, а заодно радиатором охлаждения.

_gari, опять Вас тянет на большие кольца здесь можно и поменьше взять, если много штук взять, ну хотя бы, больше пяти, например R13. А как Вы маленькое рассеяние обеспечите одним штырём первичной обмотки. Да и мост делать замучаетесь с управлением, если, конечно, Вы не в Вайкоре работаете
Хотя, согласен - кольца хорошее решение.

[_gari]

скажу больше, даже на двух кольцах склееных между собой, но не по оси, а боковыми торцами.

т.е. на каждом кольце намотана часть первички пуша, потом они сложены вместе и на оба сразу намотана вторичка, так понимаю ....
да. была у меня такая идея, но там на кольцо вряд ли стоит мотать больше 3-5х витков первички, что делает общую намотку довольно геморойным занятием, т.е. первичку хорошо уложить проблемно.

или боковыми торцами это типа 8 ?

_gari, опять Вас тянет на большие кольца здесь можно и поменьше взять, если много штук взять, ну хотя бы, больше пяти, например R13.

тут где-то должна быть золотая середина
для R13 придется набрать колец 20-25 на одновитковую первичку. уже проблемно хорошо уложить вторичку подходящим проводом. да и под первичку там останется места "кот наплакал".
т.е. вряд ли кольца меньше R16-20 стоит рассматривать

А как Вы маленькое рассеяние обеспечите одним штырём первичной обмотки.

Хороший вопрос,.. давайте штырем не ограничимся, а поместим всю эту конструкцию в медный стакан, на стакане могут быть ребра охлаждения, внутри все заполнить теплопроводным компаундом.
т.е. вход-выход обмотки с одной стороны, одна - штырь, вторая -стакан.

Да и мост делать замучаетесь с управлением

полумост там уже есть, т.е. никакой велосипед изобретать не требуется, а только повторить еще раз уже имеющееся.


Сообщение отредактировал _gari - Dec 12 2015, 21:39

[VNS]

Нужен широкополосный суммирующий трансформатор. Полоса частот трансформатора не менее 50-100 мГц. Могу порекомендовать трансформатор с объёмным витком. Трансформаторов может быть несколько и включены параллельно или последовательно.

[Plain]

сколько будут стоить ключи на 600В и минимум 10А

Например, вот. Адаптивный мостовой драйвер — например, на таких изоляторах и таких драйверах затворов.

[_gari]

такой вот тоже очень шустрый драйверок EL7104

[Arthur_Sh]

У нет вопросов по схемотехнике, какие ключи и драйверы применять. Вопрос в выходном трансформаторе.Как посчитать необходимое и достаточное сечение,кол-во витков и сечение провода.

[_gari]

Витки =U/(4f*B*S) все параметры в СИ
на счет сечения, думаю, тут однозначно посчитать не просто, т.к. режим работы кратковременный и допустимы большие перегрузки провода по току.
Собственно на МГц все течет по поверхности проводника, можно поискат глубину скин слоя на этой частоте. Т.е. во вторичной обмотке желателльно использоват литц с жилами ф0,1мм
общее сечение не более 1мм.кв. Вообще же , это стоит согласовывать с заполнением поверхности кольца.

[jks]

Делал трансформатор 1:2 на выходное 400В (на первичке 200В).
Кольцо К20 М2000НМ, 10 витков. Провод 0,12мм2.Конструкция - ТДЛ.
Диапазон частот от 1МГц до 10МГц. Режим импульсный 1-10 мкс.
Схема возбуждения двух-тактная (пуш-пул).
Нагрузка активная от 10 до 50Ом. На нагрузке 20 Ом просадка была 15 В. (385В, ~7кВт).
Трансформатор 1:4 работал несколько хуже на больших токах даже при большем сечении магнитопровода.
Делать трансформатор 1:10 не советую, будет слабая связь между обмотками и в результате ВЧ "звон" и выборсы на вершинах импульсов.
Из-за высокого коэф. передачи будет сильно влиять емкость нагрузки.

[Plain]

Как посчитать необходимое и достаточное сечение,кол-во витков и сечение провода.

По всё той же одной формуле — например, магнитопровод RM6, 7 слоёв, по 60 витков провода 0,1 мм в каждом — 4 слоя полупервичек намотать 10-ю параллельными секциями по 6 витков в каждой (т.е. 9 отводов), и 3 слоя вторички между ними, также соединённых параллельно.

Пониженный КПД компенсируется соответствующим повышением напряжением питания, тем более по ТЗ оно всё равно регулируемое.

[MikeSchir]

Я не зря спрашивал про КПД пуш-пула, понимаю, что сделать его "высоким" на типовых МОП-транзисторах не просто. Зато и трансформатор можно сделать не очень КПДучный. Если допустить потери в трансформаторе =500Вт, то при скважности 10000 получаем среднюю мощность потерь =0,05Вт=50мВт. Всего то!
Сделаем систему состоящую из пяти трансформаторов: первичные обмотки соединим параллельно, вторичные последовательно, т.е получаем каждый трансформатор на мощность 1000Вт, ток первичной обмотки=20А, ток вторичной=10А , коэффициент трансформации N - 1:2 (1:2,2 с учётом падения на проводах обмоток), при таком N можно получить индуктивность рассеяния и ёмкость обмоток близкой к минимальной.
Данные по потерям на материал N92: при амплитуде индукции =0,1Тл и 20°С, P=8Вт/см куб. Для N87 данных нет, судя по кривым потерь у Эпкоса, можно предположить величину 10-15 Вт/см куб, но это не так важно, потому что при скважности 10000 средние потери в сердечниках R13,3/8,3/5,0 (объём=0,4 см куб.), будут значительно (на пару порядков) меньше 50 мВт. Т.о. основные потери предполагаются в обмотках.
Как посчитать число витков обмотки нам известно, для сердечника R13,3/8,3/5,0: S=12,27 кв. мм, W1=U/(4f*B*S)=50/(4*1*0,1*12,27)=10,18, округлим до 10-ти витков, для пуш-пула мотаем в два провода и соответственно соединяем конец одного провода с началом другого. Вторичная обмотка W2=22 витка поверх первичной через изоляцию (1 слой плёнки).
Допустим падение напряжения на обмотках по 5% от рабочего напряжения на каждой обмотке (соответствует 500-ам ваттам, о которых говорилось выше) это будет соответствовать сопротивлению первичной обмотки R1= U1*5%/I1=50*0,05/22=0,113 Ом, и вторичной R2=U2*5%/I2=110*0,05/10=0,55 Ом. Можно ожидать отношение сопротивления провода на переменном токе к постоянному Rac/Rdc =5 (величина взята по аналогии с цилиндрической намоткой для провода 0,35, рассчитанной по MDT от Epcos, реально для тороидальной намотки может быть и меньше, кто знает пусть подскажет), тогда необходимое сопротивление провода обмотки на постоянном токе должно быть: R1dc=0,113/5=0,0226 Ом и R2dc=0,55/5=0,11 Ом.
Намотаем обе обмотки проводом 0,355, тогда: R1dc=0,031 Ом (средняя длина витка 18мм), что соответствует падению на сопротивлении провода=7% (0,031Ом*5*22А=3,41В) и R2dc=0,069 Ом, что соответствует падению на сопротивлении провода=3,4% (0,069Ом*5*10=3,45В), суммарные потери 10,4%, т.е. 520Вт и средние 52 мВт.
Устроит нас этот результат?
Ничего не сказал про индуктивность рассеяния. По опыту работы с такими кольцами для первичной обмотки с индуктивностью около 100 мкГн (наш случай) индуктивность рассеяния ожидаема менее 0,5 мкГн (5 штук параллельно - 0,1мкГн). Дело только за выводами обмоток, "неправильное" их исполнение может всё испортить.
Кто, что скажет?

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 14 2015, 12:40

[_gari]

Сделаем систему состоящую из пяти трансформаторов: первичные обмотки соединим параллельно, вторичные последовательно.....

Ничего не сказал про индуктивность рассеяния. По опыту работы с такими кольцами для первичной обмотки с индуктивностью около 100 мкГн (наш случай) индуктивность рассеяния ожидаема менее 0,5 мкГн (5 штук параллельно - 0,1мкГн). .....

В общем понятно, что вся борьба тут за инд. рассеяния, а не в проблеме снятия мощности самой по себе.
Только вот здесь следует более учитывать инд. рассеяния со вторичной, а не первичной стороны трансформатора, а как сказано выше, вторичные последовательно....., т.е. их инд. рас. будут на выходе суммироваться в такой схеме включения.

Если отталкивать от озвученных 0,5 мкГн, то с учетом чисел витков и суммирования получим не 0,1, а что-то около 10 мкГн на вых. обмотках.

Сообщение отредактировал _gari - Dec 14 2015, 12:55

[jks]

Кто, что скажет?

Решение очевидное. Правда несколько громоздкое. Зависит от того какие требования у автора к габаритам.
Я мотал в 4-8 проводов МГТФ 0.07-0.14. Диаметр жилы 0,08мм, толщина скин-слоя ~66мкм (1МГц). Так что сопротивление на ВЧ не особо меняется.
Длина провода максимум 50см. Сопротивление 75мОм. Основные потери были на транзисторах.
На маленьком кольце мотать не удобно, лучше использовать К32. На магнитопроводе с зазором не пробовал. Кольцо в общем устроило.

[Starichok51]

Для N87 данных нет

в MDT от Epcos для N87 можно найти подробные данные на ЛЮБЫЕ потери, для разных частот, индукций и температур...

[MikeSchir]

В общем понятно, что вся борьба тут за инд. рассеяния, а не в проблеме снятия мощности самой по себе.
Только вот здесь следует более учитывать инд. рассеяния со вторичной, а не первичной стороны трансформатора, а как сказано выше, вторичные последовательно....., т.е. их инд. рас. будут на выходе суммироваться в такой схеме включения.

Если отталкивать от озвученных 0,5 мкГн, то с учетом чисел витков и суммирования получим не 0,1, а что-то около 10 мкГн на вых. обмотках.

Что даёт скорость изменения тока dI/dt=U/L=500/10=50 А/мкс, т.е. ток до 10 А увеличится за 0,2 мкс. Хватит?

[_gari]

Что даёт скорость изменения тока dI/dt=U/L=500/10=50 А/мкс, т.е. ток до 10 А увеличится за 0,2 мкс. Хватит?

там через постоянную времени надо считать L/R 10e-6/10 =1 (мкс) , т.е. время нарастания фронта 3мкс, примерно

[MikeSchir]

в MDT от Epcos для N87 можно найти подробные данные на ЛЮБЫЕ потери, для разных частот, индукций и температур...

Да, действительно. Не заработало, видимо, потому что показывает только при 100°С, а я пробовал при 20°С.

там через постоянную времени надо считать L/R 10e-6/10 =1 (мкс) , т.е. время нарастания фронта 3мкс, примерно

У ТС R=50 Ом! 10uH/50=0,2us. Можно попробовать большее или меньшее количество колец. Или "как-то" "лучше" намотать

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 14 2015, 13:34

[_gari]

У ТС R=50 Ом!

значит 0,6 мкс на фронт .... все одно многовато

Можно попробовать большее или меньшее количество колец. Или "как-то" "лучше" намотать

вот, вот ... именно "как-то лучше" за то и борьба

т.е. если оговрить, что хочется фронт за 100нс, то на инд. рас ,на все про все, 1,5мкГн при нагрузке в 50 Ом.
желательно конечно еще лучше.

Сообщение отредактировал _gari - Dec 14 2015, 13:41

[MikeSchir]

значит 0,6 мкс на фронт .... все одно многовато
вот, вот ... именно "как-то лучше" за то и борьба
т.е. если оговрить, что хочется фронт за 100нс, то на инд. рас ,на все про все, 1,5мкГн при нагрузке в 50 Ом.

0,6 мкс это при ошибке 5% и 0,4 при 20% Вопрос к ТС. Нужен ли там хороший прямоугольник?
Надо ещё как-то в первичной цепи умудриться включить 100 А за эти самые 100 нс, при реальных длинах выводов. Хотя у нас 12 В в таком трансформаторе ток развивается до 8-ми ампер за те же 100 нс, значит реально Ls - меньше. Просто её померить трудно, без выводов ни к какому прибору не подсоединиться.

[Yur4uk]

Здравствуйте! Есть ферритовый Ш-образный сердечник E32/16/9 с материала 3F3 от Ferroxcube 3F3 datasheet
Подойдет такой сердечник для этого генератора?

[_gari]

Здравствуйте! Есть ферритовый Ш-образный сердечник E32/16/9 с материала 3F3 от Ferroxcube 3F3 datasheet
Подойдет такой сердечник для этого генератора?

там ранее было озвучено, какой индуктивности рассения нужно добиться на вторичной стороне, несложно вычислит и какой на первичной.
т.е. можете пробовать и проверять .... никтоже не может заранее сказать, до какой степени фантазии в намотке вы можете дойти.
но, думаю, нужный результат будет получить не просто при Ктр 1:10

[MikeSchir]

Здравствуйте! Есть ферритовый Ш-образный сердечник E32/16/9 с материала 3F3 от Ferroxcube 3F3 datasheet
Подойдет такой сердечник для этого генератора?

А что у Вас ещё есть из сердечников. Нужно проанализировать, что ещё нам может пригодиться.

[Plain]

Вопрос к ТС. Нужен ли там хороший прямоугольник? Надо ещё как-то в первичной цепи умудриться включить 100 А за эти самые 100 нс

Автор в своём последнем сообщении нас заверил, что с этим у него проблем нет, несмотря на то, что, с его же слов, с некоего голого мифического полумоста, т.е. безо всяких там трансформаторов, получилось сдоить лишь жалкий 1 кВт, а ещё, задолго до создания данной темы у него на руках уже имелась схема конкурентов, тупо скопировать которую, включая трансформатор и способ его намотки, по неназванной причине оказалось большой проблемой.

[Arthur_Sh]

Автор в своём последнем сообщении нас заверил, что с этим у него проблем нет, несмотря на то, что, с его же слов, с некоего голого мифического полумоста, т.е. безо всяких там трансформаторов, получилось сдоить лишь жалкий 1 кВт, а ещё, задолго до создания данной темы у него на руках уже имелась схема конкурентов, тупо скопировать которую, включая трансформатор и способ его намотки, по неназванной причине оказалось большой проблемой.

Схема есть, обычный пуш-пул. Ничего космического. yо насчет трансформатора информации не было. Если бы можно было скопировать, тут вопросы не задавались бы. Насчет жалкого 1кВт, оказалось что да, его маловато. А что в вашем понимании "реальный" не мифический полумост? При напряжении на нагрузке 40В, ток был 30А и в данном случае трансформатор не нужен был. Короче, в чем ваш вопрос? Да, нагрузка индуктивная, активное сопротивление 0.3 Ом

[Plain]

Вашу предыдущую кросстему администрация закрыла со строгим предупреждением по причине игнорирования вопросов участников форума, однако ж Вы ничуть не изменились.

[Arthur_Sh]

to Plaine,
не понимаю, в чем ваша обида? я прокомментировал ваш пост и спросил какой у вас ко мне вопрос. В любом случае прошу прощения.
Насчет формы прямоугольника, ну прям идеальный вероятно и не нужен, даже если будет немного похож на синусоиду, надеюсь проблемы не будет.
По материалам, как было написано выше, из высокочастотного только Ш-образник.

[_gari]

По материалам, как было написано выше, из высокочастотного только Ш-образник.

расскажите какими проводами располагаете (даже интересно, где вы располагаетесь, если такая невеселая картина с магнитопроводом)

[Arthur_Sh]

расскажите какими проводами располагаете (даже интересно, где вы располагаетесь, если такая невеселая картина с магнитопроводом)

В Украине, насчет провода, думаю найдем тот, который нужен.

[_gari]

тогда ищите литцендрат с жилами ф 0,1 -0,08мм
общее сечение 1мм.кв. т.е. 30-40 жил видимо будет удобно, но смотрите все, что доступно на этот счет

как тут выше кто-то отписался. чтоделал что-то подобное и на родных ферритах, т.е. можно поискат свои кольца, если другие не доступны.
Вам тут остается только мотать и смотреть. что получится.

[MikeSchir]

По материалам, как было написано выше, из высокочастотного только Ш-образник.

Значит автор поста про Е32, Yur4uk - это Ваш человек, а я подумал: кто-то придуривается Уж очень непонятным было сообщение, здесь речь идёт о кольцах, а он, вдруг, предлагает Е, да ещё раз в сто больше по объёму. Думал о чём писал?
Представляться нужно, чтоб чего-нибудь не вышло...

[Arthur_Sh]

тогда ищите литцендрат с жилами ф 0,1 -0,08мм
общее сечение 1мм.кв. т.е. 30-40 жил видимо будет удобно, но смотрите все, что доступно на этот счет

как тут выше кто-то отписался. чтоделал что-то подобное и на родных ферритах, т.е. можно поискат свои кольца, если другие не доступны.
Вам тут остается только мотать и смотреть. что получится.

мин через 10 выложим список колец которые можем заказать.

Значит автор поста про Е32, Yur4uk - это Ваш человек, а я подумал: кто-то придуривается Уж очень непонятным было сообщение, здесь речь идёт о кольцах, а он, вдруг, предлагает Е, да ещё раз в сто больше по объёму. Думал о чём писал?
Представляться нужно, чтоб чего-нибудь не вышло...

да, неловко вышло
Просто речь то у зашла о том, что есть в наличии из высокочастотного.

[MikeSchir]

тогда ищите литцендрат с жилами ф 0,1 -0,08мм
общее сечение 1мм.кв. т.е. 30-40 жил видимо будет удобно, но смотрите все, что доступно на этот счет

Зачем такой толстый, эффективный ток то небольшой?

как тут выше кто-то отписался. чтоделал что-то подобное и на родных ферритах, т.е. можно поискат свои кольца, если другие не доступны.
Вам тут остается только мотать и смотреть. что получится.

В Белой церкви завод ферритов, в Николаеве трансформаторный завод, да и в Харькове по нашей тематике хватает. Найдут и кольца и провод, не литцендрат, так простой - точно.
Да, эксперимент нужен, без него - никак!

[Yur4uk]

Добрый день!
Заказал кольца TN 25/15/10, TX 20/10/7 с материала 3F45. Документация на материал 3F45 datasheet

[MikeSchir]

Добрый день!
Заказал кольца TN 25/15/10, TX 20/10/7 с материала 3F45. Документация на материал 3F45 datasheet

Материал - хороший, а вот размер большой, я с таким не готов работать. Пока не понятно, куда "паразиты" поплывут.

[Arthur_Sh]

Материал - хороший, а вот размер большой, я с таким не готов работать. Пока не понятно, куда "паразиты" поплывут.

какой размер порекомендуете?

[MikeSchir]

какой размер порекомендуете?

Здесь мы с _gari не сходимся во мнении, но в описании расчёта я писал о R13.3/8,3/5,0, правда, он от Epcos, подберите что-то похожее от Ferroxcube,
Может, что _gari скажет?

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 15 2015, 10:14

[Arthur_Sh]

Уважаемый MikeSchir, а на что повлияет увеличенный размер кольца?

[_gari]

Зачем такой толстый, эффективный ток то небольшой?

этот провод был предложен из рассчета заполнения озвученного серденика Е32

Если говорить о заказанных кольцах, то там желательно иметь провод поменьше, лучше конечно возможность какого-то выбора.
Т.е. для колец видимо что-то исходяиз внешнего ф литца 0,3, 0,5 , 0,7-0,8мм.

[MikeSchir]

Уважаемый MikeSchir, а на что повлияет увеличенный размер кольца?

Обязательно повлияет на величину индуктивности обмоток и, соответственно, на ток намагничивания, но для Вашего случая это не очень важные параметры. А вот как размеры повлияют на паразитные параметры (индуктивность рассеяния и ёмкость обмоток) я, уже писал, пока не представляю. О влиянии индуктивности рассеяния на форму напряжения мы и дискутировали в последних постах, но видимо это нужно проверить экспериментально.
Моё мнение: ничего не делать больше размерами, чем нужно для достижения необходимых свойств или чем это технологически возможно. А так, ведь, никто не запрещает, только надо будет пересчитать обмотки по тем же формулам.
Добавлю. Для получения трансформатора с меньшей индуктивностью рассеяния желательно иметь обмотки равномерно распределённые по поверхности кольца, а при большом кольце и малом количестве витков сделать это можно только увеличивая количество проводов, что означает технологическое усложнение трансформатора, ну и увеличение ёмкости обмоток.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 15 2015, 11:21

[_gari]

Здесь мы с _gari не сходимся во мнении, но в описании расчёта я писал о R13.3/8,3/5,0, правда, он от Epcos, подберите что-то похожее от Ferroxcube,
Может, что _gari скажет?

я с такими кольцами мало имел дел, так что могу судить, по большей части, из ваших слов и прикидочных расчетов.
Сама по себе их цена тут ничего не определяет, а выбор всегда лучше иметь ,чем не иметь.

Я бы предложил заказать еще колечко из ф близких к 30 мм, это исходя из того, что сечение провода все же желательно иметь побольше.
Лишнее сопротивление тут совсем ни к чему.

[zato4nik]

Можно кольца собрать в 2 стопки в виде бинокля , сечение феррита выбрать из расчета 1+1 витков первичной обмотки. Первичную обмотку выполнить в форме трубок (свернуть из 2 слоев фольги с изоляцией между слоями) на торцах распаять на соединительных пластинах. Получится "бинокль" гиратора . Вторичную обмотку выполнить в виде секторов по внутренним окружностям колец бинокля ,и так-же соединять с торцов. Рассеяние снижается в основном из-за сокращения количества витков и длины провода снаружи кольца. К примеру на R50/30/20 4+4 первичной обмотки , рассеяние между полуобмотками 26-28нГ , на бинокле 4xR25/15/10 , 1+1 рассеяние первичной полуобмотки единицы нГн и в основном будет зависеть от площади контура силовых токов на плате.

[_gari]

С кольцами при обычной намотке существует совершенно очевидный факт, внешний диаметр кольца при намотке обмотки увеличивается, а внутренний уменьшается, что ведет к ухудшению покрытия первичной обмотки вторичной, и соотв. увеличению инд. рассеяния обмоток.
Толстый провод вторички эту ситуацию усугубляет, т.к. его практически невозможно даже частично вписать между проводами первичной обмоки, или более менее равномерно распределить по поверхности на внешенем диаметре кольца.
Исходя из скзанного, для уменьшния Ls предпочтение стоит отдавать кольцам с более близкики внешним и внутренним диаметрами,а сечение набирать за счет высоты кол_ьца(ец).

В загашниках нашлся намотанный транс, который неплохо иллюстрирует эту ситуацию.
Кроме того, его параметры могут дать примерную оценку того, что может получить ТС в случае традиционного исполнения.
Сам же транс. был выполнен именно так намеренно, с целью улучшить охлаждение сердечника, т.к. его рабочая индукция несколько выше рекомендованной.
Праметры.
R22,1/13,7/7,9 N87 S=32,6мм.кв.
w1= 64 витка L1=6,8мГн Ls1=13мкГн

Т.е. Ls близка к той, что мы парой страниц назад обсуждали с MikeSchir. Очевидно, что ситуацию можно несколько улучшить, заменой провода и его более равномерным распределением, но вряд ли Ls в этм случае изменится на порядок.
У ТС же предполагается наличие пары обмоток и с большим Ктр, т.е. перспективы получить лучший параметр Ls достаточно сомнителен.
Если действовать. в лоб, т.е. стандартной намоткой. то видимо стоит увеличивать сечение и снижать число витков.
Предельные случаи такого варианта (один виток в первичке) рассмотрен ранее у меня и в предыдущем посте (1+1 виток) от zato4nik .

Сообщение отредактировал _gari - Dec 16 2015, 01:14

Эскизы прикрепленных изображений

 

[zato4nik]

К сожалению на кольце намотать обмотку менее 4 витков довольно проблематично , бинокль - меньше витков проще изготовление , хоть и не технологично. На фото макетов , на кольце 4+4 витка намотаны с перемежением проводов , рассеяние между половинами 28нГн , на бинокле 1+1 витков , рассеяние по предварительным замерам 4-6 нГн (рассеяние вторичной обмотки ~ 200нГн ,3 витка).Хочу добавить , что сечение меди в трубках бинокля получается приличное , несмотря на компактность.

[thickman]

Если первичная сторона низковольтная и сильноточная, тогда паразитная индуктивность всего первичного контура значительную лепту вносит.
Планарный трансформатор, с интегрированными прямо в нём ключами и конденсаторами питания (всё размещено на первичках, они же – радиаторы). Паразитная индуктивность сведена к минимуму. На картинках вторичная обмотка нетрадиционной ориентации, - для резонансника с повышенным рассеянием. В рассматриваемом здесь случае ориентацию желательно сменить на общепринятую - спиральную печать.

[Arthur_Sh]

всем доброго утра.
низковольтное питание вероятно уже не будет использоваться, если правильно понял, то чем меньше коэф. трансформации, тем лучше будет работать данный преобразователь.

[MikeSchir]

всем доброго утра.
низковольтное питание вероятно уже не будет использоваться, если правильно понял, то чем меньше коэф. трансформации, тем лучше будет работать данный преобразователь.

Если поднять напряжение питания преобразователя, хотя бы, до 200 В, то трансформатор можно будет сделать на одном кольце, из заказанных Вами

Заказал кольца TN 25/15/10, TX 20/10/7 с материала 3F45

Здесь уже отмечали, что при низковольтном питании и большом токе уже значительное влияние на паразитную индуктивность имеет длина выводов первичной обмотки.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 16 2015, 12:13

[_gari]

Arthur_Sh, стоило бы озвучить более точно параметры нагрузки... насколько помнится ранее упоминалось о индуктивном характере и активном сопротивлении 0.2 Ом.

[jks]

Arthur_Sh, стоило бы озвучить более точно параметры нагрузки... насколько помнится ранее упоминалось о индуктивном характере и активном сопротивлении 0.2 Ом.

Если речь идет про ЭМАП, то нагрузка приблизительно такая +/-:
Катушка плоская Д10-20мм из провода 0.1 - 0.3 мм, с сответствующим числом витков.
Индуктивность в воздухе 1 - 10мкГн.
Катушка ставится на образец из металла (алюминий, сталь) с зазором и без.
Задача состоит в создании напряженности поля порядка 10-15кА/м на померхности.
При близости металла катушка превращается в трансформатор с КЗ витком со всеми вытекающими.
Это в первом приближении.

[Arthur_Sh]

Абсолютно точно, только катушка в виде соленоида в данном случае.

Сообщение отредактировал Herz - Dec 16 2015, 21:27

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[jks]

Абсолютно точно, только катушка в виде соленоида в данном случае.

Приветствую. А задача у Вас какая, толщинометрия или дефектоскопия?
Если толщинометрия, то 500В на катушке хватит. А если дефектоскопия, то желательно 1кВ или больше. Или использовать резонанс токов.
Но у тут уже приемный усилитель задача не тривиальная. В данном случае я бы предпочел мостовую схему с питанием 500В и выходом 1:1 или 1:2.
Если работаете по стали, то на частотах выше 100кГц, коэф. передачи очень маленький из-за скин эффекта. Поэтому надо энергетику повышать.
А если надо работать с зазором 1-2мм, то все еще хуже.

[Arthur_Sh]

дефектоскопия, причем частота до 1мГц нужна.

Сообщение отредактировал Herz - Dec 16 2015, 21:28

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[jks]

дефектоскопия, причем частота до 1мГц нужна.

Тогда надо расчитывать на энергетику порядка 10кВт в импульсе. Или делать хороший малошумящий усилитель + ЦОС.
И для дефектоскопии нужно расчитывать максимум на 3 периода иначе импульс расползется и мертвая зона увеличится.
Но это так цель на перспективу к чему стремиться. Для начала надо иметь 500В / 20А в активной нагрузке.

[Iptash]

К сожалению на кольце намотать обмотку менее 4 витков довольно проблематично , бинокль - меньше витков проще изготовление , хоть и не технологично. На фото макетов , на кольце 4+4 витка намотаны с перемежением проводов , рассеяние между половинами 28нГн , на бинокле 1+1 витков , рассеяние по предварительным замерам 4-6 нГн (рассеяние вторичной обмотки ~ 200нГн ,3 витка).Хочу добавить , что сечение меди в трубках бинокля получается приличное , несмотря на компактность.

А как рассчитываются витки и какова мощность при данном построении?

[zato4nik]

Считается обычно W=U/4BfS или любой известной программой. На кольце 50/30/20 две полуобмотки в 6 проводов Ф1,5мм сечение ~10мм^2 , в бинокле сечение трубок ~20мм^2 , толщина фольги 0,5мм . Мощность бинокля раза в 2 больше если принять за ограничение плотность тока в обмотках , а если не ограничиваться 10А на мм^2 то бинокль с индуктивностью рассеяния вторичной обмотки в 200нГн в аккурат подходит для нерегулируемого резонансного пуш-пула 5кВт при 14В питания.

[_gari]

только катушка в виде соленоида в данном случае.

так катушка фиксированная или могут быть разные
и есть ли необходимость изменять частоту в пачке, если, да, то насколько оперативно.

т.е. может если глубже копнуть вашу задачу, то возмоны какие-то другие, не трансформаторные варианты решения.

[Plain]

из высокочастотного только Ш-образник ... насчет провода, думаю найдем тот, который нужен

Тогда чего ждём? 100 А 50 В 1 МГц уже без проблем, с Ваших слов, давно в наличии, а намотать описанный выше трансформатор на RM6 (EE16, EFD20 и т.д.) можно за полчаса голыми руками. Если отводы будут не сильно пухнуть по бокам, можно увеличить число слоёв до 11.

[Arthur_Sh]

так катушка фиксированная или могут быть разные и есть ли необходимость изменять частоту в пачке, если, да, то насколько оперативно.
т.е. может если глубже копнуть вашу задачу, то возмоны какие-то другие, не трансформаторные варианты решения.

частота будет колебаться в пределах 700кГц-1мГц.....по крайней мере в данном приближении.

Тогда чего ждём? 100 А 50 В 1 МГц уже без проблем, с Ваших слов, давно в наличии, а намотать описанный выше трансформатор на RM6 (EE16, EFD20 и т.д.) можно за полчаса голыми руками. Если отводы будут не сильно пухнуть по бокам, можно увеличить число слоёв до 11.

yа следующей неделе продолжим эксперименты.

[raptor]

Получится "бинокль" гиратора .

товарищ гиратор не имеет никакого отношения к названию коаксиального трансформатора. Если тем, кто повторил данную конструкцию присваивать имя, то имён не хватит. Вот т. н. «Чебуран» его авторство, но в плане исполнения охлаждения магнитопровода, не больше.

Если так хотите использовать трансформатор с низковольтным питанием, то силовую часть лучше питать от повышающего преобразователя, а не добиваться высокого коэффициента трансформации.

Я сталкивался с подобными генераторами для EMAT. Частота 100-1000 кГц, размах тока 1-5 кА, напряжение на нагрузке может достигать нескольких кВ, мощность в пачке несколько МВт. Вот, например, 1 МГц, размах тока 1 кА, длительность 100 мкс:



С понижением частоты возрастает допустимый ток. Только вот там совсем другой подход к реализации данных генераторов. Выходной трансформатор применяют реже, но там опять схемотехника совершенно другая, как и трансформаторы. Замечу, что в некоторых генераторах стоят IGBT! (есть определённые преимущества) при максимальной частоте 1 МГц. Только не пишите, что они не могут быстро переключаться и про хвост тоже. Такой вывод можно сделать лишь на базе спецификаций, а данные там приведены для обычных режимов.

Предлагаемый в теме трансформатор с объёмным витком может подойти лишь для маломощных генераторов.

Сообщение отредактировал raptor - Dec 21 2015, 18:42

[Arthur_Sh]

Пока едет феррит для транса, сделали генератор, как раннее советовали. Источник питания 100, полумост, конденсаторы-накопители. На нагрузке 0.3 Ома получили 160А при 95В. Мощность в импульсе 15.2кВт. Господа специалисты, которые уже ранее разрабатывали генераторы к ЭМАП просветите, ведь не имеет значения, что я подам на катушку 950В и 16А или 95В и 160А?

[raptor]

ведь не имеет значения, что я подам на катушку 950В и 16А или 95В и 160А?

в схеме с идеальными элементами практически не имеет, а вот теперь представьте уровень перенапряжения от паразитной индуктивности при 160 А и 16 А, если энергия зависит от квадрата тока. Разница составит в 100 раз. Полумостовой преобразователь для вашего варианта далеко не самый лучший выбор, при таком напряжении питания и высоком выходном напряжении. Уже изначально создаёте себе проблемы, которые будете героически решать.

У вас будет стационарный вариант генератор или переносной. Если последний, то какие допустимы максимальные габариты?

[Arthur_Sh]

в схеме с идеальными элементами практически не имеет, а вот теперь представьте уровень перенапряжения от паразитной индуктивности при 160 А и 16 А, если энергия зависит от квадрата тока. Разница составит в 100 раз. Полумостовой преобразователь для вашего варианта далеко не самый лучший выбор, при таком напряжении питания и высоком выходном напряжении. Уже изначально создаёте себе проблемы, которые будете героически решать.

У вас будет стационарный вариант генератор или переносной. Если последний, то какие допустимы максимальные габариты?

мы так далеко не забегали))) нам бы получить сигнал на приемной катушке, а потом уже можно заниматься оптимизицией системы. На данный момент система стационарная - лабораторная. но насколько я понял ваш ответ, с точки зрения мощности отдаваемой в нагрузку, наш вариант вполне подходит. Про КПД сейчас не говорим.

[raptor]

если стационарный, какой смысл питать систему от 100 В? Как подключается нагрузка к выходным цепям?

[Arthur_Sh]

если стационарный, какой смысл питать систему от 100 В? Как подключается нагрузка к выходным цепям?

Я уже писал, у нас нет феррита, чтобы делать нормальный пуш-пул на такую частоту. Поэтому сделали источник питания + полумост. Это быстрый лабораторный образец, который впрочем неплохо работает. по крайней мере, запланированную мощность отдает.
Что вы подразумеваете под вопросом "как подключается нагрузка к выходным цепям"? Если имеете ввиду какие то согласующие цепи, то нет, выход полумоста на катушку.

[Plain]

Например я ни разу не указывал марку феррита, потому что она никак не влияет на результат, годится любой нарытый в компьютерном ломе магнитопровод.

[Arthur_Sh]

Например я ни разу не указывал марку феррита, потому что она никак не влияет на результат, годится любой нарытый в компьютерном ломе магнитопровод.

мы не настолько опытные, а потому стараемся делать по "учебнику"

[raptor]

если для проверки, то питаете от сетевого + полумостовой (мостовой) преобразователь.

[Plain]

мы не настолько опытные, а потому стараемся делать по "учебнику"

Если был и остаётся некий "учебник", это означает, что советы, полученные от участников данной темы, Вами заведомо проигнорированы, а сама тема — спам.

И любой, даже самый тугой феррит в этой задаче будет рассеивать порядка 100 мВт, так что ещё раз повторю — абсолютно без разницы.

[Arthur_Sh]

Если был и остаётся некий "учебник", это означает, что советы, полученные от участников данной темы, Вами заведомо проигнорированы, а сама тема — спам.

И любой, даже самый тугой феррит в этой задаче будет рассеивать порядка 100 мВт, так что ещё раз повторю — абсолютно без разницы.

Ваш совет звучит так - бери что под рукой и делай. Мы заказали феррит, который будет нормально работать на заданной частоте, ждем его. На данный момент тот генератор, который есть выдает 14кВт импульс на частоте от 800кГц до 1.1мГц, проводить эксперименты на всем, что есть под рукой, в нашем случае трата времени и ресурсов.

P.S. при всем моем уважении к вам, свои выводы оставляйте при себе. Если считаете тему спамом - не пишите сюда, игнорируйте.

[Arthur_Sh]

Ваш совет звучит так - бери что под рукой и делай. Мы заказали феррит, который будет нормально работать на заданной частоте, ждем его. На данный момент тот генератор, который есть выдает 14кВт импульс на частоте от 800кГц до 1.1мГц, проводить эксперименты на всем, что есть под рукой, в нашем случае трата времени и ресурсов.

P.S. при всем моем уважении к вам, свои выводы оставляйте при себе. Если считаете тему спамом - не пишите сюда, игнорируйте.

спустя несколько дней экспериментов....

Уважаемый Plain, хочу извиниться перед вами. Ваше предложение брать ближайший подходящий феррит и делать на нем было абсолютно верным. Что мы и сделали. Коэф. трансформации 1:2, схема пуш-пул. Нагрузка - колебательный контур. Питание первички 100В, на контуре 260В (контур в резонансе). В общем теория хорошо, но практика есть практика.

Появился еще вопрос, как правильно измерить ток, который качает генератор в контур?