Обмотка импульсного трансформатора, Чем и как мотать Опции

[frz]

Вобщем имеется мостовая схема ИБП с частотой преобразования 75 КГц и мощьностью 2500Вт ,на выходе блок должен давать
U=48В I=60А, думаю применить синхронный выпрямитель с удвоением тока(те с транса должно выходить примерно 100В)чем и как лучше мотать выходную обмотку транса. Думаю применить литцендрат есть выбор между 50х0.5 с общим сечением 6.82мм^2 и 200х0.2 с общим сечением 6.26 мм^2- но его очень трудно достать, или может поискать медную ленту? да и вообще хотелось бы услышать советы по поводу намотки транса на такие токи (раньше не сталкивался с токами больше 10-15А поэтому сильно и не задавался такими вопросами)

[тау]

Рискую навлечь на себя праведный гнев, но все-же выскажу парочку мыслей , отчего непонятная нестыковка по скину/близости . Не судите строго.

под термином "сердечник" далее подразумевается ферромагнитный сердечник с µ>>1

1) Сердечник обеспечивает потокосцепление обмоток гораздо лучше , чем геометрическое расположение обмоток без присутствия сердечника.

2) Потокосцепление, обусловленное сердечником снижает напряженность Н поля вблизи границ проводников , выражение H=I/(2*pi*R) является таковым без сердечника. Имхо доказывается малой зависимостью индуктивности витка от его формы и размера , при наличии сердечника , особенно замкнутого.

3) Энергоемкость индуктора с током I и витками N определяется его геометрией. В присутствии сердечника собственная геометрия индуктора уже не играет существенной роли, начинаем оперировать концентрацией поля по сердечнику и в зазоре если он есть.

4) Влияние сердечника распространяется на напряженность H поля не только вблизи проводника но и внутри, ослабляя проявление скин эффекта и эффекта близости на частотах, где сердечник является энергоемким для B. Интегральная форма уравнения Максвелла для изменения магнитной индукции дает право на существование такой точки зрения:
вихревое электрическое поле в первую очередь определяется изменением B , а В - в сердечнике.
Рассмотрение скин эффекта начинают обычно "для изолированного" круглого проводника, рассматривая при этом наличие внутри него определенного вихревого магнитного поля , порождающего вихревое электрическое. Но если внутри проводника напряженность вихревого поля H уже не та , которая вытекает из закона био-савара-лапласа H=I/(2*pi*R) то и не стоило бы распространять вывод толщины скин слоя на проводники , окруженные ферромагнетиками.

Всё сугубо имхо, патаму что я уверен, что ферромагнетики известным образом влияют на силовые линии магнитного поля .

[wim]

... Всё сугубо имхо, патаму что я уверен, что ферромагнетики известным образом влияют на силовые линии магнитного поля .

Дак не все силовые линии магнитного поля проходят через сердечник. Некоторые из них настолько рассеянные, что промахиваются мимо и гуляют себе по воздуху. Их так и называют - поле рассеяния. Не понимаю, каким образом эти рассеянные линии могут узнать, что где-то рядом существует исключительно приятный путь через сердечник. А ведь они-то и создают проблему, из-за которой кому-то приходится чередовать слои, а кому-то мотать наискось.

Пока что все же придерживаюсь мнения, что для того, чтобы получить настоящие, серьезнве потери - так чтобы аж раскалялось все, и расчету соответствовало - надо все же очень аккуратно мотать. Плотно, виток к витку, внатяг... Иначе все насмарку - думал, будет печка, а оно еле теплое..

Это хорошо для штучного производства - мотальщицы мотают, щупальщики щупают. Если что не так, тут же перемотают и перещупают. Опять же можно подойти к мотальщице и лично ей объяснить - тут вот послабже надо проводочек положить, а тут - покривее.

[тау]

Дак не все силовые линии магнитного поля проходят через сердечник. Некоторые из них настолько рассеянные, что промахиваются мимо и гуляют себе по воздуху. Их так и называют - поле рассеяния. Не понимаю, каким образом эти рассеянные линии могут узнать, что где-то рядом существует исключительно приятный путь через сердечник. А ведь они-то и создают проблему, из-за которой кому-то приходится чередовать слои, а кому-то мотать наискось.

не все конечно , у Ортодокса аж 0,8 % гуляет само по себе . А в беззазорных сердечниках прямоходов 0,25% легко.
Если они и создадут проблему, то для ее решения снабберы можно поставить, к примеру. Эти гуляющие линии не способны оказывать влияния на основную часть обмотки, пущай греют ту часть , которая "выпала" из "общего сцепленного" потока. Хотя сильнее они будут греть всё-же снабберы, или рекуперируются в источник

Сообщение отредактировал тау - Apr 15 2009, 15:29

[wim]

не все конечно , у Ортодокса аж 0,8 % гуляет само по себе . А в беззазорных сердечниках прямоходов 0,25% легко.
Если они и создадут проблему, то для ее решения снабберы можно поставить, к примеру. Эти гуляющие линии не способны оказывать влияния на основную часть обмотки, пущай греют ту часть , которая "выпала" из "общего сцепленного" потока. Хотя сильнее они будут греть всё-же снабберы, или рекуперируются в источник

В многослойных обмотках каждый следующий слой находится в поле рассеяния самого себя и предшествующих. Для толстого провода напряженность поля между слоями растет в прогрессии от числа слоев. Соотвтетственно и потери в меди. Многослойная - это не обязательно одна обмотка в несколько слоев, это могут быть несколько расположенных рядом обмоток с одинаковым направлением тока. Это и есть проблема, поскольку в отличие от скин-эффекта (считаемого и измеряемого), эффект близости труднопредсказуем. Вот здесь пишут, что погрешность расчета по уравнениям Дауэлла может достигать 60%:
http://engineering.dartmouth.edu/inductor/papers/nanxi2.pdf
Собс-но уравнения Дауэлла были выведены для плоского проводника (фольги). Слой обмотки из n круглых проводников с током I рассматривается как один плоский проводник эффективной толщины с током n*I. Тут и начинаются всякие допущения - например, что соседние проводники в слое не взаимодействуют друг с другом, а они таки взаимодействуют.

Поле рассеивания от намотки совершенно не зависит. Оно зависит от конструкции сердечника, зазоров в магнитопроводе. Это та часть магнитного потока, которая замыкается не через магнитопровод, а через воздух.

Зависит. Если поля направлены встречно (у первичной и вторичной обмоток), они компенсируют друг друга. Если в одну сторону (в многослойной обмотке) - суммируются. То, что Вы называте полем рассеяния - это "другое" поле рассеяния. Буржуины для них даже разные названия придумали - "stray" и "leakage".
Вот - поле рассеивания в картинках:
http://ecee.colorado.edu/~pwrelect/book/sl.../Ch13slides.pdf

[тау]

.... Если поля направлены встречно (у первичной и вторичной обмоток), они компенсируют друг друга. Если в одну сторону (в многослойной обмотке) - суммируются.

Имхо, как раз наоборот, вышеприведенная точка зрения распространилась под гипнотическим действием красивых картинок из различных статей в PDF форматах.
Вспомните правило буравчика, для двух проводов расположенных рядом с током одного направления, суперпозиция силовых линий между ними будет равна 0-лю. Окружающее оба провода поле будет иметь примерно вдвое большую напряженность H , нежели чем для одного. Если взять много проводников (пучок) , то все аналогично. Снаружи пучка поле есть, а внутри - крохи.

Тут и начинаются всякие допущения - например, что соседние проводники в слое не взаимодействуют друг с другом, а они таки взаимодействуют.

Удобнуя позицию авторы выбрали, и ошибочную: "соседние проводники в слое имеют суперпозицию =0 , а вот для абсолютно такого-же проводника ( с тем же направлением и величиной тока) из другого слоя уже не 0 . Чтобы снивелировать этот казус прешли на фольгу


Теперь по статье "Fundamentals of Power Electronics Chapter 13: Basic Magnetics Theory"
5 копеек. Прочитал внимательно.
По досадному недоразумению авторы, имхо, искренне заблуждаются. Кроме всего прочего досадные мелочи типа пропущенного µ0 в формуле для магнитного сопротивления сердечника на стр 19, 24, 25 , хотя надо отдать должное - для воздушного зазора не забыли.
На странице 17 приведены графики для B от H , индукция оказывается по их представлениям не растет после достижения насыщения - тоже плюха. Но это несущественности.
Посмотрите на рисунок. стр 49 : Что это за потоки Ф1 Ф2 Ф3 , они порождены рабочими токами обмоток ? Тогда можно применять формулу потерь по уравнениям Дауэлла . Но авторы сами же на стр 52 рисут другую картинку , где эти потоки уже обзывают потоками "рассеяния" Но раз так, надо в уравнения Дауэлла вводить поправку на коэффициент равный отношению потока рассеяния к основному общему "MUTUAL" потоку, тогда будет определенная осмысленность использования "сухой теории".

как-то так, имхо. но не мешало бы разобраться.

Не все конечно я высказал, например разницу для флайбэка и прямохода надо расписывать отдельно, но возможно позже напишу.

Сообщение отредактировал тау - Apr 16 2009, 10:31

Эскизы прикрепленных изображений

 

[wim]

Имхо, как раз наоборот, вышеприведенная точка зрения распространилась под гипнотическим действием красивых картинок из различных статей в PDF форматах.
Вспомните правило буравчика, для двух проводов расположенных рядом с током одного направления, суперпозиция силовых линий между ними будет равна 0-лю. Окружающее оба провода поле будет иметь примерно вдвое большую напряженность H , нежели чем для одного. Если взять много проводников (пучок) , то все аналогично. Снаружи пучка поле есть, а внутри - крохи.

Это верно для трансформатора на 50 Гц. Для импульсного ВЧ — не всегда (скин-эффект). Ток, текущий по внешней поверхности проводника, индуцирует в следующем слое ток противоположного направления. Их магнитные потоки есс-но складываются. А в следующем слое поверхностный ток еще больше, поскольку надо скомпенсировать наведенный ток противоположного направления.

Теперь по статье "Fundamentals of Power Electronics Chapter 13: Basic Magnetics Theory"
5 копеек. Прочитал внимательно.
По досадному недоразумению авторы, имхо, искренне заблуждаются. Кроме всего прочего досадные мелочи типа пропущенного µ0 в формуле для магнитного сопротивления сердечника на стр 19, 24, 25 , хотя надо отдать должное - для воздушного зазора не забыли.

К сожалению, прочитали невнимательно, поскольку на стр. 13 авторы дали определение, что есть «мю».

Посмотрите на рисунок. стр 49 : Что это за потоки Ф1 Ф2 Ф3 , они порождены рабочими токами обмоток ? Тогда можно применять формулу потерь по уравнениям Дауэлла . Но авторы сами же на стр 52 рисут другую картинку , где эти потоки уже обзывают потоками "рассеяния" Но раз так, надо в уравнения Дауэлла вводить поправку на коэффициент равный отношению потока рассеяния к основному общему "MUTUAL" потоку, тогда будет определенная осмысленность использования "сухой теории".

При желании, можно ввести такую поправку. Точно так же, как в сердечнике дросселя с воздушным зазором для простоты магнитную проницаемость сердечника принимают бесконечно большой. Если же учесть конечную величину "мю", разница получается незначительная.