A predsa som bol pozvaný! Teraz pôjde práca s článkami rýchlejšie. Pôvodne som chcel urobiť z obvodov nejakého bloku tému ďalšej časti, ale čo čakať? Ale potom si spomenul na svoju školskú mladosť a veľmi veľký problém, ktorému čelil - ako vyrobiť zariadenie, ktoré som v tej dobe šelmy nepoznala - pulzný transformátor . Prešlo desať rokov a ja chápem, že mnohí (nielen začínajúci) rádioamatéri, elektroniki a študenti majú takéto ťažkosti - jednoducho sa ich boja a v dôsledku toho sa snažia vyhýbať výkonným spínaným zdrojom (ďalej IIP).
Po týchto úvahách som dospel k záveru, že prvá téma by mala byť o transformátore a o ničom inom! Ešte by som mal výhradu: čo mám na mysli pod pojmom "výkonné SMPS" - sú to výkony od 1 kW a vyššie, alebo v prípade milencov aspoň 500 wattov.

Obrázok 1 - Tu je taký 2 kW transformátor pre H-most, skončíme

Veľká bitka alebo aký materiál zvoliť?

Keď som raz do svojho arzenálu zaviedol impulznú technológiu, myslel som si, že transformátory môžu byť vyrobené len na ferite, ktorý je dostupný pre každého. Po zhromaždení prvých návrhov som sa rozhodol ako prvú vec posúdiť skúsenejšími súdruhmi a veľmi často som počul nasledujúcu frázu: "Váš ferit je na hovno nie je najlepším materiálom pre tepovač". Okamžite som sa rozhodol, že od nich zistím, aká alternatíva sa mu dá oponovať a povedali mi - alsifer alebo ako sa to volá syndast.

Prečo je taký dobrý a je naozaj lepší ako ferit?

Najprv sa musíte rozhodnúť, čo by mal takmer ideálny materiál pre transformátor dokázať:
1) musí byť mäkké magnetické, to znamená, že sa ľahko magnetizuje a demagnetizuje


Obrázok 2 - Hysterézne cykly feromagnetík: 1) tvrdý cyklus, 2) mäkký cyklus

2) materiál musí mať čo najvyššiu indukciu saturácie, čím sa buď zmenší rozmery jadra, alebo pri ich zachovaní zvýši výkon

Sýtosť

Fenomén nasýtenia transformátora spočíva v tom, že napriek zvýšeniu prúdu vo vinutí sa magnetický tok v jadre po dosiahnutí určitej maximálnej hodnoty prakticky nemení.
V transformátore vedie režim nasýtenia k tomu, že prenos energie z primárneho do sekundárneho vinutia je čiastočne zastavený. Normálna prevádzka transformátora je možná len vtedy, keď sa magnetický tok v jeho jadre mení úmerne so zmenou prúdu v primárne vinutie. Na splnenie tejto podmienky je potrebné, aby jadro nebolo v stave nasýtenia, a to je možné len vtedy, keď jeho objem a prierez nie sú menšie ako presne definovaná hodnota. Preto čím väčší je výkon transformátora, tým väčšie musí byť jeho jadro.

3) materiál by mal mať čo najmenšie straty pre reverzáciu magnetizácie a Foucaultove prúdy

4) vlastnosti materiálu by sa pod vonkajším vplyvom nemali výrazne meniť: mechanické sily (stlačenie alebo ťah), zmeny teploty a vlhkosti.

Teraz zvážte vlastnosti feritu a ako spĺňa vyššie uvedené požiadavky.

Ferit je polovodič, čo znamená, že má svoj vlastný vysoký elektrický odpor. To znamená, že pri vysokých frekvenciách vznikajú straty vírivými prúdmi (prúdy Foucault) bude dosť nízka. Ukazuje sa, že aspoň jedna z podmienok z vyššie uvedeného zoznamu už bola splnená. Pohni sa…
Ferity sú tepelne stabilné a nie stabilné, ale tento parameter nie je pre SMPS rozhodujúci. Je dôležité, aby ferity stabilne pracovali v teplotnom rozsahu od -60 do +100 °C, a to je prípad najjednoduchších a najlacnejších značiek.


Obrázok 3 - Magnetizačná krivka pri frekvencii 20 kHz pri rôznych teplotách

A nakoniec najdôležitejší bod - na grafe vyššie sme videli parameter, ktorý určí takmer všetko - saturačná indukcia. Pre ferit sa zvyčajne berie ako 0,39 T. Stojí za to pamätať, že za rôznych podmienok sa tento parameter zmení. Závisí to od frekvencie aj od prevádzkovej teploty a od ďalších parametrov, no na prvé dva treba klásť osobitný dôraz.

Záver: feritový nishtyak! ideálne pre naše účely.

Pár slov o alsifera a ako sa líši

1) alsifer pracuje v trochu väčšom širokom rozsahu teplôt: od -60 do +120 ° C - je to vhodné? Ešte lepšie ako ferit!
2) hysterézny stratový koeficient alsifers je konštantný len v slabých poliach (pri malom výkone), v silnom poli rastú a veľmi silno - to je veľmi vážne mínus, najmä pri výkonoch nad 2 kW, takže tu stráca .
3) indukcia saturácie až 1,2 T!, 4-krát viac ako ferit! - hlavným parametrom je už predbiehanie, ale nie všetko je také jednoduché ... Samozrejme, táto výhoda nikam nevedie, ale bod 2 ju oslabuje a veľmi - určite plus.

Záver: alsifer je lepší ako ferit, v tomto strýkovi mi neklamali.

Výsledok bitky: každý, kto si prečíta vyššie uvedený popis, povie alsifer dajte nám! A je to tak správne ... ale skúste nájsť alsifer jadro s celkovým výkonom 10 kW? Tu sa človek zvyčajne zastaví, ukáže sa, že nie sú zvlášť v predaji, a ak áno, objednajte si priamo od výrobcu a cena vás vystraší.
Ukazuje sa, že používame ferit, najmä ak ho hodnotíme ako celok, potom stráca veľmi málo ... ferit sa hodnotí relatívne k alsiferu v "8 z 10 papagájov."

Chcel som sa obrátiť na svojho milovaného matana, ale rozhodol som sa to neurobiť, pretože. Myslím si, že +10 000 znakov k článku je zbytočných. Knihu s veľmi dobrými výpočtami od B. Semenova "Výkonová elektronika: od jednoduchej po zložitú" môžem len odporučiť. Nevidím zmysel prerozprávať jeho výpočty s nejakými dodatkami.

A tak pristúpime k výpočtu a výrobe transformátora

Najprv si chcem okamžite pripomenúť veľmi vážny moment - medzeru v jadre. Dokáže „zabiť“ všetku silu alebo pridať ďalších 30 – 40 %. Chcem vám pripomenúť, čo robíme H-mostíkový transformátor, a to sa týka - forwardových konvertorov (v buržoáznom forwarde). To znamená, že medzera by mala byť ideálne 0 mm.
Raz, počas štúdia 2-3 kurzu, som sa rozhodol zostaviť zvárací invertor, obrátil som sa na topológiu invertorov Kemppi. Tam som videl v transformátoroch medzeru 0,15 mm. Zaujímalo ma, na čo je. Nepristúpil som k učiteľom, ale vzal som to a zavolal som do ruského zastúpenia Kemppi! Čo stratiť? Na moje prekvapenie som bol spojený s obvodným inžinierom a povedal mi niekoľko teoretických bodov, ktoré mi umožnili „vyliezť“ za strop 1 kW.
Ak v skratke - medzera 0,1-0,2 mm je nutnosťou! To zvyšuje rýchlosť demagnetizácie jadra, čo umožňuje čerpať viac energie cez transformátor. Maximálny efekt z takejto finty s ušami medzera dosiahnutá v topológii "šikmý most", kde zavedenie medzery 0,15 mm dáva zvýšenie o 100 %! V našom H-most tento nárast je miernejší, ale myslím, že ani 40-60% nie je zlé.

Na výrobu transformátora potrebujeme nasledujúcu súpravu:

a)
Obrázok 4 - Feritové jadro E70 / 33/32 vyrobené z materiálu 3C90 (mierne najlepší analóg N87)

b)
Obrázok 5 - Rám pre jadro E70/33/32 (podľa toho, čo je väčšie) a tlmivku zo striekaného železa D46

Celkový výkon takéhoto transformátora je 7,2 kW. Potrebujeme takú rezervu, aby sme zabezpečili štartovacie prúdy 6-7 krát vyššie ako nominálne (600% podľa špecifikácie). Takéto rozbehové prúdy platia len pre asynchrónne motory, ale treba brať do úvahy všetko!
Zrazu sa „vynoril“ istý plyn, ktorý bude potrebný v našej ďalšej schéme (až 5 kusov), a preto som sa rozhodol ukázať, ako ho navíjať.

Ďalej musíte vypočítať parametre vinutia. Používam program od známeho priateľa v určitých kruhoch Starichok51 . Človek s veľkými znalosťami a vždy pripravený učiť a pomáhať, za čo mu ďakujem – svojho času pomáhal vydať sa správnou cestou. Program sa volá Vynikajúce IT 8.1 .

Uvádzam príklad výpočtu pre 2 kW:


Obrázok 6 - Výpočet impulzného transformátora pre 2 kW zosilňovací mostíkový obvod

Ako vypočítať:

1) Zvýraznené červenou farbou. Toto sú vstupné parametre, ktoré sú zvyčajne predvolene nastavené:
a) maximálna indukcia. Pamätajte, že pre ferit je to 0,39 T, ale náš transformátor pracuje na dostatočne vysokej frekvencii, takže program sa nastaví na 0,186. Ide o indukciu sýtosti v najhorších podmienkach vrátane ohrevu až na 125 stupňov
b) frekvenciu konverzie, ktorú nastavujeme a ako ju určujeme na diagrame, bude v nasledujúcich článkoch. Táto frekvencia by mala byť od 20 do 120 kHz. Ak menej - budeme počuť prácu tranzu a píšťalky, ak je vyššia, potom naše kľúče (tranzistory) bude mať veľké dynamické straty. A kľúče IGBT, dokonca aj drahé, fungujú až do 150 kHz
c) koeficient. výplň okien - dôležitý parameter, pretože miesto na ráme a jadre je obmedzené, nemali by ste to robiť viac ako 0,35, inak sa vinutia nezmestia
d) prúdová hustota - tento parameter môže byť až 10 A / mm 2. Toto je maximálny prúd, ktorý môže pretekať vodičom. Optimálna hodnota je 5-6 A / mm 2 - v náročných prevádzkových podmienkach: slabé chladenie, stála prevádzka pri plnom zaťažení atď. 8-10 A / mm 2 - môžete nastaviť, či je vaše zariadenie dokonale odvetrávané a stojí viac ako 9000 niekoľko chladičov.
e) príkon. Pretože vypočítame transformátor pre DC->DC 48V až 400V, potom nastavíme vstupné napätie ako vo výpočte. Odkiaľ sa vzalo číslo. Vo vybitom stave dáva batéria 10,5V, ďalšie vybíjanie - pre zníženie životnosti vynásobte počtom batérií (4ks) a dostanete 42V. Zoberme si s rezervou 40V. 48V sa odoberá z produktu 12V * 4 ks. 58V vychádza z úvahy, že v nabitom stave má batéria napätie 14,2-14,4V a analogicky vynásobíme 4.

2) Zvýraznené modrou farbou.
a) nastavte 400V, pretože toto sú zásoby pre spätná väzba pre napätie a pre rezanie sínusu je potrebných minimálne 342V
b) menovitý prúd. Vyberáme z úvahy 2400 W / 220 (230) V = 12A. Ako vidíte, všade beriem maržu minimálne 20%. To je to, čo robí každý sebaúcty výrobca kvalitného vybavenia. V ZSSR bola takáto rezerva referenčných 25 % aj pre väčšinu ťažké podmienky. Prečo je 220 (230) V výstupné napätie už čistého sínusu.
c) minimálny prúd. Vyberá sa z reálnych podmienok, tento parameter ovplyvňuje veľkosť výstupnej tlmivky, teda čím väčší minimálny prúd, tým menšia tlmivka, a teda aj lacnejšie zariadenie. Opäť som zvolil najhoršiu možnosť 1A, to je prúd na 2-3 žiarovky alebo 3-4 routre.
d) pokles na diódy. Pretože Keďže na výstupe budeme mať vysokorýchlostné diódy (ultrarýchle), tak úbytok na nich je v najhorších podmienkach (prekročenie teploty) 0,6V.
e) priemer drôtu. Raz som si kúpil 20 kg medenú cievku na takýto prípad a práve s priemerom 1 mm. Tu uvádzame ten, ktorý máte. Neodporúčam vám nastaviť len viac ako 1,18 mm, pretože začína sa prejavovať efekt pokožky

Efekt pokožky

Kožný efekt - efekt znižovania amplitúdy elektromagnetických vĺn, keď prenikajú hlboko do vodivého média. V dôsledku tohto efektu napr. striedavý prúd vysoká frekvencia pri prietoku vodičom nie je rozložená rovnomerne po priereze, ale hlavne v povrchovej vrstve.
Ak hovoríme nie ako Google, ale v mojom kolektívnom farmárskom jazyku, tak ak zoberieme dirigenta veľkej sekcie, tak sa to nepoužije úplne, pretože. prúdy s vyššou frekvenciou tečú po povrchu a stred vodiča bude "prázdny"

3) Zvýraznené zelenou farbou. Všetko je tu jednoduché - plánujeme mať topológiu „plného mosta“ a vybrať ju.

4) Zvýraznené oranžovou farbou. Existuje proces výberu jadra, všetko je intuitívne. V knižnici je už veľké množstvo štandardných jadier, ako je tá naša, ale ak sa dá niečo doplniť zadaním rozmerov.

5) Zvýraznené fialovou farbou. Výstupné parametre s výpočtami. Koeficient som zvýraznil v samostatnom okne. vyplnenie okna, pamätajte - nie viac ako 0,35 a najlepšie nie viac ako 0,3. Uvádzajú sa aj všetky potrebné hodnoty: počet závitov primárneho a sekundárneho vinutia, počet drôtov s vopred určeným priemerom v „pletení“ na navíjanie.
Uvádzajú sa aj parametre pre ďalší výpočet výstupnej tlmivky: indukčnosť a zvlnenie napätia.

Teraz musíte vypočítať výstupný induktor. Je potrebné na vyhladenie zvlnenia, ako aj na vytvorenie "jednotného" prúdu. Výpočet sa vykonáva v programe toho istého autora a je tzv DrosselRing 5.0. Uvediem výpočet pre náš transformátor:


Obrázok 7 - Výpočet výstupnej tlmivky pre stupňovitý DC-DC menič

V tomto výpočte je všetko jednoduchšie a prehľadnejšie, funguje na rovnakom princípe, výstupné údaje: počet závitov a počet drôtov v opletení.

Etapy výroby

Teraz máme všetky údaje na výrobu transformátora a tlmivky.
Hlavným pravidlom pre navíjanie impulzného transformátora je, že všetky vinutia bez výnimky musia byť navinuté v jednom smere!

1. fáza:

Obrázok 8 - Proces navíjania sekundárneho (vysokonapäťového) vinutia

Na rám navinieme požadovaný počet závitov v 2 drôtoch s priemerom 1 mm. Smer navíjania si pamätáme, ale skôr si ho označíme fixkou na ráme.

2. fáza:

Obrázok 9 - Izolujte sekundárne vinutie

Sekundárne vinutie izolujeme fluoroplastovou páskou hrúbky 1 mm, takáto izolácia znesie minimálne 1000 V. Dodatočne naimpregnujeme aj lakom, to je ďalších + 600V k izolácii. Ak tam nie je žiadna fluoroplastová páska, potom ju izolujeme obyčajnou inštalatérskou penou v 4-6 vrstvách. Ide o ten istý fluoroplast s hrúbkou len 150-200 mikrónov.

3. fáza:

Obrázok 10 - Začneme navíjať primárne vinutie, prispájkujeme drôty k rámu
Sekundárnym vinutím navíjame jedným smerom!

4. fáza:

Obrázok 11 - Zobrazujeme koniec primárneho vinutia

Navíja vinutie, izolujeme ho rovnakou fluoroplastovou páskou. Je tiež žiaduce namočiť lakom.

5. fáza:


Obrázok 12 - Naimpregnujeme lakom a prispájkujeme "chvost". Navíjanie je dokončené
6. fáza:

Obrázok 13 - Vinutie a izoláciu transformátora dokončíme lepiacou páskou s finálnou impregnáciou v laku

Kiper páska

Kiper páska - bavlnený (menej často hodváb alebo polohodváb) prámik vyrobený z kiper tkaniny so šírkou 8 až 50 mm, keprová alebo diagonálna väzba; ťažké, bielené alebo jednofarebné. Materiál pásky je vďaka väzbe vysoko hustý, je hrubší ako jej najbližší náprotivok - kaliko páska - vďaka použitiu hrubších nití.
Ďakujem wikipedia.

7. fáza:


Obrázok 14 - Takto vyzerá hotová verzia transformátora

Medzera 0,15 mm sa nastaví počas procesu lepenia vložením vhodnej fólie medzi polovice jadra. Najlepšou možnosťou je fólia na tlač. Jadro sa lepí momentovým lepidlom (dobré) alebo epoxidovou živicou. 1. možnosť je po stáročia, 2. umožňuje v takom prípade rozobrať transformátor bez poškodenia, napríklad ak potrebujete previnúť ďalšie vinutie alebo pridať otáčky.

Vinutie tlmivky

Teraz je analogicky potrebné navinúť induktor, samozrejme, navíjanie na toroidné jadro je ťažšie, ale táto možnosť bude kompaktnejšia. Všetky údaje máme z programu, materiál jadra je atomizované železo resp permalloy. Indukcia nasýtenia tohto materiálu je 0,55 T.

1. fáza:


Obrázok 15 - Prsteň omotáme fluoroplastovou páskou

Táto operácia vám umožní vyhnúť sa prípadu s poruchou vinutia na jadre, je to zriedkavé, ale sme za kvalitu a robíme to pre seba!

2. fáza:

Obrázok 16 - Navinieme potrebný počet závitov a izolujeme

V tomto prípade sa počet závitov nezmestí do jednej vrstvy vinutia, preto je potrebné po navinutí prvej vrstvy izolovať a navinúť druhú vrstvu s následnou izoláciou.

3. fáza:

Obrázok 17 - Po druhej vrstve izolujte a napustite lakom

Epilóg

Dúfam, že môj článok vás naučí proces výpočtu a výroby impulzného transformátora, ako aj niektoré teoretické predstavy o jeho prevádzke a materiáloch, z ktorých je vyrobený. Túto časť som sa snažil nezaťažovať zbytočnou teóriou, všetko bolo obmedzené na minimum a zamerané výlučne na praktické záležitosti. A čo je najdôležitejšie pre kľúčové vlastnosti ktoré ovplyvňujú výkon, ako je vôľa, smer navíjania atď.
Pokračovanie nabudúce...

Drahí kolegovia!!

Už som hovoril o tom, ako postaviť pulzný transformátor na feritovom krúžku v mojich lekciách. Teraz vám poviem, ako vyrábam transformátor na feritovom jadre v tvare W. Používam na to ferity vhodnej veľkosti zo starých „sovietskych“ zariadení, starých počítačov, z televízorov a iných elektrických zariadení, ktoré mám „na požiadanie“ povaľované v rohu.

Pre UPS podľa schémy dvojtaktného polomostového generátora je napätie na primárnom vinutí transformátora podľa schémy 150 voltov, pri zaťažení odoberieme 145 voltov. Sekundárne vinutie je vyrobené podľa schémy celovlnnej rektifikácie so stredným bodom.
Pozri diagram.

Uvediem príklady výpočtu a výroby transformátorov pre UPS s nízkym výkonom 20 - 50 wattov pre tento obvod. Transformátory tohto výkonu používam v spínaných zdrojoch pre moje LED svietidlá. Schéma transformátora nižšie. Je potrebné dbať na to, aby zložené z dvoch polovíc W - jadro nemalo medzeru. Magnetické jadro s medzerou sa používa iba v jednocyklových UPS.

Tu sú dva príklady výpočtu typického transformátora pre rôzne potreby. V zásade majú všetky transformátory pre rôzne kapacity rovnakú metódu výpočtu, takmer rovnaké priemery drôtov a rovnaké metódy vinutia. Ak potrebujete transformátor pre UPS s výkonom do 30 wattov, potom je to prvý príklad výpočtu. Ak potrebujete UPS s výkonom do 60 wattov, potom druhý príklad.

Prvý príklad.

Vyberajme z feritových jadier č. 17, Ш - tvarované jadro Ш7,5 × 7,5. Plocha prierezu strednej tyče Sk = 56 mm.sq. \u003d 0,56 cm.sq
Okno So = 150 mm2 Odhadovaný výkon 200 wattov.
Počet závitov na 1 volt tohto jadra bude: n = 0,7 / Sk = 0,7 / 0,56 = 1,25 závitu.
Počet závitov v primárnom vinutí transformátora bude: w1 \u003d n x 145 \u003d 1,25 x 145 \u003d 181,25. Urobme 182 zákrut.
Pri výbere hrúbky drôtu pre vinutia som postupoval z tabuľky "".
V mojom transformátore som použil v primárnom vinutí drôt s priemerom 0,43 mm. (drôt s veľkým priemerom sa do okna nezmestí). Má plochu prierezu S = 0,145 mm2. Prípustný prúd(pozri tabuľku) I = 0,29 A.
Výkon primárneho vinutia bude: P \u003d V x I \u003d 145 x 0,29 \u003d 42 wattov.
Na vrch primárneho vinutia musí byť umiestnené spojovacie vinutie. Na výstupe by malo byť napätie v3 = 6 voltov. Počet závitov bude: w3 = n x v3 = 1,25 x 6 = 7,5 otáčky. Urobme 7 otočení. Priemer drôtu 0,3 - 0,4 mm.
Potom sa navinie sekundárne vinutie w2. Počet závitov sekundárneho vinutia závisí od napätia, ktoré potrebujeme. Sekundárne vinutie, napríklad pri 30 voltoch, pozostáva z dvoch rovnakých polovičných vinutí, w3-1 a w3-2).
Prúd v sekundárnom vinutí, berúc do úvahy účinnosť (k \u003d 0,95) transformátora: I \u003d k x P / V \u003d 0,95 x 42 wattov / 30 voltov \u003d 1,33 A;
Vyberme drôt pre tento prúd. Použil som drôt, ktorý som mal na sklade, s priemerom 0,6 mm. Jeho S = 0,28 mm2
Prípustný prúd každého z dvoch polovičných vinutí je I = 0,56 A. Keďže tieto dve sekundárne polovičné vinutia spolupracujú, celkový prúd je 1,12 A, čo sa mierne líši od menovitého prúdu 1,33 A.
Počet závitov v každom polovičnom vinutí pre napätie 30 voltov: w2,1 \u003d w2,2 \u003d n x 30 \u003d 1,25 x 30 \u003d 37,5 vit.
Urobme 38 otáčok v každom polovičnom navinutí.
Výkon na výstupe transformátora: Pout \u003d V x I \u003d 30 V x 1,12 A \u003d 33,6 wattov, čo je, berúc do úvahy straty v drôte a jadre, celkom normálne.

Všetky vinutia: primárne, sekundárne a komunikačné vinutie dokonale zapadajú do okna So = 150 mm.kv.

Sekundárne vinutie tak môže byť navrhnuté pre akékoľvek napätie a prúd v rámci daného výkonu.

Druhý príklad.
Teraz poďme experimentovať. Pridajme dve rovnaké jadrá č.17, Š 7,5 x 7,5.

V tomto prípade sa plocha prierezu magnetického obvodu "Sk" zdvojnásobí. Sk \u003d 56 x 2 \u003d 112 mm.sq. alebo 1,12 cm.sq.
Plocha okna zostane rovnaká "So" = 150 mm2. Indikátor n (počet závitov na 1 volt) sa zníži. n \u003d 0,7 / Sk \u003d 0,7 / 1,12 \u003d 0,63 vit./volt.
Preto bude počet závitov v primárnom vinutí transformátora:
w1 \u003d n x 145 \u003d 0,63 x 145 \u003d 91,35. Urobme 92 zákrut.

Vo vinutí spätnej väzby w3 pre 6 voltov to bude: w3 \u003d n x v3 \u003d 0,63 x 6 \u003d 3,78 otáčky. Urobme 4 otáčky.
Zoberme si napätie sekundárneho vinutia, ako v prvom príklade, rovné 30 voltom.
Počet závitov sekundárnych polovičných vinutí, každé 30 voltov: w2,1 \u003d w2,2 \u003d n x 30 \u003d 0,63 x 30 \u003d 18,9. Urobme 19 zákrut.
Na primárne vinutie som použil drôt s priemerom 0,6 mm. : prierez drôtu 0,28 mm2, prúd 0,56 A.
S týmto drôtom bude výkon primárneho vinutia: P1 \u003d V1 x I \u003d 145 V x 0,56 A \u003d 81 wattov.
Sekundárne vinutie som navinul drôtom s priemerom 0,9 mm. 0,636 mm2 pre prúd 1,36 ampéra. Pre dve polovičné vinutia je prúd v sekundárnom vinutí 2,72 ampéra.
Výkon sekundárneho vinutia P2 \u003d V2 x I \u003d 30 x 2,72 \u003d 81,6 wattov.
Drôt s priemerom 0,9 mm. trochu veľký, sedí s veľkou rezervou, nie je zlý.

Používam navíjací drôt s rýchlosťou 2 A na milimeter štvorcový (takto sa zohrieva menej a pokles napätia na ňom bude menší), hoci všetky „továrne“ transformátory sú navinuté rýchlosťou 3 - 3,5 A za štvorcových mm. a nainštalujte ventilátor na chladenie vinutí.
Všeobecný záver z týchto výpočtov je:
- pri pridaní dvoch rovnakých jadier v tvare W sa plocha "Sk" zdvojnásobí s rovnakou plochou okna "So".
- počet závitov vinutia (v porovnaní s prvou možnosťou) sa mení.
- primárne vinutie w1 zo 182 otáčok sa zníži na 92 ​​otáčok;
- sekundárne vinutie w2 sa zníži z 38 otáčok na 19 otáčok.

To znamená, že v rovnakom okne „So“ so znížením počtu závitov vo vinutí je možné umiestniť hrubší drôt vinutia, to znamená zdvojnásobiť skutočný výkon transformátora.

Navinul som také trafo, so skladanými žilkami č.17, vyrobil som na ne rám.

Treba mať na pamäti, že transformátory prvý a druhý dá sa napríklad použiť pri menšej záťaži, do 0 wattov. UPS má celkom dobré a stabilné napätie.

Porovnaj vzhľad transformátory: príklad-1, s jedným jadrom a príklad-2, s dvoma zloženými jadrami. Skutočné rozmery transformátorov sa mierne líšia.

Analýza feritových jadier #18 a #19 je podobná ako v predchádzajúcich príkladoch.
Všetky nami vykonané výpočty sú teoretické odhady. V skutočnosti je získanie takejto energie z UPS na transformátoroch týchto veľkostí dosť ťažké. Do platnosti vstupujú vlastnosti konštrukcie obvodov samotných spínacích zdrojov. Schéma.
Výstupné napätie (a tým aj výstupný výkon) závisí od mnohých faktorov:
- kapacita sieťového elektrolytického kondenzátora C1,
- kontajnery C4 a C5,
- poklesy výkonu vo vodičoch vinutia av samotnom feritovom jadre;
- poklesy výkonu na kľúčových tranzistoroch v generátore a na výstupných diódach usmerňovača.
Celková účinnosť "k" takýchto spínaných zdrojov je asi 85%.
Toto číslo je stále lepšie ako v prípade usmerňovača s transformátorom s oceľovým jadrom, kde k = 60 %. Napriek tomu, že rozmery a hmotnosť UPS na ferite sú podstatne menšie.

Poradie montáže feritového W - transformátora.

Používa sa hotový alebo zmontovaný - nový rám sa vyrába na rozmery jadra.
Ako urobiť "" nájdete tu. Hoci tento článok hovorí o ráme pre transformátor s oceľovým jadrom, popis je celkom vhodný pre náš prípad.
Rám musí byť umiestnený na drevenom tŕni. Navíjanie transformátora sa vykonáva ručne.
Primárne vinutie sa najskôr navinie na rám. Otočte, aby ste otočili, naplní sa prvý rad, potom vrstva tenkého papiera, lakovaná látka, potom druhý rad drôtu atď. Na začiatok a koniec drôtu sa navlečie tenká PVC hadička (možno použiť izoláciu od montážneho drôtu), aby drôt vystužil, aby sa neodlomil.
Na primárne vinutie sa nanesú dve vrstvy papiera (izolácia medzi vinutiami), potom je potrebné navinúť závity vinutia spojky w3. Návin w3 má málo otáčok, a preto je umiestnený na okraji rámu. Potom sa použijú otáčky sekundárneho vinutia. Tu je žiaduce pôsobiť tak, aby závity sekundárneho vinutia w2 neboli umiestnené na vrchu závitov w3. V opačnom prípade môže dôjsť k poruchám v spínanom zdroji.
Navíjanie sa vykonáva okamžite dvoma drôtmi (dve polovičné vinutia), otočením v rade, potom vrstvou papiera alebo lepiacej pásky a druhým radom dvoch drôtov. Na konce drôtu nemôžete dať PVC trubicu, pretože. Drôt je hrubý a nezlomí sa. Hotový rám sa vyberie z tŕňa a nasadí sa na feritové jadro. Vopred skontrolujte, či jadro neobsahuje medzeru.
Ak je rám pevne na jadre, buďte veľmi opatrní, ferit sa veľmi ľahko zlomí. Zlomené jadro je možné prilepiť. Lepím lepidlom PVA, nasleduje sušenie.
Zostavený feritový transformátor je kvôli pevnosti stiahnutý na konci páskou. Je potrebné zabezpečiť, aby sa konce polovíc jadra zhodovali bez medzery a posunu.

Ako vypočítať a navinúť impulzný transformátor pre napájanie polovičného mostíka?

Ide o „lenivé navíjanie“. To je situácia, keď je príliš lenivý počítať zákruty. https://website/

Najzaujímavejšie videá na Youtube

Výber typu magnetického obvodu.

Najuniverzálnejšími magnetickými jadrami sú pancierové jadrá v tvare W a miskovitého tvaru. Môžu byť použité v akomkoľvek spínanom zdroji, vďaka možnosti nastavenia medzery medzi časťami jadra. My však ideme navíjať pulzný transformátor pre push-pull polomostíkový menič, ktorého jadro nepotrebuje medzeru a preto bude prstencový magnetický obvod perfektne pasovať. https://website/

Pre prstencové jadro nie je potrebné vyrábať rám a robiť navíjacie zariadenie. Jediné, čo musíte urobiť, je urobiť jednoduchý raketoplán.

Na obrázku je feritové magnetické jadro M2000NM.

Štandardnú veľkosť prstencového magnetického obvodu je možné identifikovať podľa nasledujúcich parametrov.

D je vonkajší priemer krúžku.

d je vnútorný priemer krúžku.

Získanie počiatočných údajov pre jednoduchý výpočet impulzného transformátora.

Napájacie napätie.

Pamätám si, že keď cudzinci ešte nesprivatizovali naše rozvodné siete, ja som staval impulzný blok výživa. Práce sa pretiahli do noci. Počas posledných testov sa zrazu ukázalo, že kľúčové tranzistory sa začali veľmi zahrievať. Ukázalo sa, že sieťové napätie v noci vyskočilo až na 256 voltov!

Samozrejme, 256 voltov je príliš veľa, ale nemali by ste sa sústrediť ani na GOST 220 + 5% -10%. Ak zvolíte pre maximálne napätie siete 220 voltov + 10 %, potom:

242 * 1,41 = 341,22 V(uvažujeme hodnotu amplitúdy).

341,22 - 0,8 * 2 ≈ 340 V(odčítajte pokles cez usmerňovač).

Indukcia.

Približnú hodnotu indukcie určíme podľa tabuľky.

Príklad: M2000NM - 0,39T.

Frekvencia.

Frekvencia generovania meniča s vlastným budením závisí od mnohých faktorov vrátane veľkosti zaťaženia. Ak zvolíte 20-30 kHz, potom je nepravdepodobné, že urobíte veľkú chybu.

Hraničné frekvencie a indukčné hodnoty rozšírených feritov.

Mangánovo-zinkové ferity.

Parameter	Feritová trieda
	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

Nikel-zinkové ferity.

Parameter	Feritová trieda
	200 NN	1000 NN	600 NN	400 NN	200 NN	100 NN
Medzná frekvencia pri tg δ ≤ 0,1, MHz	0,02	0,4	1,2	2,0	3,0	30
Magnetická indukcia B pri Hm = 800 A/m, T	0,25	0,32	0,31	0,23	0,17	0,44

Ako si vybrať feritové prstencové jadro?

Približnú veľkosť feritového prstenca si môžete zvoliť pomocou kalkulačky na výpočet impulzných transformátorov a sprievodcu feritovými magnetickými jadrami. Obe nájdete v .

Údaje navrhovaného magnetického obvodu a údaje získané v predchádzajúcom odseku zadáme do formulára kalkulačky, aby sme určili celkový výkon jadra.

Rozmery krúžku by ste nemali voliť blízko maximálnemu zaťažovaciemu výkonu. Nie je také pohodlné navíjať malé krúžky a budete musieť navíjať oveľa viac závitov.

Ak voľné miesto v prípade budúceho dizajnu stačí, potom si môžete vybrať prsteň s evidentne vyšším celkovým výkonom.

K dispozícii som mal prsteň M2000NM veľkosti K28x16x9mm. Vstupné údaje som zadal do formulára kalkulačky a dostal som celkový výkon 87 wattov. To je viac než dosť pre môj 50 wattový zdroj.

Spustite program. Zvoľte "Výpočet transformátorového polomostíkového meniča s hlavným oscilátorom".

Aby ste zabránili tomu, aby kalkulačka „nadávala“, vyplňte okná, ktoré sa nepoužívajú na výpočet sekundárnych vinutí, nulami.

Ako vypočítať počet závitov primárneho vinutia?

Počiatočné údaje získané v predchádzajúcich odsekoch zadáme do formy kalkulačky a získame počet závitov primárneho vinutia. Zmenou veľkosti krúžku, značky feritu a frekvencie generovania meniča môžete zmeniť počet závitov primárneho vinutia.

Treba poznamenať, že ide o veľmi, veľmi zjednodušený výpočet impulzného transformátora.

Vlastnosti nášho úžasného zdroja s vlastným budením sú však také, že samotný menič sa prispôsobuje parametrom transformátora a záťaži zmenou frekvencie výroby. Takže so zvýšením zaťaženia a pokusom transformátora vstúpiť do saturácie sa frekvencia generovania zvyšuje a práca sa normalizuje. Rovnakým spôsobom sú kompenzované malé chyby v našich výpočtoch. Pokúsil som sa zmeniť počet závitov toho istého transformátora o viac ako jeden a pol krát, čo sa odráža v príkladoch nižšie, ale nenašiel som žiadne významné zmeny v prevádzke PSU, s výnimkou zmeny v frekvencia generovania.

Ako vypočítať priemer drôtu pre primárne a sekundárne vinutie?

Priemer drôtu primárneho a sekundárneho vinutia závisí od parametrov PSU zadaných do formulára. Čím väčší je prúd vinutia, tým väčší je požadovaný priemer drôtu. Primárny prúd je úmerný "použiteľnému výkonu transformátora".

Vlastnosti vinutých impulzných transformátorov.

Vinutie impulzných transformátorov a najmä transformátorov na prstencových a toroidných magnetických jadrách má niektoré vlastnosti.

Faktom je, že ak akékoľvek vinutie transformátora nie je rovnomerne rozložené po obvode magnetického obvodu, potom oddelené sekcie magnetické obvody môžu vstúpiť do saturácie, čo môže viesť k výraznému zníženiu výkonu PSU a dokonca k jeho zlyhaniu.

Snažíme sa navíjať „lenivé vinutie“. A v tomto prípade je najjednoduchšie navinúť jednovrstvové vinutie "cievka na cievku".

Čo je k tomu potrebné?

Je potrebné zvoliť drôt s takým priemerom, aby sa v jednej vrstve „zaskrutkoval“ do okna existujúceho prstencového jadra, a to aj tak, aby sa počet závitov primárneho vinutia príliš nelíšil od ten vypočítaný.

Ak sa počet závitov získaných v kalkulačke nelíši o viac ako 10-20% od čísla získaného vo vzorci na výpočet pokládky, potom môžete bezpečne navinúť vinutie bez počítania závitov.

Pravda, pre takéto navíjanie bude s najväčšou pravdepodobnosťou potrebné zvoliť magnetické jadro s mierne nadhodnoteným celkovým výkonom, čo som už avizoval vyššie.

1 - prstencové jadro.

2 - tesnenie.

3 - závity vinutia.

Obrázok ukazuje, že pri navíjaní "z cievky na cievku" bude vypočítaný obvod oveľa menší ako vnútorný priemer feritového krúžku. Je to spôsobené priemerom samotného drôtu a hrúbkou tesnenia.

V skutočnosti bude skutočný obvod, ktorý bude vyplnený drôtom, ešte menší. Je to spôsobené tým, že drôt vinutia nepriľne k vnútornému povrchu krúžku a vytvorí medzeru. Okrem toho existuje priamy vzťah medzi priemerom drôtu a veľkosťou tejto medzery.

Nie je potrebné zvyšovať napätie drôtu pri navíjaní, aby sa zmenšila táto medzera, pretože to môže poškodiť izoláciu a samotný drôt.

Pomocou nižšie uvedeného empirického vzorca môžete vypočítať počet závitov na základe priemeru existujúceho drôtu a priemeru okna jadra.

Maximálna chyba výpočtu je približne -5% + 10% a závisí od hustoty kladenia drôtu.

w = n(D - 10S - 4d)/d, kde:

w- počet závitov primárneho vinutia,

π – 3,1416,

D je vnútorný priemer prstencového magnetického obvodu,

S- hrúbka izolačného tesnenia,

d- priemer drôtu s izoláciou,

/ - zlomková čiara.

Ako merať priemer drôtu a určiť hrúbku izolácie - povedané.

Aby ste to uľahčili, pozrite si tento odkaz:

Niekoľko príkladov výpočtu skutočných transformátorov.

● Výkon - 50 wattov.

Magnetický obvod - K28 x 16 x 9.

Drôt - Ø0,35mm.

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

Naozaj fit - 114 otáčok.

● Výkon - 20 wattov.

Magnetický obvod - K28 x 16 x 9.

Drôt - Ø0,23mm.

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

Naozaj fit - 176 otáčok.

● Výkon - 200 wattov.

Magnetický obvod - dva krúžky K38 x 24 x 7.

Drôt - Ø1,0mm.

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

Naozaj sa zmestí 58 otáčok.

V praxi rádioamatéra je zriedka možné zvoliť priemer drôtu vinutia s požadovanou presnosťou.

Ak sa ukázalo, že drôt je príliš tenký na to, aby sa mohol navíjať, a to sa často stáva pri navíjaní sekundárnych vinutí, môžete vždy mierne natiahnuť vinutie odtlačením závitov od seba. A ak nie je dostatočný prierez drôtu, potom môže byť vinutie navinuté v niekoľkých drôtoch naraz.

Ako navinúť pulzný transformátor?

Najprv musíte pripraviť feritový krúžok.

Aby sa drôt neprerezal cez izolačné tesnenie a nepoškodil sa, je vhodné otupiť ostré hrany feritového jadra. Nie je to však potrebné, najmä ak je drôt tenký alebo sa používa spoľahlivé tesnenie. Z nejakého dôvodu to robím vždy.

Pomocou brúsneho papiera zaoblite vonkajšie ostré hrany.

To isté robíme s vnútornými plochami prsteňa.

Aby sa zabránilo poruche medzi primárnym vinutím a jadrom, okolo krúžku by malo byť navinuté izolačné tesnenie.

Ako izolačný materiál si môžete vybrať lakovanú tkaninu, sklolaminát, lepiacu pásku, lavsanovú fóliu alebo dokonca papier.

Pri navíjaní veľkých krúžkov pomocou drôtu hrubšieho ako 1-2 mm je vhodné použiť lepiacu pásku.

Niekedy pri výrobe domácich impulzných transformátorov používajú rádioamatéri fluoroplastovú pásku - FUM, ktorá sa používa v inštalatérstve.

S touto páskou je vhodné pracovať, ale fluoroplasty majú studenú tekutosť a tlak drôtu v oblasti ostrých hrán krúžku môže byť významný.

V každom prípade, ak sa chystáte použiť pásku FUM, položte pozdĺž okraja prsteňa pás elektrického kartónu alebo obyčajného papiera.

Pri navíjaní tesnenia na krúžky malých rozmerov je veľmi vhodné použiť montážny hák.

Montážny hák môže byť vyrobený z kusu oceľového drôtu alebo lúča bicykla.

Izolačnú pásku opatrne navinieme na krúžok tak, aby každá ďalšia otáčka prekrývala predchádzajúcu z vonkajšej strany krúžku. Izolácia mimo prstenca sa tak stáva dvojvrstvovou a vo vnútri štyri alebo päť vrstiev.

Na navíjanie primárneho vinutia potrebujeme raketoplán. Dá sa ľahko vyrobiť z dvoch kusov hrubého medeného drôtu.

Je celkom jednoduché určiť požadovanú dĺžku drôtu vinutia. Stačí odmerať dĺžku jedného závitu a túto hodnotu vynásobiť požadovaným počtom závitov. Malá rezerva na závery a chyba výpočtu tiež nezaškodí.

34 (mm) * 120 (otočí sa) * 1,1 (krát) = 4488 (mm)

Ak sa na navíjanie použije drôt tenší ako 0,1 mm, odizolovanie izolácie skalpelom môže znížiť spoľahlivosť transformátora. Je lepšie odstrániť izoláciu takéhoto drôtu spájkovačkou a tabletou aspirínu (kyselina acetylsalicylová).

Buď opatrný! Pri tavení kyseliny acetylsalicylovej sa uvoľňujú toxické výpary!

Ak sa na akékoľvek vinutie použije drôt s priemerom menším ako 0,5 mm, potom je lepšie zhotoviť prívody z lanka. Na začiatok primárneho vinutia prispájkujeme kúsok lankového izolovaného drôtu.

Miesto spájkovania izolujeme malým kúskom elektrickej lepenky alebo obyčajného papiera s hrúbkou 0,05 ... 0,1 mm.

Začiatok vinutia navíjame tak, aby sme spoj bezpečne upevnili.

Rovnaké operácie vykonávame s výstupom konca vinutia, len tentoraz fixujeme spojenie bavlnenými niťami. Aby napätie nite pri viazaní uzla neochabovalo, konce nite upevníme kvapkou roztavenej kolofónie.

Ak sa na navíjanie použije drôt hrubší ako 0,5 mm, potom je možné závery urobiť s rovnakým drôtom. Na koncoch je potrebné navliecť kúsky PVC alebo inej trubice (cambric).

Potom musia byť závery spolu s rúrkou upevnené bavlnenou niťou.

Cez primárne vinutie navinieme dve vrstvy lakovanej látky alebo inej izolačnej pásky. Toto tesnenie vinutia je potrebné na spoľahlivé oddelenie sekundárnych obvodov napájacieho zdroja od osvetľovacej siete. Ak sa používa drôt s priemerom väčším ako 1 milimeter, potom je dobré použiť ako tesnenie pásku.

Ak máte v úmysle použiť, potom môžete sekundárne vinutie navinúť do dvoch drôtov. Tým sa zabezpečí úplná symetria vinutia. Závity sekundárnych vinutí musia byť tiež rovnomerne rozložené po obvode jadra. To platí najmä pre najvýkonnejšie vinutia z hľadiska odberu výkonu. Sekundárne vinutia, ktoré odoberajú malý výkon v porovnaní s celkovým výkonom, môžu byť navinuté náhodne.

Ak nie je po ruke žiadny drôt s dostatočným prierezom, môžete vinutie navinúť niekoľkými paralelne zapojenými drôtmi.

Na obrázku je sekundárne vinutie navinuté v štyroch vodičoch.

V elektronických a elektrických obvodoch sa používajú rôzne typy transformátorových zariadení, ktoré sú žiadané v mnohých oblastiach hospodárskej činnosti. Napríklad impulzné transformátory (ďalej len IT) sú dôležitým prvkom inštalovaným takmer vo všetkých moderných napájacích zdrojoch.

Návrh (typy) impulzných transformátorov

V závislosti od tvaru jadra a umiestnenia cievok na ňom sa IT vyrábajú v týchto prevedeniach:

• tyč;
  
• obrnený;
  
• toroidný (nemá cievky, drôt je navinutý na izolovanom jadre);
  
• pancierová tyč;
  

Čísla ukazujú:

• A - magnetický obvod vyrobený z transformátorových ocelí vyrobených technológiou kovu valcovaného za studena alebo za tepla (s výnimkou toroidného jadra je vyrobený z feritu);
• B - cievka izolačného materiálu
• C - drôty, ktoré vytvárajú indukčné spojenie.

Všimnite si, že elektrooceľ obsahuje málo prísad kremíka, pretože spôsobuje stratu výkonu vplyvom vírivých prúdov na obvod magnetického obvodu. V IT toroidnej konštrukcie môže byť jadro vyrobené z valcovanej alebo ferimagnetickej ocele.

Dosky pre sadu elektromagnetického jadra sa vyberajú v hrúbke v závislosti od frekvencie. So zvýšením tohto parametra je potrebné inštalovať dosky menšej hrúbky.

Princíp činnosti

Hlavná vlastnosť transformátorov typ impulzu(ďalej len IT) spočíva v tom, že sa na ne privádzajú unipolárne impulzy s konštantnou zložkou prúdu, a preto je magnetický obvod v stave stáleho predpätia. Zobrazené nižšie schému zapojenia pripojenie takéhoto zariadenia.

Schéma: pripojenie impulzného transformátora

Ako vidíte, schéma zapojenia je takmer totožná s konvenčnými transformátormi, čo sa nedá povedať o schéme časovania.

Primárne vinutie prijíma impulzné signály s pravouhlým tvarom e (t), pričom časový interval medzi nimi je pomerne krátky. To spôsobí nárast indukčnosti počas intervalu t u, po ktorom je pozorovaný jej pokles v intervale (T-t u).

Indukčné poklesy sa vyskytujú rýchlosťou, ktorá môže byť vyjadrená pomocou časovej konštanty vzorcom: τ p =L 0 /R n

Koeficient popisujúci rozdiel indukčného rozdielu sa určí takto: ∆V=V max - V r

• B max - úroveň maximálnej hodnoty indukcie;
• V r - zvyškové.

Jasnejšie, rozdiel v indukciách je znázornený na obrázku, ktorý ukazuje posun pracovného bodu v magnetickom obvode IT.

Ako je možné vidieť na časovom diagrame, sekundárna cievka má napäťovú úroveň U 2, v ktorej sú spätné rázy. Takto sa prejavuje energia akumulovaná v magnetickom obvode, ktorá závisí od magnetizácie (parameter i u).

Prúdové impulzy prechádzajúce primárnou cievkou majú lichobežníkový tvar, pretože zaťaženie a lineárne prúdy (spôsobené magnetizáciou jadra) sú kombinované.

Úroveň napätia v rozsahu od 0 do t u zostáva nezmenená, jej hodnota e t =U m . Pokiaľ ide o napätie na sekundárnej cievke, možno ho vypočítať pomocou vzorca:

kde:

• Ψ je parameter prepojenia toku;
• S je hodnota, ktorá zobrazuje prierez magnetického jadra.

Vzhľadom na to, že derivácia charakterizujúca zmeny prúdu prechádzajúceho primárnou cievkou je konštantná, k zvýšeniu úrovne indukcie v magnetickom obvode dochádza lineárne. Na základe toho je možné namiesto derivátu zaviesť rozdiel medzi ukazovateľmi vykonanými po určitom časovom intervale, čo vám umožňuje vykonávať zmeny vo vzorci:

v tomto prípade sa ∆t identifikuje s parametrom t u, ktorý charakterizuje dobu, počas ktorej prúdi impulz vstupného napätia.

Na výpočet plochy impulzu, s ktorou sa tvorí napätie v sekundárnom vinutí IT, je potrebné vynásobiť obe časti predchádzajúceho vzorca t u. V dôsledku toho prídeme k výrazu, ktorý nám umožňuje získať hlavný parameter IT:

U m x t u =S x W 1 x ∆V

Všimnite si, že hodnota oblasti impulzu priamo závisí od parametra ∆В.

Druhou najdôležitejšou hodnotou charakterizujúcou činnosť IT je indukčný pokles, ktorý je ovplyvnený takými parametrami, ako je prierez a magnetická permeabilita jadra magnetického obvodu, ako aj počet závitov na cievke:

Tu:

• L 0 - indukčný rozdiel;
• ua je magnetická permeabilita jadra;
• W 1 - počet závitov primárneho vinutia;
• S je plocha prierezu jadra;
• l cp - dĺžka (obvod) jadra (magnetického obvodu)
• Br r je hodnota zvyškovej indukcie;
• V max - úroveň maximálnej hodnoty indukcie.
• H m - Intenzita magnetického poľa (maximálna).

Vzhľadom na to, že parameter IT indukčnosti úplne závisí od magnetickej permeability jadra, výpočet musí vychádzať z maximálnej hodnoty µ a, ktorú znázorňuje magnetizačná krivka. V súlade s tým by pre materiál, z ktorého je jadro vyrobené, mala byť úroveň parametra Br, ktorý odráža zvyškovú indukciu, minimálna.

Video: Detailný popis princíp činnosti impulzného transformátora

Na základe toho je páska vyrobená z transformátorovej ocele ideálna pre úlohu materiálu jadra IT. Môžete tiež použiť permalloy, v ktorej je taký parameter ako koeficient pravoúhlosti minimálny.

Feritové zliatinové jadrá sú ideálne pre vysokofrekvenčné IT, pretože tento materiál má nízke dynamické straty. Ale kvôli nízkej indukčnosti je potrebné vyrábať IT veľkých rozmerov.

Výpočet impulzného transformátora

Zvážte, ako je potrebné vypočítať IT. Upozorňujeme, že účinnosť zariadenia priamo súvisí s presnosťou výpočtov. Ako príklad si vezmime konvenčný obvod meniča, ktorý používa toroidný typ IT.

Najprv musíme vypočítať úroveň výkonu IT, na to použijeme vzorec: P \u003d 1,3 x P n.

Hodnota R n zobrazuje, koľko energie spotrebuje záťaž. Potom vypočítame celkový výkon (P gb), nemal by byť menší ako výkon záťaže:

Parametre potrebné na výpočet:

• S c - zobrazuje plochu prierezu toroidného jadra;
• S 0 - oblasť jeho okna (nápoveda, táto a predchádzajúca hodnota sú zobrazené na obrázku);

• B max je maximálna špičková indukcia, závisí od značky použitého feromagnetického materiálu (referenčná hodnota je prevzatá zo zdrojov popisujúcich vlastnosti feritových tried);
• f je parameter charakterizujúci frekvenciu, s ktorou sa napätie premieňa.

Ďalším krokom je určenie počtu závitov v primárnom vinutí Tr2:

(výsledky sú zaokrúhlené nahor)

Hodnota U I je určená výrazom:

U I \u003d U / 2-U e (U je napájanie konvertora; U e je úroveň napätia dodávaná do žiaričov tranzistorových prvkov V1 a V2).

Pokračujeme k výpočtu maximálneho prúdu prechádzajúceho primárnym vinutím IT:

Parameter η sa rovná 0,8, to je účinnosť, s ktorou musí náš menič pracovať.

Priemer drôtu použitého vo vinutí sa vypočíta podľa vzorca:

Ak máte problém definovať základné parametre IT, na internete nájdete tematické stránky, ktoré vám to umožňujú online režim vypočítajte akékoľvek impulzné transformátory.

P.A. Košelev, A.A. Tsariašvili
Petrohradská elektrotechnická univerzita „LETI“, Petrohrad, Rusko

Uvádza sa prehľad existujúcich magnetických materiálov používaných na jadrá vysokofrekvenčných transformátorov. Uvažuje sa o technike vytvorenia modelu transformátora v programe Microcap 9. Uvádza sa príklad výpočtu hlavných charakteristík jednocyklového spätného meniča s vysokofrekvenčným transformátorom a vykonáva sa modelovanie.

Kľúčové slová: Magnetické materiály, permalloy, jednokoncový flyback konvertor..

Úvod

Spínané zdroje (SMPS) sa stávajú populárnymi vďaka vysokej účinnosti, vysokej hustote výkonu a nízkym parametrom hmotnosti a veľkosti, vysokej hustote energie. Pomocou modulácie šírky impulzov (PWM) sú schopné stabilizovať napätie v širokom rozsahu.

Jedným z najpoužívanejších obvodov spínaného napájania s nízkym výkonom je obvod spätného prevodníka (FC) znázornený na obrázku 1. Tento obvod konvertuje jedno jednosmerné napätie na iné úpravou výstupného napätia buď pomocou modulácie šírky impulzov (PWM) alebo modulácie frekvencie impulzov. (CHIM).

Obrázok 1 - Typická schéma spätného prevodníka

Spôsob fungovania silovej časti OP je celkom jednoduchý. V období, keď tranzistor VT 1 je otvorený, prúd začne lineárne narastať v primárnom vinutí transformátora (TR). V sekundárnom vinutí netečie prúd kvôli obrátenej dióde VD 1. Pri zopnutí tranzistora sa zmení polarita napätia na sekundárnom vinutí TR, začne v ňom tiecť prúd, ktorý nabíja výstupný kondenzátor a napája záťaž. Inými slovami, počas prvej časti periódy OP transformátor ukladá energiu do magnetického poľa jadra, ktoré sa potom realizuje v záťaži.

Význam PWM je nasledujúci. Keď sa doba zapnutého stavu tranzistora zvyšuje, TP v sebe ukladá viac energie, čo znamená, že výstup obvodu bude viac napätia. Úpravou trvania zapnutého stavu tranzistora je teda možné ovládať výstupné napätie obvodu.

Vzhľadom na prevahu spínaných zdrojov pracujúcich pri vysokej frekvencii je vhodné preskúmať existujúce magnetické materiály pre RF TR.

Nie všetky feromagnety sú vhodné na výrobu transformátorov a tlmiviek, najmä vysokofrekvenčných. Najvhodnejšie vlastnosti, ktoré by tieto materiály mali mať, sú:

Materiál by sa mal ľahko magnetizovať a demagnetizovať, to znamená byť magneticky mäkký - mať úzku hysteréznu slučku, nízku koercitívnu silu, vysokú počiatočnú a maximálnu magnetickú permeabilitu;

Materiál musí mať vysokú indukciu saturácie, čo umožní vývojke znížiť veľkosť a hmotnosť elektrických výrobkov;

Materiál by mal mať čo najnižšiu remagnetizáciu a straty vírivými prúdmi;

Materiál by mal mať slabú závislosť magnetických vlastností na mechanické namáhanie typ napätia a kompresie;

Materiál si musí zachovať svoje magnetické vlastnosti v maximálnej možnej miere pri zmenách teploty, vlhkosti a v priebehu času.

Vo väčšine referenčných kníh sú magnetické materiály rozdelené do troch hlavných skupín:

a) vodivé - elektrotechnické ocele a zliatiny (permalloy);

b) polovodičové - ferity;

c) dielektrikum - magnetodielektrika.

Použitie materiálov patriacich do rôznych skupín má svoje vlastné charakteristiky. Pri výrobe elektromagnetických prvkov pracujúcich pri frekvenciách od 50 Hz do 10 kHz sa používajú elektroocele, pri frekvenciách od 5 ... 10 do 20 ... 30 kHz - elektrické zliatiny, pri frekvenciách od niekoľkých kilohertzov a vyšších - ferity a magnetodielektrika. Niektoré typy elektrických zliatin takzvaných mikrónových valcovaných výrobkov pracujú pri frekvenciách až niekoľko stoviek kilohertzov. V každom prípade však musíme pamätať na to, že horná frekvencia materiálu je obmedzená stratami v ňom pre hysterézu a vírivé prúdy.

Porovnajme najbežnejšie používané vysokofrekvenčné magnetické materiály: ferity, alisifery a presspermy.

Ferity sa najčastejšie používajú v technológii výkonových impulzov. Sú to polykryštalické viaczložkové zlúčeniny vyrábané špeciálnou technológiou, tot chemický vzorec ktorý MeFe2O3 (kde Me je akékoľvek feromagnetikum, napríklad Mn, Zn, Ni). Ako polovodiče majú ferity vysoké hodnoty vlastného elektrického odporu, ktoré prevyšujú odpor ocelí 50-krát alebo viac. Práve táto okolnosť umožňuje použiť ferity v indukčných prvkoch pracujúcich pri vysokých frekvenciách bez obáv, že straty vírivými prúdmi sa môžu prudko zvýšiť. V energetike sú najrozšírenejšie domáce mangán-zinkové ferity NM a nikel-zinkové ferity HN. Pri výbere medzi týmito druhmi by sa, samozrejme, mali uprednostniť ferity typu NM, pretože majú vyššiu Curieovu teplotu (teplota, pri ktorej feromagnetika strácajú svoje feromagnetické vlastnosti), čo im umožňuje pracovať pri vyšších teplotách. vysoké teploty prehrievanie. Strata hysterézie feritov mangán-zinok je rádovo menšia ako strata niklu a zinku. Ferity triedy NM majú vysokú stabilitu voči mechanickému namáhaniu. Avšak elektrický odpor Existuje menej feritov triedy NM ako feritov triedy HN, takže tieto môžu byť prevádzkované pri vyšších frekvenciách. Magnetizačné krivky mangán-zinok (NM) z nikel-zinkových (NN) feritov sú znázornené na obrázku 2.

1 - 4 000 NM, 2 - 3 000 NM, 3 - 2 000 NM, 4 - 1 000 NM, 5 - 2 000 NM, 6 - 600 NM, 7 - 400 NM, 8 - 200 NM

Obrázok 2 - Magnetizačné krivky mangán-zinok (NM)
z nikel-zinkových (HH) feritov

Alsifery sú typom magnetodielektrík široko používaným v technológii výkonových impulzov. Základom magnetického plniva alisiferov je ternárna zliatina Al-Si-Fe (hliník, kremík, železo). Domáci priemysel vyrába 6 druhov alisiferov s relatívnou priepustnosťou od 22 do 90, určených pre prevádzku v rozsahu teplôt od -60 do +120 °C. Obrázok 3 ukazuje magnetizačné krivky alsifers akosti TCh-60, GCh-32, VCh-22.

Pressperms sú magnetodielektriká vyrábané na báze Mo-permalloy. Sú vyrobené z jemného kovového prášku na báze permalloy s vysokým obsahom niklu legovanej molybdénom. Pressperms majú vysokú magnetickú permeabilitu a nízke hysterézne straty. Domáci priemysel vyvinul 10 značiek netermokompenzovaných lisovacích permov a rovnaký počet termokompenzovaných. Parametre niektorých zástupcov sú uvedené v tabuľke 1. K označeniu termokompenzovaných lisovacích permov sa pridáva písmeno „K“. Číslo v označení značky je nominálna magnetická permeabilita. Horná pracovná frekvencia jadier MO-permalloy je 100 kHz.

Obrázok 3 - Alsiferove magnetizačné krivky
stupne 1-TCh-60, 2-GCh-32, 3-VCh-22.

stôl 1 - Parametre domácich lisovníkov

Obrázok 4 ukazuje magnetizačné krivky lisovaných perm najbežnejších značiek.

Obrázok 4 - a) magnetizačné krivky lisovaných permov;
b) krivky zmien priepustnosti od sily vonkajšieho poľa:
1 - MP-250; 2 - MP-140; 3 - MP-100; 4 - MP-60

Všetky impulzné zdroje s indukčnými prvkami podľa typu premeny možno rozdeliť do dvoch veľkých tried: zdroje s transformátormi a zdroje s akumuláciou energie v indukčnom prvku a jej následnou implementáciou v záťaži. Prvé zahŕňajú mostíkové a polomostíkové obvody napäťových meničov, obvod jednocyklového dopredného meniča. K druhému - znižovacím a zostupným stabilizátorom, rôznym jednocyklovým a dvojcyklovým meničom, najmä jednocyklovému okruhu spätného meniča.

V prvom prípade, v súlade s výpočtovým vzorcom pre EMF vinutia TR (1), sú rozmery indukčného prvku výrazne ovplyvnené V. m - maximálna indukcia nasýtenia v materiáli jadra.

V druhom prípade podľa vzorca (11) má najväčší vplyv na rozmery indukčného prvku H max - hodnota maximálnej intenzity magnetického poľa v jadre. Zhruba povedané, význam H max charakterizuje schopnosť materiálu jadra uchovávať energiu.

V prípade použitia dopredného obvodu jednocyklového meniča je teda potrebné zvoliť materiál s najvyššou indukciou saturácie, v prípade flyback obvodu s najvyššou intenzitou magnetického poľa vo vnútri jadra. Alsifers a pressperms majú najvyššiu intenzitu magnetického poľa, ale alsifers majú vyššiu hysteréznu plochu, čo znamená, že budú mať veľké straty. Za materiál jadra preto zvolíme rad MP.

Literatúra

1. Nivelt G.S., Mazel K.B. a iné Zdroje napájania rádioelektronických zariadení: Handbook, ed. Naivelt G.S. - M.: Rozhlas a komunikácia, 1985. - 576 s.

2. Berezin O.K., Kostnikov V.G., Shakhnov V.A. Zdroje napájania REA. - M.: "Tri L", 2000. - 400 s.

3. Irving M. Gottlieb napájacie zdroje, spínacie regulátory, meniče a meniče, 2. vydanie. – McGraw-Hill, 1994

4. Semenov B.Yu. Výkonová elektronika: od jednoduchej po komplexnú. – M.: SOLON-Press, 2005. – 416 s.: i. (Séria "Inžinier knižnice")

5. http://rusgates.ru/ Oficiálna stránka výrobcu magnetických jadierJSC "Ferropribor" (dcérske spoločnosti LLC "Neva-Ferrit" a LLC "Magnit")

6. Mikroobvody pre spínané zdroje a ich použitie. 2. vydanie, rev. a dodatočné - M .: Vydavateľstvo "Dodeka- XXI", 2001. - 608 s.

7. Amelina M.A., Amelin S.A. Program na simuláciu obvodu Micro Cap 8. -M.: Hotline-Telecom, 2007. - 464 s. chorý.

Bibliografický odkaz na článok:
P.A. Košelev, A.A. Tsariashvili Výpočet a modelovanie vysokofrekvenčného transformátora ako súčasti jednocyklového spätného meniča // Online Electrician: Power Engineering. Nové technológie, 2014..php?id=134 (Dátum prístupu: 25.08.2019)