Намотка мощной катушки индуктивности лентой, Греется ввод на нижний виток Опции

[jeka]

Неделю экспериментируем с намоткой катушки индуктивности с минимальными массогабаритными показателями.
Для преобразования 50v/60A -> 100v/30A, частота преобразования 18 кГц.

Что имеем:
1) От намотки лицендратом (150 жил диаметром 0.5мм) отказались, т.к. заполнение меди достаточно низкое. И получается либо здоровый слон, либо большие омические потери на нагрев.
2) Мотали лентой на сердечниках ETD59 и E80/38/20 (все N87).
С сердечником E80 получилась отличная катушка (10 витков ленты, отвод нижнего витка - просто припаиваем перпендикулярно ленте провод 10 кв.мм. без каких-либо ухищрений. Отлично работала даже на 120A -> 60A (зазор подбирали на ходу, чтоб в насыщение не уходила, получилось где-то 3-4мм).

А с сердечником ETD59 начались приколы. Мотаем 11 витков лентой 0.7мм по всей ширине. От нижнего витка делаем отвод. Результат - сильно греется отвод от внутреннего витка даже на входном тока 30A. Зазор получается около 5 мм. Пробовали несколько рецептов:
- отводы с двух сторон. Чуть лучше, но проблему не решило.
- делать ферритовую проставку в середину сердечника, т.е. зазор только снаружи. Пока опыт неудачный, поскольку сечение проставки было меньше в 2 раза чем сердечника. Возможно повторим опыт с нормальной проставкой.
- половину нижнего витка мотаем лентой, сложенной вдвое. Из места перегиба ленты выводим 2 отвода по 8 кв.мм., загнутый конец ленты спаиваем с витком. Нагрев немного уменьшился, но серьезно лучше не стало.

Поэтому вопрос - как правильно делать отвод от нижнего витка ленты. Вообще возможно ли это?
И главное - почему такая же конструкция вообще не греется на Ш-образном сердечнике. То есть провод в месте отвода был холоднее этого же провода дальше от отвода (т.е. катушка забирала тепло с провода).

Я предпологаю, не греется от совокупности факторов - бОльший диаметр внутреннего витка при меньшем зазоре, бОльшая индуктивность (раза в 1.5), и возможно квадратный сердечник создает меньше вихрей на отводе.

Вот думаю, куда копать. То ли Ш-образный сердечник подходит лучше для такой конструкции отвода, либо бОльшй зазор при меньшем сечении магнитопровода греет (еще не понятно что больше греет - нижний виток из-за большого зазора или отвод)
Может что посоветуете?

Еще была мысль нижний виток распилить посередине на 2 части по ширине зазора, чтоб зазор меньше грел нижний виток. Не знаю, насколько поможет, возможно попробуем.

[Integrator1983]

Гуглите статью "ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ" - там все описано просто и доходчиво. Также, в соседней теме всплывала статья Ридли в переводе "Мифы, сказки, легенды и тосты об импульсных трансформаторах" - рекомендую читать оригинал без всяких тостов и сказок - "Myths & Misconceptions: Transformer & Inductor Design", а также его же "Proximity Loss in Magnetics Windings".

По теме:
- если можно с точки зрения конструкции и ЭМС, убрать зазор на центральном керне (любым понравившимся способом);
- убрать ленту из поля зазора (разделить обмотку на 2 по краям каркаса);
- применить одно- - двухслойную обмотку (литцендрат - рулит!);
- внимательно посмотреть конструкцию (был случай - грелся один дроссель из нескольких. Как выяснилось, он крепко разогревал стальную стенку в 5 см от себя)

Это можно легко проверить - пропустить через дроссель постоянный ток и сравнить нагрев на постоянном токе и в рабочем режиме, с переменной составляющей.

Полезный эксперимент. Может, банально пайка надломилась.

А тут учитывается, что скин-слой с двух сторон фольги? Т.е. для ленты толщиной до 1.12мм эффетом можно пренебречь.

Пренебречь можно, если Вы строите супер-источник с токами 1-2 А. А если вспомнить определение скин-слоя (чего-то там об экспоненте по сечению), да еще и при токах 60 - я бы не стал.

Давно не делали намотку медной лентой, но когда делали вывод выполняли так. Разрезали конец ленты посредине вдоль на несколько см и перегибали половинки под 90° одну над другой или в разные стороны. Всё делается без пайки.

Самое правильное решение - возможно, "эффект толстого проводника". Мы даже не разрезали, а отгибали под 90 градусов и складывали пополам.

В дросселе переменная составляющая мала
А если этот конкретный дроссель в режиме разрывных токов работает?

Или более того - в нем синусоида или треугольник тока 60А с частотой 18 кГц (дроссель переменного тока)?

На практике получается, что лучше побольше витков намотать - возрастает индуктивность, меньше ток насыщения (т.е. пиковый ток) и уменьшается грелка снизу.

Т.е., скорее всего, имеем эффект близости - DeltaIHF падает, а потери от DeltaIHF зависят чут ли не экспоненциально.

Еще предлагали попробовать намотать на кольцах magnetics из Kool Mu.

Можно. Мотать, правдо, многовато придется.

Еще была мысль нижний виток распилить посередине на 2 части по ширине зазора, чтоб зазор меньше грел нижний виток. Не знаю, насколько поможет, возможно попробуем.

Распилить не только нижний виток, а всю обмотку пополам и соединять вне феррита.

По данным ф. EPCOS, габаритная мощность этих двух сердечников одинакова, а охлаждается трансформатор на ETD59 даже лучше.

А не соблаговолит ли уважаемый TopTransform описать либо глубокий физический смысл понятия "габаритная мощность", либо как ее прикменять к рассчету и изготовлению конкретного моточного изделия? Мне чего-то 390мм2 кажуться отличными от 280.

[TopTransform]

А не соблаговолит ли уважаемый TopTransform описать либо глубокий физический смысл понятия "габаритная мощность", либо как ее прикменять к рассчету и изготовлению конкретного моточного изделия? Мне чего-то 390мм2 кажуться отличными от 280.

Охотно соблаговолил бы, но уважаемый MikeSchir ответил так, что мне прибавить уже нечего. Думаю, эта таблица годна лишь для сравнения возможных мощностей аналогичных трансформаторов на разных сердечниках ("Если вертолет и самолет связать цепью, кто победит?"); в иных целях - с кучей оговорок.
За подсказки по статьям - спасибо. Repeticio est mater studiorum.

Integrator1983, замечания из Вашего поста выше можно также с успехом использовать как легенды, а ещё лучше как тосты. Так и слышится звон бокалов после каждого Протягиваю свой бокал!

Третьим буду.