Всем привет и с Новым Годом!

посоветуйте сабж. Очень хотелось бы такие формулы знать. То есть, зная, например, фактор индуктивности феррита, число витков первичной и вторичной обмоток, толщину провода и токи понять частоту трансформатора, на котором у него будет максимум КПД.

Проблемка в том, что численно из решения уравнения Максвелла я это все могу посчитать, но, есть несколько недостатков:

1) не для всех ферритов мне известна B/H зависимость,
2) обычно лениво вводить всю геометрию - расположение всех проводов, шаг проволки в зависимости от витков, и т.д.
3) не быстро все считается, а не всегда есть мощная молотилка под рукой.

Конечно я понимаю, что можно накрутить кучу тестов и что-то затабулировать, и я даже пробовал это сделать, но не на раз получается.

ЗЫ: вот уткнулся с задачей - феррит с 2930nH, первичка будет 40-80 витков можно одну или две, вторичка 670 витков, на вторичке выходное 6кВ, максимум мощности. Хочется иметь максимальную резонансную частоту. Так лень вводить все возможные параметры, может можно как-то прикинуть по полуэмпирической формуле?

Спасибо

Не понял. Индуктивность в ферритовом дросселе задается толщиной зазора. Так как остальное прыгает от температуры итд.
Потери в феррите зависят от величены перемагничивания, объема феррита и частоты (при конкретном феррите).
Потери в меди, от скин-эффекта и эффекта близости.

Так что если хотите стабильных параметров, вводите зазор.

Да, индуктивность катушки на сердечнике без зазора - плюс-минус лапоть. По температуре. времени и т.п.
для стабилизации индуктивности нужен зазор.
если же хочется использовать резонанс обмотки , то только эмпирически емкость подобрать ( при 600 витках у Вас еще и паразитная емкость будет приличной). И схема должна входить сама в резонанс, что-нибудь автогенераторное или с соответствующей ОС (ПОС).

А стабилизировать-то так? Резонансники, которые по частоте гуляют, как раз и сделаны так чтобы работать не на резонансе. Чем меньше нагрузка, тем дальше от резонанса частота преобразования. И для резонансных, важна как раз индукция утечки. А ее как стабилизировать? Уж если хочется, то можно отдельную катушку сделать.

ЗЫ, резонансники хоть и красиво выглядят, но мороки с ними дофига. К примеру без нагрузки у них крыша едет мрачно.

Во-первых, спасибо всем за отклики, попытаюсь еще раз объяснить что мне конкретно надо. Хочу знать эмпирические зависимости (какие есть) что и как бывает с резонансом, если, например, я изменяю число витков при постоянной величине напряжения, изменяю величину тока, и тд.

Зачем?

Могу посчитать, но это сложно, и не всегда оправданно, а надо прикинуть на глаз. Зачастую в расчетах надо знать некоторые сложные характеристики, которые не достать в справочниках, например, зависимость B/H, которая, кстати, обычно сильно плывет от температуры.

После всех этих "прикидок" и расчетов все равно все это будет засовываться в схему, которая может самоподстраиваться по частоте, другое дело, что такая самоподстройка у меня работает только в районе самого резонанса. Сама схема на мосфет драйверах, с полным мостом, которые управляются с какого-нибудь микроконтроллера, типа атмеловского сингл-борд-компьютера.

Вам нужен любой Spice.

У нас такой свой есть

http://www.elegant-mathematics.com/index.EN.html?WAVE

только, как я уже писал, не всегда быстро можно получить эти зависимости...

http://ltspice.linear.com/software/LTspiceIV.exe
Быстро, только транзюки сгорают. А для того чтобы этого избежать, нужно по-мучаться немного.

С транзюками - согласен

Не, наверное это не совсем то, ну да ладно. Если эмпирики нет, наделаем ее сами, при всем богатстве выбора другой альтернативы нет.

Вот нарисуйте схему, по-гоняйте ее в разных режимах, может и расхочется резонансник делать. Тот геморой тех процентов не стоит. Хотя, вам решать.

Вопрос справедлив.
Но я почему-то подумал, что это какая-то высоковольтная игрушка (для дуги, коронного разряда и т.п.) с целью получить любой ценой повыше напряжение, а не стабилизированный источник напряжения.

Если это высоковольтный преобразователь, то с резонансом там трудно. Основным параметром становится именно емкость обмотки, причем некая эквивалентная, т.е. весьма кривая. А дальше - схема-то работает через выпрямитель на емкость и длительность выброса будет затянута открывшимся диодом на сколько угодно в зависимости от нагрузки, в этот момент контур закорочен на нагрузку. Поэтому не стоит говорить о резонансе в такой схеме.

Здесь оптимально использовать нечто вроде TDA4605 - схема, которая отслеживает конец выброса (перехода напряжения на трансформаторе через ноль) и по нему начинает следующую закачку. Такой подход оптимален для маломощных источников. Правда именно TDA4605 сильно неудобна, у нее нет контроля истинного тока выходного ключа, но может есть более правильные аналоги, стоит поискать.

А что ее рисовать? На входе два мосфет драйвера (полу бриджи) со временем срабатывания 35нс, постоянным током 3А и пиком в 12А. Управление - как я сказал SBC, на котором синус рисуется ну очень красиво (если до 100кГц), а если речь пойдет о больших частотах, то управление перетащу на плиску, у нее на выходе до 200МГц дигитальный сигнал на раз получается, ну остальное - мы что, не софтверная фирма, тем более, есть опыт со старыми трансами, но с меньшими выходными напряжениями (2.4кВт).

ЗЫ: жалко, что эмпирики нет, сильно помогла бы, а то похоже недели две на нашем мелком суперкомпьютере оптимизация по резонансу будет считаться.

Вот именно - нарисуйте схему, погоняйте ее в разных режимах, может и расхочется делать что-либо кроме резонансника. И геморрой тут состоит не в процентах КПД, а в физической возможности пропихнуть киловатты с повышением в 10 - 20 раз через паразиты трансформатора.
Кроме того, интересная особенность высоковольтных источников - емкостной характер нагрузки выпрямителя (тока мало, напряжения много - выходной дроссель для должного ограничения скорости нарастания тока физически не реализуем). Поэтому дроссель приходиться ставить в первичную цепь (в звено постоянного тока или диагональ - не важно) - получаем все предпосылки к резонансному контуру.
Теперь по поводу эмпирических рассчетов и FEM. Как правильно писали выше, высоковольтный трансформатор - весч весьма интересная и слабо повторяемая. Даже серийные трансформаторы на ферритах из одного ящика могут достаточно сильно отличаться по параметрам. В резонанснике регулирование разброса параметров трансов и дросселей осуществляется подбором резонансной емкости и частоты за 10 минут (получил известную форму и амплитуду тока на эталонную нагрузку - и все) без вмешательства в конструкцию моточных. Для нерезонансных схем - все значительно хуже - зазоры, отмотки-домотки и т.д. Кроме того, в качестве бонусов идут мягкая коммутация ключей, падающая характеристика источника (хорошо помогает при пробоях в нагрузке), отсутствие подмагничивания транса (чего многие на этом форуме шибко боятся). Минус один - емкости нужны хорошие. Но высоковольтные источники на китайской комплектации с базара я как-то и не видел.
Так что, решать Вам.

З.Ы. Еще один момент - обратите пристальное внимание на проходную емкость транса - для повышающего источника очень важный параметр.

Жуть как раз чем больше мощьность, тем проще с паразитой ёмкостью.


Это что-то новое.


Вот только он присутствует в почти любом мониторе (CCFL на примерно 3 киловольта) в неоновой рекламе (за 10киловотт) раньше в любом телевизоре - 17 киловольт. итд.


Я видел.

А Вы модельку все-таки нарисуйте, нарисуйте.



Да нет, так ужо лет 60 делают, если не больше.



Мощность какая? 100 Вт? А речь вроде шла о киловаттах.



Если информация не секретна, пришлите фотографию или ссылку. Аж интересно стало.

не буду рисовать, так как уже писал выше - там рисовать нечего.



правильно, надо бы в идеале выходных после умножителя примерно киловатт. На входе транса - чем меньше, тем лучше, но разумно, то есть для начала и 30% кпд всей установки будет нормально, но хотелось бы 50-60% после всех докруток получить.


я про базарные вещи не говорил, но, так как я был топикстартером, позволю кинуть ссылку на каком феррите сейчас хочется поэкспериментировать:

http://ru.farnell.com/ferroxcube/tx87-54-1...3c90/dp/1784198

- дело Ваше, не хотите рисовать - будете дольше сидеть с железом.
Какой КПД умножителя? Я до 20 кВ без него обходился. При этом КПД от сети до выхода (с учетом ККМ) - 0,91.
И умножитель - все равно емкостная нагрузка.

А по поводу феррита - как удобней сделать изоляцию, так и мотайте.

Integrator1983, вы и igorchem о совершенно разных резонансах говорите. Одно дело резонанс на паразитных (и добавочных) индуктивностях (высоковольтная обмотка закорочена выпрямителем) и совсем другое резонанс собственно высоковольтной обмотки на собственной же паразитной емкости. На последний - наплевать и забыть при сколько-нибудь существенной мощности.

нарисовать плиску, к двум выходам которой воткнуты драйверы

http://ru.farnell.com/microchip/tc4452vat/...o220/dp/1332315

которые далее сразу коммутируются на транс - думаю ни Вам, ни мне, пользы не даст, я писал об этом, но, почему-то Вы меня все никак понять не хотите



то, что у нас есть сейчас с 8 ступенчатым умножителем имеет КПД 0.7 от 12В батарейки до конечной мощности (из который 10% съедает управление микроконтроллером), в умножителе думаю хотя бы 0.9 есть, но это все было на более низкие напряжения и мощности (100Вт, 30кВ). Очень надеюсь, что умножитель с похожим КПД можно будет собрать и для более высоких напряжений, но, сам умножитель еще не выбран, так как там куча возможных номиналов доступна, а как только с трансом все определится, так и умножитель выберем.


вот тут истина порылась!

Наплевать на собственную емкость обмотки в принципе можно - чуть больше реактивности качнуть. Хотя товарищ qte вам бы и о ней много интересного рассказал. А на индуктивность рассеивания и проходную емкость тоже наплевать? Вам не приходилось видеть следующую картину - транс не дотягивает по напряжению на заданном токе. Добавляешь витки вторички - а напряжение на том же токе становится еще меньше. И как с этим бороться? Конечно, можно долбиться с железом транса. Но по-моему, поймать резонанс - проще и дешевле хотя бы из этих соображений, не считая дополнительных плюсов.



Да хоть идеальные источники поставьте - разницы никакой, чем накачивать. Основные вопросы возникают в реактивностях (в основном, паразитных).

Дополнение по поводу 20kV - ток нагрузки - 6А.

полностью согласен, и кучу раз именно такие эффекты видел. Более того, у нас нагрузка во времени отличается (примерно в 10 раз), и приходится слегка играться частотой, чтобы иметь максимум КПД, хотя сознаю, до конца этот эффект мы еще не изучили.

У меня диапазон нагрузки от 50мА до 6 А при 20 кВ. Действительно, играю и ШИМом, и частотой.

класс, значит и здесь мы на правильном пути

и именно из-за этого хотелось бы иметь хоть какую-то разумную эмпирику поведения частоты с максимальным КПД в зависимости от нагрузки, от числа витков, и тд..., то есть именно то, что я вопрошал в старте этого топика. Вчера запустил FEM тесты, надеюсь, с первой итерации получу правильные результаты

Результаты Вы получите - главное, насколько Ваши реальные трансформаторы будут соответствовать модели и насколько схема будет чувствительна к отклонениям параметров реальных элементов. Но вообще, FEM - моделирование - вещь полезная. Удачи!

да в этом часто порыта проблема, так как ферриты не всегда те, или для них нужна таблица В(Н,Т) а ее нет, или она не полная...

ПолуOff: Мы даже для одного заказчика обратную решалку поставляли. То есть он подобрал резонанс практическим способом, знает точно, что в каких-то районах ферриты стандартны, а вот в нектороых из-за того, что там соединение, или еще чего, надо решить обратную задачу, типа посчитать характеристики феррита на основе резонанса или поля, померенного датчиком Холла.

ЗЫ: так как FEM решалка - своя, то возможности ее подкрутки для реальных условий практически не ограничены. Надеюсь, когда-нибудь наберем достаточно практического опыта, согласующегося с нашими численными экспериментами и сможем ответить сами на исходный сабж этого топика

Собственная емкость обмотки практического влияния не оказывает - выходная обмотка закорочена открытым диодом - его сопротивление намного ниже. А вот паразитные индукивности - это как раз то, что обязательно нужно учитывать, именно они и определяют все те процессы, о которых вы говорите.

паразитные параметры трансформаторов оцениваются очень неплохо. Индуктивность рассеяния (тут вроде она работает) считается хорошо, если надо, могу рассказать подробности. Емкость несколько менее точно (из-за разброса толщины изоляции плюс пустоты), но в целом для частоты будет в пределах примерно +/-20% - не знаю, устраивает ли Вас это, но разброс при изготовлении будет только раза в два меньше.
Части обмотки вполне можно рассматривать как плоские проводники с какой-то площадью, нарисовать эквивалентную схему, зависящую от типа транса. Ну, и ничего не мешает (кажется, тут уже упоминали) добавить в схему пару внешних подстроечных элементов или хотя бы только емкость.



А в чем проблема с такой зависимостью? Вроде как она следует из проницаемости. Индукция насыщения падает с температурой примерно на 0,3% на градус для большинства ферритов. Вот совсем другое дело - вид петли гистерезиса в зависимости от dB/dt, хотя и тут поведение обычно более-менее стандартно.

Какая бурная дискуссия. А можно подробнее о том, как диоды умножителя закорачивают емкость высоковольтной обмотки трансформатора?


Считай не считай, все равно будет плохо
Пустоты в изоляции в высоковольтных высокочастотных трансформаторах категорически недопустимы. Они приводят к выходу из строя трансформатора рано или поздно.

Нет, плохо не будет. У меня обычно получалось оценивать инд. рассеяния трансов (в том числе высоковольтных импульсных) до 15-20%, емкость примерно так же - как правило, такой точности вполне достаточно.
Пустоты - имелись в виду ненормированные зазоры между обмотками. Очевидно, что все это пропитывается и заполняется.

А вы не в курсе? В момент открытия диода его сопротивление падает до весьма малых значений и емкость умножителя оказывается подключенной параллельно выходной обмотке.

Под закорачиванием Вы понимаете определяющее значение эквивалентной емкости умножителя по сравнению с паразитной емкостью вторичной обмотки?
Могу смело сказать, что на мощностях до киловатта и напряжениях после умножителя в десятки киловольт и выше паразитная емкость и индуктивность рассеяния трансформатора имеют определяющее значение.
При подключении умножителя резонансные частоты только падают (не сильно, кстати) и не учитывать паразитную емкость обмотки не получится. И чем больше трансформация напряжения, тем хуже. Работая на резонансе или квазирезонансе трансформатор приходится делать так, что бы его резонансные частоты находились в определенном диапазоне.