फेराइट कोर वाले ट्रांसफार्मर की गणना। एक टॉरॉयडल चुंबकीय सर्किट के साथ एक ट्रांसफार्मर की गणना। कार्यक्रम के बारे में अधिक जानकारी

आज मैं ir2153 पर बिजली की आपूर्ति के लिए पल्स ट्रांसफार्मर की गणना और घुमावदार प्रक्रिया के बारे में बात करूंगा।

मेरा कार्य इस प्रकार है, मुझे दो माध्यमिक वाइंडिंग वाले ट्रांसफार्मर की आवश्यकता है, जिनमें से प्रत्येक में बीच से एक नल होना चाहिए। द्वितीयक वाइंडिंग पर वोल्टेज मान + -50V होना चाहिए। करंट 3A प्रवाहित होगा, जो 300W होगा।

एक पल्स ट्रांसफार्मर की गणना।

सबसे पहले, पल्स ट्रांसफार्मर की गणना के लिए प्रोग्राम डाउनलोड करें और इसे चलाएं।

हम रूपांतरण योजना का चयन करते हैं - आधा पुल। आपके स्विचिंग बिजली आपूर्ति सर्किट पर निर्भर करता है। लेख में, रूपांतरण योजना आधा पुल है।

आपूर्ति वोल्टेज स्थिर पर सेट है। न्यूनतम = 266 वोल्ट, नाममात्र = 295 वोल्ट, अधिकतम = 325 वोल्ट।

हम नियंत्रक प्रकार को ir2153 के रूप में निर्दिष्ट करते हैं, पीढ़ी की आवृत्ति 50 kHz है।

आउटपुट स्थिरीकरण - नहीं। जबरन शीतलन - नहीं।

तार का व्यास, जो उपलब्ध है उसे इंगित करें। मेरे पास 0.85 मिमी है। ध्यान दें कि हम क्रॉस सेक्शन नहीं, बल्कि तार के व्यास को इंगित करते हैं।

हम प्रत्येक माध्यमिक वाइंडिंग की शक्ति, साथ ही उन पर वोल्टेज का संकेत देते हैं। मैंने दो वाइंडिंग में 50V और 150W की शक्ति का संकेत दिया।

सुधार योजना एक मध्य बिंदु के साथ द्विध्रुवीय है।

मेरे द्वारा इंगित वोल्टेज (50 वोल्ट) का मतलब है कि दो माध्यमिक वाइंडिंग, जिनमें से प्रत्येक में बीच से एक नल है, और सीधा होने के बाद, मध्य बिंदु के सापेक्ष + -50V होगा। कई लोग सोचेंगे कि उन्होंने 50V का संकेत दिया है, जिसका अर्थ है कि शून्य के सापेक्ष प्रत्येक भुजा में 25V होगा, नहीं! हम बीच के तार के संबंध में प्रत्येक पैर में 50V प्राप्त करेंगे।

एक पल्स ट्रांसफार्मर घुमावदार।

तो, यहाँ मेरी अंगूठी है जिसका आयाम 40-24-20 मिमी है।

अब इसे किसी प्रकार के ढांकता हुआ से पृथक करने की आवश्यकता है। हर कोई अपना खुद का ढांकता हुआ चुनता है, यह वार्निश कपड़े, चीर टेप, शीसे रेशा और यहां तक ​​​​कि चिपकने वाला टेप भी हो सकता है, जो घुमावदार ट्रांसफार्मर के लिए उपयोग नहीं करना बेहतर है। वे कहते हैं कि चिपकने वाला टेप तार के तामचीनी को खराब करता है, मैं इस तथ्य की पुष्टि नहीं कर सकता, लेकिन मुझे चिपकने वाली टेप का एक और नुकसान मिला। रिवाइंडिंग के मामले में, ट्रांसफॉर्मर को अलग करना मुश्किल होता है, और पूरा तार चिपकने वाली टेप में ढक जाता है।

मैं मायलर टेप का उपयोग करता हूं, जो उच्च तापमान पर पॉलीथीन की तरह पिघलता नहीं है। मुझे यह लवसन रिबन कहां मिल सकता है? यह आसान है, अगर एक परिरक्षित मुड़ जोड़ी के स्टंप हैं, तो इसे अलग करने से आपको लगभग 1.5 सेंटीमीटर चौड़ी लैवसन फिल्म मिलेगी। यह सबसे आदर्श विकल्प है, ढांकता हुआ सुंदर और उच्च गुणवत्ता का है।

हम चिपकने वाली टेप के साथ लवसानोचका को कोर से चिपकाते हैं और अंगूठी को दो परतों में लपेटना शुरू करते हैं।

प्राथमिक वाइंडिंग के निष्कर्ष मुड़ और टिन किए गए हैं।

अगला कदम एक ढांकता हुआ के साथ कुछ और परतों को फिर से अलग करना है।

अब सबसे "गलतफहमी" और कई सवाल शुरू होते हैं। कैसे हवा? एक तार या दो? क्या मुझे वाइंडिंग को एक परत या दो परतों में रखना चाहिए?

अपनी गणना के दौरान, मुझे बीच से एक नल के साथ दो माध्यमिक वाइंडिंग मिलीं। प्रत्येक वाइंडिंग में 13+13 फेरे होते हैं।

हम प्राथमिक घुमाव के समान दिशा में दो कोर के साथ हवा करते हैं। नतीजतन, 4 आउटपुट थे, दो आउटगोइंग और दो इनकमिंग।

अब हम आउटगोइंग आउटपुट में से एक को आने वाले आउटपुट में से एक से जोड़ते हैं। मुख्य बात भ्रमित नहीं होना है, अन्यथा यह पता चलेगा कि आप उसी तार को जोड़ देंगे, अर्थात आप एक वाइंडिंग को बंद कर देंगे। और जब आप शुरू करते हैं, तो आपकी स्विचिंग बिजली की आपूर्ति जल जाएगी।

ठीक से डिज़ाइन किए गए पुश-पुल कनवर्टर में डी.सी.घुमावदार और चुंबकीयकरण के माध्यम से कोर अनुपस्थित हैं।
यह आपको पूर्ण पुनर्चुंबकीकरण चक्र का उपयोग करने और अधिकतम शक्ति प्राप्त करने की अनुमति देता है। चूंकि ट्रांसफार्मर में कई अन्योन्याश्रित पैरामीटर हैं, इसलिए गणना चरणों में की जाती है, निर्दिष्ट करते हुए, यदि आवश्यक हो, प्रारंभिक डेटा।

1. घुमावों और शक्ति की संख्या कैसे निर्धारित करें?

वाइंडिंग को अधिक गर्म न करने की स्थिति से प्राप्त समग्र शक्ति के बराबर है:

पगब = एस ओ एस सी एफ बी एम / 150 (1)

कहाँ पे: पी गाबो- पावर, डब्ल्यू; अनुसूचित जाति- चुंबकीय सर्किट का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र, सेमी 2; इसलिए- मुख्य खिड़की क्षेत्र, सेमी 2 ; एफ- दोलन आवृत्ति, हर्ट्ज; बी एम = 0.25 टी- 100 kHz तक की आवृत्तियों पर घरेलू निकल-मैंगनीज फेराइट्स के लिए प्रेरण का स्वीकार्य मूल्य।

हम कुल मिलाकर 80% ट्रांसफार्मर की अधिकतम शक्ति चुनते हैं:

पी अधिकतम = 0.8 पी गैब (2)

प्राथमिक वाइंडिंग के घुमावों की न्यूनतम संख्या एन 1निर्धारित अधिकतम वोल्टेजघुमावदार पर यू एमऔर स्वीकार्य कोर प्रेरण बी.एम.:

एन = (0.25⋅10 4 यू एम) / (एफ बी एम एस सी) (3)

घुमावदार वर्तमान घनत्व जे 300 डब्ल्यू तक की शक्ति वाले ट्रांसफार्मर के लिए, हम 3.5 ए / मिमी 2 लेते हैं (अधिक शक्ति कम से मेल खाती है)
अर्थ)। मिमी में तार व्यास की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

डी = 1.13⋅ (आई/जे) 1/2 (4)

कहाँ पे मैं- ए में प्रभावी वाइंडिंग करंट।

उदाहरण 1:

एक अल्ट्रासोनिक स्थापना के लिए, 30..40 W की शक्ति वाले एक स्टेप-अप ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है। प्राथमिक वाइंडिंग पर वोल्टेज एक प्रभावी मूल्य के साथ साइनसॉइडल है यू eff= 100 वी और 30 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति।

चलो चुनते हैं फेराइट रिंग K28x16x9.
इसका अनुभागीय क्षेत्र: एससी \u003d (डी - डी) एच / 2 \u003d (2.8 - 1.6) 0.9 / 2 \u003d 0.54 सेमी 2
खिड़की क्षेत्र: तो \u003d (डी / 2) 2 \u003d (1.6 / 2) 2 \u003d 2 सेमी 2

कुल शक्ति: पगब = 0.54 2 30 10 3 0.25/150 = 54 डब्ल्यू
अधिकतम शक्ति: पीएमएक्स = 0.8 ⋅ 54 = 43.2 डब्ल्यू

अधिकतम घुमावदार वोल्टेज: उम = 1.41 100 = 141 वी
घुमावों की संख्या: n 1 \u003d 0.25 10 4 141 / (30 10 3 0.25 0.54) \u003d 87
प्रति वोल्ट घुमावों की संख्या: n 0 \u003d 87 / 100 \u003d 0.87

प्राथमिक वाइंडिंग की धारा का प्रभावी मूल्य: मैं = पी / यू = 40/100 = 0.4 ए
हम वर्तमान घनत्व 5 ए / मिमी 2 चुनते हैं। तो तांबे के तार का व्यास: डी = 1.13 (0.4/5) 1/2 = 0.31 मिमी

2. वर्तमान घनत्व कैसे निर्दिष्ट करें?

यदि हम कम बिजली का ट्रांसफार्मर बना रहे हैं, तो हम वर्तमान घनत्व के साथ खेल सकते हैं और अधिक गरम होने के डर के बिना पतले तारों का चयन कर सकते हैं। एरानोसियन की किताब में, निम्नलिखित टैबलेट दिया गया है:

धारा घनत्व ट्रांसफार्मर की शक्ति पर क्यों निर्भर करता है?
जारी की गई ऊष्मा की मात्रा विशिष्ट हानियों के गुणनफल और तार के आयतन के बराबर होती है। उष्मा की छितरी हुई मात्रा वाइंडिंग के क्षेत्र और इसके और माध्यम के बीच के तापमान के अंतर के समानुपाती होती है। ट्रांसफार्मर के आकार में वृद्धि के साथ, क्षेत्र की तुलना में मात्रा तेजी से बढ़ती है, और उसी अति ताप के लिए, विशिष्ट नुकसान और वर्तमान घनत्व को कम किया जाना चाहिए। 4.5 केवीए की शक्ति वाले ट्रांसफार्मर के लिए, वर्तमान घनत्व 1..2 ए/मिमी2 से अधिक नहीं है।

3. प्राथमिक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या कैसे निर्दिष्ट करें?

प्राथमिक वाइंडिंग के फेरों की संख्या जानना एनआइए इसके अधिष्ठापन की गणना करें। टॉरॉयड के लिए, यह सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

एल = μ 0 μ एस एन 2 / एल ए . के साथ (5)

क्षेत्र कहाँ है एस के साथएम 2 में दिया गया औसत लंबाईचुंबकीय रेखा मैं एकएम में, एच में अधिष्ठापन, μ 0 \u003d 4π 10 -7एच / एम - चुंबकीय स्थिरांक।

इंजीनियरिंग संस्करण में, यह सूत्र इस तरह दिखता है:

एल = ए एल एन 2(5ए), एन = (एल / ए एल) 1/2(5 बी)

गुणक ए लीऔर पावर पैरामीटर एस ओ एस सीकुछ प्रकार के वलयों के लिए तालिका 2 में दिया गया है:

एक मिलान उपकरण के रूप में काम करने के लिए ट्रांसफार्मर के लिए, निम्नलिखित शर्त पूरी होनी चाहिए:

एल> (4 .. 10) आर / (2 π एफ मिनट) (6)

कहाँ पे ली- एच में अधिष्ठापन, आर \u003d यू 2 एफईएफ / पी एनलोड प्रतिरोध ओम, प्राथमिक वाइंडिंग के लिए कम,
fmin- न्यूनतम आवृत्ति हर्ट्ज।

प्रमुख कन्वर्टर्स में, प्राथमिक वाइंडिंग में दो धाराएँ प्रवाहित होती हैं, एक आयताकार भार धारा मैं पीआर \u003d यू एम / आरऔर त्रिकोणीय धारा
चुंबकीयकरण $$ I_T = (1 \ over L) \int_0^(T/2) U_1 dt = ( T \over 2L )U_m $$

सामान्य ऑपरेशन के लिए, त्रिकोणीय घटक का मूल्य आयताकार घटक के 10% से अधिक नहीं होना चाहिए, अर्थात।

एल> 5 आर / एफ (7)

यदि आवश्यक हो, तो घुमावों की संख्या बढ़ाएं या फेराइट का उपयोग बड़े के साथ करें μ . घुमावदार में घुमावों की संख्या को कम करना वांछनीय नहीं है। ऑपरेटिंग आवृत्ति पर इंटरटर्न कैपेसिटेंस की वृद्धि के कारण, हो सकता है गुंजयमान कंपन. चयनित फेराइट में ऑपरेटिंग आवृत्ति बैंड में पर्याप्त अधिकतम प्रेरण और कम नुकसान होना चाहिए। एक नियम के रूप में, कम आवृत्तियों पर (1 मेगाहर्ट्ज तक), फेराइट के साथ μ = 1000 .. 6000, और रेडियो फ्रीक्वेंसी पर आपको उपयोग करना होगा μ = 50 .. 400.

उदाहरण 2:

उदाहरण 1 से ट्रांसफार्मर चुंबकीय पारगम्यता के साथ निकल-मैंगनीज फेराइट 2000NM से बने K28x16x9 रिंग पर घाव है μ = 2000.
लोड पावर पी = 40 डब्ल्यू, प्राथमिक वाइंडिंग का प्रभावी वोल्टेज यूएफ = 100 वी, आवृत्ति एफ = 30 किलोहर्ट्ज़।
आइए हम इसके घुमावों की संख्या निर्दिष्ट करें।

कम लोड प्रतिरोध: आर = 100 2/40 = 250 ओम
चुंबकीय कोर का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र: एससी \u003d 0.54 सेमी 2 \u003d 0.54 10 -4 मीटर 2
औसत चुंबकीय रेखा लंबाई: ला \u003d (डी + डी) / 2 \u003d (2.8 + 1.6) 10 -2 / 2 \u003d 6.9 10 -2 मीटर
अधिष्ठापन कारक: ए एल \u003d 4 10 -7 2000 0.54 10 -4 / 6.9 10 -2 \u003d 1963 एनएच / विट 2

न्यूनतम प्राथमिक घुमावदार अधिष्ठापन: एल = 10 250 / (2π ⋅ 3 ⋅ 10 4) = 13.3 एमएच
घुमावों की संख्या: एन = (13.3 ⋅ 10 -3 / 1.963 ⋅ 10 -6) 1/2 = 82यह पहले की गणना से भी छोटा है। एन मिनट = 87.
इस प्रकार, पर्याप्त अधिष्ठापन की शर्त पूरी होती है और घुमावदार में घुमावों की संख्या n = 87 है।

4. किन फेराइट्स का उपयोग किया जा सकता है और क्यों?

जैसा कि आप जानते हैं, ट्रांसफार्मर में कोर विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के एक सांद्रक का कार्य करता है। स्वीकार्य प्रेरण जितना अधिक होगा बीऔर चुंबकीय पारगम्यता μ, संचरित ऊर्जा का घनत्व जितना अधिक होगा और ट्रांसफार्मर उतना ही अधिक कॉम्पैक्ट होगा। तथाकथित में उच्चतम चुंबकीय पारगम्यता है। लौह चुम्बक - विभिन्न कनेक्शनलोहा, निकल और कुछ अन्य धातुएँ।

चुंबकीय क्षेत्र को दो मात्राओं द्वारा वर्णित किया जाता है: तीव्रता एच (घुमावदार धारा के आनुपातिक) और चुंबकीय प्रेरण बी (सामग्री में क्षेत्र की बल क्रिया की विशेषता है)। B और H के बीच के संबंध को किसी पदार्थ का चुंबकीयकरण वक्र कहा जाता है। फेरोमैग्नेट्स के लिए, इसमें है दिलचस्प विशेषता- हिस्टैरिसीस (ग्रीक लैगिंग) - जब प्रभाव की तात्कालिक प्रतिक्रिया उसके इतिहास पर निर्भर करती है।

शून्य बिंदु (इस खंड को मुख्य चुंबकीयकरण वक्र कहा जाता है) छोड़ने के बाद, क्षेत्र एक निश्चित बंद वक्र (हिस्ट्रेसिस लूप कहा जाता है) के साथ चलने लगते हैं। वक्र पर विशेषता बिंदु अंकित हैं - संतृप्ति प्रेरण B s , अवशिष्ट प्रेरण B r और जबरदस्ती बल H s।

चित्र एक। फेराइट्स के चुंबकीय गुण। बाईं ओर हिस्टैरिसीस लूप और उसके मापदंडों का आकार है। दाईं ओर, फेराइट का मुख्य चुंबकीयकरण वक्र 1500NM3 at विभिन्न तापमानऔर आवृत्तियाँ: 1 - 20 kHz, 2 - 50 kHz, 3 - 100 kHz।

इन मात्राओं के मूल्यों के अनुसार, फेरोमैग्नेट्स को सशर्त रूप से कठोर और नरम में विभाजित किया जाता है। पूर्व में एक विस्तृत, लगभग आयताकार हिस्टैरिसीस लूप होता है और स्थायी चुम्बकों के लिए अच्छा होता है। और एक संकीर्ण लूप वाली सामग्री का उपयोग ट्रांसफार्मर में किया जाता है। तथ्य यह है कि एक ट्रांसफार्मर के मूल में दो प्रकार के नुकसान होते हैं - विद्युत और चुंबकीय। इलेक्ट्रिक (फौकॉल्ट एड़ी धाराओं के उत्तेजना के लिए) सामग्री और आवृत्ति की चालकता के लिए आनुपातिक हैं, लेकिन चुंबकीय वाले छोटे होते हैं, हिस्टैरिसीस लूप का क्षेत्र छोटा होता है।

फेराइट्स लोहे के आक्साइड या अन्य फेरोमैग्नेट के दबाए गए पाउडर होते हैं जिन्हें सिरेमिक बाइंडर से सिंट किया जाता है। ऐसा मिश्रण दो विपरीत गुणों को जोड़ता है - लोहे की उच्च चुंबकीय पारगम्यता और ऑक्साइड की खराब चालकता। यह विद्युत और चुंबकीय दोनों नुकसानों को कम करता है और उच्च आवृत्तियों पर काम करने वाले ट्रांसफार्मर बनाना संभव बनाता है। फेराइट्स की आवृत्ति गुण महत्वपूर्ण आवृत्ति f c की विशेषता होती है जिस पर हानि स्पर्शरेखा 0.1 तक पहुँच जाती है। थर्मल - क्यूरी तापमान टी सी, जिस पर μ अचानक घटकर 1 हो जाता है।

घरेलू फेराइट्स को संख्याओं के साथ चिह्नित किया जाता है जो प्रारंभिक चुंबकीय पारगम्यता को इंगित करते हैं, और अक्षर आवृत्ति रेंज और सामग्री के प्रकार को इंगित करते हैं।
सबसे आम कम आवृत्ति वाला निकल-जस्ता फेराइट, एचएच अक्षरों द्वारा दर्शाया गया है। कम चालकता और अपेक्षाकृत उच्च आवृत्ति f c है। लेकिन इसमें बड़े चुंबकीय नुकसान और कम क्यूरी तापमान है।
निकेल-मैंगनीज फेराइट का पदनाम एचएम है। इसकी चालकता अधिक है, इसलिए f c कम है। लेकिन चुंबकीय नुकसान छोटे हैं, क्यूरी तापमान अधिक है, यह यांत्रिक झटके से कम डरता है।
कभी-कभी फेराइट के अंकन में एक अतिरिक्त संख्या 1, 2 या 3 डाल दी जाती है। आमतौर पर, यह जितना अधिक होता है, फेराइट का तापमान उतना ही अधिक स्थिर होता है।

हमारे लिए कौन से ग्रेड के फेराइट सबसे दिलचस्प हैं?

प्रौद्योगिकी परिवर्तित करने के लिए, थर्मोस्टेबल फेराइट 1500NM3 fc = 1.5 MHz, Bs = 0.35..0.4 T और Tc = 200 ℃ के साथ अच्छा है।

विशेष अनुप्रयोगों के लिए, फेराइट 2000NM3 को सामान्यीकृत डीकैमोड्यूलेशन (चुंबकीय पारगम्यता की अस्थायी स्थिरता) के साथ उत्पादित किया जाता है। इसमें fc=0.5MHz, Bs=0.35..0.4T और Tc=200℃ है।

एनएमएस श्रृंखला के फेराइट शक्तिशाली और कॉम्पैक्ट ट्रांसफार्मर के लिए विकसित किए गए हैं। उदाहरण के लिए, 2500NMS1 Bs के साथ = 0.45 T और 2500NMS2 Bs = 0.47 T के साथ। उनकी महत्वपूर्ण आवृत्ति fc=0.4MHz है, और क्यूरी तापमान Tc>200℃ है।

स्वीकार्य प्रेरण बी एम के लिए, यह पैरामीटर समायोज्य है और साहित्य में मानकीकृत नहीं है। लगभग माना जा सकता है बी एम = 0.75 वी एस मिनट. निकल-मैंगनीज फेराइट के लिए, यह लगभग 0.25 टी देता है। ऊंचे तापमान पर बी एस में गिरावट को ध्यान में रखते हुए और गंभीर मामलों में उम्र बढ़ने के कारण, इसे सुरक्षित रूप से खेलना और बी एम को 0.2 टी तक कम करना बेहतर है।

सामान्य फेराइट्स के मुख्य मापदंडों को तालिका 3 में संक्षेपित किया गया है।

तालिका 3. कुछ फेराइट्स के मुख्य पैरामीटर

ब्रैंड	100एनएन	400एनएन	600एनएन	1000एनएन	2000	2000nm	1000NM3	1500NM1	1500NM3
μ प्रारंभिक	80..120	350..500	500..800	800..1200	1800..2400	1700..2500	800..1200	1200..1800	1200..1800
एफसी, मेगाहर्ट्ज	7	3,5	1,5	0,4	0,1	0,5	1,8	0,7	1,5
टीसी, ℃	120	110	110	110	70	200	200	200	200
बीएस, टी	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. कोर कितना गर्म होगा?

चुंबकीय नुकसान।

महत्वपूर्ण fc से कम आवृत्ति पर, चुंबक में ऊर्जा हानि मुख्य रूप से पुनर्चुंबकीय हानियों से बनी होती है, और एड़ी के वर्तमान नुकसान की उपेक्षा की जा सकती है।
अनुभव और सिद्धांत बताते हैं कि चुंबकीयकरण उत्क्रमण के एक चक्र में प्रति इकाई आयतन (या द्रव्यमान) की ऊर्जा हानि सीधे आनुपातिक है
हिस्टैरिसीस लूप का क्षेत्र। इसलिए, चुंबकीय नुकसान की शक्ति:

पी एच = पी 0 ⋅ वी ⋅ एफ (8)

कहाँ पे पी0- प्रति इकाई मात्रा में विशिष्ट नुकसान (आवृत्ति पर मापा जाता है च 0प्रेरण पर बी0) ,वीनमूने की मात्रा है।

हालांकि, जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, संतृप्ति प्रेरण कम हो जाता है, हिस्टैरिसीस लूप विकृत हो जाता है, और नुकसान बढ़ जाता है। इन कारकों को ध्यान में रखते हुए, स्टाइनमेट्ज़ (सी. पी. स्टीनमेट्ज़, 1890-1892) ने एक अनुभवजन्य सूत्र प्रस्तावित किया:

पी एच = पी 1 ⋅ एम ⋅ (एफ / एफ 1) α (बी / बी 1) β (9)

हम सहमत थे कि च 1 = 1 किलोहर्ट्ज़, बी 1 = 1 टी; मात्रा पी 1, α, βपुस्तिका में दर्शाया गया है।

तालिका 5. कुछ फेराइट्स में विशिष्ट हानियाँ

ब्रैंड	1500NM3	2000NM1-ए, बी		2000NM3	2000NM-17		3000NM-A	6000NM-1
एफ	-	0.4..100 किलोहर्ट्ज़	0.1..1 मेगाहर्ट्ज	-	0.4..100 किलोहर्ट्ज़	0.1..1 मेगाहर्ट्ज	0.4..200 किलोहर्ट्ज़	20..50 किलोहर्ट्ज़	50..100 किलोहर्ट्ज़
पी 1, डब्ल्यू / किग्रा	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

तांबे में घाटा।

कमरे के तापमान पर और त्वचा के प्रभाव को ध्यान में रखे बिना प्राथमिक वाइंडिंग में ओमिक नुकसान:

पी एम1 =I 2 eff (ρ / एसएम) ((डी - डी) + 2 एच) एन 1 (10)

कहाँ पे मैं पुतला- प्रभावी धारा, डी - बाहरी, डी - रिंग का आंतरिक व्यास, एच - मीटर में इसकी ऊंचाई; n 1 - घुमावों की संख्या; एसएम - अनुप्रस्थ अनुभागतार, मिमी 2 में; = 0.018 ओम मिमी 2 / मी प्रतिरोधकताताँबा।

ऊंचे तापमान पर सभी वाइंडिंग में कुल नुकसान वातावरण:

पी एम = (पी एम 1 + पी एम 2 + ..) (1 + 0.004 (टी -25 डिग्री सेल्सियस)) (11)

ट्रांसफार्मर में कुल नुकसान।

पी = पी एच + पी एम (12)

प्राकृतिक संवहन के लिए अनुमानित अति ताप तापमान:

ΔT = पी Σ / (α मीटर स्कूल) (13)

जहाँ α मीटर \u003d (10..15) -4 डब्ल्यू / सेमी 2 ओ सी, स्कूल \u003d / 2 (डी 2 - डी 2) + एच (डी + डी)

उदाहरण 3:

आइए उदाहरण 1 और 2 से ट्रांसफार्मर में नुकसान का पता लगाएं। सादगी के लिए, हम मानते हैं कि माध्यमिक और प्राथमिक वाइंडिंग समान हैं। प्रभावी धारा
प्राथमिक वाइंडिंग Ieff \u003d 0.4 A. प्राथमिक वाइंडिंग में कॉपर की हानि पी एम 1 \u003d 0.4 2 (0.018 / 0.08) (28 - 16 + 18) 10 -3 ⋅ 87 0.1 डब्ल्यू।
दोनों वाइंडिंग के कॉपर में हानियाँ: पी एम = 0.2 डब्ल्यू।

फेराइट 2000NM . के संदर्भ डेटा के अनुसार पी 1 \u003d 32 डब्ल्यू / किग्रा, α \u003d 1.2, β \u003d 2.4,कोर K28x16x9 का द्रव्यमान 20 ग्राम है।
फेराइट हानि: पी एच \u003d 32 (30/1) 1.2 (0.25/1) 2.4 20 ⋅ 10 -3 \u003d 1.36 डब्ल्यू

ट्रांसफार्मर में कुल नुकसान: पी = 1.56 डब्ल्यू. अनुमानित दक्षता = (40 - 1.56) / 40 100% 96%

6. ट्रांसफार्मर के जड़त्वीय गुणों को कैसे ध्यान में रखा जाए?

चित्र 2 पर। दिखाया गया है। इसमें स्रोत प्रतिरोध शामिल है मैं, कम लोड प्रतिरोध आर \u003d एन 2 आर एनया आर \u003d पी एन / यू 2 eff, कहाँ पे एन \u003d यू 1 / यू 2- परिवर्तन अनुपात, यू eff- प्राथमिक वाइंडिंग का प्रभावी वोल्टेज।

रेखा चित्र नम्बर 2। ट्रांसफार्मर का समतुल्य परिपथ।

ट्रांसफार्मर के जड़त्वीय गुण कम रिसाव अधिष्ठापन का निर्धारण करते हैं रास, चुंबकीय अधिष्ठापन एल μ(लगभग प्राथमिक वाइंडिंग के अधिष्ठापन के बराबर एल1), समानांतर घुमावदार समाई पी के साथ(तथाकथित गतिशील समाई) और वाइंडिंग के बीच श्रृंखला समाई सी पी.

उनका मूल्यांकन कैसे करें?

एल1सूत्र (5) द्वारा परिकलित या प्रयोगात्मक रूप से मापा गया।
रिसाव अधिष्ठापन के अनुसार परिमाण का क्रम है एल एस ~ एल 1 / μ. क्षमता सी पीलगभग 1 पीएफ प्रति मोड़ है।

ट्रांसफार्मर बैंड पास फिल्टर की तरह काम करता है। कम आवृत्तियों पर, यह कटऑफ आवृत्ति के साथ एक उच्च-पास फ़िल्टर है एन = आर / एल μ.
उच्च आवृत्तियों पर, तत्व रासतथा सीपीकटऑफ आवृत्ति के साथ एक कम-पास फ़िल्टर बनाएं में (एल एस सी पी) -1/2.
श्रृंखला समाई सी पीयह बड़ा नहीं है और वास्तव में प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है।

मॉडल में दो विशेषता अनुनाद हैं।

समानांतर सर्किट में कम आवृत्ति (चुंबकीय अनुनाद) एल μ सी पी
इसकी आवृत्ति एफ μ (1/2 ) ⋅ (एल μ सी पी) -1/2, और अच्छाई क्यू μ (आर आई || आर) ⋅ (एल μ / सी पी) -1/2 (14)

द्वारा निर्मित परिपथ में उच्च आवृत्ति (प्रकीर्णन प्रतिध्वनि) रासतथा सी पी.
इसकी आवृत्ति एफएस (1/2 ) (एल एस सी पी) -1/2, और अच्छाई क्यू एस (एल एस / सी पी) 1/2 / आर मैं। (15)

ये अनुनाद कैसे प्रभावित करते हैं?

ट्रांसफार्मर की आवृत्ति प्रतिक्रिया एक बैंडपास फिल्टर की आवृत्ति प्रतिक्रिया के समान होती है, लेकिन इसके ऊपरी किनारे पर एक प्रतिध्वनि होती है एफ एस ओएक विशिष्ट शिखर देता है।
आवेगों की प्रतिक्रिया स्रोत और प्रतिरोध मूल्यों को शामिल करने पर निर्भर करती है।
स्रोत के एक छोटे से आंतरिक प्रतिरोध के साथ मैंकेवल प्रतिध्वनि है एफ एस ओनाड़ी के मोर्चों पर एक विशेषता "बज" के रूप में।
यदि स्रोत एक कुंजी के माध्यम से जुड़ा हुआ है, तो जब इसे खोला जाता है, तो आवृत्ति के साथ तीव्र दोलन होते हैं च μ

चित्र 3. एक ट्रांसफार्मर में आवृत्ति प्रतिक्रिया और क्षणिक का एक उदाहरण। इसका समतुल्य परिपथ चित्र 4 में नीचे दिया गया है।

7. एक पल्स ट्रांसफार्मर के मापदंडों का प्रायोगिक माप।

नमूने के लिए, K10x6x2 आकार के फेराइट 3000NM की एक रिंग ली गई। प्राथमिक वाइंडिंग 21 मोड़ थी, द्वितीयक 14, परिवर्तन अनुपात n = 1.5, भार प्रतिरोध 4.7 kOhm था, स्रोत 6V के स्तर के साथ TTL microcircuits पर एक आयताकार पल्स जनरेटर था, 1 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति और एक आंतरिक प्रतिरोध आर मैं 200 ओम.

आइए सैद्धांतिक मापदंडों की गणना करें:
एस सी \u003d 4 ⋅ 10 -6 मीटर 2, ला = 25.13 ⋅ 10 -3 मीटर, ए एल सिद्धांत = 600 एनएच / विट 2 , एल 1थ्योर \u003d 0.6 21 2 \u003d 265 μH , एलएस सिद्धांत 265/3000 = 0.09 µ एच , सी पी सिद्धांत 21+14 = 35 पीएफ।
कम लोड प्रतिरोध आर \u003d एन 2 आरएन \u003d 2.25 4.7 ~ 10 kOhm.

AKIP-6107 उपकरण के साथ अधिष्ठापन माप के परिणाम:
एल 1 \u003d 269 μH , एल 2 \u003d 118 μH, द्वितीयक वाइंडिंग को छोटा करते हुए हमें मिलता है 2Ls = 6.8 μH, जो उसके अनुमान सिद्धांतकारों से अधिक परिमाण के दो क्रम हैं।

ट्रांसफॉर्मर पर आवेदन करके डायनामिक कैपेसिटेंस सीपी का अनुमान फॉर्मूला (15) से लगाया जा सकता है आयताकार दालेंऔर एक आस्टसीलस्कप के साथ माध्यमिक वाइंडिंग के आउटपुट पर दालों के मोर्चों पर "रिंगिंग" की दोलन अवधि को मापना। "रिंगिंग" फ़्रीक्वेंसी fs 18.5 MHz निकला, जो Cp 21 pF देता है और सैद्धांतिक अनुमान से अच्छी तरह सहमत है।
प्रयोग के साथ तुलना के लिए, एलटी स्पाइस कार्यक्रम में मापे गए मापदंडों के साथ समकक्ष सर्किट का मॉडल तैयार किया गया था।

चित्र 4. ट्रांसफार्मर मॉडल। वाउट कम वोल्टेज है, वास्तविक वोल्टेज n गुना कम होगा।

चित्र 5. प्रयोग के परिणाम। ऊर्ध्वाधर पैमाने का पैमाना 1 वोल्ट प्रति विभाजन है।

तो, मापा के आधार पर बनाया गया मॉडल एल μ , एल एस और सी पीप्रयोग के साथ अच्छा समझौता है।
छोटे छल्ले के लिए प्रति मोड़ 1 पीएफ की क्षमता का सैद्धांतिक अनुमान स्वीकार्य है, लेकिन रिसाव अधिष्ठापन का अनुमान वास्तविक एक से परिमाण के दो आदेशों से भिन्न होता है। अनुभव द्वारा निर्धारित करना आसान है।

परिशिष्ट 1. घुमावों की संख्या के लिए सूत्र की व्युत्पत्ति।

जब वोल्टेज लगाया जाता है यूइसमें वाइंडिंग पर इंडक्शन का EMF दिखाई देगा इ: यू = -ई = एन एससी डीबी / डीटी

आयाम के साथ साइनसॉइडल वोल्टेज के लिए उम: उम = एन एससी ω बीएम

फेरों की संख्या कहाँ होती है एन = उम / (एससी ω बीएम)

सामान्य के माध्यम से परिपत्र आवृत्ति को व्यक्त करते हुए, और सेमी 2 में क्षेत्र, हम इंजीनियरिंग सूत्र प्राप्त करते हैं: एन = 0.16 10 4 / (एफ बी.एम. एससी)

परिमाण के एक आयताकार वोल्टेज के लिए उम: डीबी = डीटी उम / (एन एससी)

समय के साथ 0 से T/2 तक एकीकृत करना और यह ध्यान में रखते हुए कि फ़ील्ड -Bm से +Bm में आधी अवधि में बदल जाएगा, हम प्राप्त करते हैं: 2बीएम = (टी / 2) उम / (एन एससी)

आवृत्ति के संदर्भ में अवधि और सेमी 2 में क्षेत्र को व्यक्त करते हुए, हमें इंजीनियरिंग सूत्र मिलता है: एन = 0.25 ⋅10 4 / (एफ बीएम एससी)

यह दोनों ही मामलों के लिए उपयुक्त है।

परिशिष्ट 2. ट्रांसफार्मर की समग्र शक्ति के लिए सूत्र की व्युत्पत्ति।

फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, कुंडल पर वोल्टेज और उसमें चुंबकीय प्रेरण में परिवर्तन के बीच संबंध:

यू डीटी = एन एससी डीबी

0 से T / 2 के समय के दौरान, इंडक्शन -Bm से +Bm में बदल जाएगा, इन सीमाओं के भीतर एकीकृत होने पर हमें मिलता है:

यू सीएफ = 4 एन एससी बीएम एफ

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

लेकिन उपकरण औसत नहीं, बल्कि प्रभावी वोल्टेज को मापते हैं, जो एक स्थिर ऊर्जा के बराबर है। मध्य और धारा के बीच संबंध
तनाव आकार कारक देता है से एफ \u003d यू एफईएफ / यू सीएफ. मेन्डर के लिए, यह 1 है, ज्या 1.11 के लिए।
इसलिए कॉइल के आर-पार प्रभावी वोल्टेज है:

यू एफईएफ \u003d 4 के एफ एन एससी बीएम एफ

हम निम्नलिखित विचारों से समग्र शक्ति का अनुमान लगाते हैं। आवृत्ति f बड़ी नहीं है, एड़ी धाराओं और चुंबकीयकरण उत्क्रमण के कारण होने वाले नुकसान छोटे हैं, और शक्ति
घुमावदार अति ताप द्वारा सीमित। यह अधिकतम वर्तमान घनत्व j द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो दोनों वाइंडिंग के लिए समान है।
हम समग्र शक्ति को प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग की शक्तियों के आधे योग के रूप में परिभाषित करते हैं।

पगब \u003d (पी 1 + पी 2) / 2 \u003d (यू एफई 1 आई 1 + यू एफई 2 आई 2) / 2 \u003d जे (एस 1 एन 1 + एस 2 एन 2) 4 से एफ एससी बीएम / 2जहाँ S 1 और S 2 प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के क्षेत्र हैं।

इसे तांबे के क्षेत्र एसएम के संदर्भ में लिखा जा सकता है:

Pgab = 2 k f f Sc Sm Bm j

तांबे का क्षेत्र खिड़की भरण कारक σ = एसएम / एस 0 से संबंधित है।
सिग्मा एक निश्चित अनुभवजन्य गुणांक है, जो सिंगल-लेयर वाइंडिंग के लिए न्यूनतम 0.15 और मल्टी-लेयर वन के लिए अधिकतम 0.4 के बराबर है (यह अब फिट नहीं होगा)।
नतीजतन, हमारा सूत्र इस तरह दिखता है:

पीजीएबी = 2 के एफ σ एफ एससी एस 0 बीएम जे

यहां सभी मान SI में हैं।

मान लेते हैं कि वोल्टेज में एक मेन्डर का आकार होता है, k f \u003d 1. वर्तमान घनत्व का चयन करना j \u003d 2.2 A / mm 2,
भरने का कारक \u003d 0.15, सेमी 2 में क्षेत्र को व्यक्त करते हुए, टी में बीएम, हर्ट्ज में आवृत्ति, हम गणना सूत्र प्राप्त करते हैं:

पीजीएबी = एससी एस 0 एफ बीएम / 150

जैसा कि आप देख सकते हैं, यह सूत्र एक बड़े मार्जिन से प्राप्त होता है, वास्तव में ट्रांसफार्मर से अधिक शक्ति प्राप्त करना संभव है।

साहित्य।

1. कोसेंको एस। "एक पुश-पुल कनवर्टर के पल्स ट्रांसफार्मर की गणना" // रेडियो, नंबर 4, 2005, पी। 35 - 37, 44।
2. Eranosyan S. A. उच्च आवृत्ति कन्वर्टर्स के साथ नेटवर्क बिजली की आपूर्ति। - एल .: एनर्जोआटोमिज़डैट। लेनिनग्राद। विभाग, 1991, - 176 पी: बीमार।
3. एस वी कोटेनेव, ए एन एवसेव। टॉरॉयडल ट्रांसफार्मर और चोक की गणना और अनुकूलन। - एम .: हॉटलाइन-टेलीकॉम, 2013. - 359 पी .: बीमार।
4. ए। पेट्रोव "इंडक्शन, चोक, ट्रांसफॉर्मर" // रेडियो शौकिया, नंबर 12, 1995, पी.10-11।
5. मिखाइलोवा एम.एम., फिलिप्पोव वी.वी., मुसलकोव वी.पी. रेडियो-इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए नरम चुंबकीय फेराइट। निर्देशिका। - एम .: रेडियो और संचार, 1983। - 200 पी।, बीमार।
6. रिंग कोर के अनुमानित ज्यामितीय पैरामीटर।
7. बी.यू.सेमेनोव। शौकीनों और पेशेवरों के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स। एम.: सोलन-आर, 2001. - 327 पी। : गाद