حساب محول بنواة من الفريت. حساب محول بدائرة مغناطيسية حلقية. المزيد عن البرنامج

سأتحدث اليوم عن إجراء حساب ولف محول نبضي لإمداد الطاقة على ir2153.

مهمتي هي كما يلي ، أحتاج إلى محول به ملفان ثانويان ، يجب أن يكون لكل منهما صنبور من المنتصف. يجب أن تكون قيمة الجهد على اللفات الثانوية + -50 فولت. سوف يتدفق التيار 3A ، والذي سيكون 300W.

حساب محول النبض.

أولاً ، قم بتنزيل برنامج حساب محول النبض وتشغيله.

نختار مخطط التحويل - نصف الجسر. يعتمد على دائرة إمداد الطاقة الخاصة بك. في المقال ، مخطط التحويل هو نصف جسر.

يتم ضبط جهد الإمداد على ثابت. الحد الأدنى = 266 فولت ، الاسمي = 295 فولت ، الحد الأقصى = 325 فولت.

نحدد نوع وحدة التحكم كـ ir2153 ، تردد التوليد 50 كيلو هرتز.

استقرار الإخراج - رقم التبريد القسري - لا.

يشير قطر السلك إلى السلك المتاح. لدي 0.85 ملم. لاحظ أننا لا نشير إلى المقطع العرضي ، ولكن قطر السلك.

نشير إلى قوة كل من اللفات الثانوية ، وكذلك الجهد عليها ، وأشرت إلى 50 فولت وقوة 150 وات في لفتين.

مخطط التصحيح هو ثنائي القطب بنقطة المنتصف.

تعني الفولتية التي أشرت إليها (50 فولت) أن الملفين الثانويين ، كل منهما به صنبور من المنتصف ، وبعد الاستقامة ، سيكون لهما +50 فولت بالنسبة لنقطة المنتصف. يعتقد الكثيرون أنهم أشاروا إلى 50 فولت ، مما يعني أنه بالنسبة إلى الصفر سيكون هناك 25 فولت في كل ذراع ، لا! سنحصل على 50 فولت في كل ساق فيما يتعلق بالسلك الأوسط.

لف محول النبض.

إذن ، ها هو حلقي بأبعاد 40-24-20 مم.

الآن يجب عزله بنوع من العازل الكهربائي. يختار الجميع العازل الكهربائي الخاص بهم ، ويمكن أن يكون قماشًا ملمعًا ، وشريط خرقة ، وألياف زجاجية ، وحتى شريط لاصق ، وهو الأفضل عدم استخدامه في المحولات المتعرجة. يقولون أن الشريط اللاصق يؤدي إلى تآكل مينا السلك ، ولا يمكنني تأكيد هذه الحقيقة ، لكنني وجدت عيبًا آخر للشريط اللاصق. في حالة اللف ، يصعب تفكيك المحول ، ويصبح السلك بأكمله مغطى بشريط لاصق.

أستخدم شريط مايلر ، الذي لا يذوب مثل البولي إيثيلين في درجات حرارة عالية. من أين يمكنني الحصول على شريط لافسان هذا؟ الأمر بسيط ، إذا كان هناك جذوع من زوج ملتوي محمي ، فعند تفكيكه ستحصل على فيلم lavsan بعرض 1.5 سم تقريبًا. هذا هو الخيار الأكثر مثالية ، والعازل جميل وذات جودة عالية.

نحن نلصق lavsanochka إلى القلب بشريط لاصق ونبدأ في لف الحلقة في طبقتين.

استنتاجات اللف الأولي ملتوية ومعبأة.

الخطوة التالية هي عزل طبقتين إضافيتين باستخدام عازل.

الآن تبدأ معظم "سوء الفهم" والعديد من الأسئلة. كيف الرياح؟ سلك واحد أم اثنان؟ هل يجب أن أضع اللف في طبقة واحدة أم طبقتين؟

في سياق حسابي ، تلقيت ملفين ثانويين بنقرة من المنتصف. كل ملف يحتوي على 13 + 13 لفة.

نحن ننتهي من قلبين ، في نفس اتجاه اللف الأساسي. ونتيجة لذلك ، كان هناك 4 نواتج ، اثنان صادر واثنان واردان.

الآن نقوم بتوصيل أحد المخرجات الصادرة بأحد المخرجات الواردة. الشيء الرئيسي هو عدم الخلط ، وإلا فسوف يتضح أنك ستقوم بتوصيل نفس السلك ، أي أنك ستغلق إحدى اللفات. وعندما تبدأ ، سوف يحترق مصدر طاقة التحويل الخاص بك.

في محول دفع وسحب مصمم بشكل صحيح العاصمةمن خلال لف ومغنطة النواة غائبة.
يتيح لك ذلك استخدام دورة إعادة المغناطيسية الكاملة والحصول على أقصى طاقة. نظرًا لأن المحول يحتوي على العديد من المعلمات المترابطة ، يتم إجراء الحساب في خطوات ، مع تحديد البيانات الأولية ، إذا لزم الأمر.

1. كيفية تحديد عدد المنعطفات والقوة؟

الطاقة الإجمالية التي يتم الحصول عليها من حالة عدم ارتفاع درجة حرارة الملف تساوي:

Pgab = S o S c f B m / 150 (1)

أين: ثرثرة ف- القوة ، W ؛ ج- مساحة المقطع العرضي للدائرة المغناطيسية ، سم 2 ؛ لذا- منطقة النافذة الأساسية ، سم 2 ؛ F- تردد التذبذب ، هرتز ؛ ب م = 0.25 تس- القيمة المسموح بها للتحريض بالنسبة للفريتات المصنوعة من النيكل والمنغنيز بترددات تصل إلى 100 كيلو هرتز.

نختار أقصى طاقة للمحول 80٪ من الإجمالي:

ف ماكس = 0.8 ف جاب (2)

الحد الأدنى لعدد لفات الملف الأولي ن 1يحدد أقصى جهدعلى اللف يو موالحث الأساسي المسموح به بي ام:

ن = (0.25⋅10 4 وحدات م) / (و ب م ق ج) (3)

لف كثافة التيار يبالنسبة للمحولات التي تصل قوتها إلى 300 واط ، نأخذ 3..5 أمبير / مم 2 (المزيد من الطاقة يقابل أقل
المعنى). يتم حساب قطر السلك بالملليمتر بواسطة الصيغة:

د = 1.13⋅ (I / ي) 1/2 (4)

أين أنا- تيار متعرج فعال في A.

مثال 1:

للتركيب بالموجات فوق الصوتية ، يلزم وجود محول تصعيد بقوة 30..40 واط. الجهد على الملف الأساسي هو جيبي ، مع قيمة فعالة يو اف= 100 فولت وتردد 30 كيلو هرتز.

هيا بنا نختار حلقة الفريت K28x16x9.
مساحتها المقطعية: Sc \ u003d (D - d) ⋅ ح / 2 \ u003d (2.8 - 1.6) ⋅ 0.9 / 2 \ u003d 0.54 سم 2
منطقة النافذة: إذن \ u003d (د / 2) 2 π \ u003d (1.6 / 2) 2 π \ u003d 2 سم 2

القوة الكلية: Pgab = 0.54 ⋅ 2 30 10 3 ⋅ 0.25 / 150 = 54 واط
أقصى قوة: Pmax = 0.8 ⋅ 54 = 43.2 واط

أقصى جهد لف: أم = 1.41 100 = 141 فولت
عدد الدورات: n 1 \ u003d 0.25 ⋅ 10 4 ⋅ 141 / (30 ⋅ 10 3 ⋅ 0.25 ⋅ 0.54) = 87
عدد الدورات لكل فولت: ن 0 \ u003d 87/100 = 0.87

القيمة الفعالة لتيار اللف الأساسي: أنا = P / U = 40/100 = 0.4 أ
نختار كثافة التيار 5 أ / مم 2. ثم قطر السلك النحاسي: د = 1.13 ⋅ (0.4 / 5) 1/2 = 0.31 ملم

2. كيف تحدد كثافة التيار؟

إذا كنا نصنع محولًا منخفض الطاقة ، فيمكننا اللعب بالكثافة الحالية واختيار أسلاك أرق دون الخوف من ارتفاع درجة الحرارة. في كتاب Eranosyan ، تم إعطاء القرص التالي:

لماذا تعتمد كثافة التيار على قوة المحول؟
كمية الحرارة المنبعثة تساوي ناتج خسائر محددة وحجم السلك. تتناسب كمية الحرارة المشتتة مع مساحة الملف وفرق درجة الحرارة بينها وبين الوسط. مع زيادة حجم المحول ، ينمو الحجم بشكل أسرع من المنطقة ، وللحصول على نفس درجة الحرارة الزائدة ، يجب تقليل الخسائر المحددة وكثافة التيار. بالنسبة للمحولات بقدرة 4..5 كيلو فولت أمبير ، لا تتجاوز كثافة التيار 1..2 أمبير / مم 2.

3. كيفية تحديد عدد لفات اللف الأولي؟

معرفة عدد لفات الملف الأولي ندعونا نحسب محاثة. بالنسبة إلى حلقي ، يتم تحديده بواسطة الصيغة:

L = μ 0 μ S مع n 2 / لتر أ (5)

أين المنطقة S معتعطى في m2 ، متوسط ​​الطولخط مغناطيسي لفي م ، الحث في H ، μ 0 \ u003d 4π ⋅ 10 -7 H / m - ثابت مغناطيسي.

في النسخة الهندسية ، تبدو هذه الصيغة كما يلي:

L = A L n 2(5 أ) ، ن = (L / A L) 1/2(5 ب)

معامل في الرياضيات او درجة ايه الومعلمة الطاقة S o S جبالنسبة لبعض أنواع الحلقات الواردة في الجدول 2:

لكي يعمل المحول كجهاز مطابق ، يجب استيفاء الشرط التالي:

L> (4 .. 10) R / (2 π f دقيقة) (6)

أين إل- الحث في H ، ص \ u003d يو 2 إف / ف نمقاومة الحمل أوم ، مخفضة إلى اللف الأساسي ،
fmin- الحد الأدنى للتردد هرتز.

في المحولات الرئيسية ، يتدفق تياران في الملف الأولي ، تيار تحميل مستطيل أنا العلاقات العامة \ u003d يو م / صوالتيار الثلاثي
المغناطيسية $$ I_T = (1 \ over L) \ int_0 ^ (T / 2) U_1 dt = (T \ over 2L) U_m $$

للتشغيل العادي ، يجب ألا تتجاوز قيمة المكون المثلث 10٪ من المكون المستطيل ، أي

L> 5 R / f (7)

إذا لزم الأمر ، قم بزيادة عدد المنعطفات أو استخدم الفريت مع أكبر μ . ليس من المرغوب فيه المبالغة في تقدير عدد الدورات في اللف. بسبب نمو السعة interturn عند تردد التشغيل ، قد يكون هناك الاهتزازات الرنانة. يجب أن يكون للفريت المختار حد أقصى كافٍ من الحث وخسائر منخفضة في نطاق تردد التشغيل. كقاعدة عامة ، عند الترددات المنخفضة (حتى 1 ميجا هرتز) ، استخدم الفريت مع μ = 1000 .. 6000 ، وعلى ترددات الراديو عليك استخدامها μ = 50 .. 400.

المثال 2:

تم لف المحول من المثال 1 على حلقة K28x16x9 مصنوعة من الفريت النيكل والمنغنيز 2000 نانومتر مع نفاذية مغناطيسية μ = 2000.
قوة الحمل P = 40 واط ، الجهد الفعال للملف الأولي Ueff = 100 فولت ، التردد f = 30 كيلو هرتز.
دعونا نحدد عدد أدواره.

انخفاض مقاومة الحمل: R = 100 2/40 = 250 أوم
منطقة المقطع العرضي للنواة المغناطيسية: Sc \ u003d 0.54 سم 2 \ u003d 0.54 ⋅ 10-4 م 2
متوسط ​​طول الخط المغناطيسي: لا \ u003d π (D + د) / 2 \ u003d π (2.8 + 1.6) ⋅ 10-2 / 2 \ u003d 6.9 ⋅ 10 -2 م
عامل الحث: A L \ u003d 4 π 10 -7 2000 0.54 10 -4 / 6.9 10-2 \ u003d 1963 nH / vit 2

الحد الأدنى لمحاثة اللف الأولية: L = 10 250 / (2π ⋅ 3 10 4) = 13.3 مللي أمبير
عدد الدورات: العدد = (13.3 × 10 -3 / 1.963 × 10 -6) 1/2 = 82إنه أصغر حتى مما تم حسابه مسبقًا. ن دقيقة = 87.
وبالتالي ، يتم استيفاء شرط الحث الكافي وعدد الدورات في الملف هو n = 87.

4. ما هي الفريتات التي يمكن استخدامها ولماذا؟

كما تعلم ، فإن النواة الموجودة في المحول تؤدي وظائف مكثف الطاقة الكهرومغناطيسية. كلما زاد الحث المسموح به بوالنفاذية المغناطيسية μ ، كلما زادت كثافة الطاقة المرسلة وكلما زاد ضغط المحول. ما يسمى. لديها أعلى نفاذية مغناطيسية. المغناطيسات الحديدية - وصلات مختلفةالحديد والنيكل وبعض المعادن الأخرى.

يتم وصف المجال المغناطيسي بكميتين: الشدة H (متناسبة مع تيار اللف) والحث المغناطيسي B (يميز عمل القوة للمجال في المادة). تسمى العلاقة بين B و H بمنحنى مغنطة المادة. بالنسبة للمغناطيسات الحديدية ، فلديه ميزة مثيرة للاهتمام- التباطؤ (التأخر اليوناني) - عندما تعتمد الاستجابة اللحظية للتأثير على تاريخه.

بعد مغادرة نقطة الصفر (يسمى هذا القسم منحنى المغنطة الرئيسي) ، تبدأ الحقول في الجري على طول منحنى مغلق معين (يسمى حلقة hystresis). يتم تمييز النقاط المميزة على المنحنى - تحريض التشبع B s ، الحث المتبقي B r والقوة القسرية H s.

رسم بياني 1. الخواص المغناطيسية للفريت. على اليسار شكل حلقة التخلفية ومعلماتها. على اليمين ، منحنى المغنطة الرئيسي للفريت 1500NM3 عند درجات حرارة مختلفةوالترددات: 1 - 20 كيلو هرتز ، 2 - 50 كيلو هرتز ، 3 - 100 كيلو هرتز.

وفقًا لقيم هذه الكميات ، يتم تقسيم المغناطيسات الحديدية بشروط إلى صلبة ولينة. الأول لديه حلقة تخلفية واسعة شبه مستطيلة وهي جيدة للمغناطيس الدائم. وتستخدم المواد ذات الحلقة الضيقة في المحولات. الحقيقة هي أن هناك نوعين من الخسائر في قلب المحولات - الكهربائية والمغناطيسية. تتناسب الكهرباء (لإثارة تيارات فوكو الدوامة) مع موصلية المادة والتردد ، لكن المغناطيسية تكون أصغر ، فكلما كانت مساحة حلقة التخلفية أصغر.

الفريت عبارة عن مساحيق مضغوطة من أكاسيد الحديد أو مغانط حديدية أخرى مُلبدة بمواد رابطة من السيراميك. يجمع هذا الخليط بين خاصيتين متعارضتين - النفاذية المغناطيسية العالية للحديد وسوء التوصيل للأكاسيد. هذا يقلل كلاً من الخسائر الكهربائية والمغناطيسية ويجعل من الممكن عمل المحولات بترددات عالية. تتميز خصائص التردد للفريت بالتردد الحرج f c الذي يصل فيه ظل الخسارة إلى 0.1. حراري - درجة حرارة كوري T c ، حيث تنخفض μ فجأة إلى 1.

يتم تمييز الحديد المنزلي بأرقام تشير إلى النفاذية المغناطيسية الأولية ، والحروف التي تشير إلى نطاق التردد ونوع المادة.
الفريت الأكثر شيوعًا من النيكل والزنك منخفض التردد ، ويُشار إليه بالحروف HH. لديه موصلية منخفضة وتردد عالي نسبيًا f ج. لكن لديها خسائر مغناطيسية كبيرة ودرجة حرارة منخفضة كوري.
الفريت النيكل والمنغنيز له التعيين HM. الموصلية أكبر ، لذا فإن f c منخفضة. لكن الخسائر المغناطيسية صغيرة ، ودرجة حرارة كوري أعلى ، وهي أقل خوفًا من الصدمات الميكانيكية.
في بعض الأحيان يتم وضع رقم إضافي 1 أو 2 أو 3 في تعليم الفريت.عادةً ، كلما كان أعلى ، زادت درجة حرارة الفريت المستقرة.

ما هي درجات الفريت الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لنا؟

لتحويل التكنولوجيا ، يعد الفريت المقاوم للحرارة 1500NM3 مع fc = 1.5 ميجا هرتز ، و Bs = 0.35..0.4 T و Tc = 200 أمرًا جيدًا.

للتطبيقات الخاصة ، يتم إنتاج الفريت 2000NM3 مع إزالة التثبيط الطبيعية (الاستقرار المؤقت للنفاذية المغناطيسية). لديها fc = 0.5 ميجا هرتز ، Bs = 0.35..0.4T و Tc = 200.

تم تطوير Ferrites من سلسلة NMS للمحولات القوية والمضغوطة. على سبيل المثال ، 2500NMS1 مع Bs = 0.45 T و 2500 NMS2 مع Bs = 0.47 T. ترددها الحرج هو fc = 0.4 ميجا هرتز ، ودرجة حرارة كوري هي Tc> 200 ℃.

بالنسبة للتحريض المقبول B m ، فإن هذه المعلمة قابلة للتعديل وغير موحدة في الأدبيات. يمكن النظر تقريبا ب م = 0.75 فولت ث دقيقة. بالنسبة للفريتات المصنوعة من النيكل والمنغنيز ، فإن هذا يعطي ما يقرب من 0.25 طن. مع الأخذ في الاعتبار الانخفاض في B في درجات الحرارة المرتفعة وبسبب الشيخوخة في الحالات الحرجة ، فمن الأفضل تشغيلها بأمان وتقليل B m إلى 0.2 T.

تم تلخيص المعلمات الرئيسية للفريتات الشائعة في الجدول 3.

الجدول 3. المعلمات الرئيسية لبعض الفريت

ماركة	100NN	400NN	600NN	1000NN	2000	2000 نانومتر	1000 نيوتن متر	1500 نيوتن متر	1500 نيوتن متر
μ الأولي	80..120	350..500	500..800	800..1200	1800..2400	1700..2500	800..1200	1200..1800	1200..1800
fc ، ميغا هرتز	7	3,5	1,5	0,4	0,1	0,5	1,8	0,7	1,5
ح ، ℃	120	110	110	110	70	200	200	200	200
ب ، ت	0,44	0,25	0,31	0,27	0,25	0,38..0,4	0,33	0,35..0,4	0,35..0,4

5. ما مدى سخونة اللب؟

خسائر مغناطيسية.

عند تردد أقل من fc الحرج ، تتكون خسائر الطاقة في المغناطيس بشكل أساسي من خسائر إعادة المغناطيس ، ويمكن إهمال خسائر التيار الدوامة.
تُظهر التجربة والنظرية أن فقد الطاقة لكل وحدة حجم (أو كتلة) في دورة واحدة من انعكاس المغنطة يتناسب طرديًا مع
منطقة حلقة التخلفية. لذلك ، فإن قوة الخسائر المغناطيسية:

الفوسفور H = الفوسفور 0 ⋅ الخامس ⋅ و (8)

أين P0- خسائر محددة لكل وحدة حجم (تقاس بالتردد و 0في الاستقراء ب 0) ,الخامسهو حجم العينة.

ومع ذلك ، مع زيادة التردد ، يقل تحريض التشبع ، وتشوه حلقة التخلفية ، وتزداد الخسائر. لحساب هذه العوامل ، اقترح Steinmetz (C.P.Steinmetz ، 1890-1892) صيغة تجريبية:

الفوسفور ح = الفوسفور 1 ⋅ م ⋅ (و / و 1) α (ب / ب 1) β (9)

اتفقنا على ذلك و 1 = 1 كيلوهرتز ، ب 1 = 1 تي؛ كميات P 1، α، βالمشار إليها في الكتيب.

الجدول 5. خسائر محددة في بعض حديد التسليح

ماركة	1500 نيوتن متر	2000NM1-A ، ب		2000NM3	2000 ميل بحري -17		3000NM-A	6000 نانومتر -1
F	-	0.4..100 كيلوهرتز	0.1.1 ميجا هرتز	-	0.4..100 كيلوهرتز	0.1.1 ميجا هرتز	0.4..200 كيلوهرتز	20..50 كيلوهرتز	50..100 كيلوهرتز
P 1، W / كجم	23,2	32 ± 7	13 ± 3	44,6	63 ± 10	25 ± 4	48 ± 8	11 ± 2	38 ± 0.8
α	1,2	1,2	1,4	1,3	1,2	1,4	1,2	1,35	1,6
β	2,2	2,4		2,7	2,85	2,76	2,69	2,6

خسائر في النحاس.

الخسائر الأومية في اللف الأساسي عند درجة حرارة الغرفة ودون مراعاة تأثير الجلد:

P M1 = أنا 2 إف (ρ / سم) ((د - د) + 2 س) ⋅ ن 1 (10)

أين أنا إف- التيار الفعال ، D - خارجي ، د - القطر الداخلي للحلقة ، ح - ارتفاعه بالأمتار ؛ ن 1 - عدد الأدوار ؛ سم - المقطع العرضيالأسلاك ، مم 2 ؛ ρ = 0.018 أوم ⋅ مم 2 / م المقاومة النوعيةنحاس.

إجمالي الخسائر في جميع اللفات عند درجات حرارة مرتفعة بيئة:

P M = (P M1 + P M2 + ..) (1 + 0.004 (T-25 ° C)) (11)

إجمالي الخسائر في المحولات.

الفوسفور Σ = الفوسفور + الفوسفور م (12)

درجة الحرارة الزائدة المقدرة للحمل الحراري الطبيعي:

ΔT = P Σ / (α m Scool) (13)

حيث α م = (10..15) -4 واط / سم 2 درجة مئوية ، Scool \ u003d π / 2 (D 2 - d 2) + π h (D + d)

المثال 3:

دعنا نجد الخسائر في المحول من المثالين 1 و 2. للتبسيط ، نفترض أن الملفين الأساسي والثانوي متماثلان. التيار الفعال
الملف الأولي Ieff = 0.4 أ. خسائر النحاس في الملف الأولي P M1 \ u003d 0.4 2 ⋅ (0.018 / 0.08) (28-16 + 18) ⋅ 10 -3 ⋅ 87 0.1 وات.
الخسائر في النحاس لكلا الملفين: P م = 0.2 وات.

وفقًا للبيانات المرجعية لـ 2000 نيوتن متر من الفريت P 1 \ u003d 32 واط / كجم ، α \ u003d 1.2 ، β \ u003d 2.4 ،كتلة النواة K28x16x9 20 جرام.
خسارة الفريت: الفوسفور ح = 32 (30/1) 1.2 (0.25 / 1) 2.4 ⋅ 20 ⋅ 10 -3 = 1.36 واط

إجمالي الخسائر في المحولات: P Σ = 1.56 واط. الكفاءة التقريبية = (40 - 1.56) / 40 100٪ 96٪

6. كيف تأخذ في الاعتبار خصائص القصور الذاتي للمحول؟

في الشكل 2. مبين. يتضمن مقاومة المصدر ص أنا، انخفاض مقاومة الحمل ص \ u003d ن 2 ص نأو R \ u003d P n / U 2 إف، أين n \ u003d U 1 / U 2- نسبة التحويل ، يو اف- الجهد الفعال للملف الأولي.

الصورة 2. دارة مكافئة لمحول.

تحدد الخصائص بالقصور الذاتي للمحول محاثة التسرب المنخفضة إل إس، الحث الممغنط L μ(يساوي تقريبًا محاثة اللف الأساسي L1) ، موازية لف السعة مع p(ما يسمى بالسعة الديناميكية) والسعة التسلسلية بين اللفات ج ص.

كيف تقيمهم؟

L1محسوبة بالصيغة (5) أو مقاسة تجريبياً.
وفقًا لمحاثة التسرب ، يكون ترتيب الحجم L s ~ ​​L 1 / μ. الاهلية ج صحوالي 1 pF لكل دور.

يعمل المحول مثل مرشح تمرير النطاق. عند الترددات المنخفضة ، فهو مرشح تمرير عالي بتردد قطع ω n = R / L μ.
عند الترددات العالية ، العناصر إل إسو سي بيتشكيل مرشح تمرير منخفض بتردد قطع ω في ≈ (L · s C · p) -1/2.
السعة التسلسلية ج صإنها ليست كبيرة ولا تؤثر حقًا على الأداء.

هناك نوعان من الرنين المميز في النموذج.

التردد المنخفض (الرنين الممغنط) في الدائرة المتوازية L μ ج ص
ترددها و μ (1/2 π) ⋅ (L μ C ع) -1/2و الخير Q μ (r i || R) ⋅ (L μ / C p) -1/2 (14)

عالية التردد (نثر الرنين) في الدائرة التي شكلتها إل إسو ج ص.
ترددها fs (1/2 π) ⋅ (L · s C · p) -1/2و الخير Q s (L s / C p) 1/2 / r i. (15)

كيف تؤثر هذه الأصداء؟

تشبه استجابة التردد للمحول استجابة التردد لمرشح تمرير النطاق ، ولكن يوجد رنين عند الحافة العلوية خيعطي ذروة مميزة.
تعتمد الاستجابة للنبضات على تضمين المصدر وقيم المقاومة.
مع مقاومة داخلية صغيرة للمصدر ص أنالا يوجد سوى صدى خعلى شكل "رنين" مميز عند جبهات النبض.
إذا كان المصدر متصلاً من خلال مفتاح ، فعند فتحه ، تذبذبات شديدة بتردد و μ

تين. 3. مثال على استجابة التردد وعابرة في المحولات. يتم إعطاء دائرتها المكافئة أدناه في الشكل 4.

7. قياس تجريبي لبارامترات محول النبض.

للعينة ، تم أخذ حلقة من الفريت 3000 نيوتن متر بحجم K10x6x2. كان الملف الأولي 21 لفة ، والثانوي 14 ، ونسبة التحويل n = 1.5 ، وكانت مقاومة الحمل 4.7 كيلو أوم ، وكان المصدر مولد نبض مستطيل على دوائر دقيقة TTL بمستوى 6 فولت ، وتردد 1 ميجا هرتز ومقاومة داخلية ص أنا 200 أوم.

دعنا نحسب المعلمات النظرية:
S ج \ u003d 4 ⋅ 10 -6 م 2، لا = 25.13 10 -3 م ، A L theor = 600 nH / vit 2 , لتر 1 نظير \ u003d 0.6 ⋅ 21 2 \ u003d 265 ميكرومتر , Ls theor 265/3000 = 0.09 µH , C p theor 21 + 14 = 35 pF.
انخفاض مقاومة الحمل ص \ u003d ن 2 Rn \ u003d 2.25 ⋅ 4.7 ~ 10 كيلو أوم.

نتائج قياسات الحث بأداة AKIP-6107:
لتر 1 \ u003d 269 ميكرومتر , L 2 \ u003d 118 μH، تقصير اللف الثانوي الذي نحصل عليه 2Ls = 6.8 µH، وهو أعلى بمقدار درجتين من أصحاب النظريات في تقديرها.

يمكن تقدير السعة الديناميكية Cp من الصيغة (15) بالتطبيق على المحول نبضات مستطيلةوقياس فترة تذبذب "الرنين" في مقدمة النبضات عند إخراج الملف الثانوي باستخدام منظار الذبذبات. تبين أن تردد "الرنين" fs هو 18.5 ميجاهرتز ، مما يعطي Cp 21 pF ويتفق جيدًا مع التقدير النظري.
للمقارنة مع التجربة ، تم نمذجة الدائرة المكافئة مع المعلمات المقاسة في برنامج LT Spice.

الشكل 4. نموذج المحولات. Vout هو الجهد المنخفض ، سيكون الجهد الفعلي n مرات أقل.

الشكل 5. نتائج التجربة. مقياس المقياس الرأسي هو 1 فولت لكل قسم.

لذا فإن النموذج المبني على أساس القياس L μ و L s و C pيتفق جيدًا مع التجربة.
إن التقدير النظري للسعة البالغة 1 pF لكل منعطف للحلقات الصغيرة مقبول ، لكن تقدير محاثة التسرب يختلف بمقدار درجتين من حيث الحجم عن القيمة الفعلية. من الأسهل أن تحدد بالتجربة.

التذييل 1. اشتقاق معادلة عدد الدورات.

عندما يتم تطبيق الجهد يوسيظهر EMF للحث على اللف الموجود فيه ه: U = -E = n Sc dB / dt

للجهد الجيبي مع السعة أم: Um = n Sc ω Bm

أين عدد المنعطفات ن = أم / (Sc ω Bm)

بالتعبير عن التردد الدائري من خلال المعتاد ، والمساحة بالسنتيمتر 2 ، نحصل على الصيغة الهندسية: ن = 0.16 10 4 / (f Bm Sc)

لجهد مستطيل من حيث الحجم أم: ديسيبل = ديت أم / (ن Sc)

التكامل مع مرور الوقت من 0 إلى T / 2 مع الأخذ في الاعتبار أن الحقل سيتغير من -Bm إلى + Bm في نصف فترة ، نحصل على: 2Bm = (T / 2) أم / (ن Sc)

عند التعبير عن الفترة من حيث التردد والمساحة بالسنتيمتر 2 ، نحصل على الصيغة الهندسية: ن = 0.25 10 4 / (f Bm Sc)

انها مناسبة لكلا الحالتين.

الملحق 2. اشتقاق معادلة القوة الكلية للمحول.

وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، العلاقة بين الجهد على الملف والتغير في الحث المغناطيسي فيه:

U dt = n Sc ديسيبل

خلال الفترة من 0 إلى T / 2 ، سيتغير الاستقراء من -Bm إلى + Bm ، مع الاندماج ضمن هذه الحدود التي نحصل عليها:

U cf = 4 n Sc Bm f

حيث: $$ U_ (cp) = (2 \ over T) \ int_0 ^ (T / 2) U dt $$

لكن الأجهزة لا تقيس المتوسط ​​بل الجهد الفعال الذي يعادل طاقة ثابتة. العلاقة بين الوسط والتيار
الإجهاد يعطي عامل الشكل إلى f \ u003d U eff / U cf. بالنسبة للمتعرج ، فهو 1 ، للجيب 1.11.
ومن ثم فإن الجهد الفعال عبر الملف هو:

U eff \ u003d 4 k f n Sc Bm f

نحن نقدر القوة الإجمالية من الاعتبارات التالية. التردد f ليس كبيرًا ، والخسائر الناتجة عن التيارات الدوامة وانعكاس المغنطة صغيرة ، والقوة
محدودة بفعل ارتفاع درجة الحرارة. يتم تحديده من خلال الحد الأقصى لكثافة التيار j ، وهو نفس الشيء لكلا الملفين.
نحدد القوة الإجمالية على أنها نصف مجموع قوى الملفين الأولي والثانوي.

Pgab \ u003d (P 1 + P 2) / 2 \ u003d (U eff1 I 1 + U eff2 I 2) / 2 \ u003d j (S 1 n 1 + S 2 n 2) 4 إلى f Sc Bm / 2حيث S 1 و S 2 هي مناطق اللفات الأولية والثانوية.

يمكن كتابة هذا من حيث المساحة النحاسية Sm:

Pgab = 2 k f f Sc Sm Bm j

ترتبط منطقة النحاس بعامل تعبئة النافذة σ = Sm / S 0.
سيجما هو معامل تجريبي معين ، يساوي كحد أدنى 0.15 لملف أحادي الطبقة و 0.4 كحد أقصى لمعامل متعدد الطبقات (لن يكون مناسبًا).
نتيجة لذلك ، تبدو صيغتنا كما يلي:

Pgab = 2 k f σ f Sc S 0 Bm j

جميع القيم هنا في النظام الدولي للوحدات.

لنفترض أن الجهد له شكل التعرج ، k f \ u003d 1. اختيار كثافة التيار j \ u003d 2.2 A / mm 2 ،
عامل الملء σ \ u003d 0.15 ، معبراً عن المساحة بالسنتيمتر 2 ، Bm في T ، التردد بالهرتز ، نحصل على صيغة الحساب:

Pgab = Sc S 0 f Bm / 150

كما ترون ، هذه الصيغة مشتقة بهامش كبير ، من الممكن حقًا الحصول على مزيد من الطاقة من المحول.

المؤلفات.

1. Kosenko S. "حساب محول النبض لمحول الدفع والسحب" // راديو ، رقم 4 ، 2005 ، ص. 35 - 37 ، 44.
2. Eranosyan S. A. شبكة إمدادات الطاقة مع محولات عالية التردد. - لام: إنرجواتوميزدات. لينينغراد. قسم ، 1991 ، - 176 ص: مريض.
3. S.V Kotenev، A.N Evseev. حساب وتحسين المحولات الحلقية والاختناقات. - م: Hotline-Telecom، 2013. - 359 ص: مريض.
4. أ. بتروف "الحث ، الإختناقات ، المحولات" // هواة الراديو ، العدد 12 ، 1995 ، ص 10-11.
5. ميخائيلوفا م ، فيليبوف ف. ، موسلاكوف ف. حديد مغناطيسي ناعم للمعدات الإلكترونية اللاسلكية. الدليل. - م: الراديو والاتصال ، 1983. - 200 ص ، ص.
6. المعلمات الهندسية المقدرة لنوى الحلقة.
7. بي يو سيمينوف. إلكترونيات الطاقة للهواة والمحترفين. م: Solon-R ، 2001. - 327 ص. : الطمي