Ребят, делаю расчет средних потерь в full-bridge dc/dc преобразователе. Вопрос: как быть со средними потерями в обмотке трансформатора где средний ток равен нулю? Расчитывать рмс-значение, или посчитать среднее значение для положительного полупериода, потом для отрицательного и сложить?

Заранее благодарен

Это типичные трудности гения. У слона есть крылья, но они равны нулю.
Да, средний ток равен нулю. А мощность - нет.
Мощность P=I^2 *R. Когда в квадрат возводится отрицательное число (ток формально течет в другом направлении), получаем число положительное и ту же реальную мощность. Резистор греется, не понимая в какую сторону через него ток течет.
Посему, возводим в квадрат ток (эффективное значение) и умножаем на сопротивление обмотки. Это будет чисто активная мощность потерь. Что там с учетом частоты -сложнее несколько, пока не рассматриваем.

Я к тому, что потери во всех других компонентах я считаю через средние значения тока. И мне кажется, что мешать эффективную мощность в обмотке со средней в других компонентах - это неправильно. Я понимаю, что резистору все равно в какую сторону течет ток. Поэтому, мне кажется, что более верный способ расчета это среднее значение от выпремленного тока обмотки, а не эффективное.

А мне кажется, что если Вам нужна средняя мощность, то именно мощность и нужно усреднять.
В случае с резистором это сводится к усреднению квадрата тока.

Потери в типичном правильном трансформаторе делятся пополам между сердечником и обмоткой. На холостом ходу второе практически равно нулю — следовательно, считайте первое.

Да тут, похоже, до потерь в сердечнике еще очень далеко. Тут бы закон Ома для переменного тока.

Еще, если отбросить стереотипы, то "пополам" в правильно рассчитанном трансформаторе не всегда. Разработчику по большому счету все равно как потери делятся меж обмоткой и магнитопроводом. Общий КПД приемлем, температура в заданных пределах? Вот и хорошо.

Я бы слегка возразил, хотя ни в коем случае не догматически. Как правило, если потери в конкурирующих при оптимизации местах очень сильно не равны - это признак далекости от оптимума. Ну, в данном случае - если потери в сердечнике пренебрежимы по сравнению с обмотками - мы можем сильно повышать частоту, таким образом уменьшая потери в обмотках и сумму потерь.


Наверное, стоит прежде всего почитать, что такое "эффективный ток" (в отличие от "среднего тока"). Но, в общем, совершенно правильно сказано - "если Вам нужна средняя мощность, то именно мощность и нужно усреднять".


Это относится только к небольшому количеству компонентов (например, диоды), падение напряжения на которых слабо зависит от тока, соответственно, мощность примерно пропорциональна току.

В обмотках трансформатора и "других" элементах мощность, выделяемая в тепло, это произведение квадата среднеквадратичного
(Эффективного, действующего) значения тока на активное сопротивление.
Есть такое понятие как габаритная мощность трансформатора, так вот оптимальным считается трансформатор, где потери в меди и сердечнике примерно равны на мощности источника около 0.7-0.8 от номинальной. При этом кпд трансформатора будет максимальным. То есть для каждого выбранного значения мощности наиболее подходящим будет только один из типоразмеров сердечников.

Это круто! То есть, если ток симметричен, то и потерь нет?

А вот почему - "поэтому" - ума не приложу...

В общем случае - да. А в реалиях оптимальным всегда будет оптимальный трансформатор. Все зависит от того, что именно оптимизировать. По стереотипу или наиболее часто встречающемуся случаю - так, как Вы пишете.

Но если слепо идти таким путем, то в изделии может оказаться 10 разных оптимальных трансформаторов, которые сделают изделие технологически неподъемным. Потому шесть из них, вспомогательных, оптимально сделасть совершенно неоптимальными по догматическим меркам - четыре с перегрузкой по меди, два - с разогревом сердечника. А еще пару - совсем уж неоптимальных, избыточных. Пусть безобразно, зато - единообразно. В итоге - серийнопригодное недорогое изделие.
Разработчик системы должен это видеть и корректировать разработчиков узкой специализации. Иначе, на складе предприятия будет вечный дефицит и громадные неликвиды сердечников, каркасов, провода. И полуфабрикатов тоже.
Это не считая сопровождения раздутой документации.

А чисто по трансформаторам... бродила небезынтересная статейка, даже перевод на русский кто-то сделал. Кажется, называлась она "Мифы, легенды и тосты о трансформаторах". Изложен 20-летний опыт специализированной фирмы. Не вредно почитать.


Все зависит от того как течет ток. Премо или прямо.

Ну неужели нельзя просто объяснить без демонстрации превосходства?
У каждого есть область в которой он плавает. Если человек спрашивает, то значит он признает, что не знает.
Теперь по существу. Энергия и мощность ВСЕГДА определяются как квадрат напряжения или квадрат тока или ток умножить на напряжение. Это закон Джоуля-Ленца плюс закон Ома. Среднее нельзя использовать для определения энергетической характеристики (энергии или мощности). Потери это величина мощности, которая греет трансформатор. Мощность и энергия соотносятся как скорость и пройденный путь. Можно сказать, что мощность это скорость преобразования энергии. В данном случае электрической в тепловую. Мощность измеряется в Ваттах, а энергия в Джоулях.

Про потери в трансформаторах не знаю ответа, а искать некогда. Может кто-нибудь поделится знаниями?

Вот здесь есть немного: Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Хорошая статья, полезная. Непонятен один термин на стр. 15 - "Вольтсекундный интервал"
Не освещена интересная тема - потери в сердечнике в зависимости от Кзап. для разных топологий. Хотя для потерь в обмотке в статье есть.

Класная статья, спасибо.

Так опять бы определиться, что за задача. И если это игрушки для дома для семьи, то да, все равно. Plain же имел в виду, похоже, другие задачи и поэтому добавил "в типичном правильном трансформаторе потери делятся пополам между сердечником и обмоткой". Можно добавить примерно пополам при работе на габаритной мощности.
Но вообще согласен, что "до потерь в сердечнике еще очень далеко".

Если человек спрашивает, то да. А не утверждает, что правильный путь - средний ток для рассчета потерь.

Отличная статейка!
Понравилось сравнение потерь в обмотках с проводом d=0.8 мм одним слоем и d=0.8 в две жилы и два слоя.
Очень неожиданный вывод.
Увеличение потерь в меди от высших гармоник тоже не думал что такое сильное на вроде бы невысокой частоте (100кГц).
Кстати почему потери в сердечнике должны зависеть от топологии источника?
От частоты и размаха индукции понятно. Есть у меня подозрение что потери в сердечнике увеличиваются при смещении петли
перемагничивания от симметричного своего положения.

разная форма тока, разные трансформаторы

Продолжая, "...разные сердечники.." ))))
Конечно по возможности при равных прочих условиях.
Скажем размах индукции одинаковый что в однотактнике, что в двухтактнике. Частота одинаковая.
Что, потери в сердечнике будут разными?

Разные скорости намагничивания и размагничивания сердечника в цикле.
Например, если источник работает по входу от 85 до 264 V АС (90 - 360 V DC), то в обратноходовике (в безразрывном режиме) скорость намагничивания будет меняться в 4 раза (будет влиять на потери в сердечнике), а скорость размагничивания будет постоянна (не влияет на изменение потерь в сердечнике), для прямого хода (например: "косой мост") обе скорости будут одинаково меняться в 4 раза, и одинаково влияние на потери. Это всё при постоянной частоте. Да и на потери в обмотках такой диапазон входного, скорее всего, тоже будет влиять.

Наверное, я неудачно сформулировал, я вовсе не имел в виду, что потери в сердечнике зависят от топологии Потери зависят от материала, температуры, частоты перемагничивания и размаха индукции.. Если можно, ткните носом где в статье так неудобно получилось...

Нет, всё удобно В статье об этом не говориться, это я вопрос задал. При пректировании, как правило, выручают запасы при расчёте. А как бы это посчитать?

Так это вы автор ? Снимаю шляпу.
По поводу топологий,
MikeSchir писал:
"Не освещена интересная тема - потери в сердечнике в зависимости от Кзап. для разных топологий."
Вот я и пытаюсь понять, как от топологии зависят потери в сердечнике.


В прямо и обратноходовиках всё понятно. у них совершенно разные трансформаторы.
В общем наверно да, раз потери в феррите пропорциональны квадрату частоты, значит они зависят от скорости намагничивания. А значит и от Кзап.
Просто не встречал такого прямого утверждения.

"В общем наверно да, раз потери в феррите пропорциональны квадрату частоты..."

Если бы так. Но для разных ферритов показатели Штеймица (степень при Вм) различные.
Например, для 2500НМС1 это 1,58-1,9 (при этом показатель при частоте 1) . Для 3F3 он составляет 2,83 (при этом показатель при частоте -2).
Сколько ферритов, столько и параметров.

Теория мертва, но разработчик вечно зеленеет...

Собственно остается только добавить,
что если еще учесть возможность работы разных топологий на разных частотах и с разной выходной мощностью, то можно смело утверждать - всегда найдется такой вариант, когда потери в одной топологии будут меньше чем в любой иной.

Тему почистил.

и тема про потери в обмотках трансформатора, а речь все время идет про потере в материале сердечника...