Проблемка с трансформатором, Не понятны причины нагрева Опции

[frz]

Имеется трансформатор на сердечнике ETD54 феррит N87 (Me=1600 Bнас=400мТс Se=280 mm^2 So=400mm^2 Le=127mm), первичка- 11Вит 8х0.75мм, вторичка 14 вит 8х0.75мм, ток вторички близок к прямоугольной форме с амплитудой 10 А и скважностью 1.2 .
Сопротивление провода диаметром 0.75мм на 40КГц 0.05 Ом/м, соответственно косы из 8 проводов 0.00625 Ом/м, длинна первички ~0.8м, вторички~1.2м, R1=0.8*0.00625=0.005 Ом мощность выделяемая на первичке Р1=R1*I1^2=0.845 Вт, R2=1.2*0.00625=0.0075Ом мощность выделяемая на вторичке Р2=R2*I2^2=0.0075*100=0.75 Вт. Суммарная мощность P=P1+P2~1.6 Вт..
Собственно эти полтора вата разогревают мой трансформатор ( ETD54+обмотки! ) до 95 С ( +-5С замерял термопарой)
Видмо что-то не учитываю или проглядел или неверно посчитал, а может так и должно быть .
может кто что подскажет?
Про схему - полный мост 500Вт питание 110В на выходе подстройка 50..100 В

[Lonesome Wolf]

Имеется трансформатор на сердечнике ETD54 феррит N87 (Me=1600 Bнас=400мТс Se=280 mm^2 So=400mm^2 Le=127mm), первичка- 11Вит 8х0.75мм, вторичка 14 вит 8х0.75мм, ток вторички близок к прямоугольной форме с амплитудой 10 А и скважностью 1.2 .
Сопротивление провода диаметром 0.75мм на 40КГц 0.05 Ом/м, соответственно косы из 8 проводов 0.00625 Ом/м, длинна первички ~0.8м, вторички~1.2м, R1=0.8*0.00625=0.005 Ом мощность выделяемая на первичке Р1=R1*I1^2=0.845 Вт, R2=1.2*0.00625=0.0075Ом мощность выделяемая на вторичке Р2=R2*I2^2=0.0075*100=0.75 Вт. Суммарная мощность P=P1+P2~1.6 Вт..
Собственно эти полтора вата разогревают мой трансформатор ( ETD54+обмотки! ) до 95 С ( +-5С замерял термопарой)
Видмо что-то не учитываю или проглядел или неверно посчитал, а может так и должно быть .
может кто что подскажет?
Про схему - полный мост 500Вт питание 110В на выходе подстройка 50..100 В

Забыли о потерях в феррите. Да и беспокоиться не о чем - при 95 градусах, или около того, как раз минимум потерь и наблюдается . Вот если работа в диапазоне предполагается...

[frz]

Забыли о потерях в феррите. Да и беспокоиться не о чем - при 95 градусах, или около того, как раз минимум потерь и наблюдается . Вот если работа в диапазоне предполагается...

Да такто оно так- 95 градусов не предел, только вот потери в феррите повидимому меньше чем в обмотке - тоесть после включения нагрузки сначала нагревается обмотка (после ~8 минут под нагрузкой температура феррита~50C А обмотки ~80) - при дальнейшей работе температура феррита поднимается ~75-80C

[Vokchap]

ток вторички близок к прямоугольной форме с амплитудой 10 А и скважностью 1.2 .

Взгляните на первичный ток и увидите много интересного. При указанных параметрах у вас размах индукции в сердечнике +/- 7кГс. В двойку превышает индукцию насыщения. Стальные сердечники могут работать с таким размахом, но для указанной частоты по-любому потребовалось-бы активное охлаждение.

при 95 градусах, или около того, как раз минимум потерь и наблюдается .

При такой температуре во многом минимум потерь наблюдается, в мощных шоттках например. Иногда специально подогревать приходится, чтобы получить максимальный КПД.

[Microwatt]

Взгляните на первичный ток и увидите много интересного. При указанных параметрах у вас размах индукции в сердечнике +/- 7кГс. В двойку превышает индукцию насыщения. Стальные сердечники могут работать с таким размахом, но для указанной частоты по-любому потребовалось-бы активное охлаждение.

Я не пересчитывал, но тоже стал бы проверять индукцию.
Косичка намотана солидная, можно и потоньше для такой невысокой частоты. А вот витков, возможно, требуется добавить. 250 миллитесла (2500Гс) было бы неплохо для потерь в феррите.

[Vokchap]

только вот потери в феррите повидимому меньше чем в обмотке - тоесть после включения нагрузки сначала нагревается обмотка (после ~8 минут под нагрузкой температура феррита~50C А обмотки ~80) - при дальнейшей работе температура феррита поднимается ~75-80C

Это так кажется, у феррита большая теплоемкость и его температура стабилизируется много позже, чем у обмоток. Потери в нем могут быть сравнимые и даже больше. Из-за насыщения действующий первичный ток так-же в несколько раз превышает ваш расчетный.

[sup-sup]

Считаем индукцию.
Умножаем амплитуду импульса напряжения (150В) на его длительность (10 мкс) --> 1500
Умножаем сечение (280) на число витков (11) --> 3080
Делим первое на второе --> 1500 / 3080 = 0.487 [T]
Вывод - увеличить в два раза число витков

Сообщение отредактировал sup-sup - Oct 25 2008, 14:28

[rudy_b]

При м=1500 (1600 EPCOS=1500), N=11(число витков), Le=127mm(эффективная длина магнитного пути), Se=280 mm^2(эффективная площадь сердечника) и Bmax=400 мтл у меня получилась индуктивность L=502 мкГ и максимальный ток (нескомпенсированны вторичкой) 2.45 А. Если где неправильно понял данные - поправьте.
При частоте 40 кГц (12.5 мкс) и напряжении 110 В собственный ток - 2.74 А.
Т.е. действительно нужно увеличить число витков в 1.12 раза. Ну и запас добавить.

[Microwatt]

При м=1500 (1600 EPCOS=1500), N=11(число витков), Le=127mm(эффективная длина магнитного пути), Se=280 mm^2(эффективная площадь сердечника) и Bmax=400 мтл у меня получилась индуктивность L=502 мкГ и максимальный ток (нескомпенсированны вторичкой) 2.45 А. Если где неправильно понял данные - поправьте.
При частоте 40 кГц (12.5 мкс) и напряжении 110 В собственный ток - 2.74 А.
Т.е. действительно нужно увеличить число витков в 1.12 раза. Ну и запас добавить.

Гм.... что-то тут не так..
Если сечение сердечника 2.8 кв см, то вроде 11 витков должно хватать, чтобы индукция была в районе 0.22-0.23 тесла. Индуктивность первички у меня получилась 540 по номиналу (ну, минимум 502 - очень похоже). Ток намагничивания 2.54, тоже похоже.
Первое. Если мощность источника 500Вт, то при питании 110в имеем средний ток первички чуть менее 5 ампер? Обычно, ток намагничивания принимают 10-15% от рабочего.....Тогда индуктивность явно мала. Сердечник же без зазора?
Второе. Если смотреть на данные ЕТД 54, то, по крайней мере, ясно, что греют Ваш трансформатор не только 1.6 ватта потерь в меди. ЭПКОС говорит, что этот сердечник греется 6С на ватт. Фирменные материалы дают потери для 50кГц и 300 миллитесла 16.7 ватта. В то же время, при 200 миллитесла потери должны составить 6.3 ватта.
Есть за что побороться, снижая индукцию......
Третье. Ничего не сказано о дросселе во вторичке. Будем надеяться, что он есть и оптимален.
А что в сухом остатке? Кажется, надо все-таки добавить витки. Это снизит индукцию (напрямую потери в феррите) и уменьшит ток намагничивания (потери в меди и лишние хлопоты для ключей).
Медь все-таки тоже непонятна. При 500 ватт это 5 ампер и общего сечения в 1.25-1.50 мм вполне достаточно. Зачем 3.5 квадрата ? Может, я как-то неверно исходные данные воспринял?

[Vokchap]

Если сечение сердечника 2.8 кв см, то вроде 11 витков должно хватать, чтобы индукция была в районе 0.22-0.23 тесла.

"Вроде" - это на ощуп что-ли? sup-sup объяснил выше как считать. Чтобы 0.2Т получить, кол-во витков в 2.5 раза увеличить нужно.

[Microwatt]

"Вроде" - это на ощуп что-ли? sup-sup объяснил выше как считать. Чтобы 0.2Т получить, кол-во витков в 2.5 раза увеличить нужно.

"Вроде" это
w= 10U/4BSF
w- витки
U-напряжение, V
B-Индукция, Т
S- сечение, см кв.
F - частота, kHz
10- нормирует см, гауссы и килогерцы.
Не хотел загромождать....

[Guest_orthodox_*]

А просто померить - насыщается или нет, и сколько до насыщения - не легче ли будет?
По любому желательно проверять после расчета, почему бы не сразу...
Хотя рассчитать и попасть точно - тоже хороший спорт...
Опять таки вспомню калькулятор Лысого или любой из его вариантов...

[Vokchap]

B-Индукция, Т
10- нормирует см, гауссы и килогерцы.

Вы определитесь, либо Теслы подставлять, либо Гауссы (а может килогауссы?). Так можно на 4 порядка промахнуться в витках.
В любой системе выходит 28 витков на 2кГс (0.2Т). Это в 2.5 раза больше, чем 11.

[Bludger]

Если размах индукции 0,49Т, то на 40 килах удельные потери в феррите по номограмме около 200kW/m^3 (убивать за такие единицы, хорошо хоть те же цифры в mW/cm^3), и потери в феррите порядка 5W...
Потом, что то с потерями в проводе у Вас не так... Сечение провода 0,44mm^2, у удельное сопротивление постоянному току в районе 0,08 Ohm при 90°. Вы используете косичку из восьми жил, эквивалентное кол-во слоев пусть 2,5, тогда Rac/Rdc = 4 (это приближение для синусоидального тока, по жизни еще хуже от высших гармоник). Т.е. удельное сопротивление току 40кил косички из восьми проводов 0,75 будет 0,04 Ohm...
В результате и получите десяток ватт суммарных потерь которые и греют транс под стольник...

[frz]

Считаем индукцию.
Умножаем амплитуду импульса напряжения (150В) на его длительность (10 мкс) --> 1500
Умножаем сечение (280) на число витков (11) --> 3080
Делим первое на второе --> 1500 / 3080 = 0.487 [T]
Вывод - увеличить в два раза число витков

Может я не правильно считаю :
Al=4.5мкГн для этого сердечника
Индуктивность первички L1=N1^2*Al=121*4.5=544мкГн
Ток магнетизации сердечника: Imax=Uвх*tимп/L=110*12*10^-6/544*10^-6=2.42А
B=Mo*Me*I*N/Le=1.257^10-3*1500*2.42*11/127=0.38 Тс
0.38Тс -ещё не насыщение, но всёже печка вместо транса вышлаб добротная , и всёбы было понятно, но , прошу прощения я допустил ошибку - скважность импульсов не 1.2 а 2.2 (входное напряжение ИИП=110 В, выходное=50 В, время имнульса при этом ~5.5мкс) толстая первичка нужна - входное напряжение плавает от 48 до 110, во всем диапазоне напряжений на выходе 50, извиняюсь.
Дроссель на выходе- 50 мкГн, не насыщается.

Для этого случая-
Ток магнетизации сердечника: Imax=Uвх*tимп/L=110*5.5*10^-6/544*10^-6=1.11А
B=Mo*Me*I*N/Le=1.257^10-3*1500*1.11*11/127=0.181 Тс
При частоте 40Кгц и индукции 0.2 Тс потери в феррите для ETD54 N87 ~7 Вт
Но всёже попробую увеличить кв-во витков, чтобы сомнений не возникало.
И кстати на 48В питании и 50В на выходе наблюдается такойже нагрев транса

Если размах индукции 0,49Т, то на 40 килах удельные потери в феррите по номограмме около 200kW/m^3 (убивать за такие единицы, хорошо хоть те же цифры в mW/cm^3), и потери в феррите порядка 5W...
Потом, что то с потерями в проводе у Вас не так... Сечение провода 0,44mm^2, у удельное сопротивление постоянному току в районе 0,08 Ohm при 90°. Вы используете косичку из восьми жил, эквивалентное кол-во слоев пусть 2,5, тогда Rac/Rdc = 4 (это приближение для синусоидального тока, по жизни еще хуже от высших гармоник). Т.е. удельное сопротивление току 40кил косички из восьми проводов 0,75 будет 0,04 Ohm...
В результате и получите десяток ватт суммарных потерь которые и греют транс под стольник...

Вот это уже очень пожоже на правду, не можете подсказать где нашли соотношение

эквивалентное кол-во слоев пусть 2,5, тогда Rac/Rdc = 4

Ранее пользовал такую табличку:

Сообщение отредактировал frz - Oct 26 2008, 08:05

[Bludger]

Вот это уже очень пожоже на правду, не можете подсказать где нашли соотношение

Это из статейки Ллойда Диксона из Юнитродовских семинаров. Перевод вот: http://www.bludger.narod.ru/smps/EddyCurrent.pdf

На самом деле в статье рассматриваются потери на вихревые токи для синусоидального тока, при прямоугольных сигналах все еще хуже... Вроде как можно сказать, что диапазон самых неудачных диаметров провода лежит в диапазоне от 0,2 до 2 глубин проникновения на данной частоте, т.е. для 40 кил - от 0,1 до 0,9мм.. Эквивалентное кол-во слоев косички - корень квадратный из кол-ва жил, т.е. добавляет очень и очень много потерь. Лучше взять провод пожирнее (насколько позволяет технологичность), и положить "лапшой" в один слой.

Индукцию проще считать не через ток, а через напряжение. Она банально будет равна напряжению импульса помножить на время импульса в микросекундах, поделить на сечение в кв. миллиметрах, и поделить на кол-во витков. Удобно и меньше вероятность ошибки..

[frz]

Это из статейки Ллойда Диксона из Юнитродовских семинаров. Перевод вот: http://www.bludger.narod.ru/smps/EddyCurrent.pdf

Большое спасибо за статейку, и кстати нашел у вас на сайте ещё пару очень полезных статей
насамом деле ИИП я оставлю в таком же виде- просто нет времени искать провод и перематывать - транс находится на удалении от других деталей, будет работать на нагрузку в 8А, сутки тестирования на 12 А прошёл, кпд ИИП ~80-82%, нагрев приемлемый, но всёравно было очень интересно разобраться с обмоткой, тк следующий ИИП будет иметь на выходе 40А и там вопрос обмотки будет очень критичен

[rudy_b]

Обмотки с током больше 5 А лучше мотать не проводом, а широкой медной лентой. Кроме уменьшения потерь в меди, еще и существенно улучшает распределение магнитного поля.

[Microwatt]

Обмотки с током больше 5 А лучше мотать не проводом, а широкой медной лентой.

определенно луше быть здоровым, но богатым.
Правда, для серийных изделий эту ленту еще нужно поискать....