|
К вопросу феррит с зазором vs мю-пермаллой, Иллюстрация того, как иногда может нагадить зазор |
|
|
|
Dec 6 2013, 08:28
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Здесь появилась возможность в одинаковых условиях сравнить два дросселя одинаковой конфигурации и с одинаковыми параметрами - но на разных сердечниках. Исходные условия: Дроссель корректора коэффициента мощности при следующих условиях: Входное напряжение - 200VAC Выходное напряжение - 400VDC Выходной ток - 3A Частота преобразования - 62kHz Размах пульсаций тока в дросселе - 6А RMS переменной составляющая тока в дросселе - 1,8А Дроссель №1 (слева): Сердечник K6527E060 от Magnetics Inc. из порошкового материала типа Cool Mu, μr = 60, AL = 300nH/T2. 28 витков медной шины 1,5х4мм в три слоя. Индуктивность 235μH. Дроссель №2 (справа): Сердечник ETD-59 N87 от Epcos, зазор 3мм. (1,5мм в каждом керне), AL = 300nH/T2. 31 виток той же шины 1,5х4мм в три слоя. Индуктивность 224μH. В первом дросселе витков меньше, но больше длина одного витка, поэтому сопротивления постоянному току (10mΩ) в обоих случаях примерно равны. Конфигурация обмоток также идентична, поэтому и ожидаемые потери в обмотках тоже можно ожидать близкими. На картинках видно как в реале. Весь лишний перегрев провода в дросселе на ферритовом сердечнике (примерно вдвое наверное в сумме) - черное дело зазора. И хорошо виден градиент температур - середина обмотки (около зазора) прогрета явно лучше..
|
|
|
|
2 страниц
1 2 >
|
 |
Ответов
(1 - 25)
|
Dec 6 2013, 12:10
|
и по нечётным радист
   
Группа: Участник
Сообщений: 994
Регистрация: 3-03-09
Из: Москва, Кунцево
Пользователь №: 45 598

|
Bludger, Результат, конечно интересный. Интересно. 1. Каковы общие потери в обоих случаях? 2. Сколько стоит "чудо природы"  ? В смысле, сердечник 00К6527... 3. Да, режим какой, конечно безразрывный? По объёму дроссель на ETD поменьше будет. Ну и зазор 1,5 мм - достойный.
Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 6 2013, 12:12
--------------------
|
|
|
|
|
Dec 6 2013, 12:21
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата(MikeSchir @ Dec 6 2013, 15:10)  Bludger, Результат, конечно интересный. Интересно. 1. Каковы общие потери в обоих случаях? 2. Сколько стоит "чудо природы"  ? В смысле, сердечник 00К6527... 3. Да, режим какой, конечно безразрывный? По объёму дроссель на ETD поменьше будет. Ну и зазор 1,5 мм - достойный. На счет общих потерь не скажу, может, ватт в обмотке дросселя с пермаллоевым сердечником.. По КПД не померять, там потери в обмотке тонут в погрешности измерений. Такой сердечник где то в районе 400р за комплект через СЗЛ. Сэмплы привезли достаточно быстро, а так поставка недель 16.. Общий зазор 3мм, по 1.5мм в каждом керне (ну, прокладочками..). Самый первый вариант был с зазором только в центральном керне, там вообще все жутко горячее было. К сожалению, ни дросселя, ни картинок не сохранилось.
|
|
|
|
|
Dec 6 2013, 22:40
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 781
Регистрация: 3-10-04
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 768

|
Цитата(Егоров @ Dec 7 2013, 00:50)  Да, непонятно что от чего экранируется? Если меж первичкой-вторичкой - понятно, снижаем емкость меж ними. А от сердечника вроде смысла не имеет. Единственное, что можно сделать - намотать сначала пару миллиметров чего угодно (не металл), а потом обмотку. Отодвинуть медь от зазора. Но это помогает при малых зазорах. Приближенно выпячивание поля равно самому зазору. Поэтому зазоры в 3-6 мм встречаются редко. Ну, я почти не встречал, имея дело с мощностями до 500 Вт. Эффект выпячивания поля знаком. Единственное, что Бладжер полезного сказал - так про обмотку. Он мотал ВООБЩЕ толстым проводником, да еще в три слоя. Шина 1,5х4 на 62 кГц при размахе тока в 6 А. И она работала!!! Коллеги обычно вставляют изоляционную переборку напротив зазора, примерно вдвое шире. И не мотают шиной, хотят меньше потерь. Хотя я как раз Бладжера поддерживаю, тоже предлагаю им ленты. Но.. Хочешь дурака научить молиться, он и лоб расшибет. Сказал намотать трансформатор 3:2 лентой, чередуя каждый слой. Намотали 6 витков и 4 витка лентой. Сперва первичку, потом вторичку. Получился отстой, а я в дураках. Указываешь - кивают головой, но кто первый - то и папа. Вердикт: лентой мотать нельзя.
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 00:49
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 3 868
Регистрация: 15-03-13
Пользователь №: 76 048

|
Цитата(Tiro @ Dec 7 2013, 02:40)  Эффект выпячивания поля знаком. Единственное, что Бладжер полезного сказал - так про обмотку. Он мотал ВООБЩЕ толстым проводником, да еще в три слоя. Шина 1,5х4 на 62 кГц при размахе тока в 6 А. И она работала!!! Сама шина меня не очень удивила. Да, толстый проводник, но сечение-то для 6А громадное. На 60кГц более половины этого сечения работает эффективно, потери от скин-эффекта терпимы, а сама толстая медь дает плотную намотку с хорошей теплоотдачей. Влезло в окно, не жалко столько меди - ну и пускай. Лента в данной конструкции была бы хуже, как мне кажется. А вот экран - непонятно. Экран магнитное поле не экранирует, электрическое вроде и экранировать не от чего.
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 06:47
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Как раз ж ирная шина здесь к месту - работаем то в хорошем ССМ, постоянный ток в районе 12А, а RMS переменки - ампер с небольшим. Rac/Rdc = 65 на трех слоях, так что потери на вихревые токи чуть ли не вдвое меньше потерь от постоянки. Как только начнем толстую медяху бить на более тонкие - тут же общее сечение упадет, и общие потери будут расти - или останутся теми же самыми при значительно возросшем геморрое при намотки. А у прямоугольной шины как раз плотность укладки гораздо лучше, чем у круглого провода, и толщина слоя меньше, и мотать удобнее - так что как раз удобно. Вообще, чаще всего в CCM дросселях выгоднее забивать на вихревые токи и забивать окно максимально толстой медью - уж больно жалко выглядит RMS этих треугольных пульсаций на фоне постоянки. Но посчитать, конечно, всегда полезно  На самом деле корректор считался не для тех параметров, что я использовал для снятия картинок, это двухфазный корректор с общей мощностью 5kW, по два с полтом кила на фазу. Хотя и для этого дросселек несколько слоноват - но тут, как уже говорил, политико-экономические соображения..
Сообщение отредактировал Егоров - Dec 7 2013, 08:39
Причина редактирования: грамматика
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 07:53
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 781
Регистрация: 3-10-04
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 768

|
Цитата(Bludger @ Dec 7 2013, 09:47)  Хотя и для этого дросселек несколько слоноват - но тут, как уже говорил, политико-экономические соображения.. Ну слоноват или нет легко оценить. Запасаемая энергия E=B^2*A*L/(2*u0*u) A - сечение магнитопровода, L - длина магнитной линии, что в произведении даст объем сердечника. Ну а уж В и u как выберете.
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 08:11
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 781
Регистрация: 3-10-04
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 768

|
Цитата(Егоров @ Dec 7 2013, 03:49)  Лента в данной конструкции была бы хуже, как мне кажется. Лента очень уж странно себя ведет в трансформаторах, хотя как раз в дросселе самое то. Но это экзотика, а вот шина эмалированная легко покупается. Цитата(Bludger @ Dec 7 2013, 11:05)  Это как, у нас же CCM, и подмагничивающий ток - основной разогревающий обмотку фактор, а он в этой формуле никаким боком. Я же не могу использовать один и тот же сердечник что на 10А, что на 100А при тех же пульсациях тока  Я не про разогрев обмотки, а про необходимый объем сердечника. Вы же не в кармане запасаете энергию, а в магнитном поле. Совершенно неважно, какая форма тока. Если Вы за цикл перемагничивания должны передать энергию E=P/F, то она вся сидит в магнитопроводе.
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 08:44
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Цитата Я не про разогрев обмотки, а про необходимый объем сердечника. Вы же не в кармане запасаете энергию, а в магнитном поле. Совершенно неважно, какая форма тока. Если Вы за цикл перемагничивания должны передать энергию E=P/F, то она вся сидит в магнитопроводе. Это в DCM за каждый цикл через магнитное поле передается ВСЯ энергия, а в CCM - только часть ее, ток подмагничивания идет "наквозь". Поэтому в CCM DC от выходного тока не зависит, что перегоняем 100Ватт, что 100 киловатт - DC тот же самый, пульсации тока и размах индукции соответственно тоже. И с переходом в ССМ объем сердечника определяется уже не только той энергией, что можем через него перегнать - но и размерами его окна, тем объемом меди, что можем в него впихнуть. Так что здесь уже если научно хотим выбирать размер сердечника, то надо учитывать и его сечение, и сечение его окна, и конфигурацию сердечника. Например, в Erickson's "Fundamental of Power Electronics" в формуле выбора геометрии сердечника фигурируют и площадь окна, и площадь поперечного сечения, и длина одного витка, и ток, и индуктивность, и индукция, и коэффициент заполнения окна.
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 08:55
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 781
Регистрация: 3-10-04
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 768

|
Цитата(Bludger @ Dec 7 2013, 11:44)  в формуле выбора геометрии сердечника фигурируют и площадь окна, и площадь поперечного сечения, и длина одного витка, и ток, и индуктивность, и индукция, и коэффициент заполнения окна. Эт все понятно. Труд не читал, но считаю с учетом всего. Прошу меня понять, я сейчас немного на своем зациклен по работе. А формулки пишу честные, они от режимов не зависят.
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 18:21
|
Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 674
Регистрация: 26-08-05
Пользователь №: 7 997

|
Я проверил на текущей своей схеме (понижающий в соседней теме с 440 до 85) - поменял феррит EF20 N87 AL=160 на Kool Mu 77380 c AL=89. Сечение у EF20 в полтора раза больше, чем у 77380, а объем втрое. Сделал так из расчета, что индукция насыщения у альсифера вдвое выше. Частота работы 100кГц. Получилось, что на кольце из порошка потерь больше - отношение КПД феррит/порошок = 90/88. Поищу большее кольцо и перепроверю что будет при равном объеме магнитопровода из порошка и из феррита. Хотя условия, все равно, не равные, так как на порошке нельзя регулировать относительную проницаемость, а она меньше, чем мне надо. По этой теме, думаю, что зазор в феррите слишком большой и его нельзя было таким делать (можно, если есть причины, конечно...), нужно увеличить объем феррита. Насчет тока подмагничивания, что идет насквозь, как такое может быть? Ток подмагничивания (средний ток в CCM) просто вводит феррит к границе насыщения. Нужно учитывать мгновенное значение тока для получения мгновенного значения индукции: B=SN/LI. В общем, влез-то я сюда чтобы спросить автора - чем выполнялась инфракрасная съемка? Если дорогущим аппаратом, то понятно. Хотелось бы приспособить фотокамеру для этого. Есть ли какой-нибудь опыт? Единственное, что удалось прочитать - это применить стеклянные фильтры для цветной фотопечати - все три одновременно (у меня когда-то были, но сейчас где их найти)...
Сообщение отредактировал sup-sup - Dec 7 2013, 18:26
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 19:20
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 768
Регистрация: 12-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 904

|
Не обязательно пробовать, можно и посчитать, это не так сложно, и результаты вполне себе адекватны... У порошковых материалов удельные потери в разы больше, чем у ферритов (на 100 килах например в районе 130mW/cm^3 у N87 vs 730mW/cm^3 у Cool Mu 75)- поэтому дроссели в DCM - вопрос спорный что выгоднее, но бОльшее предпочтение ферритам, а вот в CCM - уже порошковые материалы лидируют, там пульсации тока (и, соответственно размах индукции) уже отходят на второй план. Но, опять же - цена, технологичность, етс.. На счет "ток насквозь" - типа как образно. Эта постоянная составляющая тока никак не влияет на пульсации тока, на размах индукции, на потери в сердечнике, на потери на вихревые токи - с этой точки зрения он вроде как и не участвует в передаче энергии. Ну, конечно, возрастает пиковое значение индукции - опять же за счет постоянной составляющей, которая сердечник не греет. Пожалуй, это вопрос терминологии - что такое передача энергии в данном случае... На самом деле в моем примере вред зазора можно только увидеть - в жизни они мне совершенно погоды не делают. Ну что такое лишние пара ватт при 130 общих суммарных потерь... Бесплатно от них избаваться конечно я бы не против, но... Картинки фоткались вот такой штукой: http://www.fluke.com/fluke/ruru/Termografi...s.htm?PID=70127 Говорят, из заграницы можно тыщ за тридцать привезти.. А в чипе почти стольник за него хотят..
Сообщение отредактировал Bludger - Dec 8 2013, 06:24
Причина редактирования: Избыточное цитирование
|
|
|
|
|
Dec 7 2013, 19:36
|
Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 674
Регистрация: 26-08-05
Пользователь №: 7 997

|
Цитата(Bludger @ Dec 7 2013, 22:20)  Не обязательно пробовать, можно и посчитать, это не так сложно, и результаты вполне себе адекватны... У порошковых материалов удельные потери в разы больше, чем у ферритов (на 100 килах например 130mW/cm^3 у N87 vs 730mW/cm^3 у Cool Mu 75)- поэтому дроссели в DCM - вопрос спорный что выгоднее, но бОльшее предпочтение ферритам, а вот в CCM - уже порошковые материалы лидируют, там пульсации тока (и, соответственно размах индукции) уже отходят на второй план. На самом деле в моем примере вред зазора можно только увидеть - в жизни они мне совершенно погоды не делают. Ну что такое лишние пара ватт при 250 общих суммарных потерь... Бесплатно от них избаваться конечно я бы не против, но... Спасибо, понятное разъяснение! Цитата(Bludger @ Dec 7 2013, 22:20)  Картинки фоткались вот такой штукой: http://www.fluke.com/fluke/ruru/Termografi...s.htm?PID=70127 Говорят, из заграницы можно тыщ за тридцать привезти.. А в чипе почти стольник за него хотят.. Дороговато. Продолжаем мерить пальцем))
|
|
|
|
|
Dec 8 2013, 06:45
|

Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 571
Регистрация: 22-11-11
Пользователь №: 68 454

|
Цитата Эта постоянная составляющая тока никак не влияет на пульсации тока, на размах индукции, на потери в сердечнике, на потери на вихревые токи - с этой точки зрения он вроде как и не участвует в передаче энергии. и это вы пишите сразу после того, как я написал Цитата также в книге Хныкова А.В. Теория и расчет трансформаторов показано, что передаваемая энергия зависит от среднего значения индукции (тока). именно среднее значение (постоянная составляющая) передает энергию. а переменная составляющая определяет потери в материале сердечника.
Сообщение отредактировал Starichok51 - Dec 8 2013, 06:45
--------------------
Ученые долго думали, в каких единицах измерять частоту. с тех пор пишут - Hz.
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|