Ir vis dėlto buvau pakviestas! Dabar darbas su straipsniais vyks greičiau. Iš pradžių norėjau, kad kažkokio bloko schema taptų kitos dalies tema, bet ko tikėtis? Bet tada jis prisiminė savo mokyklinę jaunystę ir didžiulę problemą, su kuria susidūrė – kaip padaryti man nežinomą prietaisą tuo žvėries laikais. impulsų transformatorius . Praėjo dešimt metų ir suprantu, kad daugelis (ir ne tik pradedančiųjų) radijo mėgėjų, elektronikos inžinierių ir studentų turi tokių sunkumų – tiesiog jų bijo, todėl stengiasi išvengti galingų perjungiamųjų maitinimo šaltinių (toliau IIP).
Po šių pamąstymų priėjau prie išvados, kad pirma tema turi būti apie transformatorių, o ne daugiau! Taip pat norėčiau padaryti išlygą: ką aš turiu omenyje sakydamas „galingas SMPS“ - tai galia nuo 1 kW ir daugiau, o mėgėjų atveju - mažiausiai 500 vatų.

1 paveikslas – štai toks 2 kW transformatorius H tiltui, galų gale mes

Puikus mūšis ar kokią medžiagą pasirinkti?

Kartą, į savo arsenalą įvedęs impulsinę technologiją, pagalvojau, kad transformatorius galima gaminti tik ant visiems prieinamo ferito. Surinkęs pirmuosius dizainus, pirmiausia nusprendžiau juos įvertinti labiau patyrusiems bendražygiams ir labai dažnai išgirsdavau tokią frazę: "Jūsų feritas yra šūdas nėra pati geriausia medžiaga pulseriui". Iškart nusprendžiau iš jų pasidomėti, kokia alternatyva jam gali būti prieštaraujama, ir jie man pasakė: alsifer ar kaip jis vadinasi sindastas.

Kodėl jis toks geras ir ar tikrai geriau nei feritas?

Pirmiausia turite nuspręsti, ką turėtų sugebėti beveik ideali transformatoriaus medžiaga:
1) turi būti minkštas magnetas, tai yra, jį lengva įmagnetinti ir išmagnetinti


2 pav. Feromagnetų histerezės ciklai: 1) kietasis ciklas, 2) minkštasis ciklas

2) medžiaga turi turėti didžiausią įmanomą soties indukciją, kuri arba sumažins šerdies matmenis, arba, išlaikant juos, padidins galią

Sodrumas

Transformatoriaus prisotinimo reiškinys yra tas, kad, nepaisant padidėjusios srovės apvijoje, magnetinis srautas šerdyje, pasiekęs tam tikrą maksimalią vertę, praktiškai nesikeičia.
Transformatoriuje soties režimas lemia tai, kad energijos perdavimas iš pirminės į antrinę apviją iš dalies sustabdomas. Normalus transformatoriaus veikimas įmanomas tik tada, kai magnetinis srautas jo šerdyje kinta proporcingai srovės pokyčiui pirminė apvija. Norint įvykdyti šią sąlygą, būtina, kad šerdis nebūtų prisotinta, ir tai įmanoma tik tada, kai jos tūris ir skerspjūvis yra ne mažesni už tiksliai apibrėžtą vertę. Todėl kuo didesnė transformatoriaus galia, tuo didesnė turi būti jo šerdis.

3) medžiaga turi turėti kuo mažiau nuostolių dėl įmagnetinimo apsisukimo ir Foucault srovių

4) medžiagos savybės neturėtų labai pasikeisti veikiant išoriniam poveikiui: mechaninėms jėgoms (suspaudimui ar tempimui), temperatūros ir drėgmės pokyčiams.

Dabar apsvarstykite ferito savybes ir tai, kaip jis atitinka aukščiau nurodytus reikalavimus.

Feritas yra puslaidininkis, o tai reiškia, kad jis turi savo didelę elektrinę varžą. Tai reiškia, kad esant aukštiems dažniams, sūkurinių srovių nuostoliai (srovės Foucault) bus gana žemas. Pasirodo, kad bent viena iš aukščiau esančio sąrašo sąlygų jau įvykdyta. Pirmyn…
Feritai yra termiškai stabilūs ir nėra stabilūs, tačiau šis parametras SMPS nėra lemiamas. Svarbu, kad feritai stabiliai veiktų temperatūrų diapazone nuo -60 iki +100 °C, o taip yra su paprasčiausiomis ir pigiausiomis prekėmis.


3 pav. Įmagnetinimo kreivė 20 kHz dažniu esant skirtingoms temperatūroms

Ir galiausiai, svarbiausias dalykas - aukščiau esančioje diagramoje matėme parametrą, kuris nulems beveik viską - prisotinimo indukcija. Ferito atveju jis paprastai laikomas 0,39 T. Verta prisiminti, kad esant skirtingoms sąlygoms - šis parametras pasikeis. Tai priklauso ir nuo dažnio, ir nuo darbo temperatūros, ir nuo kitų parametrų, tačiau ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas pirmiesiems dviems.

Išvada: feritas nishtyak! puikiai tinka mūsų tikslams.

Keletas žodžių apie alsiferą ir kuo ji skiriasi

1) alsifer veikia šiek tiek platesniame temperatūrų diapazone: nuo -60 iki +120 ° C - ar tinka? Net geriau nei feritas!
2) alsiferų histerezės nuostolių koeficientas yra pastovus tik silpnuose laukuose (esant mažai galiai), galingame lauke jie auga ir labai stipriai - tai labai rimtas minusas, ypač esant didesnėms nei 2 kW galioms, todėl čia praranda .
3) soties indukcija iki 1,2 T!, 4 kartus daugiau nei ferito! - pagrindinis parametras jau yra lenkimas, bet ne viskas taip paprasta... Žinoma, šis pranašumas niekur nedings, bet 2 punktas jį susilpnina ir labai - tikrai pliusas.

Išvada: alsiferis geriau nei feritas, jie man nemelavo šitame dėde.

Mūšio rezultatas: visi, kurie skaito aukščiau esantį aprašymą, pasakys, alsifer duok mums! Ir teisingai... bet pabandykite rasti alsiferio šerdį, kurios bendra galia būtų 10 kW? Čia dažniausiai žmogus sustoja, pasirodo, jie ne itin išparduodami, o jei yra, tai užsisakykite tiesiai iš gamintojo ir kaina jus išgąsdins.
Pasirodo, kad mes naudojame feritą, ypač jei vertinsime jį kaip visumą, tada jis praranda labai mažai ... feritas vertinamas palyginti su alsiferiu „8 iš 10 papūgų“.

Norėjau kreiptis į savo mylimą matą, bet nusprendžiau to nedaryti, nes. Manau, kad +10 000 straipsnio simbolių yra pertekliniai. Galiu tik rekomenduoti B. Semenovo knygą su labai gerais skaičiavimais „Power Electronics: From simple to Complex“. Nematau prasmės perpasakoti jo skaičiavimus su kai kuriais papildymais.

Taigi mes pereiname prie transformatoriaus skaičiavimo ir gamybos

Visų pirma, noriu iš karto prisiminti labai rimtą momentą – atotrūkį šerdyje. Jis gali „nužudyti“ visą galią arba pridėti dar 30–40%. Noriu priminti, ką mes darome H tilto transformatorius, ir tai reiškia - į priekį keitiklius (buržuaziškai pirmyn). Tai reiškia, kad idealiu atveju tarpas turėtų būti 0 mm.
Kartą, studijuodamas 2-3 kursą, nusprendžiau surinkti suvirinimo keitiklį, atsigręžiau į Kemppi inverterių topologiją. Ten pamačiau 0,15 mm tarpą transformatoriuose. Pagalvojau, kam jis skirtas. Aš nesikreipiau į mokytojus, o paėmiau ir paskambinau į Kemppi Rusijos atstovybę! Ką prarasti? Mano nuostabai, buvau prijungtas prie grandinės inžinieriaus ir jis man pasakė keletą teorinių dalykų, kurie leido man „išlįsti“ už 1 kW lubų.
Jei trumpai - 0,1-0,2 mm tarpas yra būtinas! Tai padidina šerdies išmagnetinimo greitį, todėl per transformatorių gali būti pumpuojama daugiau energijos. Maksimalus efektas iš tokio apgaulės su ausimis tarpo pasiektas topologijoje "įstrižas tiltas", kur įvedus 0,15 mm tarpą, padidėja 100%! Mūsų H tiltasšis padidėjimas yra kuklesnis, bet manau, kad ir 40-60% nėra blogai.

Norėdami pagaminti transformatorių, mums reikia šio rinkinio:

a)
4 pav. Ferito šerdis E70 / 33/32, pagaminta iš 3C90 medžiagos (šiek tiek geriausias analogas N87)

b)
5 pav. E70/33/32 šerdies rėmas (atsižvelgiant į tai, kuris didesnis) ir D46 purškiamas geležinis droselis

Bendra tokio transformatoriaus galia yra 7,2 kW. Mums reikia tokios atsargos, kad paleidimo srovės būtų 6-7 kartus didesnės nei vardinės (600% pagal specifikaciją). Tokios paleidimo srovės galioja tik asinchroniniams varikliams, tačiau į viską reikia atsižvelgti!
Staiga „išlindo“ tam tikras droselis, jo prireiks mūsų tolimesnėje schemoje (net 5 vnt.) ir todėl nusprendžiau parodyti kaip jį suvynioti.

Toliau reikia apskaičiuoti apvijos parametrus. Naudoju tam tikruose draugų ratuose gerai žinomo draugo programą Starichok51 . Žmogus, turintis puikių žinių ir visada pasiruošęs pamokyti ir padėti, už ką jam dėkoju – vienu metu jis padėjo pasukti teisingu keliu. Programa vadinama Puikus IT 8.1 .

Pateikiu 2 kW skaičiavimo pavyzdį:


6 pav. Impulsinio transformatoriaus apskaičiavimas 2 kW galios didinimo tilto grandinei

Kaip apskaičiuoti:

1) Paryškinta raudonai. Tai yra įvesties parametrai, kurie paprastai nustatomi pagal numatytuosius nustatymus:
a) didžiausia indukcija. Nepamirškite, kad feritui jis yra 0,39 T, bet mūsų transformatorius veikia pakankamai aukštu dažniu, todėl programa pati nustato 0,186. Tai yra prisotinimo indukcija blogiausiomis sąlygomis, įskaitant kaitinimą iki 125 laipsnių
b) konvertavimo dažnis, kurį nustatome mes, o kaip jis nustatomas diagramoje, bus aprašyta tolesniuose straipsniuose. Šis dažnis turėtų būti nuo 20 iki 120 kHz. Jei mažiau - išgirsime transo ir švilpuko darbą, jei aukštesnis, tada mūsų raktai (tranzistoriai) turės didelių dinaminių nuostolių. O IGBT klavišai, net ir brangūs, veikia iki 150 kHz
c) koeficientas. langų užpildymas - svarbus parametras, kadangi vieta ant rėmo ir šerdies yra ribota, neturėtumėte padaryti daugiau nei 0,35, kitaip apvijos netiks
d) srovės tankis - šis parametras gali būti iki 10 A / mm 2. Tai didžiausia srovė, kuri gali tekėti per laidininką. Optimali vertė yra 5-6 A / mm 2 - atšiauriomis eksploatavimo sąlygomis: prastas aušinimas, nuolatinis darbas esant pilnai apkrovai ir pan. 8-10 A / mm 2 - galite nustatyti, ar jūsų įrenginys puikiai vėdinamas ir kainuoja daugiau nei 9000 kelių aušintuvų.
e) įėjimo galia. Nes skaičiuojame transformatorių DC->DC 48V iki 400V, tada nustatome įėjimo įtampą kaip skaičiuojant. Iš kur atsirado numeris. Išsikrovus baterija duoda 10,5V, toliau išsikrauna - kad sutrumpėtų tarnavimo laikas, padauginkite iš baterijų skaičiaus (4 vnt) ir gaukite 42V. Paimkime su 40 V atsarga. 48V paimama iš gaminio 12V * 4 vnt. 58V imama atsižvelgiant į tai, kad įkrautoje būsenoje akumuliatoriaus įtampa yra 14,2-14,4 V, ir pagal analogiją padauginame iš 4.

2) Paryškinta mėlyna spalva.
a) nustatykite 400 V, nes tai yra atsargos Atsiliepimasįtampai ir sinuso pjovimui reikia mažiausiai 342 V
b) vardinė srovė. Mes pasirenkame 2400 W / 220 (230) V = 12A. Kaip matote, visur aš imu bent 20% maržą. Taip daro bet kuris save gerbiantis kokybiškos įrangos gamintojas. SSRS toks rezervas buvo orientacinis 25% net daugumai sunkiomis sąlygomis. Kodėl 220 (230) V yra jau gryno sinuso išėjimo įtampa.
c) minimali srovė. Jis parenkamas iš realių sąlygų, šis parametras turi įtakos išėjimo induktoriaus dydžiui, todėl kuo didesnė minimali srovė, tuo mažesnė induktorius, taigi ir pigesnis įrenginys. Vėlgi, pasirinkau blogiausią variantą 1A, tai srovė 2-3 lemputėms arba 3-4 maršrutizatoriams.
d) lašas ant diodų. Nes Kadangi išėjime turėsime greitaeigius diodus (ypač greitus), tai kritimas ant jų yra 0,6V blogiausiomis sąlygomis (viršijama temperatūra).
e) vielos skersmuo. Kažkada pirkau 20 kg varinę ritę tokiam dėklui ir kaip tik 1 mm skersmens. Čia pateikiame tą, kurį turite. Nepatariu nustatyti tik daugiau nei 1,18 mm, nes pradeda ryškėti odos efektas

Odos poveikis

Odos efektas – elektromagnetinių bangų amplitudės mažinimo efektas, kai jos prasiskverbia giliai į laidžią terpę. Dėl šio poveikio pvz. kintamoji srovė aukštas dažnis, tekantis per laidininką, nėra tolygiai paskirstytas skerspjūvyje, o daugiausia paviršiniame sluoksnyje.
Jei kalbėsime ne kaip Google, o mano kolūkio kalba, tai jei paimsime didelės dalies konduktorių, tai jis nebus visiškai naudojamas, nes. aukštesnio dažnio srovės teka paviršiumi, o laidininko centras bus „tuščias“

3) Paryškinta žalia spalva. Čia viskas paprasta - planuojame turėti „pilną tilto“ topologiją ir ją pasirinkti.

4) Paryškinta oranžine spalva. Vyksta branduolio pasirinkimo procesas, viskas intuityvu. Bibliotekoje jau yra daug standartinių branduolių, kaip ir mūsų, bet jei ką galima pridėti įvedus matmenis.

5) Paryškinta purpurine spalva. Išvesties parametrai su skaičiavimais. Koeficientą paryškinau atskirame lange. užpildydami langą, nepamirškite - ne daugiau kaip 0,35, o geriausia - ne daugiau kaip 0,3. Taip pat pateikiamos visos reikalingos reikšmės: pirminės ir antrinės apvijų apsisukimų skaičius, anksčiau nurodyto skersmens laidų skaičius apvijos „pynėje“.
Taip pat pateikiami tolesnio išėjimo induktoriaus skaičiavimo parametrai: induktyvumas ir įtampos pulsacija.

Dabar reikia apskaičiuoti išėjimo induktorių. Jis reikalingas raibuliams išlyginti, taip pat sukurti „vienodą“ srovę. Skaičiavimas atliekamas to paties autoriaus programoje ir vadinamas DrosselRing 5.0. Pateiksiu mūsų transformatoriaus skaičiavimą:


7 pav. Išėjimo droselio apskaičiavimas padidintam DC-DC keitikliui

Šiame skaičiavime viskas yra paprasčiau ir aiškiau, jis veikia tuo pačiu principu, išvesties duomenys: posūkių skaičius ir laidų skaičius pynėje.

Gamybos etapai

Dabar turime visus transformatoriaus ir induktoriaus gamybos duomenis.
Pagrindinė impulsinio transformatoriaus apvijos taisyklė yra ta, kad visos be išimties apvijos turi būti apvyniotos viena kryptimi!

1 etapas:

8 paveikslas – antrinės (aukštos įtampos) apvijos apvijos procesas

Ant rėmo apvyniojame reikiamą skaičių apsisukimų 2 laidais, kurių skersmuo yra 1 mm. Mes prisimename vyniojimo kryptį, bet pažymime ją žymekliu ant rėmo.

2 etapas:

9 pav. Atskirkite antrinę apviją

Antrinę apviją izoliuojame 1 mm storio fluoroplastine juosta, tokia izoliacija gali atlaikyti ne mažiau kaip 1000 V. Taip pat papildomai impregnuojame laku, tai dar + 600V į izoliaciją. Jei nėra fluoroplastinės juostos, izoliuojame ją įprastomis santechnikos putomis 4-6 sluoksniais. Tai tas pats fluoroplastas, tik 150-200 mikronų storio.

3 etapas:

10 paveikslas - pradedame vynioti pirminę apviją, lituojame laidus prie rėmo
Apvijame viena kryptimi su antrine apvija!

4 etapas:

11 paveikslas - rodome pirminės apvijos uodegą

Suvynioja apviją, izoliuojame ta pačia fluoroplastine juosta. Taip pat pageidautina mirkyti laku.

5 etapas:


12 pav. – impregnuojame laku ir lituojame „uodegą“. Apvija baigta
6 etapas:

13 paveikslas - transformatoriaus apviją ir izoliaciją užbaigiame laikymo juosta su galutiniu impregnavimu laku

Kiper juosta

Kiper juosta - medvilninė (rečiau šilko arba pusiau šilko) pynė iš kiper audinio, kurio plotis nuo 8 iki 50 mm, ruoželinis arba įstrižas pynimas; sunkus, balintas arba vienspalvis. Juostos medžiaga dėl pynimo yra labai tanki, ji yra storesnė už artimiausią atitikmenį – kaliko juostą – dėl naudojamų storesnių siūlų.
Ačiū wikipedia.

7 etapas:


14 paveikslas – taip atrodo gatava transformatoriaus versija

Klijavimo metu tarp šerdies pusių įdedant tinkamą plėvelę nustatomas 0,15 mm tarpas. Geriausias variantas yra plėvelė spausdinimui. Šerdis suklijuojama momentiniais klijais (gerais) arba epoksidine derva. 1-asis variantas skirtas šimtmečiams, 2-asis leidžia tokiu atveju išardyti transformatorių be žalos, pavyzdžiui, jei reikia atsukti kitą apviją arba pridėti apsisukimų.

Droselio apvija

Dabar, pagal analogiją, reikia apvynioti induktorių, žinoma, apvija ant toroidinės šerdies yra sunkesnė, tačiau ši parinktis bus kompaktiškesnė. Turime visus duomenis iš programos, šerdies medžiaga yra atomizuota geležis arba permalloy.Šios medžiagos prisotinimo indukcija yra 0,55 T.

1 etapas:


15 pav. – žiedą apvyniojame fluoroplastine juosta

Ši operacija leidžia išvengti atvejo, kai sugenda apvija ant šerdies, tai pasitaiko retai, bet mes už kokybę ir darome tai dėl savęs!

2 etapas:

16 pav. - Susukame reikiamą skaičių apsisukimų ir izoliuojame

Tokiu atveju apsisukimų skaičius netilps į vieną apvijos sluoksnį, todėl, suvyniojus pirmąjį sluoksnį, reikia izoliuoti ir apvynioti antrąjį sluoksnį su vėlesniu šiltinimu.

3 etapas:

17 pav. Po antrojo sluoksnio izoliuokite ir impregnuokite laku

Epilogas

Tikiuosi, kad mano straipsnis išmokys jus, kaip apskaičiuoti ir pagaminti impulsinį transformatorių, taip pat pateiks keletą teorinių sampratų apie jo veikimą ir medžiagas, iš kurių jis pagamintas. Stengiausi neapkrauti šios dalies nereikalinga teorija, viskas buvo iki minimumo ir orientuota tik į praktinius klausimus. Ir svarbiausia už Pagrindiniai bruožai kurie turi įtakos veikimui, pvz., tarpas, apvijos kryptys ir pan.
Tęsinys...

Mieli kolegos!!

Apie tai, kaip pastatyti impulsinį transformatorių ant ferito žiedo, jau kalbėjau savo pamokose. Dabar aš jums pasakysiu, kaip aš gaminu transformatorių ant W formos ferito šerdies. Tam naudoju tinkamo dydžio feritus iš senos „sovietinės“ technikos, senų kompiuterių, iš televizorių ir kitos elektros įrangos, kurią guliu kampe „pagal poreikį“.

UPS pagal dvitakčio pustilčio generatoriaus schemą transformatoriaus pirminės apvijos įtampa pagal schemą yra 150 voltų, esant apkrovai mes imsime 145 voltus. Antrinė apvija pagaminta pagal visos bangos ištaisymo su vidurio tašku schemą.
Žiūrėti diagramą.

Pateiksiu šios grandinės mažos galios 20–50 vatų UPS transformatorių skaičiavimo ir gamybos pavyzdžius. Tokios galios transformatorius naudoju savo LED lempų maitinimo šaltiniuose. Transformatoriaus schema žemiau. Būtina atkreipti dėmesį, kad, sulankstytas iš dviejų pusių, W - šerdyje nėra tarpo. Magnetinė šerdis su tarpu naudojama tik vieno ciklo UPS.

Pateikiame du tipinio transformatoriaus, skirto skirtingiems poreikiams, skaičiavimo pavyzdžius. Iš esmės visi skirtingų galių transformatoriai turi tą patį skaičiavimo metodą, beveik vienodus vielos skersmenis ir tuos pačius apvijų metodus. Jei jums reikia transformatoriaus UPS, kurio galia iki 30 vatų, tai yra pirmasis skaičiavimo pavyzdys. Jei jums reikia UPS, kurio galia iki 60 vatų, tada antrasis pavyzdys.

Pirmas pavyzdys.

Rinkimės iš ferito šerdies Nr.17, Ш - formos šerdies Ш7,5 × 7,5. Vidurinio strypo skerspjūvio plotas Sk = 56 mm.kv. \u003d 0,56 cm.kv.
Langas So = 150 mm2 Numatoma galia 200 vatų.
Šios šerdies apsisukimų skaičius 1 voltui bus: n = 0,7 / Sk = 0,7 / 0,56 = 1,25 apsisukimų.
Transformatoriaus pirminės apvijos apsisukimų skaičius bus toks: w1 \u003d n x 145 \u003d 1,25 x 145 \u003d 181,25. Paimkime 182 posūkius.
Renkantis apvijų vielos storį, rėmiausi iš lentelės "".
Savo transformatoriuje pirminėje apvijoje naudojau 0,43 mm skersmens laidą. (į langą didelio skersmens viela netelpa). Jo skerspjūvio plotas S = 0,145 mm2. Leidžiama srovė(žr. lentelę) I = 0,29 A.
Pirminės apvijos galia bus: P \u003d V x I \u003d 145 x 0,29 \u003d 42 vatai.
Sujungimo apvija turi būti dedama ant pirminės apvijos. Ji turėtų išvesties įtampa v3 = 6 voltai. Posūkių skaičius bus toks: w3 = n x v3 = 1,25 x 6 = 7,5 apsisukimų. Paimkime 7 posūkius. Vielos skersmuo 0,3 - 0,4 mm.
Tada suvyniojama antrinė apvija w2. Antrinės apvijos apsisukimų skaičius priklauso nuo mums reikalingos įtampos. Antrinė apvija, pavyzdžiui, esant 30 voltų, susideda iš dviejų vienodų pusapvijų, w3-1 ir w3-2).
Srovė antrinėje apvijoje, atsižvelgiant į transformatoriaus efektyvumą (k \u003d 0,95): I \u003d k x P / V \u003d 0,95 x 42 vatai / 30 voltų \u003d 1,33 A;
Parinkime šios srovės laidą. Naudojau 0,6 mm skersmens vielą, kurią turėjau sandėlyje. Jo S = 0,28 mm2
Kiekvienos iš dviejų pusapvijų leistina srovė yra I = 0,56 A. Kadangi šios dvi antrinės pusės apvijos veikia kartu, bendra srovė yra 1,12 A, kuri šiek tiek skiriasi nuo vardinės 1,33 A srovės.
Kiekvienos pusės apvijos apsisukimų skaičius, kai įtampa yra 30 voltų: w2,1 \u003d w2,2 \u003d n x 30 \u003d 1,25 x 30 \u003d 37,5 vit.
Paimkime po 38 apsisukimus kiekvienoje pusapvijoje.
Transformatoriaus išvesties galia: Pout \u003d V x I \u003d 30 V x 1,12 A \u003d 33,6 vatai, o tai, atsižvelgiant į nuostolius laide ir šerdyje, yra gana normalu.

Visos apvijos: pirminė, antrinė ir ryšių apvija puikiai tinka lange So = 150 mm.kv.

Taigi antrinė apvija gali būti suprojektuota bet kokiai įtampai ir srovei tam tikros galios ribose.

Antras pavyzdys.
Dabar paeksperimentuokime. Pridėkime dvi vienodas šerdis Nr.17, W 7,5 x 7,5.

Tokiu atveju magnetinės grandinės „Sk“ skerspjūvio plotas padidės dvigubai. Sk \u003d 56 x 2 \u003d 112 mm.kv. arba 1,12 cm.kv.
Lango plotas išliks toks pat "So" = 150 mm2. Indikatorius n (apsukimų skaičius 1 voltui) sumažės. n \u003d 0,7 / Sk \u003d 0,7 / 1,12 \u003d 0,63 vit./voltas.
Taigi transformatoriaus pirminės apvijos apsisukimų skaičius bus:
w1 \u003d n x 145 \u003d 0,63 x 145 \u003d 91,35. Paimkime 92 posūkius.

Grįžtamojo ryšio apvijoje w3, esant 6 voltams, ji bus: w3 \u003d n x v3 \u003d 0,63 x 6 \u003d 3,78 apsisukimų. Paimkime 4 apsisukimus.
Paimkime antrinės apvijos įtampą, kaip ir pirmame pavyzdyje, lygią 30 voltų.
Antrinių pusapvijų, kurių kiekviena yra 30 voltų, apsisukimų skaičius: w2,1 \u003d w2,2 \u003d n x 30 \u003d 0,63 x 30 \u003d 18,9. Paimkime 19 posūkių.
Pirminei apvijai naudojau 0,6 mm skersmens laidą. : laido sekcija 0,28 mm2, srovė 0,56 A.
Naudojant šį laidą, pirminės apvijos galia bus: P1 \u003d V1 x I \u003d 145 V x 0,56 A \u003d 81 vatas.
Antrinę apviją apvyniojau 0,9 mm skersmens viela. 0,636 mm2 1,36 ampero srovei. Dviejų pusinių apvijų srovė antrinėje apvijoje yra 2,72 ampero.
Antrinės apvijos galia P2 \u003d V2 x I \u003d 30 x 2,72 \u003d 81,6 vatai.
Viela, kurios skersmuo 0,9 mm. truputi didelis, tinka su didele marža, neblogai.

Apvijos laidą naudoju 2 A vienam kvadratiniam milimetrui (tokiu būdu jis mažiau įkaista, o įtampos kritimas per jį bus mažesnis), nors visi „gamykliniai“ transformatoriai yra vyniojami 3 - 3,5 A greičiu. mm kvadratas. ir sumontuokite ventiliatorių apvijų atvėsinimui.
Bendra šių skaičiavimų išvada yra tokia:
- pridedant dvi identiškas W formos šerdis, plotas "Sk" padvigubėja su tuo pačiu lango plotu "So".
- keičiasi apvijų apsisukimų skaičius (palyginti su pirmuoju variantu).
- pirminė apvija w1 nuo 182 apsisukimų sumažinama iki 92 apsisukimų;
- antrinė apvija w2 sumažinama nuo 38 apsisukimų iki 19 apsisukimų.

Tai reiškia, kad tame pačiame „So“ lange, sumažėjus apvijų apsisukimų skaičiui, galima dėti storesnį apvijų laidą, tai yra dvigubai padidinti tikrąją transformatoriaus galią.

Apvyniojau tokį transformatorių, su užlenktomis gyslelėmis Nr.17, padariau jiems rėmelį.

Reikia turėti omenyje, kad transformatoriai pirmas ir antras pavyzdžiui, jis gali būti naudojamas esant mažesnei apkrovai, iki 0 vatų. UPS yra gana gera ir stabili įtampa.

Palyginti išvaizda transformatoriai: pavyzdys-1, su viena šerdis ir 2 pavyzdys, su dviem sulankstytais šerdimis. Tikrieji transformatorių matmenys šiek tiek skiriasi.

Ferito šerdies #18 ir #19 analizė yra panaši į ankstesnius pavyzdžius.
Visi mūsų atlikti skaičiavimai yra teoriniai įverčiai. Tiesą sakant, gauti tokią galią iš UPS tokio dydžio transformatoriuose yra gana sunku. Įsigalioja pačių perjungiamųjų maitinimo šaltinių grandinių konstrukcijos ypatumai. Schema.
Išėjimo įtampa (taigi ir išėjimo galia) priklauso nuo daugelio veiksnių:
- tinklo elektrolitinio kondensatoriaus C1 talpa,
- konteineriai C4 ir C5,
- galios kritimai apvijų laiduose ir pačioje ferito šerdyje;
- generatoriaus pagrindinių tranzistorių ir išėjimo lygintuvo diodų galios kritimai.
Bendras tokių perjungiamųjų maitinimo šaltinių efektyvumas „k“ yra apie 85%.
Šis skaičius vis tiek yra geresnis nei lygintuvo su plieniniu šerdies transformatoriumi, kur k = 60%. Nepaisant to, kad UPS ant ferito matmenys ir svoris yra žymiai mažesni.

Ferito W - transformatoriaus surinkimo tvarka.

Jis naudojamas paruoštas arba surinktas - pagamintas naujas rėmas, atitinkantis šerdies matmenis.
Kaip padaryti "" žiūrėkite čia. Nors šiame straipsnyje kalbama apie plieninės šerdies transformatoriaus rėmą, aprašymas yra gana tinkamas mūsų atveju.
Rėmas turi būti dedamas ant medinio įtvaro. Transformatoriaus apvija atliekama rankiniu būdu.
Pirminė apvija pirmiausia suvyniojama ant rėmo. Pasukite, kad pasuktumėte, pirma eilė užpildoma, tada plono popieriaus sluoksnis, lakuotas audinys, tada antra vielos eilė ir tt. Ant laido pradžios ir galo uždedamas plonas PVC vamzdelis (galima naudoti izoliaciją nuo tvirtinimo laido), kad sutvirtintų viela, kad ji nenutrūktų.
Virš pirminės apvijos uždedami du popieriaus sluoksniai (apvija izoliacija), tada reikia apvynioti movos apvijos w3 posūkius. Apvija w3 turi nedaug posūkių, todėl ji dedama ant rėmo krašto. Tada naudojami antrinės apvijos posūkiai. Čia pageidautina veikti taip, kad antrinės apvijos w2 posūkiai nebūtų ant vijų w3. Priešingu atveju gali atsirasti perjungimo maitinimo šaltinio gedimų.
Apvija iš karto atliekama dviem laidais (dviem pusapvijomis), pasukite, kad pasuktumėte iš eilės, tada popieriaus arba lipnios juostos sluoksnis ir antra dviejų laidų eilė. Jūs negalite įdėti PVC vamzdžio ant vielos galų, nes. Viela stora ir nenutrūksta. Paruoštas rėmas nuimamas iš šerdies ir uždedamas ant ferito šerdies. Iš anksto patikrinkite, ar šerdyje nėra tarpo.
Jei rėmas prigludęs prie šerdies, būkite labai atsargūs, feritas labai lengvai lūžta. Sulaužytą šerdį galima klijuoti. Klijuoju PVA klijais, po to džiovinu.
Surinktas ferito transformatorius, siekiant tvirtumo, gale sutraukiamas juostele. Būtina užtikrinti, kad šerdies pusių galai sutaptų be tarpo ir pasislinktų.

Kaip apskaičiuoti ir apvynioti impulsinį transformatorių pusės tilto maitinimo šaltiniui?

Kalbama apie „tinginį vyniojimą“. Tai yra tada, kai tingi skaičiuoti posūkius. https://svetainė/

Įdomiausi video Youtube

Magnetinės grandinės tipo pasirinkimas.

Universaliausios magnetinės šerdys yra W formos ir taurės formos šarvuotos šerdys. Dėl galimybės nustatyti tarpą tarp šerdies dalių jie gali būti naudojami bet kuriame perjungiamajame maitinimo šaltinyje. Bet mes vyniosime impulsinį transformatorių stumiamą pustiltinį keitiklį, kurio šerdyje nereikia tarpo ir todėl puikiai tiks žiedinė magnetinė grandinė. https://svetainė/

Dėl žiedo šerdies nebūtina daryti rėmo ir gaminti apvijos įtaisą. Vienintelis dalykas, kurį turite padaryti, tai padaryti paprastą šaudyklą.

Nuotraukoje pavaizduota M2000NM ferito magnetinė šerdis.

Standartinį žiedinės magnetinės grandinės dydį galima nustatyti pagal šiuos parametrus.

D yra išorinis žiedo skersmuo.

d yra vidinis žiedo skersmuo.

Pradinių duomenų gavimas paprastam impulsinio transformatoriaus skaičiavimui.

Maitinimo įtampa.

Prisimenu, kai užsieniečiai dar nebuvo privatizavę mūsų elektros tinklų, statiau impulsų blokas mityba. Darbai užsitęsė iki nakties. Per paskutinius bandymus staiga paaiškėjo, kad raktiniai tranzistoriai pradėjo labai įkaisti. Paaiškėjo, kad naktį tinklo įtampa šoktelėjo iki 256 voltų!

Žinoma, 256 voltai yra per daug, tačiau taip pat neturėtumėte sutelkti dėmesio į GOST 220 + 5% -10%. Jei pasirinksite maksimalią tinklo įtampą 220 voltų + 10%, tada:

242*1,41=341,22V(mes atsižvelgiame į amplitudės reikšmę).

341,22 - 0,8 * 2 ≈ 340 V(atimkite kritimą per lygintuvą).

Indukcija.

Apytikslę indukcijos reikšmę nustatome pagal lentelę.

Pavyzdys: M2000NM – 0,39T.

Dažnis.

Konverterio su savaiminiu sužadinimu generavimo dažnis priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant apkrovos dydį. Jei pasirinksite 20-30 kHz, vargu ar padarysite didelę klaidą.

Plačiai paplitusių feritų ribiniai dažniai ir indukcijos vertės.

Mangano-cinko feritai.

Parametras	Ferito klasė
	6000 NM	4000 NM	3000 NM	2000 nm	1500 NM	1000 NM
	0,005	0,1	0,2	0,45	0,6	1,0
	0,35	0,36	0,38	0,39	0,35	0,35

Nikelio-cinko feritai.

Parametras	Ferito klasė
	200 NN	1000 NN	600 NN	400 NN	200 NN	100 NN
Ribinis dažnis, kai tg δ ≤ 0,1, MHz	0,02	0,4	1,2	2,0	3,0	30
Magnetinė indukcija B, kai Hm = 800 A/m, T	0,25	0,32	0,31	0,23	0,17	0,44

Kaip pasirinkti ferito žiedo šerdį?

Apytikslį ferito žiedo dydį galite pasirinkti naudodami impulsų transformatorių skaičiavimo skaičiuotuvą ir ferito magnetinių šerdžių vadovą. Abu galima rasti .

Siūlomos magnetinės grandinės duomenis ir ankstesnėje pastraipoje gautus duomenis įvedame į skaičiuotuvo formą, kad galėtume nustatyti bendrą šerdies galią.

Nereikėtų rinktis žiedo matmenų, artimų maksimaliai apkrovos galiai. Ne taip patogu vynioti mažus žiedus, o posūkių teks vynioti daug daugiau.

Jeigu laisva vieta būsimo dizaino atveju pakanka, tuomet galima rinktis akivaizdžiai didesnės bendros galios žiedą.

Mano žinioje buvo M2000NM žiedas, dydis K28x16x9mm. Įvedžiau įvesties duomenis į skaičiuoklės formą ir gavau bendrą 87 vatų galią. Tai daugiau nei pakankamai mano 50 vatų maitinimo šaltiniui.

Paleiskite programą. Pasirinkite „Transformatoriaus pustilčio keitiklio su pagrindiniu generatoriumi apskaičiavimas“.

Kad skaičiuotuvas „neišsikeiktų“, langus, kurie nenaudojami skaičiuojant antrines apvijas, užpildykite nuliais.

Kaip apskaičiuoti pirminės apvijos apsisukimų skaičių?

Pradinius duomenis, gautus ankstesnėse pastraipose, įvedame į skaičiuotuvo formą ir gauname pirminės apvijos apsisukimų skaičių. Keičiant žiedo dydį, ferito markę ir keitiklio generavimo dažnį, galima keisti pirminės apvijos apsisukimų skaičių.

Reikėtų pažymėti, kad tai yra labai, labai supaprastintas impulsinio transformatoriaus skaičiavimas.

Bet mūsų nuostabaus savaime sužadinamo maitinimo šaltinio savybės yra tokios, kad pats keitiklis prisitaiko prie transformatoriaus parametrų ir apkrovos keisdamas generavimo dažnį. Taigi, didėjant apkrovai ir bandant transformatoriui patekti į prisotinimą, generavimo dažnis didėja ir darbas normalizuojasi. Tokiu pat būdu kompensuojamos nedidelės mūsų skaičiavimų klaidos. Bandžiau pakeisti to paties transformatoriaus apsisukimų skaičių daugiau nei pusantro karto, kas atsispindi toliau pateiktuose pavyzdžiuose, tačiau jokių reikšmingų pakeitimų PSU veikime neradau, išskyrus pakeitimą generavimo dažnis.

Kaip apskaičiuoti pirminės ir antrinės apvijų vielos skersmenį?

Pirminės ir antrinės apvijų vielos skersmuo priklauso nuo į formą įvestų PSU parametrų. Kuo didesnė apvijos srovė, tuo didesnis reikiamas vielos skersmuo. Pirminė srovė yra proporcinga "Transformatoriaus naudojamai galiai".

Apvijų impulsinių transformatorių ypatybės.

Impulsinių transformatorių, ypač transformatorių ant žiedinių ir toroidinių magnetinių šerdžių, apvija turi tam tikrų savybių.

Faktas yra tas, kad jei bet kuri transformatoriaus apvija nėra tolygiai paskirstyta aplink magnetinės grandinės perimetrą, tada atskiri skyriai magnetinės grandinės gali patekti į prisotinimą, dėl ko gali smarkiai sumažėti PSU galia ir netgi sugesti.

Bandome vingiuoti „tinginį vingį“. O šiuo atveju lengviausias būdas yra vynioti vieno sluoksnio apviją „ritė į ritę“.

Ko tam reikia?

Būtina parinkti tokio skersmens laidą, kad jis viename sluoksnyje tilptų į esamos žiedinės šerdies langą ir kad pirminės apvijos apsisukimų skaičius labai nesiskirtų nuo apskaičiuotasis.

Jei skaičiuoklėje gautas apsisukimų skaičius nesiskiria daugiau kaip 10-20% nuo skaičiaus, gauto klojimo skaičiavimo formulėje, tuomet galite saugiai apvynioti apviją, neskaičiuojant posūkių.

Tiesa, tokiai apvijai greičiausiai teks rinktis magnetinę šerdį su kiek pervertinta bendra galia, ką jau patariau aukščiau.

1 - žiedo šerdis.

2 - tarpiklis.

3 - apvijos posūkiai.

Paveikslėlyje matyti, kad vyniojant "ritė į ritę" apskaičiuotas perimetras bus daug mažesnis nei vidinis ferito žiedo skersmuo. Taip yra dėl paties vielos skersmens ir tarpiklio storio.

Tiesą sakant, tikrasis perimetras, kuris bus užpildytas viela, bus dar mažesnis. Taip yra dėl to, kad apvijos viela neprilimpa prie žiedo vidinio paviršiaus, sudarydama tarpą. Be to, yra tiesioginis ryšys tarp laido skersmens ir šio tarpo dydžio.

Norint sumažinti šį tarpą, vyniojant nereikia didinti laido įtempimo, nes tai gali pažeisti izoliaciją ir patį laidą.

Naudodami toliau pateiktą empirinę formulę, galite apskaičiuoti apsisukimų skaičių pagal esamos vielos skersmenį ir šerdies lango skersmenį.

Didžiausia skaičiavimo paklaida yra maždaug -5% + 10% ir priklauso nuo vielos klojimo tankio.

w = π(D - 10S - 4d) / d, kur:

w- pirminės apvijos apsisukimų skaičius,

π – 3,1416,

D yra žiedinės magnetinės grandinės vidinis skersmuo,

S- izoliacinės tarpinės storis,

d- laido skersmuo su izoliacija,

/ - trupmeninė linija.

Kaip išmatuoti vielos skersmenį ir nustatyti izoliacijos storį – pasakojo.

Kad būtų lengviau, peržiūrėkite šią nuorodą:

Keli realių transformatorių skaičiavimo pavyzdžiai.

● Galia – 50 vatų.

Magnetinė grandinė - K28 x 16 x 9.

Viela - Ø0,35mm.

w \u003d π (16 - 10 * 0,1 - 4 * 0,39) / 0,39 ≈ 108 (apsukai).

Tikrai tinka - 114 apsisukimų.

● Galia – 20 vatų.

Magnetinė grandinė - K28 x 16 x 9.

Viela - Ø0,23mm.

w \u003d π (16 - 10 * 0,1 - 4 * 0,25) / 0,25 ≈ 176 (apsukai).

Tikrai tinka - 176 apsisukimai.

● Galia – 200 vatų.

Magnetinė grandinė – du žiedai K38 x 24 x 7.

Viela - Ø1,0mm.

w \u003d π (24 - 10 * 0,1 - 4 * 1,07) / 1,07 ≈ 55 (apsukai).

Tikrai tinka 58 posūkiams.

Radijo mėgėjo praktikoje retai kada pavyksta reikiamu tikslumu parinkti apvijos laido skersmenį.

Jei viela pasirodė per plona, ​​kad būtų galima apvynioti „posukį į posūkį“, o taip dažnai nutinka vyniojant antrines apvijas, tada visada galite šiek tiek ištempti apviją, atstumdami posūkius. Ir jei nėra pakankamai vielos skerspjūvio, tada apvija gali būti suvyniota į kelis laidus vienu metu.

Kaip apvynioti impulsinį transformatorių?

Pirmiausia reikia paruošti ferito žiedą.

Kad viela neprapjautų izoliacinio tarpiklio ir nesugadintų savęs, patartina nublukinti aštrius ferito šerdies kraštus. Tačiau tai nėra būtina, ypač jei viela plona arba naudojamas patikimas tarpiklis. Dėl tam tikrų priežasčių aš visada tai darau.

Naudodami švitrinį popierių, suapvalinkite išorinius aštrius kraštus.

Tą patį darome su vidiniais žiedo paviršiais.

Siekiant išvengti gedimo tarp pirminės apvijos ir šerdies, aplink žiedą reikia apvynioti izoliacinę tarpinę.

Kaip izoliacinę medžiagą galite rinktis lakuotą audinį, stiklo pluoštą, laikymo juostą, lavsano plėvelę ar net popierių.

Apvijant didelius žiedus naudojant storesnę nei 1-2 mm vielą, patogu naudoti laikymo juostą.

Kartais, gamindami naminius impulsinius transformatorius, radijo mėgėjai naudoja fluoroplastinę juostą - FUM, kuri naudojama santechnikoje.

Su šia juosta dirbti patogu, tačiau fluoroplastai turi šaltą sklandumą, o vielos slėgis aštrių žiedo kraštų srityje gali būti reikšmingas.

Bet kokiu atveju, jei ketinate naudoti FUM juostą, išilgai žiedo krašto uždėkite elektrinio kartono arba paprasto popieriaus juostelę.

Apvijant tarpiklį ant mažų dydžių žiedų, labai patogu naudoti tvirtinimo kabliuką.

Montavimo kablys gali būti pagamintas iš plieninės vielos gabalo arba dviračio stipino.

Atsargiai apvyniojame izoliacinę juostą aplink žiedą taip, kad kiekvienas kitas posūkis sutaptų su ankstesniuoju iš žiedo išorės. Taigi izoliacija žiedo išorėje tampa dviejų sluoksnių, o viduje – keturių ar penkių sluoksnių.

Norėdami apvynioti pirminę apviją, mums reikia šaudyklės. Jis gali būti lengvai pagamintas iš dviejų storos varinės vielos gabalų.

Gana lengva nustatyti reikiamą apvijos laido ilgį. Pakanka išmatuoti vieno posūkio ilgį ir padauginti šią vertę iš reikiamo apsisukimų skaičiaus. Nedidelė prielaida išvadoms ir skaičiavimo klaida taip pat nekenkia.

34 (mm) * 120 (pasisuka) * 1,1 (kartai) = 4488 (mm)

Jei apvijai naudojama plonesnė nei 0,1 mm viela, izoliacijos nuėmimas skalpeliu gali sumažinti transformatoriaus patikimumą. Tokio laido izoliaciją geriau nuimti lituokliu ir aspirino (acetilsalicilo rūgšties) tablete.

Būk atsargus! Lydant acetilsalicilo rūgštį išsiskiria toksiški garai!

Jei bet kuriai apvijai naudojama viela, kurios skersmuo mažesnis nei 0,5 mm, geriau laidus daryti iš suvytos vielos. Prilituojame suvytos izoliuotos vielos gabalą prie pirminės apvijos pradžios.

Litavimo vietą izoliuojame nedideliu 0,05 ... 0,1 mm storio elektrinio kartono arba paprasto popieriaus gabalėliu.

Mes apvijame apvijos pradžią, kad saugiai pritvirtintume sankryžą.

Tas pačias operacijas atliekame su apvijos galo išėjimu, tik šį kartą sandūrą tvirtiname medvilniniais siūlais. Kad rišant mazgą siūlo įtempimas nesusilpnėtų, siūlų galus sutvirtiname lašeliu išlydytos kanifolijos.

Jei apvijai naudojama storesnė nei 0,5 mm viela, tada išvadas galima daryti su ta pačia viela. Ant galų reikia uždėti PVC ar kito vamzdelio (kembriko) gabalėlius.

Tada išvados kartu su vamzdeliu turi būti pritvirtintos medvilniniu siūlu.

Virš pirminės apvijos apvyniojame du sluoksnius lakuoto audinio arba kitos izoliacinės juostos. Ši apvijos tarpinė yra būtina norint patikimai atskirti antrines maitinimo grandines nuo apšvietimo tinklo. Jei naudojama viela, kurios skersmuo didesnis nei 1 milimetras, kaip tarpiklį verta naudoti laikymo juostą.

Jei ketinate naudoti, antrinę apviją galite apvynioti dviem laidais. Tai užtikrins visišką apvijų simetriją. Antrinių apvijų posūkiai taip pat turi būti tolygiai paskirstyti aplink šerdies perimetrą. Tai ypač pasakytina apie galingiausias apvijas galios tiekimo atžvilgiu. Antrinės apvijos, kurių galia yra nedidelė, palyginti su visa, gali būti suvyniotos atsitiktinai.

Jei po ranka nebuvo pakankamo skerspjūvio laido, apviją galite apvynioti keliais lygiagrečiai sujungtais laidais.

Nuotraukoje antrinė apvija suvyniota keturiais laidais.

Elektroninėse ir elektros grandinėse naudojama įvairių tipų transformatorinė įranga, kuri yra paklausi daugelyje ekonominės veiklos sričių. Pavyzdžiui, impulsiniai transformatoriai (toliau – IT) yra svarbus elementas, montuojamas beveik visuose šiuolaikiniuose maitinimo šaltiniuose.

Impulsinių transformatorių konstrukcija (tipai).

Priklausomai nuo šerdies formos ir ritinių išdėstymo ant jos, IT gaminami šių konstrukcijų:

• strypas;
  
• šarvuotas;
  
• toroidinis (neturi ritės, viela suvyniota ant izoliuotos šerdies);
  
• šarvuotas strypas;
  

Skaičiai rodo:

• A - magnetinė grandinė, pagaminta iš transformatorinio plieno rūšių, pagamintų naudojant šalto arba karšto valcavimo metalo technologiją (išskyrus toroidinę šerdį, ji pagaminta iš ferito);
• B - izoliacinės medžiagos ritė
• C - laidai, sukuriantys indukcinį ryšį.

Atkreipkite dėmesį, kad elektrotechniniame pliene yra nedaug silicio priedų, nes dėl sūkurinių srovių poveikio magnetinės grandinės grandinei jis praranda galią. Toroidinio dizaino IT šerdis gali būti pagaminta iš valcuoto arba ferimagnetinio plieno.

Plokštės elektromagnetinės šerdies rinkiniui parenkamos pagal storį, priklausomai nuo dažnio. Padidėjus šiam parametrui, reikia montuoti mažesnio storio plokštes.

Veikimo principas

Pagrindinė transformatorių savybė impulso tipas(toliau – IT) slypi tame, kad jiems taikomi vienpoliai impulsai su pastovios srovės komponentu, todėl magnetinė grandinė yra nuolatinio poslinkio būsenoje. Nurodyta apačioje grandinės schema prijungiant tokį įrenginį.

Schema: impulsinio transformatoriaus prijungimas

Kaip matote, sujungimo schema yra beveik identiška įprastiems transformatoriams, ko negalima pasakyti apie laiko schemą.

Pirminė apvija priima stačiakampio formos e (t) impulsinius signalus, tarp kurių laiko intervalas yra gana trumpas. Tai sukelia induktyvumo padidėjimą per intervalą t u, po kurio stebimas jo sumažėjimas intervale (T-t u).

Indukcijos kritimai vyksta tokiu greičiu, kurį galima išreikšti laiko konstanta pagal formulę: τ p =L 0 /R n

Koeficientas, apibūdinantis indukcinio skirtumo skirtumą, nustatomas taip: ∆V=V max - V r

• B max - didžiausios indukcijos vertės lygis;
• R - likutinis.

Aiškiau, indukcijų skirtumas parodytas paveikslėlyje, kuriame parodytas IT magnetinės grandinės veikimo taško poslinkis.

Kaip matyti iš laiko diagramos, antrinė ritė turi U 2 įtampos lygį, kuriame yra atvirkštiniai viršįtampiai. Taip pasireiškia magnetinėje grandinėje susikaupusi energija, kuri priklauso nuo įmagnetinimo (parametras i u).

Srovės impulsai, einantys per pirminę ritę, yra trapecijos formos, nes apkrova ir linijinės srovės (sukeliamos dėl šerdies įmagnetinimo) yra sujungtos.

Įtampos lygis intervale nuo 0 iki t u išlieka nepakitęs, jo reikšmė e t =U m . Kalbant apie antrinės ritės įtampą, ją galima apskaičiuoti pagal formulę:

kur:

• Ψ yra srauto jungties parametras;
• S yra vertė, rodanti magnetinės šerdies skerspjūvį.

Atsižvelgiant į tai, kad išvestinė, apibūdinanti srovės, einančios per pirminę ritę, pokyčius yra pastovi vertė, indukcijos lygis magnetinėje grandinėje didėja tiesiškai. Remiantis tuo, vietoj išvestinės priemonės leidžiama įvesti rodiklių skirtumą po tam tikro laiko intervalo, kuris leidžia keisti formulę:

šiuo atveju ∆t bus identifikuojamas su parametru t u , kuris apibūdina įėjimo įtampos impulso tekėjimo trukmę.

Norint apskaičiuoti impulso, su kuriuo susidaro įtampa IT antrinėje apvijoje, plotą, reikia padauginti abi ankstesnės formulės dalis iš t u. Dėl to pasieksime išraišką, leidžiančią gauti pagrindinį IT parametrą:

U m x t u =S x W 1 x ∆V

Atkreipkite dėmesį, kad impulso srities reikšmė tiesiogiai priklauso nuo parametro ∆В.

Antra pagal svarbą IT veikimą apibūdinanti reikšmė yra indukcijos kritimas, jam įtakos turi tokie parametrai kaip magnetinės grandinės šerdies skerspjūvis ir magnetinis pralaidumas, taip pat ritės apsisukimų skaičius:

Čia:

• L 0 - indukcijos skirtumas;
• µ a – šerdies magnetinis pralaidumas;
• W 1 - pirminės apvijos apsisukimų skaičius;
• S yra šerdies skerspjūvio plotas;
• l cp - šerdies ilgis (perimetras) (magnetinė grandinė)
• B r – liekamosios indukcijos reikšmė;
• In max - didžiausios indukcijos vertės lygis.
• H m – magnetinio lauko stipris (maksimalus).

Atsižvelgiant į tai, kad IT induktyvumo parametras visiškai priklauso nuo šerdies magnetinio pralaidumo, skaičiavimas turi būti pagrįstas maksimalia µ a reikšme, kurią rodo įmagnetinimo kreivė. Atitinkamai, medžiagai, iš kurios pagaminta šerdis, parametro B r lygis, atspindintis likutinę indukciją, turėtų būti minimalus.

Vaizdo įrašas: Išsamus aprašymas impulsinio transformatoriaus veikimo principas

Remiantis tuo, juosta, pagaminta iš transformatoriaus plieno, idealiai tinka IT šerdies medžiagai. Taip pat galite naudoti permalloy, kuriame toks parametras kaip kvadrato koeficientas yra minimalus.

Ferito lydinio šerdys idealiai tinka aukšto dažnio IT, nes ši medžiaga turi mažus dinaminius nuostolius. Tačiau dėl mažo induktyvumo IT reikia padaryti didelių dydžių.

Impulsinio transformatoriaus skaičiavimas

Apsvarstykite, kaip reikia apskaičiuoti IT. Atkreipkite dėmesį, kad prietaiso efektyvumas yra tiesiogiai susijęs su skaičiavimų tikslumu. Kaip pavyzdį paimkime įprastą keitiklio grandinę, kuri naudoja toroidinio tipo IT.

Visų pirma, turime apskaičiuoti IT galios lygį, tam naudojame formulę: P \u003d 1,3 x P n.

R n reikšmė rodo, kiek energijos sunaudos apkrova. Po to apskaičiuojame bendrą galią (P gb), ji turi būti ne mažesnė už apkrovos galią:

Skaičiavimui reikalingi parametrai:

• S c - rodo toroidinės šerdies skerspjūvio plotą;
• S 0 - jo lango plotas (pavyzdžiui, ši ir ankstesnė reikšmė parodyta paveikslėlyje);

• B max yra didžiausia didžiausia indukcija, ji priklauso nuo to, kokios markės feromagnetinė medžiaga naudojama (atskaitos vertė paimta iš šaltinių, aprašančių ferito markių charakteristikas);
• f yra parametras, apibūdinantis dažnį, kuriuo įtampa konvertuojama.

Kitas žingsnis yra nustatyti pirminės apvijos Tr2 apsisukimų skaičių:

(rezultatai suapvalinti)

U I reikšmė nustatoma pagal išraišką:

U I \u003d U / 2-U e (U yra įtampos tiekimas į keitiklį; U e yra įtampos lygis, tiekiamas tranzistorių elementų V1 ir V2 emitteriams).

Mes pradedame skaičiuoti didžiausią srovę, praeinančią per pirminę IT apviją:

Parametras η yra lygus 0,8, tai yra efektyvumas, su kuriuo turi veikti mūsų keitiklis.

Apvijai naudojamos vielos skersmuo apskaičiuojamas pagal formulę:

Jei kyla problemų apibrėžiant pagrindinius IT parametrus, internete galite rasti teminių svetainių, kurios leidžia internetinis režimas apskaičiuokite bet kokius impulsinius transformatorius.

P.A. Koshelev, A.A. Tsariašvilis
Sankt Peterburgo elektrotechnikos universitetas "LETI", Sankt Peterburgas, Rusija

Apžvelgiamos esamos magnetinės medžiagos, naudojamos aukšto dažnio transformatorių šerdims. Nagrinėjama transformatoriaus modelio sukūrimo technika programoje Microcap 9. Pateikiamas vieno ciklo grįžtamojo keitiklio su aukšto dažnio transformatoriumi pagrindinių charakteristikų skaičiavimo pavyzdys, atliktas modeliavimas.

Raktažodžiai: Magnetinės medžiagos, Permalloy, vienpusis flyback konverteris..

Įvadas

Perjungiamieji maitinimo šaltiniai (SMPS) populiarėja dėl didelio efektyvumo, didelio galios tankio ir mažų svorio bei dydžio parametrų, didelio energijos tankio. Naudodami impulsų pločio moduliaciją (PWM), jie gali stabilizuoti įtampą plačiame diapazone.

Viena iš plačiausiai naudojamų mažos galios perjungimo maitinimo grandinių yra 1 paveiksle parodyta grįžtamojo keitiklio (FC) grandinė. Ši grandinė paverčia vieną nuolatinę įtampą kita, reguliuodama išėjimo įtampą impulso pločio moduliavimo (PWM) arba impulsinio dažnio moduliavimo būdu. (CHIM).

1 pav. Tipinė „flyback“ keitiklio schema

OP galios dalies veikimo būdas yra gana paprastas. Per laikotarpį, kai tranzistorius VT 1 yra atidarytas, srovė pradeda tiesiškai didėti pirminėje transformatoriaus apvijoje (TP). Antrinėje apvijoje srovė neteka dėl atvirkštinio diodo VD 1. Uždarius tranzistorių, antrinėje TR apvijoje pasikeičia įtampos poliškumas, joje pradeda tekėti srovė, kuri įkrauna išėjimo kondensatorių ir maitina apkrovą. Kitaip tariant, pirmoje laikotarpio dalyje OP transformatorius kaupia energiją šerdies magnetiniame lauke, kuri vėliau realizuojama apkrovoje.

PWM reikšmė yra tokia. Didėjant tranzistoriaus įjungimo būsenos trukmei, TP kaupia daugiau galios savyje, o tai reiškia, kad grandinės išėjimas bus daugiau įtampos. Taigi, reguliuojant tranzistoriaus įjungimo būsenos trukmę, galima valdyti grandinės išėjimo įtampą.

Dėl vyraujančių perjungimo maitinimo šaltinių, veikiančių aukštu dažniu, patartina peržiūrėti esamas RF TR magnetines medžiagas.

Ne visi feromagnetai tinka transformatorių ir droselių, ypač aukšto dažnio, gamybai. Tinkamiausios savybės, kurias turėtų turėti šios medžiagos:

Medžiaga turi būti lengvai įmagnetinama ir išmagnetinama, tai yra būti magnetiškai minkšta – turėti siaurą histerezės kilpą, mažą koercinę jėgą, aukštą pradinį ir didžiausią magnetinį pralaidumą;

Medžiaga turi turėti didelę soties indukciją, kuri leis kūrėjui sumažinti elektros gaminių dydį ir svorį;

Medžiaga turi turėti mažiausius įmanomus permagnetinimo ir sūkurinių srovių nuostolius;

Medžiaga turi turėti silpną magnetinių savybių priklausomybę nuo mechaninis įtempisįtempimo ir suspaudimo tipas;

Medžiaga turi maksimaliai išlaikyti savo magnetines charakteristikas, kintant temperatūrai, drėgmei ir laikui bėgant.

Daugumoje žinynų magnetinės medžiagos skirstomos į tris pagrindines grupes:

a) laidus - elektrinis plienas ir lydiniai (permalloyai);

b) puslaidininkinis – feritai;

c) dielektrikas – magnetodielektrikai.

Skirtingoms grupėms priklausančių medžiagų naudojimas turi savo ypatybes. Gaminant elektromagnetinius elementus, veikiančius dažniais nuo 50 Hz iki 10 kHz, naudojami elektriniai plienai, nuo 5 ... 10 iki 20 ... 30 kHz dažnių - elektriniai lydiniai, nuo kelių kilohercų ir aukštesnio dažnio - feritai ir magnetodielektrikai. Kai kurie vadinamųjų mikronų valcavimo gaminių elektrinių lydinių tipai veikia iki kelių šimtų kilohercų dažniais. Tačiau bet kuriuo atveju turime atsiminti, kad viršutinį medžiagos dažnį riboja nuostoliai joje dėl histerezės ir sūkurinių srovių.

Palyginkime dažniausiai naudojamas aukšto dažnio magnetines medžiagas: feritus, alsiferus ir prespermus.

Feritai dažniausiai naudojami jėgos impulsų technologijoje. Tai polikristaliniai daugiakomponenčiai junginiai, pagaminti naudojant specialią technologiją, viso cheminė formulė kuris MeFe2O3 (kur Me yra bet koks feromagnetas, pavyzdžiui, Mn, Zn, Ni). Būdami puslaidininkiai, feritai turi dideles savo elektrinės varžos vertes, viršijančias plieno varžą 50 ar daugiau kartų. Būtent ši aplinkybė leidžia naudoti feritus indukciniuose elementuose, veikiančiuose aukštu dažniu, nebijant, kad sūkurinių srovių nuostoliai gali smarkiai padidėti. Energetikos inžinerijoje plačiausiai naudojami buitiniai NM klasės mangano-cinko feritai ir HN klasės nikelio-cinko feritai. Renkantis vieną iš šių rūšių, pirmenybė, žinoma, turėtų būti teikiama NM klasės feritams, nes jie turi aukštesnę Curie temperatūrą (temperatūra, kurioje feromagnetai praranda savo feromagnetines savybes), todėl juos galima eksploatuoti daugiau. aukšta temperatūra perkaitimas. Mangano-cinko feritų histerezės nuostoliai yra daug mažesni nei nikelio-cinko feritų. NM klasės feritai pasižymi dideliu atsparumu mechaniniam poveikiui. Tačiau elektrinė varža NM klasės feritų yra mažiau nei HN klasės feritų, todėl pastarieji gali būti eksploatuojami didesniu dažniu. Mangano-cinko (NM) įmagnetinimo iš nikelio-cinko (NN) feritų kreivės parodytos 2 paveiksle.

1–4000 NM, 2–3000 NM, 3–2000 NM, 4–1000 NM, 5–2000 NM, 6–600 NM, 7–400 NM, 8–200 NM

2 pav. Mangano ir cinko (NM) įmagnetinimo kreivės
iš nikelio-cinko (HH) feritų

Alsiferiai yra magnetoelektrikų tipas, plačiai naudojamas galios impulsų technologijoje. Alsiferų magnetinio užpildo pagrindas yra Al-Si-Fe trijų komponentų lydinys (aliuminis, silicis, geležis). Vidaus pramonėje gaminami 6 rūšių alsiferiai, kurių santykinis pralaidumas yra nuo 22 iki 90, skirti darbui temperatūros diapazone nuo -60 iki +120 °C. 3 paveiksle pavaizduotos TCh-60, GCh-32, VCh-22 markių alsiferių įmagnetinimo kreivės.

Prespermos yra magnetodielektrikai, pagaminti Mo-permalloy pagrindu. Jie pagaminti iš smulkių metalo miltelių, kurių pagrindą sudaro daug nikelio turinčio permalijo, legiruoto su molibdenu. Spaustuvai turi didelį magnetinį pralaidumą ir mažus histerezės nuostolius. Vidaus pramonė sukūrė 10 prekinių ženklų netermokompensuotų presų ir tiek pat termokompensuotų. Kai kurių atstovų parametrai pateikti 1 lentelėje. Prie termokompensuotų prespermų žymėjimo pridedama raidė „K“. Skaičius prekės ženklo pavadinime yra vardinis magnetinis pralaidumas. Viršutinis MO-permalloy šerdies veikimo dažnis yra 100 kHz.

3 pav. Alsiferio įmagnetinimo kreivės
1-TCh-60, 2-GCh-32, 3-VCh-22 klasės.

1 lentelė - Buitinių presų parametrai

4 paveiksle parodytos labiausiai paplitusių prekinių ženklų prespermų įmagnetinimo kreivės.

4 pav. - a) prespermų įmagnetinimo kreivės;
b) išorinio lauko stiprumo pralaidumo pokyčių kreivės:
1 - MP-250; 2 - MP-140; 3 - MP-100; 4 - MP-60

Visi impulsiniai šaltiniai su indukciniais elementais pagal konversijos tipą gali būti suskirstyti į dvi dideles klases: šaltinius su transformatoriais ir šaltinius su energijos kaupimu indukciniame elemente ir vėlesniu jo įgyvendinimu apkrovoje. Pirmieji apima įtampos keitiklių tiltines ir pusiau tiltines grandines, vieno ciklo tiesioginio keitiklio grandinę. Į antrąjį - sumažinimo ir padidinimo stabilizatoriai, įvairūs vieno ir dviejų ciklų keitikliai, ypač vieno ciklo grįžtamojo keitiklio grandinė.

Pirmuoju atveju, pagal TR apvijos EMF skaičiavimo formulę (1), indukcinio elemento matmenis labai veikia V. m - didžiausia soties indukcija šerdies medžiagoje.

Antruoju atveju pagal (11) formulę didžiausią įtaką indukcinio elemento matmenims turi H maks - didžiausio magnetinio lauko stiprio šerdyje vertė. Grubiai tariant, prasmė H maks apibūdina šerdies medžiagos gebėjimą kaupti energiją.

Taigi, naudojant vieno ciklo keitiklio tiesioginę grandinę, būtina pasirinkti medžiagą su didžiausia soties indukcija, o atgalinės grandinės atveju - su didžiausiu magnetinio lauko stipriu šerdies viduje. Alsiferiai ir prespermos turi didžiausią magnetinio lauko stiprumą, tačiau alsiferiai turi didesnį histerezės plotą, vadinasi, jie turės didelius nuostolius. Todėl pagrindinei medžiagai pasirinksime MP seriją.

Literatūra

1. Niveltas G.S., Mazelis K.B. ir kt.Radioelektroninės įrangos maitinimo šaltiniai: Handbook, red. Naiveltas G.S. - M.: Radijas ir ryšiai, 1985. - 576 p.

2. Berezinas O.K., Kostnikovas V.G., Šachnovas V.A. REA maitinimo šaltiniai. - M.: "Trys L", 2000. - 400 p.

3. Irving M. Gottlieb maitinimo šaltiniai, perjungimo reguliatoriai, inverteriai ir keitikliai, 2 leidimas. – McGraw-Hill, 1994 m

4. Semenovas B. Yu. Galios elektronika: nuo paprastos iki sudėtingos. – M.: SOLON-Press, 2005. – 416 p.: iliustr. (Serija "Bibliotekos inžinierius")

5. http://rusgates.ru/ Oficiali magnetinių šerdžių gamintojo svetainėUAB „Ferropribor“ (LLC „Neva-Ferrit“ ir LLC „Magnit“ dukterinės įmonės)

6. Maitinimo šaltinių perjungimo mikroschemos ir jų taikymas. 2 leidimas, red. ir papildomas - M .: Leidykla „Dodeka- XXI“, 2001. - 608 p.

7. Amelina M.A., Amelin S.A. Grandinės modeliavimo programa Mikro dangtelis 8. -M.: Karštoji linija-Telecom, 2007. - 464 p. nesveikas.

Bibliografinė nuoroda į straipsnį:
P.A. Koshelev, A.A. Tsariashvili Aukšto dažnio transformatoriaus, kaip vieno ciklo grįžtamojo keitiklio, apskaičiavimas ir modeliavimas // Internetinis elektrikas: energetikos inžinerija. Naujos technologijos, 2014..php?id=134 (Prisijungimo data: 2019-08-25)