charchyard, Вы интересную тему затрагиваете, мне есть что сказать, но сейчас я бы хотел обратить внимание на то, что я написал далее. Я Вам потом отвечу.
Значит так, ещё один подход для того, чтобы написать алгоритм расчёта трансформатора. Текста много, но прошу Вас отнестись с пониманием и вниманием, и сказать, есть ли какие - нибудь ошибки. Есть несколько мест, в которых я не уверен.
Одно из них: в первичке получилось 0.32 А холостого хода при напряжении питания 310 В, что составляет около 100 Вт. Но при данной индуктивности и размерах магнитопровода индукция получилась 35.4 мТл, что настолько мало, что выходит за границы графика потерь влево. Если эти 100 Вт холостого хода расходуются не на перемагничивания сердечника, то что будет нагреваться с мощностью в 100 Вт? Ключики? Намотка? Или всё - таки сердечник, просто он выбран такой большой, что 100 Вт для него вообще не нагрузка?
Другой вопрос в формуле I = E / (4 kф f L), правильно ли я её вывел? kф = 1? А индуктивность в этой формуле, это же индуктивность первичной катушки AL w²? Не взаимная, не рассеивания?
Тут был ещё и третий вопрос, но я его уже решил. Хорошо, что можно редактировать сообщения на форуме. В конце концов на перемагничивание получилось 3 Вт энергии. Это правдоподобно?
Методика расчёта импульсного трансформатора.
1) Начинать надо с напряжения, входного и выходного. Пусть будет, для примера, 310 В входное и 31000 выходное.
2) По напряжениям рассчитываем коэффициент трансформации n. Для нашего примера n = 100.
2) По этому коэффициенту прикидываем какое число витков может иметь первичная обмотка (w1). В случае, если обмотки трансформатора сильно различаются мы будем ограничены минимальным или максимальным числом витков. (Поясню, если коэффициент трансформации например 1 к 200, то возможно мы не сможем намотать на первичку 100 витков, так как на вторичку придётся мотать 20 000 витков). Примем количество витков первички w1 = 5 (Я специально беру недостаточное число витков катушки, чтобы показать что будет).
3) После этого прикинем частоту, на которой будет работать преобразователь. От частоты будут зависеть потери в феррите (чем выше, тем лучше) и выбор элементарной базы преобразователя (на какой частоте могут работать детали, из которых мы будем его собирать). Я предлагаю взять 100 кГц и изменять её по мере необходимости.
4) Далее надо выбрать примерную модель феррита. Для трансформатора, работающего в (полу)мостовых преобразователях, как мне кажется, необходимо выбрать феррит с как можно более высоким коэффициентом индуктивности AL. Это нужно, чтобы получить как можно более высокую индуктивность и ток холостого хода был минимальный. Также феррит должен соответствовать выбранной частоте. Для примера возьмём E71/33/32-3C94 от FERROXCUBE:
https://www.tme.eu/Document/6dd50f99462 ... _33_32.pdf Это довольно массивный недорогой феррит с хорошим коэффициентом индуктивности AL = 10800 нГн/витки².
5) После предварительного выбора феррита уже можем рассчитать индуктивность первичной катушки. Умножая коэффициент AL на квадрат количества витков, получаем индуктивность (L): L = 10800 * 5² = 10800 * 25 = 1080000 нГн = 270 мкГн.
6) Далее посчитаем ток в первичной обмотке при обрыве на вторичной (режим холостого хода, режим ХХ). В этом режиме трансформатор работает как дроссель и ток холостого хода равен: I = E / (4 kф f L) = 310 / (4 * 1 * 100'000 Гц * 0.000270 Гн) = 310 / (4 * 100 * 0.270) = 2.87 А. kф - это коэффициент формы напряжения тока, для прямоугольного он равен 1.
Даже не рассчитывая потери видно, что 310 * 2.87 - это почти киловатт, это очень много. Надо снижать ток ХХ, сделать это можно увеличивая частоту или увеличивая индуктивность, то есть увеличивая число витков или выбрав другой сердечник. Можно ещё сложить два сердечника вместе, увеличив таким образом эффективное сечение магнитопровода, а значит коэффициент индуктивности, вдвое. Либо увеличить число витков. Вначале мы выбрали 5 витков для первички и 500 витков для вторички (w2 = w1 * n = 5 * 100 = 500). Выбранный сердечник позволяет поднять число витков первички до 15 витков и вторички до 1500. Тогда: I = E / (4 kф f AL w1²) = 310 В / ( 4 * 100 кГц * 10800 нГн/витки² * (15 витков)²) = 310 / 4 * 100'000 * 0.000010800 * 225) = 310 / (4 * 1.08 * 225)= 0.32 А. Обратите внимание, что увеличивая число витков в 3 раза, мы уменьшаем индуктивность и ток первички в 3² = 9 раз. При этом мощность холостого хода получится около 100 Вт. Давайте посчитаем потери.
7) Начать предлагаю с подсчёта индукции. Для этого нам потребуется эффективная площадь магнитопровода, которую надо найти из технического описания под обозначением Ae. Индукция будет равна: B = (L * I)/(Ae * w1) = (AL * w1² * I)/(w1 * Ae) = AL * w1 * I / Ae = 10800 нГн/витки² * 15 витков * 0.32 А / 683 мм² = 75.9 мТл.
Обратимся к техническому описанию материала:
https://www.ferroxcube.com/upload/media ... S/3c94.pdf Там много полезных графиков, нам сейчас нужен график 3. Из графика мы видим, что максимальная возможная индукция для этого материала около 440 мТл, прямолинейный участок кончается где - то на 300 (можно посмотреть по графику: в этом месте кривая B-H переходит начинает свой плоский участок, а можно по спецификации к ферриту:
https://www.tme.eu/Document/6dd50f99462 ... _33_32.pdf , там указанно Bsat = 320 mT). Наше значение в 75.9 мТл и имеет ещё хороший запас по насыщению. Если есть желание можно вернуться назад и пересчитать на какой - нибудь другой магнитопровод, чтобы получить меньшие размеры или меньшую стоимость, но я здесь не буду.
Отлично, насыщение нам не грозит. Давайте посчитаем тепловые потери. Для этого обратим внимание на фигуру 6 в спецификации материала нашего сердечника:
https://www.ferroxcube.com/upload/media ... S/3c94.pdf По обозначенному графику можно получить Pv в единицах кВт/м³ и умножив полученное значение на объём посчитать потери: P = Pv * Ve (Effective volume). Объём для нашего сердечника составляет 102000 мм³ следовательно, P = 30 кВт/м³ * 102'000 мм³ = 30'000 Вт/м³ * 0.000102 м³ = 3.06 Вт. То есть потери на перемагничивание составят всего лишь 3 Вт, так что нам не о чем беспокоиться.
Далее можно посчитать габаритную мощность, потери на активное сопротивление в обмотках, ёмкость обмоток, КПД, индуктивность рассеяния и так далее, за чем рекомендую обратиться к, например, к Семёнову, Силовая электроника. В старом издании это страница 52, в новом: 34.
Последний раз редактировалось
Kashey Пт фев 18, 2022 23:08:20, всего редактировалось 1 раз.