Это требуется для увеличения тока намагничивания/размагничивания. Если он слишком мал, то влияние емкости сток-исток и прочих паразитов начинает мешать.

Как мешать, в каком режиме ?

Первый пример, это режим размагничивания (речь об однотактнике, а не полумосте). Если индуктивность первички слишком большая, то ток размагничивания будет мал, больше времени уйдет на перезаряд паразитных емкостей и открытие диода. Второй пример - питание вспомогательных цепей от обмоток включенных в режиме обратного хода.

не видел ни одной методики расчёта прямохода, в которой бы рассчитывался зазор.
равно как и ни разу не видел готового прямохода с зазором.
хотя бы потому, что невелика будет разница в токах, которая приводила бы к сколь заметному росту времени переключения диода.

Есть выкладки?

В отсутствие зазора необходимо быть внимательным к емкостям на входе и выходе транса, т.к. энергия накопленная в сердечнике может оказаться недостаточной для размагничивания, и транс не размагнитится полностью за время до следующего импульса. Правда ситуация исправится в следующий период, если, конечно есть запас по индукции. При управлении от микросхем с current mode длительности рабочих импульсов из-за разности токов намагничивния будут отличаться, что приведет к возникновению субгармоник (1/2, 1/3...) в выходной пульсации, что по меньшей мере неприятно. Вот тут самый простой способ лечения - зазор. А специальных целей для введения зазора нет.

Простите, что вмешиваюсь, но это как? Мюнхаузену не хватит сил вытащить себя за волосы? Тут мне видится какой-то парадокс. Чем больше размах индукции, тем больше запасаемая в сердечнике энергия, так? Но и тем больше опасность насыщения или я не прав? Каким же образом энергия, запасаемая в сердечнике, помогает ему размагнититься?

Конечно прав Но частично. Энергия запасаемая в магнитной системе пропорциональна произведению магнитной индукции (вообще-то потока) и магнитодвижущей силы (мдс), и естественно с введением зазора растёт мдс при сохранении индукции. Если мдс мала (высокопроницаемый материал) и соответственно ей мал ток намагничивания, то он не способен зарядить все паразитные ёмкости, включая емкости диодов и транзисторов, и интеграл напряжения на обмотке за время, отведённое на размагничивание, может оказаться меньше чем на прямом ходу и система не размагнитится. С введением зазора эта ситуация изменяется: ток намагничивания увеличивается и всё разрешаеся к всеобщему удовлетворению
Я понял, что это единственная неясность в моём посте?
Ассоциации с Мюнхаузеном здесь не при чём


Не могу согласиться с такой позицией. Такие рассуждения показывают что выбранный габарит трансформатора избыточен. Т.е. при увеличении числа витков в сердечнике образуется необоснованный запас индукции, при этом плотность тока в обмотке не приводит к перегреву обмотки.
Зазор в магнитной системе это не религия это инструмент, с помощью которого разработчик может изменять свойства состемы по своему разумению.

Эту часть я, честно говоря, не понял. Видимо по тому что так никогда не поступал.


Простите великодушно. Никак не могу найти ключевого поста, в котором идёт речь о схеме этого снаббера, хотя вопрос очень интересен.
И к модераторам. Мы сильно засорили исходную ветку, созданную ТС. Неплохо бы принять какое-то решение. Спасибо.

Секундочку. Ваше объяснение, признаюсь, меня лишь больше запутало. Утверждение

следует, наверное, понимать так:
С введением в магнитопровод зазора падает эквивалентная магнитная проницаемость системы и, соответственно, плотность энергии магнитного поля. Поэтому для поддержания той же величины энергии магнитного поля (того же потока или индукции) требуется увеличение м.д.с. Другими словами, количества витков.
Или по-другому:
Введение зазора уменьшает индуктивность обмотки за счёт снижения эквивалентной магнитной проницаемости. Это уменьшение приходится компенсировать увеличением количества витков (увеличением м.д.с.) для запасения той же энергии.
Я правильно понял первую часть Вашей мысли?

Опять не угадал Опять с точностью до наоборот. Вводя в катушку сердечник мы уменьшаем энергию системы. Простой пример. Попробуйте выдернуть сердечник из катушки, для этого нужно приложить силу, совершить работу, т.е. нужно сообщить энергию системе. И с каким удовольствием он туда возвращается совершая при этом работу . Работает один из основных физических принципов: любая физическая система стремится принять состояние с наименьшей возможной энергией... (вольный пересказ)
Послушайте Herz, я уже несколько постов пересказываю своими словами учебник электротехники. Это может стать похожим на то, как в анекдоте один зэк объясняет другому Теорию относительности Эйнштейна:"Вот мы с тобой валим деревья, пилим брёвна, вкалываем, в общем, а на самом деле мы сидим." Может быть почитать оригинал.

Действительно, уж очень вольный пересказ.... "выдернуть сердечник"..., "с удовольствием возвращается"... Причём здесь стремление к наименьшей энергии?!
Я бы предпочёл на самом деле оригинал или хотя бы что-то чуть более серьёзное. Приведите ссылочку на источник своих утверждений, если не затруднит. На тот учебник (электротехники?), в котором это описано, буду Вам благодарен. И, если не возражаете, продолжим дискуссию, выделив её в отдельную тему.
Пока что я не нахожу подтверждения Вашим словам: вот по первой же ссылке утверждается (вроде достаточно аргументированно), что энергия магнитного поля (её плотность) таки напрямую зависит от магнитной проницаемости среды. Что вполне логично, ИМХО.

В указанной ссылке в опыте фиксируется ток в соленоиде. Естественно, введение доплнительного зазора приведёт к уменьшению индуктивности и индукции в сердечнике, и как результат уменьшению энергии системы.
В нашем случае (прямоход) мы фиксируем напряжение и длительность его приложения к обмотке, т.е. фиксируем индукцию в сердечнике, при этом получая какую-то величину тока, зависящую от проницаемости сердечника. В этом случае введение зазора приведёт к увеличению тока соленоида и в результате к увеличению энергии, что, собственно, и приведено в ссылке в соотношении 5.5.6. (после "или"), т.е. уменьшая эквивалентную проницаемость мы увеличиваем энергию при заданной индукции.
Такое вольное обращение с магнетиками, как в ссылке, возможно только для учебного примера. Все магнетики, как правило, нелинейны. Если мы имеем определённый магнетик, то определены его максимальная индукция (индукция насыщения) и его проницаемость, а поскольку, величина амплитуды индукции в сердечнике не зависит от его проницаемости при постоянных величинах: напряжения на обмотке, длительности приложения напряжения, площади сечения сердечника и числа витков обмотки, (B=U*t/W*s) то энергия запасаемая в сердечнике тем больше, чем меньше его проницаемость (5.5.6 в ссылке).
У меня больше нет аргументов для текущей дискуссии. Аналогичная дискуссия уже была в какой-то теме (может быть около года назад, если не ошибаюсь).

Так мы приходим к выводу, что ферромагнитный сердечник - вообще излишество. Наибольшую энергию при прочих равных условиях запасет воздух? У него мю единица и он еще и не насыщается.
Или что-то мною неверно понято?

Как говорят артисты-юмористы, я ожидал этого вопроса и мог бы ответить сразу, но не стал "грузить" один пост.
Можно, вполне, с Вами согласиться, если бы не несколько причин:
1 Зависимость парвметров системы от элементов конструкции.
2 Связь между обмотками.
3 Размеры и потери обмоток.
По п. 1. Любая железка, попавшая в поле такого трансформатора или дросселя, будет менять параметры трансформатора или дросселя, а так же будет взаимодействие между ними зависящее от их положения в конструкции. Магнитный сердечник, благодаря своей высокой проницаемости, на порядки уменьшает поле вокруг трансформатора или дросселя.
По п. 2 Магнитный сердечник концентрирует поле в собственном теле и уменьшает в порядки раз поле вне сердечника, которое может пересекать витки обмоток. Таким образом, поле почти одинаково пронизывает витки всех обмоток трансформатора. Хорошая связь позволяет жёстко связать напряжения на обмотках независимо (почти независимо)от токов протекающих в них и снизить потери за счёт рассеяния поля.
По п. 3 Касается больше трансформатора. Есть две больших разнизы: величина энергии поля и величина энергии передаваемой трансформатором. (см. выделенное в вопросе) Эти величины могут оказаться соизмеримы для трансформатора без сердечника (с мю=1), и соответственно потери в обмотках (в первичной) будут во много раз превосходить потери в обмотках трансформатора на магнитном сердечнике, в котором ток намагничивания в разы меньше тока нагрузки. Отсюда и размер обмоток.
Платой за все эти преимущества магнитного сердечника являются потери в материале сердечника, ну и конечно весит он больше воздуха и особенно вакуума .
ПС По учебникам. Давно не читал никаких, сожалею, но не дают покоя сотрудники вопросами стараюсь держать форму . Дрессировка в МЭИ, где я учился, по электротехническим дисциплинам была на очень высоком уровне, а пользовались мы как правило репринтами лекций известных в институте преподавателей. Так что посоветовать какой-то учебник не смогу, но наверняка существуют хорошие, а не только для радиолюбителей

Замечу пока только что связь между обмотками (потокосцепление) совершенно не зависит от сердечника. Только от их взаимного положения в пространстве.

не-не! , ув. Микроватт.
Индуктивность расеяния в теории очень мало (практически никак в идеальном случае) не зависит от сердечника. А потокосцепление как раз зависит.

Не буду спорить, но нутром чувствую, что зависимостьэта есть. По крайней мере, есть частный случай расположения обмоток на разных кернах сердечника, когда без сердечника связь очень плохая, а с сердечником значительно лучше. Вполне возможно, что в остальных случаях (намотка на одном керне) эта зависимость от проницаемости сердечника более вялая, хотя взаимная индуктивность безусловно зависит http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B7%...%86%D0%B8%D1%8F. Просто не задумывался над этим.
ПС Всё таки задумывался. Например, идуктивность рассеяния двух обмоток на кольцевом сердечнике Куул-мю с проницаемостью 35 зависит от намотки одной из обмоток в несколько проводов плоским шлейфом или если провода разобрать равномерно по внешней (суть - расположение обмоток) поверхности сердечника, а для феррита с мю=2500, примерно таких же размеров не зависит (на пределе погрешности прибора).

Ну вы блин даёте (с) коллеги.
Мне кажется формула W=L*i*i/2
однозначно говорит о том как изменится энергия в трансформаторе при введении и зазора и чего угодно.
L - индуктивность намагничивания,
i - ток намагничивания.

Если учитывать что ток намагничивания обратно пропорционален индуктивности намагничивания.
U=L*di/dt

Спасибо, MikeSchir. Действительно интересно разобраться. В своё время я, само собой, тоже изучал этот предмет (возможно, не достаточно усердно ), но многое, к сожалению, уже и выветрилось...


Разве? Вот введение зазора уменьшает индуктивность, что должно приводить к уменьшению энергии. Но в то же время, оно увеличивает скорость изменения тока при том же напряжении, приложенном к обмотке. А это, в свою очередь, должно увеличивать энергию...

почему? вроде, если подставить одно выражение в другое:


то получится W=U*t/2*I

Наверное вот так :
W=U*t*i/2

упс... да, что-то я просчитался

Прошу прощения за вмешательство в высоконаучную дискуссию. Разве в трансформаторе целенаправленно накапливается энергия?

Та, по-видимому, иногда, вдруг, неждано-негадано появляется из зазора, сделанного на всякий случай.
Потому и диспут.
Присоединяйтесь к поискам истины.

Флай это преобразователь с передачей энергии на обратном ходу, поэтому в нем применяется не совсем трансформатор, скорее многообмоточный дроссель.

В моей практике проектирования трансов для прямоходов небыло случаев, когда была необходимость увеличивать энергию намагничивания транса для целей его последующего размагничивания. Наоборот, почти всегда было необходимо её уменьшать, т.к. при малых паразитных емкостях транса, ключа, монтажа и прочего высокая амплитуда колокола при перезаряде этих емкостей заставляет использовать более высоковольтный ключ и поднимать напряжение срабатывания его снаббера. При невозможности уменьшить эту энергию (увеличить индуктивность намагничивания) в заданном конструктиве, для снижения амплитуды колокола приходилось искусственно увеличивать паразитную ёмкость (например, конденсатором параллельно первичке или дополнительным снаббером на ключе), существенно теряя при этом в КПД. Т.е. приходилось искать определённый компромисс. Энергии намагничивания всегда хватало с избытком и размагничивание работало.
Есть две основные причины, из-за которых нельзя нормально размагнитить транс прямохода. Это низкая добротность колебательного контура, при которой амплитуда тока РАЗмагничивания получается существенно меньше величины тока НАмагничивания и эта величина продолжает спадать до начала следующего периода (нет "замороженной" через вторичку полки). Вторая - это неудачное соотношение между частотой колебательного контура и частотой преобразователя (либо слишком высоким заполнением периода), при котором амплитуда тока РАЗмагничивания просто не успевает достичь своего максимума к началу следующего периода работы преобразователя. Другая возможная причина - напряжение срабатывания снаббера не фиксировано, ниже амплитуды напряжения перезаряда ёмкости и он, соответственно, отжирает часть от энергии намагничивания, в результате чего ток размагничивания не добирает нужной амплитуды. Устранение перечисленных недостатков поможет добиться нормального размагничивания транса в прямоходе. Вводить для этих целей зазор не оправдано (на мой взгляд). Если причина другая, то снизить индуктивность намагничивания можно и другими способами...

Индуктивность (грубо) меняется обратно пропорционально зазору, значит ток прямо пропорционально.
Накопленная энергия зависит линейно от индуктивности и квадратично от тока.
В результате, прямо пропорциональную зависимости накопленной энергии от величины зазора (в разумных пределах)

Вот тут я встал в тупик, как такое возможно? Начальный ток размагничивания всегда равен конечному току НАмагничивания.
И величина этого тока спадает настолько быстро, насколько велико напряжение мы позволяем держать на обмотке трансформатора (di/dt=U/L). Если это напряжение постоянно, то есть скидываем энергию например с помощью обводных диодов в косом мосте или с помощью размагничивающей обмотки в сеть или с помощью стабилитрона, ток размагничивания будет спадать линейно.
Если для размагничивания используется RDC цепь, то напряжение на конденсаторе, в который будет уходить энергия сердечника) будет меняться колоколообразно (этот колокол - часть синусоиды, образованной колебательным процессом обмена энергией между индуктивностью намагничивания и конденсатором RDC цепи, или любой другой ёмкостью, в том числе это может быть и межвитковая ёмкость трансформатора).
В любом случае ток размагничиваня будет уменьшаться от той величины которой он достиг в процессе прямого хода до ... скажем нуля (чтоб не путаться ) по тому закону, который мы задаём способом размагничивания, т.е. как позволяем меняться напряжению на обмотке трансформатора, т.е. уменьшение тока размагничивания от макс. до мин. это функция напряжения на первичной обмотке трансформатора.
Но так чтобы ток размагничивания был меньше тока намагничивания..... не представляю как.

Бесспорно , но гораздо интереснее узнать о накоплении энергии в трансформаторе прямоходового преобразователя.

То, что Вы называете здесь током размагничивания - не есть таковой на самом деле. Чтобы размагнитить магнитопровод, нужно ток в Lнамагничивания развернуть на противоположный (по отношению к направлению на прямом ходу) и достичь в максимуме величины, равной амплитуде тока намагничивания на прямом ходу. Здесь правильнее будет сказать "перемагнитить", но суть от этого не меняется. В косом с обводными диодами такой механизм размагничивания не будет работать, если будут "работать" эти обводные диоды. В прямоходе с одним ключом и "правильными" трансформатором и снаббером такой механизм работает на 100% (при должном подходе разработчика), режим может быть симметричным. Так вот между максимумом тока НАмагничивания и максимумом тока РАЗмагничивания (т.е. обратной полярности) времени - пол периода резонансного контура, за которые амплитуда тока размагничивания может не достичь нужной величины при значительном затухании в контуре. Или по тем причинам, которые были указаны постом выше. В этих случаях магнитопровод будет размагничен частично.

Сумма токов утечек ключей является потребителем тока размагничивания, поэтому Кзап обратного хода ограничен этим уровнем. Зазор на это никак (в смысле полного уничтожения эффекта) не влияет, а лишь увеличивает потери.

Для правильной работы достаточно следить за тем, чтобы Кзап прямого хода был меньше Кзап обратного, или просто следить за тем, чтобы обратный ход был в режиме DCM.

В случае с пассивными ключами сброса это легко сделать компараторами их закрытия, а если применено активное ограничение, то через ток этого ключа надо следить за балансом нуля тока намагничивания на момент конца цикла.

Совсем не уверен. Боюсь, это очень-очень грубо.

Если длина средней линии магнитопровода много меньше произведения ширины зазора на мю сердечника, то указанная зависимость достаточно точная для инженерного расчёта. При таком условии и величина индуктивности намагничивания трансформатора от мю совсем не будет зависеть

Я начинаю понимать о чём вы, но чтобы размагнитить сердечник, совсем не обязательно через обмотку трансформатора должен проходить размагничивающий ток с обратным знаком и амплитудой как в конце намагничивания.
Если ток просто спадёт по экспоненте например, без всяких знаков минус, сердечник размагнитится до остаточной величины индукции, всё, никакой энергии там больше нет.
Можно убрать и остаточную индукцию, тогда действительно потребуется отрицательный размагничивающий ток.

все, что понаписали в теме - полная чепуха.
единственное, для чего в прямоходе делают маленький зазор, чтобы убрать остаточную индукцию в материале сердечника. и тем самым увеличить размах индукции.
приведу пример.
для материала N87 по графику в даташите остаточная индукция равна примерно 0,165 Тесла.
если брать амплитуду индукции 0,3 Тесла, то размах получится 0,135 Тесла.
но если при некотором зазоре получить остаточную индукцию 0,03 Тесла, то размах индукции уже будет 0,27 Тесла, ровно в 2 раза больше. и, следовательно, придется мотать в 2 раза меньше витков, что, в свою очередь, увеличит в 2 раза мощность трансформатора.
но бездумно брать зазор для прямохода тоже нельзя. лишний зазор увеличит ток намагничивания, что приведет к лишней энергии выброса от индуктивности рассеяния.
у В.Володина в одном из документов приводится расчет зазора, для отечественного феррита от строчного трансформатора. и для остаточной индукции 0,03 Тесла он получает зазор 0,07 мм (для данного конкретного сердечника).

в формуле W=L*i*i/2 полный ток первичной обмотки, то есть, сумма тока намагничивания и тока, передаваемого в нагрузку.
то же самое относится и к индуктивности рассеяния. именно поэтому с увеличением мощности нагрузки увеличивается мощность, выделяемая в клампере (снаббере).

о процессе размагничивания (привязка напряжения на первичной обмотке) правильно написал SergCh в своем посте №27.

Если топология преобразователя позволяет использовать известные приёмы для более полного использования материала магнитопровода по индукции, то ими нужно пользоваться, т.к. это может существенно снизить стоимость готового изделия и его массо-габариты. Особенно актуально для серийного производства. Правда компромисс всё равно придётся искать между максимальным размахом индукции (либо частотой преобразователя) и тепловыми потерями в сердечнике.

совершенно верно. на высоких частотах следует согласовывать размах индукции с частотными потерями в материале сердечника.

Starichok51, очевидно вы плохо представляете себе как работает трансформатор. Тем не менее не стесняетесь утверждать, что всё написанное здесь - полная чепуха.

Подозреваю, что Старичок хотел указать на энергию индуктивности рассеяния - Ws=Ls*i*i/2 (глаз замылился).
Тогда его реплика справедлива.

Как хотел так и сказал. На деле сумма токов намагничивания и нагрузки протекает только в двух местах - через две клеммы первичной обмотки. В одну входит, из другой выходит. А через Lнамагничивания течёт исключительно ток намагничивания, так же как и в Lрассеяния попадает только ток нагрузки. Соответственно и энергия в каждом месте от соответствующих токов происходит....

ps
В понижающем трансе, где основная энергия поля рассеяния сосредоточена в объёме, занимаемом первичной обмоткой, можно условно считать, что ток намагничивания тоже проходит через часть индуктивности рассеяния трансформатора.

Да, в этом Вы правы. Мы впервые столкнулись с преобразователем с размагничивающей обмоткой (ПРО) на 1100 Вт в статье в Электронике какого-то голландца (к сожалению не помню имя) в 1978 г. Трансформатор там был намотан на размере Е-72(с круглым керном), частота преобразования 20-25 кГц. Когда стали делать свой, то цель введения зазора в описании трансформатора мы расценивали именно так, как Вы описываете. Но со временем закрались сомнения. Проводя различные эксперименты по работе прямоходовика с индукцией превышающей индукцию насыщения (только ради эксперимента ), убедились, что из-за влияния паразитных емкостей сердечник при размагничивании уходит в третий квадрант (но не сильно). Потом это было подкреплено в одной из статей того же голландца и значительно позже результатами моделирования.
Мне кажется, что такое в целом отрицательное отношение к инструменту, называемому зазор, связано с тем, что очень часто в разработках трансформатор имеет избыточные габариты (сам грешен) и зазор вроде не нужен, а при попытке уменьшить эти габариты (до предела) приходишь к необходимости применения зазора (маленький объем - маленькая энергия), как самого простого средства. Я не отбрасываю другие способы, просто, о чём речь в теме, о том и пишу.

нет слов...
если материал насытился, то как в нем получить индукцию еще выше насыщения?

да, я имел в виду энергию индуктивности рассеяния.

в индуктивности рассеяния проходит полный ток. но в виду того, что ток намагничивания, как правило, много меньше тока нагрузки, можно им пренебречь.

Vokchap, я настолько не понимаю, как работает трансформатор, что умудрился написать пакет программ для расчета импульсных трансформаторов для разных топологий преобразователей и дросселей. и популярность моих программ уже давно перешагнула границы бывшего Союза.

Starichok51, мы тут периодически (обычно осенью) лечим друг друга магнитными полями....
Индукцию выше насыщения получить весьма просто. Добавить ампервитков и фсё. Если мало , еще добавить и т.д.

Предположите, что пренебречь нельзя, тогда для понижающего и повышающего трансформаторов у вас подход будет одинаковый к обоим (в ваших программах)?

для первичного тока не имеет значения, повышает или понижает трансформатор. первичный ток определяется передаваемой мощностью.

B = μ0μ H
где u - проницаемость сердечника, которая резко падает с увеличением напряжённости выше определённого значения.
Таким образом произведение u*H с увеличением напряжённости асимптотически приближается к максимальному значению индукции насыщения. Куда выше?
Нет, конечно если продолжать наращивать ампер витки и дальше, то можно достичь весьма высоких значений индукции даже когда сердечник превратится в деревяшку с проницаемостью u=1. Но это не наш случай.
У меня вообще складывается ощущение что никто (и я тоже) точно не знает как работает трансформатор

бобик (в смысле преобразователь) сдохнет несколько раньше, чем будет достигнута индукция насыщения. из-за бешеной величины тока намагничивания.

Что-то Ваши утверждения «слегка» расходятся с классической эквивалентной схемой трансформатора.

Вот Ваш «рs» поближе к истине, но всё равно, если нетрудно, потрудитесь пояснить схемно.





Здесь ключевое и очень точное слово «асимтотически» асимптотически.
То есть, теоретически насыщается в бесконечности.
А это значит, что линейное приращение амплитуды напряжения входа будет адекватно воспринято линейным приращением напряжения выхода, если нафантазировать себе что активные потери и реактивные паразиты отсутствуют. Пусть даже при этом ток х.х. или намагничивания зашкаливает за пределы нашего амперметра.
В противном случае, потери и паразиты испортят весь карнавал, что собственно они и делают всегда.

Это очепятка!

Конечно, если пренебречь всеми потерями, то на выходе будет что положено даже при u=1.
Я как-то раз намотал трансформатор, впаял в схему, плавно так включил и стал думать, откуда такой красивый, но большой ток в первичке без нагрузки на выходе блока питания.... Оказалось забыл сердечник в каркас вставить

Бывают такие крепкие бобики, что гады не скоро дохнут.
Например, конденсаторы, питающие сериесные трансфоматоры.
(600 – 1000)В обрушиваются на один виточек первички трансика, намотанного на феррите сечением 6см^2.





А я думал, что так оригинален только я.

Суть размагничивания в том, чтобы не допустить неконтролируемого роста тока намагничивания и в пределе насыщения магнитопровода. Для этого совсем не обязательно магнитопровод перемагничивать, достаточно изъять накопленную в магнитопроводе энергию. Пусть он останется частично намагниченным (коэрцитивную силу еще никто не отменял), пусть работает в одном квадранте петли гистерезиса, потери будут только меньше.