Намотка обмоток фольгой, ("плоские" провода ?), Применяется ли при производстве? Опции

[Alexey Bishletov]

Для одного блока питания мне хочется сделать некоторые обмотки из фольги. В обмотках будет несколько (3 ... 5) витков, изоляция в виде промежутка между витками ~1мм. Применяется ли такой метод намотки при массовом производстве? Может быть есть специальные "плоские" провода? Как делаются подсоединения фольги к штырям на каркасе?

[Tiro]

Метод намотки нескольких витков плоской лентой в одном слое обычно не применяется. Применяется намотка "слоеным пирогом", состоящим из ленты из изоляционного материала и плоской ленты проводника. Ширина "пирога" равна ширине слоя намотки или его половине, причем проводник берут чуть уже, чем изоляционный материал. Вывод делается проводом, который припаивается поперек проводника и выходит наружу.

______________ каркас
хххххххххххх проводник, лента
=========== изолятор, лента
хххххххххххх
===========
хххххххххххх
ооооооооооооооооооооооооооо вывод
===========

[SIA]

Метод намотки нескольких витков плоской лентой в одном слое обычно не применяется. Применяется намотка "слоеным пирогом", состоящим из ленты из изоляционного материала и плоской ленты проводника. Ширина "пирога" равна ширине слоя намотки или его половине, причем проводник берут чуть уже, чем изоляционный материал. Вывод делается проводом, который припаивается поперек проводника и выходит наружу.

______________ каркас
хххххххххххх проводник, лента
=========== изолятор, лента
хххххххххххх
===========
хххххххххххх
ооооооооооооооооооооооооооо вывод
===========

Решение неверное, т.к. при такой конфигурации очень сильно выражен скин-эффект в извращенной форме - вытеснение тока на край ленты. Правильное решение - витки в виде колец из фольги. Менее технологично, но зато эффективность использования меди в несколько раз выше уже при частотах в десятки кГц.

[Vokchap]

Решение неверное, т.к. при такой конфигурации очень сильно выражен скин-эффект в извращенной форме - вытеснение тока на край ленты.

Из чего это следует? Если есть какая-либо дока по этому поводу, поделитесь пожалуйста.

[evgeny_ch]

Из чего это следует? Если есть какая-либо дока по этому поводу, поделитесь пожалуйста.

http://www.ferroxcube.com/appl/info/plandesi.pdf
Design of planar power transformers.
Та же фольга, только в профиль.
Что-то на русском. http://www.chip-news.ru/archive/chipnews/2.../Article_11.pdf

Сообщение отредактировал evgeny_ch - May 3 2008, 16:08

[Vokchap]

http://www.ferroxcube.com/appl/info/plandesi.pdf
Design of planar power transformers.
Та же фольга, только в профиль.
Что-то на русском. http://www.chip-news.ru/archive/chipnews/2.../Article_11.pdf

Спасибо конечно, но вопрос был про распределение тока на широкой ленте вдоль керна трансформатора, к планарным это отношение не имеет, там иначе всё. Спросил, т.к. считал, что плотность д.б. равномерная более-менее по ширине ...

[Bludger]

Спасибо конечно, но вопрос был про распределение тока на широкой ленте вдоль керна трансформатора, к планарным это отношение не имеет, там иначе всё. Спросил, т.к. считал, что плотность д.б. равномерная более-менее по ширине ...

Ну да, напряженность поля равномерна по ширине, если не считать концентрации около зазора, но в прямоходовых топологиях зазор мал, и поле из него "выпирает" на очень малое расстояние.
Вообще, для снижения эффекта близости надо принимать все усилия, чтобы укладывать обмотки в один слой (чередование еще лучше). Использование фольги на всю ширину окна оказывается неэффективным для нерезонансных топологий. Дело в том, что в этом случае кол-во слоев оказывается равным кол-ву витков, и если для частоты преобразования толщина фольги значительно меньше глубины проникновения и эффект близости мал, то для высокочастотных гармоник фронтов толщина фольги оказывается существенной, и потери на вихревые токи от ВЧ гармоник уничтожают весь эффект. Поэтому же неэффективной оказывается скрутка тонких проводов, каждый провод периодически проходит через поле разной напряженности, и возникает эффект "многослойности". Возможно, хороший литцендрат (с жилами меньше чем 0,05 от глубины проникновения на частоте преобразования) снизит потери на вихревые токи, но не уверен, не проверял. Кол-во жил в нем (а, соответственно, и эффективное кол-во слоев) велико, и потери от еще более ВЧ гармоник могут оказаться существенными.
Наверное, оптимально использование "плоского" провода, т.е. прямоугольника в сечении (марки, к сожалению, не знаю) - такая обмотка имеет минимальную толщину слоя при максимальном заполнении медью окна, и все равно - только один слой!

[SIA]

Ну да, напряженность поля равномерна по ширине, если не считать концентрации около зазора, но в прямоходовых топологиях зазор мал, и поле из него "выпирает" на очень малое расстояние.
Вообще, для снижения эффекта близости надо принимать все усилия, чтобы укладывать обмотки в один слой (чередование еще лучше). Использование фольги на всю ширину окна оказывается неэффективным для нерезонансных топологий. Дело в том, что в этом случае кол-во слоев оказывается равным кол-ву витков, и если для частоты преобразования толщина фольги значительно меньше глубины проникновения и эффект близости мал, то для высокочастотных гармоник фронтов толщина фольги оказывается существенной, и потери на вихревые токи от ВЧ гармоник уничтожают весь эффект. Поэтому же неэффективной оказывается скрутка тонких проводов, каждый провод периодически проходит через поле разной напряженности, и возникает эффект "многослойности". Возможно, хороший литцендрат (с жилами меньше чем 0,05 от глубины проникновения на частоте преобразования) снизит потери на вихревые токи, но не уверен, не проверял. Кол-во жил в нем (а, соответственно, и эффективное кол-во слоев) велико, и потери от еще более ВЧ гармоник могут оказаться существенными.
Наверное, оптимально использование "плоского" провода, т.е. прямоугольника в сечении (марки, к сожалению, не знаю) - такая обмотка имеет минимальную толщину слоя при максимальном заполнении медью окна, и все равно - только один слой!

Более-менее подробного рассмотрения этого вопроса я сейчас не могу найти, всю библиотеку по силовухе я выбросил, помню точно, что кое-что было в книжке Русин, Гликман, Горский - расчет электромагнитных элементов РЭА. В сети ее скан найти можно. Физика процесса (в первом приближении) проста - поле, создаваемое током в витке, препятствует протеканию тока посередине ленты, вытесняя его на края. Более-менее равномерную плотность тока на ВЧ в ленточном проводнике можно получить, создав из пар ленточных проводников плоские линии с противоположным направлением токов в соседних слоях, тем самым практически убрав магнитное поле между лентами. Применительно к трансформатору это означает построение его на "длинных линиях", когда каждый слой первичной обмотки переложен слоем вторичной и токи в них равны (за вычетом тока намагничивания магнитопровода, который должен быть настолько малым, чтобы им можно было пренебречь). Следует иметь в виду, что такой трансформатор не может иметь произвольный коэффициент трансформации и при этом применим только в прямоходовых преобразователях.

Никто не спорит, что транс на планаре обладает весьма и весьма неплохими показателями Но греется то не только транс - так что если хотите впихнуть все в маленький объем, не забудте хорошие вентиляторы Да, и не забудте на планарном трансе обеспечить правильные зазорчики по 6мм между первичкой и вторичкой, и толщину текстолита в правильных слоях не менее 0,4мм. В принципе, все это решаемо, но все таки планары гораздо эффективнее и приятнее для дисишников, для сетевых гимора много, и получается не так дешево и красиво как хотелось бы...

Для того, чтобы было "дешево и красиво", давно пора отменить кучу формальных требований с размерами зазоров и чрезмерно завышенными испытательными напряжениями по электроизоляции.
Смысл в том, что закладывать чрезмерные запасы (не на 10-20%, а на порядок) - в массовой технике нерационально, и ведет лишь к перерасходу материалов/трудоемкости. Если в сети больше 342 В в амплитуде быть по ТУ в принципе не должно (220Вэфф+10%), следовательно, требование по электропрочности изоляции выше 350В пик - не более чем перестраховка/техническая нерациональность. В действующих документах зачем-то написаны от 2500В эфф.
Предвидя возражения "а если в сети будет выброс и пробьет, и не ровен час, убъет кого" - отвечаю: выброс в сети - это проблема электросети, и незачем ее перекладывать на изготовителей электронной техники. Поэтому, "если что" - все вопросы к энергетикам. Факт пробоя испытанной ранее изоляции - доказательство превышения напряжения. Точка. Не могут гарантировать отсутствия выбросов - простите, а кто мешает понаставить варисторов хоть в каждую розетку ? Розеток, чай, меньше, чем электроприборов...

[Herz]

Для того, чтобы было "дешево и красиво", давно пора отменить кучу формальных требований с размерами зазоров и чрезмерно завышенными испытательными напряжениями по электроизоляции.
Смысл в том, что закладывать чрезмерные запасы (не на 10-20%, а на порядок) - в массовой технике нерационально, и ведет лишь к перерасходу материалов/трудоемкости. Если в сети больше 342 В в амплитуде быть по ТУ в принципе не должно (220Вэфф+10%), следовательно, требование по электропрочности изоляции выше 350В пик - не более чем перестраховка/техническая нерациональность. В действующих документах зачем-то написаны от 2500В эфф.
Предвидя возражения "а если в сети будет выброс и пробьет, и не ровен час, убъет кого" - отвечаю: выброс в сети - это проблема электросети, и незачем ее перекладывать на изготовителей электронной техники. Поэтому, "если что" - все вопросы к энгергетикам. Факт пробоя испытанной ранее изоляции - доказательство превышения напряжения. Точка. Не могут гарантировать отсутствия выбросов - простите, а кто мешает понаставить варисторов хоть в каждую розетку ? Розеток, чай, меньше, чем электроприборов...

Смело. "все вопросы к энергетикам" - конечно, справедливо, но не ответят ведь они. А возможный ущерб легко способен превысить все перерасходы материалов и трудоёмкости. А варисторы, ИМХО, в розетки не додумались ставить именно из-за непредсказуемости нагрузки. Какой мощности варистор предложили бы вставлять?