Calculul unui transformator pe un miez de ferită în formă de Ш. Calculul unei surse de alimentare cu transformator de impuls Cum se calculează un impuls

Și totuși am fost invitat! Acum lucrurile vor merge mai repede cu articolele. Inițial, am vrut să mă concentrez pe proiectarea circuitului unui bloc pentru următoarea parte, dar ce așteptați? Dar apoi mi-am amintit de tinerețea mea de la școală și de marea problemă cu care m-am confruntat - cum să fac un dispozitiv de fiare necunoscut pentru mine la acel moment - transformator de impulsuri . Au trecut zece ani și înțeleg că mulți radioamatori (și nu doar începători), ingineri electronici și studenți au astfel de dificultăți - pur și simplu le este frică de ei și, ca urmare, încearcă să evite sursele puternice de comutație de energie (mai mult IIP).
După aceste gânduri, am ajuns la concluzia că primul subiect ar trebui să fie despre transformator și nimic altceva! De asemenea, aș dori să fac o rezervă: ceea ce vreau să spun prin conceptul de „SMPS puternic” este puterea de la 1 kW și peste, sau în cazul amatorilor, cel puțin 500 W.

Figura 1 - Acesta este tipul de transformator de 2 kW pe care îl vom obține în cele din urmă pentru podul H

Marea bătălie sau ce material să alegi?

Cândva, după ce am introdus tehnologia cu impulsuri în arsenalul meu, m-am gândit că transformatoarele pot fi făcute numai folosind ferită, care era disponibilă pentru toată lumea. După ce am asamblat primele modele, primul lucru pe care m-am hotărât să-l fac a fost să le prezint judecății camarazilor mai experimentați și am auzit foarte des următoarea frază: „Feritul ta de rahat nu este cel mai bun material pentru un generator de impuls”. Am decis imediat să aflu de la ei ce alternativă i se poate opune și mi-au spus - alsifer sau cum îi numesc ei sindust.

De ce este atât de bun și este cu adevărat mai bun decât ferita?

În primul rând, trebuie să decideți ce material aproape ideal pentru un transformator ar trebui să poată face:
1) trebuie să fie magnetic moale, adică este ușor de magnetizat și demagnetizat:

Figura 2 - Cicluri de histerezis ale feromagneților: 1) ciclu dur, 2) ciclu moale

2) materialul trebuie să aibă cea mai mare inducție de saturație posibilă, care fie va reduce dimensiunile miezului, fie, menținându-le, va crește puterea.

Saturare

Fenomenul de saturație a transformatorului este că, în ciuda creșterii curentului în înfășurare, fluxul magnetic din miez, după ce a atins o anumită valoare maximă, practic nu se modifică.
Într-un transformator, modul de saturație duce la faptul că transferul de energie de la înfășurarea primară la înfășurarea secundară se oprește parțial. Funcționarea normală a unui transformator este posibilă numai atunci când fluxul magnetic din miezul său se modifică proporțional cu schimbarea curentului din înfășurarea primară. Pentru a îndeplini această condiție, este necesar ca miezul să nu fie într-o stare de saturație, iar acest lucru este posibil numai atunci când volumul și secțiunea transversală nu sunt mai mici decât o anumită valoare. Prin urmare, cu cât puterea transformatorului este mai mare, cu atât miezul său trebuie să fie mai mare.

3) materialul trebuie să aibă pierderi cât mai mici posibil din cauza inversării magnetizării și a curenților Foucault

4) proprietățile materialului nu trebuie să se modifice semnificativ sub influențe externe: forțe mecanice (compresie sau tensiune), modificări ale temperaturii și umidității.

Acum să ne uităm la proprietățile feritei și la cât de bine îndeplinește cerințele prezentate mai sus.

Ferita este un semiconductor, ceea ce înseamnă că are propria sa rezistență electrică ridicată. Aceasta înseamnă că la frecvențe înalte, pierderile de curenți turbionari (curenți Foucault) va fi destul de scăzută. Se pare că cel puțin o condiție din lista de mai sus a fost deja îndeplinită. Daţi-i drumul…
Feritele pot fi stabile sau instabile termic, dar acest parametru nu este decisiv pentru SMPS. Important este că feritele funcționează stabil în intervalul de temperatură de la -60 la +100 o C, iar acest lucru este pentru cele mai simple și ieftine mărci.

Figura 3 - Curba de magnetizare la o frecventa de 20 kHz la diferite temperaturi

Și, în sfârșit, cel mai important punct - în graficul de mai sus am văzut un parametru care va determina aproape totul - inducția de saturație. Pentru ferită este de obicei luată ca 0,39 Tesla. Merită să ne amintim că, în diferite condiții, acest parametru se va schimba. Depinde atât de frecvență, cât și de temperatura de funcționare și de alți parametri, dar un accent deosebit trebuie pus pe primii doi.

Concluzie: ferita este buna! perfect pentru scopurile noastre.

Câteva cuvinte despre alsifer și despre cum diferă

1) alsifer funcționează într-un interval puțin mai larg de temperaturi: de la -60 la +120 o C - este potrivit? Chiar mai bine decât ferita!
2) coeficientul de pierderi datorate histerezisului în alsiferi este constant numai în câmpuri slabe (la putere mică), într-un câmp puternic cresc foarte puternic - acesta este un dezavantaj foarte serios, mai ales la puteri mai mari de 2 kW, deci pierde aici.
3) inducția de saturație până la 1,2 Tesla!, de 4 ori mai mult decât ferita! - parametrul principal este deja înainte, dar nu totul este atât de simplu... Desigur, acest avantaj nu va merge nicăieri, dar punctul 2 îl slăbește foarte mult - cu siguranta un plus.

Concluzie: Alsifer este mai bun decât ferita, tipul ăsta nu m-a mințit.

Rezultatul bătăliei: Oricine citește descrierea de mai sus va spune că dă-ne Alsifer! Și pe bună dreptate... dar încercați să găsiți un miez alsifer cu o putere totală de 10 kW? Aici, de obicei, o persoană ajunge într-o fundătură, se dovedește că nu sunt cu adevărat la vânzare, iar dacă sunt, atunci sunt comandate direct de la producător și prețul te va speria.
Se dovedește că folosim ferită, mai ales dacă o evaluăm în ansamblu, pierde foarte puțin... ferita este estimată relativ la alsifer la „8 din 10 papagali”.

Am vrut să apelez la matanul meu preferat, dar am decis să nu o fac, pentru că... Consider +10.000 de caractere la articol excesiv. Nu pot decât să recomand o carte cu calcule foarte bune de B. Semenov, „Electronica de putere: de la simplu la complex”. Nu văd rostul să-i mai povestesc calculele cu câteva completări.

Deci, să începem să calculăm și să fabricăm transformatorul

În primul rând, aș dori să-mi amintesc imediat un punct foarte serios - decalajul din miez. Poate „ucide” toată puterea sau poate adăuga încă 30-40%. Vreau să vă reamintesc ce facem transformator pentru H-bridge, și se referă la convertoare forward (forward în burghez). Aceasta înseamnă că, în mod ideal, distanța ar trebui să fie de 0 mm.
Odată, în timp ce studiam pentru un curs de 2-3, am decis să asamblam un invertor de sudură și am apelat la topologia invertoarelor Kemppi. Acolo am văzut un decalaj de 0,15 mm în transformatoare. M-am întrebat pentru ce a fost. Nu m-am apropiat de profesori, ci am sunat la reprezentanța rusă a Kemppi! Ce să pierzi? Spre surprinderea mea, am fost conectat la un inginer de circuite și mi-a spus mai multe puncte teoretice care mi-au permis să „târăsc” dincolo de plafonul de 1 kW.
În scurt - este pur și simplu necesar un spațiu de 0,1-0,2 mm! Aceasta crește rata de demagnetizare a miezului, ceea ce permite pomparea mai multă putere prin transformator. Efectul maxim al unei astfel de feșări cu urechile golului a fost obținut în topologie "pod oblic", acolo introducerea unui decalaj de 0,15 mm dă o creștere de 100%! În a noastră Podul H aceasta crestere este mai modesta, dar cred ca nici 40-60% nu este rau.

Pentru a face un transformator avem nevoie de următorul kit:

A)
Figura 4 - Miez de ferită E70/33/32 din material 3C90 (analog puțin mai bun cu N87)

B)
Figura 5 - Cadru pentru miezul E70/33/32 (cel mai mare) și șocul D46 din fier atomizat

Puterea totală a unui astfel de transformator este de 7,2 kW. Avem nevoie de o astfel de rezerva pentru a asigura curenți de pornire de 6-7 ori mai mari decât cei nominali (600% conform specificațiilor tehnice). Este adevărat că astfel de curenți de pornire apar doar la motoarele asincrone, dar totul trebuie luat în considerare!
Dintr-o dată, un anumit sufoc „a apărut”; va fi necesar în schema noastră ulterioară (până la 5 bucăți) și, prin urmare, am decis să arăt cum să-l bobinăm.

În continuare, trebuie să calculați parametrii de înfășurare. Folosesc un program de la un prieten cunoscut din anumite cercuri Starichok51 . Un om cu cunoștințe enorme și mereu gata să predea și să ajute, pentru care îi mulțumesc - la un moment dat m-a ajutat să merg pe calea cea bună. Programul se numește - Excelent IT 8.1 .

Iată un exemplu de calcul pentru 2 kW:


Figura 6 - Calculul unui transformator de impulsuri folosind un circuit în punte pentru creșterea de 2 kW

Cum se calculează:

1) Evidențiat cu roșu. Aceștia sunt parametrii de intrare care sunt de obicei setați implicit:
a) inductie maxima. Amintiți-vă că pentru ferită este de 0,39 T, dar transformatorul nostru funcționează la o frecvență destul de mare, așa că programul setează însuși 0,186. Aceasta este inducția de saturație în cele mai proaste condiții, inclusiv încălzirea până la 125 de grade
b) frecvența de conversie, este stabilită de noi și modul în care este determinată în diagramă va fi în articolele următoare. Această frecvență ar trebui să fie de la 20 la 120 kHz. Dacă mai puțin, vom auzi transa și fluierul, dacă mai mare, apoi comutatoarele noastre (tranzistoare) va avea mari pierderi dinamice.Și chiar și comutatoarele IGBT scumpe funcționează până la 150 kHz
c) coeficient umplerea ferestrei este un parametru important, deoarece spațiul de pe cadru și miez este limitat, nu trebuie să îl faceți mai mult de 0,35, altfel înfășurările nu se vor potrivi
d) densitatea curentului - acest parametru poate fi de până la 10 A/mm2. Acesta este curentul maxim care poate circula printr-un conductor. Valoarea optimă este de 5-6 A/mm 2 - în condiții severe de funcționare: răcire slabă, funcționare constantă la sarcină maximă etc. 8-10 A/mm 2 - poate fi setat dacă dispozitivul dumneavoastră este perfect ventilat și mai multe coolere costă peste 9000.
e) mâncare la intrare. Deoarece calculăm transformatorul pentru DC->DC 48V la 400V, apoi setăm tensiunea de intrare ca în calcul. De unde a venit cifra? În stare descărcată, bateria produce 10,5V, descărcarea ulterioară va reduce durata de viață, se va înmulți cu numărul de baterii (4 buc) și va obține 42V. Să luăm 40V cu rezervă. 48V este luat din produsul 12V * 4 buc. 58V este luat din considerarea că în stare încărcată bateria are o tensiune de 14,2-14,4V și, prin analogie, se înmulțește cu 4.

2) Evidențiat cu albastru.
a) setați 400V, deoarece aceasta este o rezervă pentru feedback-ul de tensiune și pentru tăierea unei undă sinusoidală este necesar un minim de 342V
b) curentul nominal. Alegem din considerare 2400 W / 220 (230) V = 12A. După cum vedeți, peste tot iau o rezervă de cel puțin 20%. Asta face orice producător de echipamente de calitate care se respectă. În URSS, o astfel de rezervă era standardul de 25%, chiar și pentru cele mai dificile condiții. De ce este 220 (230) V tensiunea la ieșirea unei unde sinusoidale pure?
c) curent minim. Selectat din condiții reale, acest parametru afectează dimensiunea șocului de ieșire, astfel încât cu cât curentul minim este mai mare, cu atât șocul este mai mic și, prin urmare, dispozitivul este mai ieftin. Din nou, am ales cea mai proasta varianta 1A, acesta este curentul pentru 2-3 becuri sau 3-4 routere.
d) picătură pe diode. Deoarece Vom avea diode ultra-rapide la ieșire, apoi scăderea peste ele va fi de 0,6V în cele mai proaste condiții (temperatura este depășită).
d) diametrul firului. Am cumpărat odată o bobină de cupru de 20 kg pentru o astfel de carcasă și doar cu diametrul de 1 mm. Aici îl punem pe cel pe care îl aveți. Pur și simplu nu recomand să-l setați la mai mult de 1,18 mm, pentru că... efectul pielii va începe să afecteze

Efectul pielii

Efectul pielii este efectul de reducere a amplitudinii undelor electromagnetice pe măsură ce acestea pătrund adânc într-un mediu conductor. Ca urmare a acestui efect, de exemplu, curentul alternativ de înaltă frecvență atunci când trece printr-un conductor nu este distribuit uniform pe secțiunea transversală, ci în principal în stratul de suprafață.
Dacă vorbim nu ca Google, ci în limba mea de fermă colectivă, atunci dacă luați un conductor cu o secțiune transversală mare, acesta nu va fi utilizat pe deplin, deoarece curenții la o frecvență mai mare curg de-a lungul suprafeței, iar centrul conductorului va fi „gol”

3) Evidențiat cu verde. Totul este simplu aici - planificăm o topologie „punte completă” și o selectăm.

4) Evidențiat cu portocaliu. Are loc procesul de selecție de bază, totul este intuitiv. Un număr mare de nuclee standard sunt deja în bibliotecă, ca al nostru, dar dacă se poate adăuga ceva introducând dimensiunile.

5) Evidențiat în violet. Parametri de ieșire cu calcule. Coeficientul a fost evidențiat într-o fereastră separată. umplerea ferestrei, amintiți-vă - nu mai mult de 0,35 și, de preferință, nu mai mult de 0,3. De asemenea, sunt date toate valorile necesare: numărul de spire pentru înfășurările primare și secundare, numărul de fire cu un diametru specificat anterior în „împletitură” pentru înfășurare.
Sunt, de asemenea, dați parametrii pentru calcularea ulterioară a bobinei de ieșire: inductanța și ondulația de tensiune.

Acum trebuie să calculați șocul de ieșire. Este necesar pentru a netezi ondulațiile, precum și pentru a crea un curent „uniform”. Calculul se efectuează în programul aceluiași autor și se numește ThrottleRing 5.0. Iată calculul pentru transformatorul nostru:


Figura 7 - Calculul bobinei de ieșire pentru un convertor DC-DC boost

În acest calcul, totul este mai simplu și mai clar, funcționează pe același principiu, datele de ieșire sunt: ​​numărul de spire și numărul de fire din împletitură.

Etape de fabricație

Acum avem toate datele pentru fabricarea transformatorului și inductorului.
Regula principală pentru înfășurarea unui transformator de impuls este că toate înfășurările, fără excepție, trebuie să fie înfășurate într-o singură direcție!

Etapa 1:

Figura 8 - Procesul de înfășurare al înfășurării secundare (de înaltă tensiune).

Înfășurăm numărul necesar de spire a 2 fire cu diametrul de 1 mm pe cadru. Ne amintim direcția de înfășurare sau, mai bine, marcați-o cu un marker pe cadru.

Etapa 2:

Figura 9 - Izolați înfășurarea secundară

Izolăm înfășurarea secundară cu bandă fluoroplastică de 1 mm grosime, această izolație poate rezista la cel puțin 1000 V. O impregnem suplimentar cu lac, acesta este încă +600V la izolație. Dacă nu există bandă fluoroplastică, atunci o izolăm cu spumă obișnuită pentru instalații sanitare în 4-6 straturi. Acesta este același fluoroplastic, de numai 150-200 de microni grosime.

Etapa 3:

Figura 10 - Începem să înfășurăm înfășurarea primară, lipim firele pe cadru
Înfășurăm într-o direcție cu înfășurarea secundară!

Etapa 4:

Figura 11 - Desenarea cozii înfășurării primare

El înfășoară înfășurarea și o izolează cu bandă fluoroplastică. De asemenea, este indicat să-l impregnezi cu lac.

Etapa 5:


Figura 12 - Impregnem cu lac și lipim „coada”. Înfășurarea înfășurărilor este finalizată
Etapa 6:

Figura 13 - Finalizam infasurarea si izolarea transformatorului cu banda de mentinere cu impregnare finala in lac

Banda de păstrare

Banda Kiper - împletitură din bumbac (mai rar mătase sau semi-mătase) din țesătură kiper cu o lățime de 8 până la 50 mm, țesătură twill sau diagonală; aspre, albit sau vopsit simplu. Materialul benzii are o densitate mare datorită țesăturii, este mai gros decât cel mai apropiat analog al său - banda simplă - datorită utilizării de fire mai groase.
Mulțumesc Wikipedia.

Etapa 7:

Figura 14 - Iată cum arată versiunea finită a transformatorului

În timpul procesului de lipire se stabilește un spațiu de 0,15 mm prin introducerea unei pelicule adecvate între jumătățile miezului. Cea mai bună opțiune este imprimarea filmului. Miezul este lipit împreună cu lipici instantaneu (bun) sau rășină epoxidică. Prima opțiune este pentru totdeauna, a doua vă permite să dezasamblați transformatorul fără deteriorare dacă se întâmplă ceva, de exemplu, dacă trebuie să înfășurați o altă înfășurare sau să adăugați mai multe spire.

Sufocare

Acum, prin analogie, trebuie să înfășurați inductorul; desigur, înfășurarea lui pe un miez toroidal este mai dificilă, dar această opțiune va fi mai compactă. Toate datele pe care le avem sunt din program, materialul de bază este fier atomizat sau permalloy. Inducerea de saturație a acestui material este de 0,55 Tesla.

Etapa 1:


Figura 15 - Înfășurați inelul cu bandă fluoroplastică

Această operațiune vă permite să evitați cazul de defectare a înfășurării pe miez, acest lucru se întâmplă rar, dar o facem singuri pentru calitate!

Etapa 2:

Figura 16 - Înfășurați numărul necesar de spire și izolați

În acest caz, numărul de spire nu se va potrivi într-un singur strat de înfășurare, așa că după înfășurarea primului strat, este necesar să izolați și să înfășurați al doilea strat, urmat de izolație.
IIP Adăugați etichete

Transformatoarele de impulsuri (IT) sunt un dispozitiv popular în activitatea economică. Instalat adesea în surse de alimentare pentru uz casnic, computer și echipamente speciale. Transformatorul de impulsuri este creat de meșteri cu experiență minimă în domeniul ingineriei radio. Ce fel de dispozitiv este acesta, precum și principiul de funcționare, vor fi discutate în continuare.

Zona de aplicare

Sarcina unui transformator de impuls este de a proteja un dispozitiv electric de scurtcircuite, creșteri excesive de tensiune și încălzire a carcasei. Stabilitatea surselor de alimentare este asigurată de transformatoare de impulsuri. Circuite similare sunt folosite în generatoarele de triodă și magnetroni. Generatorul de impulsuri este utilizat la operarea unui invertor sau a unui laser cu gaz. Aceste dispozitive sunt instalate în circuite ca transformator de diferențiere.

Echipamentul electronic se bazează pe capacitatea de transformare a convertoarelor de impulsuri. Atunci când se utilizează o sursă de alimentare comutată, se organizează funcționarea unui televizor color, a unui monitor obișnuit de computer etc.. Pe lângă furnizarea consumatorului cu curent de putere și frecvență necesare, transformatorul stabilizează valoarea tensiunii atunci când echipamentul funcționează .

Video: Cum funcționează un transformator de impulsuri?

Cerințe pentru dispozitive

Convertoarele din sursele de alimentare au o serie de caracteristici. Acestea sunt dispozitive funcționale care au o anumită putere generală. Acestea asigură funcționarea corectă a elementelor din circuit.

Transformatorul de uz casnic cu impulsuri are fiabilitate și un prag ridicat de suprasarcină. Convertorul este rezistent la influențele mecanice și climatice. Prin urmare, circuitul unei surse de alimentare comutatoare pentru televizoare, computere, tablete. caracterizat prin stabilitate electrică crescută.

Dispozitivele au dimensiuni de gabarit mici. Costul unităților prezentate depinde de domeniul de aplicare și de costurile forței de muncă pentru producție. Diferența dintre transformatoarele prezentate și alte dispozitive similare este fiabilitatea lor ridicată.

Principiul de funcționare

Când luați în considerare modul în care funcționează o unitate de tipul prezentat, trebuie să înțelegeți diferențele dintre centralele electrice convenționale și dispozitivele IT. Înfășurarea transformatorului are diferite configurații. Acestea sunt două bobine conectate printr-o unitate magnetică. În funcție de numărul de spire ale înfășurărilor primare și secundare, electricitatea cu o putere dată este creată la ieșire. De exemplu, un transformator transformă tensiunea de la 12 la 220 V.

Impulsurile unipolare sunt furnizate circuitului primar. Miezul rămâne într-o stare de magnetizare permanentă. Pe înfășurarea primară se determină semnale de impuls dreptunghiulare. Intervalul de timp dintre ele este scurt. În acest caz, apar diferențe de inductanță. Ele sunt reflectate de impulsuri pe bobina secundară. Această caracteristică stă la baza principiilor de funcționare a unor astfel de echipamente.

Soiuri

Există diferite tipuri de circuite de impulsuri ale echipamentelor de putere. Unitățile diferă în primul rând prin forma structurii lor. Caracteristicile de performanță depind de aceasta. Unitățile se disting prin tipul de înfășurare:

Secțiunea transversală a miezului poate fi dreptunghiulară sau rotundă. Etichetarea trebuie să conțină informații despre acest fapt. Se distinge și tipul de înfășurări. Bobinele sunt:

• Spirală.
• Cilindric.
• Conic.

În primul caz, inductanța de scurgere va fi minimă. Tipul de convertor prezentat este utilizat pentru autotransformatoare. Înfășurarea este realizată din folie sau copertine din material special.

Tipul de înfășurare cilindric se caracterizează printr-o rată scăzută de disipare a inductanței. Acesta este un design simplu, avansat din punct de vedere tehnologic.

Varietățile conice reduc semnificativ disiparea inductanței. Capacitatea înfășurărilor crește ușor. Izolația dintre cele două straturi de înfășurări este proporțională cu tensiunea dintre spirele primare. Grosimea contururilor crește de la început până la sfârșit.

Echipamentul prezentat are caracteristici operaționale diferite. Acestea includ puterea totală, tensiunea pe înfășurările primare și secundare, greutatea și dimensiunea. La specificarea marcajelor, se iau în considerare caracteristicile enumerate.

Avantaje

Sursele de alimentare cu un dispozitiv de comutare au multe avantaje față de dispozitivele analogice. Din acest motiv, marea majoritate a acestora sunt fabricate conform schemei prezentate.

Transformatoarele de tip impuls au următoarele avantaje:

1. Greutate ușoară.
2. Preț scăzut.
3. Nivel crescut de eficiență.
4. Gamă extinsă de tensiune.
5. Posibilitatea de a incorpora protectie.

Structura este mai ușoară datorită frecvenței crescute a semnalului. Condensatorii scad în volum. Schema de îndreptare a acestora este cea mai simplă.

Comparând sursele de alimentare convenționale și comutabile, este clar că în acestea din urmă se reduc pierderile de energie. Ele sunt observate în timpul proceselor tranzitorii. Eficiența poate fi de 90-98%.

Dimensiunile mai mici ale unităților reduc costurile de producție. Consumul de material al produsului final este redus semnificativ. Dispozitivele prezentate pot fi alimentate de la curent cu diferite caracteristici. Tehnologiile digitale, care sunt folosite pentru a crea modele de dimensiuni mici, fac posibilă utilizarea blocurilor de protecție speciale în proiectare. Ele previn scurtcircuitele și alte situații de urgență.

Singurul dezavantaj al tipurilor de dispozitive cu impulsuri este apariția interferențelor de înaltă frecvență. Ele trebuie suprimate folosind diferite metode. Prin urmare, în unele tipuri de instrumente digitale de precizie, astfel de circuite nu sunt utilizate.

Tipuri de materiale

Echipamentul prezentat este realizat din diverse materiale. Când creați surse de alimentare de tipul prezentat, va trebui să luați în considerare toate opțiunile posibile. Se folosesc următoarele materiale:

1. Oțel electric.
2. Permalloy.
3. Ferită.

Una dintre cele mai bune opțiuni este Alsifer. Cu toate acestea, este aproape imposibil să-l găsiți pe piața liberă. Prin urmare, dacă doriți să creați singur echipamentul, acesta nu este considerat o opțiune posibilă.

Cel mai adesea, clasele de oțel electric 3421-3425, 3405-3408 sunt folosite pentru a crea miezul. Permalloy este cunoscut pentru caracteristicile sale magnetice moi. Acesta este un aliaj care constă din nichel și fier. Este dopat în timpul procesării.

Pentru impulsurile al căror interval este într-o nanosecundă, se utilizează ferita. Acest material are rezistivitate ridicată.

Calcul

Pentru a crea și a vânt singur circuite transformatoare, va trebui să calculați un transformator de impuls. Se folosește o tehnică specială. În primul rând, sunt determinate o serie de caracteristici inițiale ale echipamentului.

De exemplu, pe înfășurarea primară este setată o tensiune de 300 V. Frecvența de conversie este de 25 kHz. Miezul este alcătuit dintr-un inel de ferită de dimensiunea 31 (40x25x11). Mai întâi trebuie să determinați aria secțiunii transversale a miezului:

P = (40-25)/2*11 = 82,5 mm².

Pe baza datelor obținute, puteți găsi diametrul secțiunii transversale a firului care va fi necesar pentru a crea contururile:

D = 78/181 = 0,43 mm.

Aria secțiunii transversale în acest caz este de 0,12 m². Curentul maxim admisibil pe bobina primară cu astfel de parametri nu trebuie să depășească 0,6 A. Puterea totală poate fi determinată folosind următoarea formulă:

GM = 300 * 0,6 = 180 W.

Pe baza indicatorilor obținuți, puteți calcula independent parametrii tuturor componentelor viitorului dispozitiv. Crearea unui transformator de acest tip va fi o activitate fascinantă pentru un radioamator.

Un astfel de dispozitiv este fiabil și de înaltă calitate dacă toate acțiunile sunt urmate corect. Calculul se efectuează pentru fiecare schemă în mod individual. La fabricarea unor astfel de echipamente, înfășurarea secundară trebuie să fie închisă la sarcina consumatorului. În caz contrar, dispozitivul nu va fi considerat sigur.

Funcționarea transformatorului depinde de tipul de ansamblu, materiale și alți parametri. Calitatea circuitului depinde direct de unitatea de impuls. Prin urmare, se acordă o mare importanță calculelor și alegerii materialelor.

Video interesant: transformator de impuls DIY

Luând în considerare caracteristicile transformatoarelor de impulsuri, se poate înțelege importanța lor pentru multe circuite radio-electronice. Puteți crea singur un astfel de dispozitiv numai după calcule adecvate.

Dragi colegi!!

V-am spus deja cum să construiți un transformator de impulsuri pe un inel de ferită în lecțiile mele. Acum vă voi spune cum fac un transformator folosind un miez de ferită în formă de W. Pentru aceasta, folosesc ferite de dimensiuni adecvate din echipamente vechi „sovietice”, computere vechi, televizoare și alte echipamente electrice pe care le am în colț „la cerere”.

Pentru un UPS care folosește un circuit generator push-pull în jumătate de punte, tensiunea de pe înfășurarea primară a transformatorului, conform circuitului, este de 150 de volți, sub sarcină vom lua 145 de volți. Înfășurarea secundară este realizată conform unui circuit de redresare cu undă completă cu un punct de mijloc.
Vezi diagrama.

Voi da exemple de calcul și fabricare a transformatoarelor pentru un UPS de putere mică de 20 - 50 wați pentru acest circuit. Folosesc transformatoare ale acestei puteri în comutarea surselor de alimentare pentru lămpile mele LED. Diagrama transformatorului este mai jos. Este necesar să acordați atenție că miezul W, pliat din două jumătăți, nu are un spațiu liber. Un miez magnetic cu un spațiu este utilizat numai în UPS-urile cu un singur ciclu.

Iată două exemple de calculare a unui transformator tipic pentru nevoi diferite. În principiu, toate transformatoarele pentru puteri diferite au aceeași metodă de calcul, aproape aceleași diametre de sârmă și aceleași metode de înfășurare. Dacă aveți nevoie de un transformator pentru un UPS cu o putere de până la 30 de wați, atunci acesta este primul exemplu de calcul. Dacă aveți nevoie de un UPS cu o putere de până la 60 de wați, atunci al doilea exemplu.

Primul exemplu.

Vom alege dintre miezurile de ferită nr. 17, Ш - un miez de formă Ш7,5 × 7,5. Aria secțiunii transversale a tijei din mijloc Sк = 56 mm.sq. = 0,56 cm2
Fereastra Sо = 150 mm.mp. Putere nominala 200 wati.
Numărul de spire pe 1 volt al acestui miez va fi: n = 0,7/Sk = 0,7 / 0,56 = 1,25 spire.
Numărul de spire în înfășurarea primară a transformatorului va fi: w1 = n x 145 = 1,25 x 145 = 181,25. Să facem 182 de ture.
Când am ales grosimea firului pentru înfășurări, am procedat de la tabelul „”.
În transformatorul meu, am folosit un fir cu un diametru de 0,43 mm în înfășurarea primară. (un fir cu un diametru mare nu intră în fereastră). Are o suprafață în secțiune transversală S = 0,145 mm2. Curent admisibil (vezi tabelul) I = 0,29 A.
Puterea înfășurării primare va fi: P = V x I = 145 x 0,29 = 42 wați.
O înfășurare de comunicare trebuie să fie plasată deasupra înfășurării primare. Ar trebui să producă o tensiune v3 = 6 volți. Numărul de spire va fi: w3 = n x v3 = 1,25 x 6 = 7,5 spire. Hai să facem 7 ture. Diametrul firului 0,3 - 0,4 mm.
Apoi înfășurarea secundară w2 este înfășurată. Numărul de spire ale înfășurării secundare depinde de tensiunea de care avem nevoie. Înfășurarea secundară, de exemplu la 30 de volți, constă din două semiînfășurări egale, w3-1 și w3-2).
Curentul în înfășurarea secundară, ținând cont de randamentul (k=0,95) al transformatorului: I = k xP/V = 0,95 x 42 wați / 30 volți = 1,33 A;
Să alegem un fir pentru acest curent. Am folosit un fir pe care îl aveam pe stoc cu diametrul de 0,6 mm. S = 0,28 mm.sq.
Curentul admisibil al fiecăreia dintre cele două semiînfășurări este I = 0,56 A. Deoarece aceste două semiînfășurări secundare lucrează împreună, curentul total este de 1,12 A, care este ușor diferit de curentul calculat de 1,33 A.
Numărul de spire în fiecare semiînfășurare pentru o tensiune de 30 volți: w2.1 = w2.2 = n x 30 = 1.25 x 30 = 37.5 vit.
Să facem 38 de ture în fiecare jumătate de înfășurare.
Puterea de ieșire a transformatorului: Pout = V x I = 30 V x 1,12 A = 33,6 Watt, ceea ce, ținând cont de pierderile din fir și miez, este destul de normal.

Toate înfășurările: înfășurarea primară, secundară și de comunicare se încadrează perfect în fereastra S® = 150 mm2.

Înfășurarea secundară poate fi astfel proiectată pentru orice tensiune și curent, în cadrul unei puteri date.

Al doilea exemplu.
Acum să experimentăm. Să adăugăm două miezuri identice nr. 17, L 7,5 x 7,5.

În acest caz, aria secțiunii transversale a miezului magnetic „Sk” se va dubla. Sk = 56 x 2 = 112 mm2 sau 1,12 cm2
Suprafața ferestrei va rămâne aceeași „Deci” = 150 mm2. Indicatorul n (numărul de spire pe 1 volt) va scădea. n = 0,7 / Sk = 0,7 /1,12 = 0,63 vit./volt.
Prin urmare, numărul de spire în înfășurarea primară a transformatorului va fi:
w1 = n x 145 = 0,63 x 145 = 91,35. Să facem 92 de ture.

În înfășurarea de feedback w3, pentru 6 volți, vor exista: w3 = n x v3 = 0,63 x 6 = 3,78 spire. Hai să facem 4 ture.
Să luăm tensiunea înfășurării secundare ca în primul exemplu, egală cu 30 de volți.
Numărul de spire ale semiînfășurărilor secundare, fiecare 30 volți: w2.1 = w2.2 = n x 30 = 0.63 x 30 = 18.9. Hai să facem 19 ture.
Am folosit un fir pentru infasurarea primara cu diametrul de 0,6 mm. : secțiunea firului 0,28 mm2, curent 0,56 A.
Cu acest fir, puterea înfășurării primare va fi: P1 = V1 x I = 145 V x 0,56 A = 81 Watt.
Am înfășurat înfășurarea secundară cu un fir cu diametrul de 0,9 mm. 0,636 mm.p.p. pentru un curent de 1,36 amperi. Pentru două semiînfășurări, curentul în înfășurarea secundară este de 2,72 amperi.
Puterea bobinajului secundar P2 = V2 x I = 30 x 2,72 = 81,6 wați.
Sârmă cu diametrul de 0,9 mm. puțin mare, se potrivește cu o marjă mare, asta nu e rău.

Folosesc firul pentru înfășurări la o rată de 2 A pe milimetru pătrat (în acest fel se încălzește mai puțin și căderea de tensiune pe el va fi mai mică), deși toate transformatoarele „din fabrică” sunt înfășurate la o rată de 3 - 3,5 A. pe mm2. și instalați un ventilator pentru a răci înfășurările.
Concluzia generală a acestor calcule este:
- atunci când adăugați două miezuri identice în formă de Sh, zona „Sk” se dublează cu aceeași zonă a ferestrei „So”.
- se modifică numărul de spire în înfășurări (în comparație cu prima opțiune).
- înfăşurarea primară w1 din 182 de spire se reduce la 92 de spire;
- infasurarea secundara w2 din 38 de spire se reduce la 19 spire.

Aceasta înseamnă că în aceeași fereastră „So”, cu o scădere a numărului de spire în înfășurări, este posibil să plasați un fir mai gros al înfășurărilor, adică să dublezi puterea reală a transformatorului.

Am înfășurat un astfel de transformator, cu miezurile pliate nr. 17 și le-am făcut un cadru.

Trebuie avut în vedere că transformatoarele, conform primul si al doilea De exemplu, îl puteți folosi sub o sarcină mai mică, până la 0 wați. UPS-ul menține tensiunea destul de bine și stabil.

Comparați aspectul transformatoarelor: exemplu-1, cu un miez și exemplu-2, cu două miezuri pliate. Dimensiunile reale ale transformatoarelor variază ușor.

Analiza miezurilor de ferită #18 și #19 este similară cu exemplele anterioare.
Toate calculele noastre sunt estimări teoretice. De fapt, este destul de dificil să obțineți o astfel de putere de la un UPS pe transformatoare de aceste dimensiuni. Caracteristicile de proiectare ale circuitelor de alimentare cu comutație în sine intră în vigoare. Sistem.
Tensiunea de ieșire (și, prin urmare, puterea de ieșire) depinde de mulți factori:
- capacitatea condensatorului electrolitic al rețelei C1,
- containere C4 și C5,
- căderi de putere în firele de înfășurare și în miezul de ferită propriu-zis;
- căderi de putere pe tranzistoarele cheie din generator și pe diodele redresoare de ieșire.
Eficiența globală „k” a unor astfel de surse de alimentare comutatoare este de aproximativ 85%.
Această cifră este încă mai bună decât cea a unui redresor cu un transformator cu miez de oțel, unde k = 60%. În ciuda faptului că dimensiunea și greutatea UPS-ului pe ferită este semnificativ mai mică.

Procedura de asamblare a unui transformator de ferită Ш.

Fie că este gata făcută sau asamblată, un nou cadru este realizat pentru a se potrivi dimensiunilor miezului.
Vezi cum să faci „” aici. Deși acest articol vorbește despre un cadru pentru un transformator cu miez de oțel, descrierea este destul de potrivită pentru cazul nostru.
Rama trebuie asezata pe un cadru de lemn. Înfășurarea transformatorului se face manual.
Înfășurarea primară este înfășurată mai întâi pe cadru. Primul rând se umple rând cu rând, apoi un strat de hârtie subțire, pânză lăcuită, apoi al doilea rând de sârmă etc. Un tub subțire din PVC este plasat la începutul și la sfârșitul firului (se poate folosi izolația de la firul de instalare) pentru a rigidiza firul astfel încât să nu se rupă.
Două straturi de hârtie sunt aplicate deasupra înfășurării primare (izolație între înfășurări), apoi trebuie să înfășurați spirele înfășurării de comunicație w3. Înfășurarea w3 are puține spire și, prin urmare, este plasată la marginea cadrului. Apoi se aplică spirele înfășurării secundare. Aici este recomandabil să procedați în așa fel încât spirele înfășurării secundare w2 să nu fie situate deasupra spirelor w3. În caz contrar, pot apărea defecțiuni ale sursei de alimentare comutatoare.
Înfășurarea se efectuează cu două fire deodată (două semiînfășurări), se întoarce pentru a se întoarce într-un rând, apoi un strat de hârtie sau bandă și un al doilea rând de două fire. Nu este nevoie să puneți un tub din PVC la capetele firului, deoarece Firul este gros și nu se va rupe. Cadrul finit este scos din dorn și plasat pe un miez de ferită. Mai întâi verificați miezul pentru orice joc.
Dacă cadrul este strâns pe miez, fiți foarte atenți, ferita se rupe foarte ușor. Un miez rupt poate fi lipit împreună. Lipic cu lipici PVA, urmat de uscare.
Transformatorul de ferită asamblat este fixat la capăt cu bandă pentru rezistență. Este necesar să vă asigurați că capetele jumătăților miezului coincid fără decalaj sau deplasare.

Și totuși am fost invitat! Acum lucrurile vor merge mai repede cu articolele. Inițial, am vrut să mă concentrez pe proiectarea circuitului unui bloc pentru următoarea parte, dar ce așteptați? Dar apoi mi-am amintit de tinerețea mea de la școală și de marea problemă cu care m-am confruntat - cum să fac un dispozitiv de fiare necunoscut pentru mine la acel moment - transformator de impulsuri . Au trecut zece ani și înțeleg că mulți radioamatori (și nu doar începători), ingineri electronici și studenți au astfel de dificultăți - pur și simplu le este frică de ei și, ca urmare, încearcă să evite sursele puternice de comutație de energie (mai mult IIP).
După aceste gânduri, am ajuns la concluzia că primul subiect ar trebui să fie despre transformator și nimic altceva! De asemenea, aș dori să fac o rezervă: ceea ce vreau să spun prin conceptul de „SMPS puternic” este puterea de la 1 kW și peste, sau în cazul amatorilor, cel puțin 500 W.

Figura 1 - Acesta este tipul de transformator de 2 kW pe care îl vom obține în cele din urmă pentru podul H

Marea bătălie sau ce material să alegi?

Cândva, după ce am introdus tehnologia cu impulsuri în arsenalul meu, m-am gândit că transformatoarele pot fi făcute numai folosind ferită, care era disponibilă pentru toată lumea. După ce am asamblat primele modele, primul lucru pe care m-am hotărât să-l fac a fost să le prezint judecății camarazilor mai experimentați și am auzit foarte des următoarea frază: „Feritul ta de rahat nu este cel mai bun material pentru un generator de impuls”. Am decis imediat să aflu de la ei ce alternativă i se poate opune și mi-au spus - alsifer sau cum îi numesc ei sindust.

De ce este atât de bun și este cu adevărat mai bun decât ferita?

În primul rând, trebuie să decideți ce material aproape ideal pentru un transformator ar trebui să poată face:
1) trebuie să fie magnetic moale, adică este ușor de magnetizat și demagnetizat


Figura 2 - Cicluri de histerezis ale feromagneților: 1) ciclu dur, 2) ciclu moale

2) materialul trebuie să aibă cea mai mare inducție de saturație posibilă, care fie va reduce dimensiunile miezului, fie, menținându-le, va crește puterea

Saturare

Fenomenul de saturație a transformatorului este că, în ciuda creșterii curentului în înfășurare, fluxul magnetic din miez, după ce a atins o anumită valoare maximă, practic nu se modifică.
Într-un transformator, modul de saturație duce la faptul că transferul de energie de la înfășurarea primară la înfășurarea secundară se oprește parțial. Funcționarea normală a unui transformator este posibilă numai atunci când fluxul magnetic din miezul său se modifică proporțional cu schimbarea curentului din înfășurarea primară. Pentru a îndeplini această condiție, este necesar ca miezul să nu fie într-o stare de saturație, iar acest lucru este posibil numai atunci când volumul și secțiunea transversală nu sunt mai mici decât o anumită valoare. Prin urmare, cu cât puterea transformatorului este mai mare, cu atât miezul său trebuie să fie mai mare.

3) materialul trebuie să aibă pierderi cât mai mici posibil din cauza inversării magnetizării și a curenților Foucault

4) proprietățile materialului nu trebuie să se modifice semnificativ sub influențe externe: forțe mecanice (compresie sau tensiune), modificări ale temperaturii și umidității.

Acum să ne uităm la proprietățile feritei și la cât de bine îndeplinește cerințele prezentate mai sus.

Ferita este un semiconductor, ceea ce înseamnă că are propria sa rezistență electrică ridicată. Aceasta înseamnă că la frecvențe înalte, pierderile de curenți turbionari (curenți Foucault) va fi destul de scăzută. Se pare că cel puțin o condiție din lista de mai sus a fost deja îndeplinită. Daţi-i drumul…
Feritele pot fi stabile sau instabile termic, dar acest parametru nu este decisiv pentru SMPS. Important este că feritele funcționează stabil în intervalul de temperatură de la -60 la +100 o C, iar acest lucru este pentru cele mai simple și ieftine mărci.


Figura 3 - Curba de magnetizare la o frecventa de 20 kHz la diferite temperaturi

Și, în sfârșit, cel mai important punct - în graficul de mai sus am văzut un parametru care va determina aproape totul - inducția de saturație. Pentru ferită este de obicei luată ca 0,39 Tesla. Merită să ne amintim că, în diferite condiții, acest parametru se va schimba. Depinde atât de frecvență, cât și de temperatura de funcționare și de alți parametri, dar un accent deosebit trebuie pus pe primii doi.

Concluzie: ferita este buna! perfect pentru scopurile noastre.

Câteva cuvinte despre alsifer și despre cum diferă

1) alsifer funcționează într-un interval puțin mai larg de temperaturi: de la -60 la +120 o C - este potrivit? Chiar mai bine decât ferita!
2) coeficientul de pierderi datorate histerezisului în alsiferi este constant numai în câmpuri slabe (la putere mică), într-un câmp puternic cresc foarte puternic - acesta este un dezavantaj foarte serios, mai ales la puteri mai mari de 2 kW, deci pierde aici.
3) inducția de saturație până la 1,2 Tesla!, de 4 ori mai mult decât ferita! - parametrul principal este deja înainte, dar nu totul este atât de simplu... Desigur, acest avantaj nu va merge nicăieri, dar punctul 2 îl slăbește foarte mult - cu siguranta un plus.

Concluzie: Alsifer este mai bun decât ferita, tipul ăsta nu m-a mințit.

Rezultatul bătăliei: Oricine citește descrierea de mai sus va spune că dă-ne Alsifer! Și pe bună dreptate... dar încercați să găsiți un miez alsifer cu o putere totală de 10 kW? Aici, de obicei, o persoană ajunge într-o fundătură, se dovedește că nu sunt cu adevărat la vânzare, iar dacă sunt, atunci sunt comandate direct de la producător și prețul te va speria.
Se dovedește că folosim ferită, mai ales dacă o evaluăm în ansamblu, pierde foarte puțin... ferita este estimată relativ la alsifer la „8 din 10 papagali”.

Am vrut să apelez la matanul meu preferat, dar am decis să nu o fac, pentru că... Consider +10.000 de caractere la articol excesiv. Nu pot decât să recomand o carte cu calcule foarte bune de B. Semenov, „Electronica de putere: de la simplu la complex”. Nu văd rostul să-i mai povestesc calculele cu câteva completări.

Și așa trecem la calculul și fabricarea transformatorului

În primul rând, aș dori să-mi amintesc imediat un punct foarte serios - decalajul din miez. Poate „ucide” toată puterea sau poate adăuga încă 30-40%. Vreau să vă reamintesc ce facem transformator pentru H-bridge, și se referă la convertoare forward (forward în burghez). Aceasta înseamnă că, în mod ideal, distanța ar trebui să fie de 0 mm.
Odată, în timp ce studiam pentru un curs de 2-3, am decis să asamblam un invertor de sudură și am apelat la topologia invertoarelor Kemppi. Acolo am văzut un decalaj de 0,15 mm în transformatoare. M-am întrebat pentru ce a fost. Nu m-am apropiat de profesori, ci am sunat la reprezentanța rusă a Kemppi! Ce să pierzi? Spre surprinderea mea, am fost conectat la un inginer de circuite și mi-a spus mai multe puncte teoretice care mi-au permis să „târăsc” dincolo de plafonul de 1 kW.
În scurt - este pur și simplu necesar un spațiu de 0,1-0,2 mm! Aceasta crește rata de demagnetizare a miezului, ceea ce permite pomparea mai multă putere prin transformator. Efectul maxim al unei astfel de feșări cu urechile golului a fost obținut în topologie "pod oblic", acolo introducerea unui decalaj de 0,15 mm dă o creștere de 100%! În a noastră Podul H aceasta crestere este mai modesta, dar cred ca nici 40-60% nu este rau.

Pentru a face un transformator avem nevoie de următorul kit:

A)
Figura 4 - Miez de ferită E70/33/32 din material 3C90 (analog puțin mai bun cu N87)

b)
Figura 5 - Cadru pentru miezul E70/33/32 (cel mai mare) și șocul D46 din fier atomizat

Puterea totală a unui astfel de transformator este de 7,2 kW. Avem nevoie de o astfel de rezerva pentru a asigura curenți de pornire de 6-7 ori mai mari decât cei nominali (600% conform specificațiilor tehnice). Este adevărat că astfel de curenți de pornire apar doar la motoarele asincrone, dar totul trebuie luat în considerare!
Dintr-o dată, un anumit sufoc „a apărut”; va fi necesar în schema noastră ulterioară (până la 5 bucăți) și, prin urmare, am decis să arăt cum să-l bobinăm.

În continuare, trebuie să calculați parametrii de înfășurare. Folosesc un program de la un prieten cunoscut din anumite cercuri Starichok51 . Un om cu cunoștințe enorme și mereu gata să predea și să ajute, pentru care îi mulțumesc - la un moment dat m-a ajutat să merg pe calea cea bună. Programul se numește - Excelent IT 8.1 .

Iată un exemplu de calcul pentru 2 kW:


Figura 6 - Calculul unui transformator de impulsuri folosind un circuit în punte pentru creșterea de 2 kW

Cum se calculează:

1) Evidențiat cu roșu. Aceștia sunt parametrii de intrare care sunt de obicei setați implicit:
a) inductie maxima. Amintiți-vă că pentru ferită este de 0,39 T, dar transformatorul nostru funcționează la o frecvență destul de mare, așa că programul setează însuși 0,186. Aceasta este inducția de saturație în cele mai proaste condiții, inclusiv încălzirea până la 125 de grade
b) frecvența de conversie, este stabilită de noi și modul în care este determinată în diagramă va fi în articolele următoare. Această frecvență ar trebui să fie de la 20 la 120 kHz. Dacă mai puțin, vom auzi transa și fluierul, dacă mai mare, apoi comutatoarele noastre (tranzistoare) va avea mari pierderi dinamice.Și chiar și comutatoarele IGBT scumpe funcționează până la 150 kHz
c) coeficient umplerea ferestrei este un parametru important, deoarece spațiul de pe cadru și miez este limitat, nu trebuie să îl faceți mai mult de 0,35, altfel înfășurările nu se vor potrivi
d) densitatea curentului - acest parametru poate fi de până la 10 A/mm2. Acesta este curentul maxim care poate circula printr-un conductor. Valoarea optimă este de 5-6 A/mm 2 - în condiții severe de funcționare: răcire slabă, funcționare constantă la sarcină maximă etc. 8-10 A/mm 2 - poate fi setat dacă dispozitivul dumneavoastră este perfect ventilat și mai multe coolere costă peste 9000.
e) mâncare la intrare. Deoarece calculăm transformatorul pentru DC->DC 48V la 400V, apoi setăm tensiunea de intrare ca în calcul. De unde a venit cifra? În stare descărcată, bateria produce 10,5V, descărcarea ulterioară va reduce durata de viață, se va înmulți cu numărul de baterii (4 buc) și va obține 42V. Să luăm 40V cu rezervă. 48V este luat din produsul 12V * 4 buc. 58V este luat din considerarea că în stare încărcată bateria are o tensiune de 14,2-14,4V și, prin analogie, se înmulțește cu 4.

2) Evidențiat cu albastru.
a) setați 400V, deoarece aceasta este o rezervă pentru feedback-ul de tensiune și pentru tăierea unei undă sinusoidală este necesar un minim de 342V
b) curentul nominal. Alegem din considerare 2400 W / 220 (230) V = 12A. După cum vedeți, peste tot iau o rezervă de cel puțin 20%. Asta face orice producător de echipamente de calitate care se respectă. În URSS, o astfel de rezervă era standardul de 25%, chiar și pentru cele mai dificile condiții. De ce este 220 (230) V tensiunea la ieșirea unei unde sinusoidale pure?
c) curent minim. Selectat din condiții reale, acest parametru afectează dimensiunea șocului de ieșire, astfel încât cu cât curentul minim este mai mare, cu atât șocul este mai mic și, prin urmare, dispozitivul este mai ieftin. Din nou, am ales cea mai proasta varianta 1A, acesta este curentul pentru 2-3 becuri sau 3-4 routere.
d) picătură pe diode. Deoarece Vom avea diode ultra-rapide la ieșire, apoi scăderea peste ele va fi de 0,6V în cele mai proaste condiții (temperatura este depășită).
d) diametrul firului. Am cumpărat odată o bobină de cupru de 20 kg pentru o astfel de carcasă și doar cu diametrul de 1 mm. Aici îl punem pe cel pe care îl aveți. Pur și simplu nu recomand să-l setați la mai mult de 1,18 mm, pentru că... efectul pielii va începe să afecteze

Efectul pielii

Efectul pielii este efectul de reducere a amplitudinii undelor electromagnetice pe măsură ce acestea pătrund adânc într-un mediu conductor. Ca urmare a acestui efect, de exemplu, curentul alternativ de înaltă frecvență atunci când trece printr-un conductor nu este distribuit uniform pe secțiunea transversală, ci în principal în stratul de suprafață.
Dacă vorbim nu ca Google, ci în limba mea de fermă colectivă, atunci dacă luați un conductor cu o secțiune transversală mare, acesta nu va fi utilizat pe deplin, deoarece curenții la o frecvență mai mare curg de-a lungul suprafeței, iar centrul conductorului va fi „gol”

3) Evidențiat cu verde. Totul este simplu aici - planificăm o topologie „punte completă” și o selectăm.

4) Evidențiat cu portocaliu. Are loc procesul de selecție de bază, totul este intuitiv. Un număr mare de nuclee standard sunt deja în bibliotecă, ca al nostru, dar dacă se poate adăuga ceva introducând dimensiunile.

5) Evidențiat în violet. Parametri de ieșire cu calcule. Coeficientul a fost evidențiat într-o fereastră separată. umplerea ferestrei, amintiți-vă - nu mai mult de 0,35 și, de preferință, nu mai mult de 0,3. De asemenea, sunt date toate valorile necesare: numărul de spire pentru înfășurările primare și secundare, numărul de fire cu un diametru specificat anterior în „împletitură” pentru înfășurare.
Sunt, de asemenea, dați parametrii pentru calcularea ulterioară a bobinei de ieșire: inductanța și ondulația de tensiune.

Acum trebuie să calculați șocul de ieșire. Este necesar pentru a netezi ondulațiile, precum și pentru a crea un curent „uniform”. Calculul se efectuează în programul aceluiași autor și se numește ThrottleRing 5.0. Iată calculul pentru transformatorul nostru:


Figura 7 - Calculul bobinei de ieșire pentru un convertor DC-DC boost

În acest calcul, totul este mai simplu și mai clar, funcționează pe același principiu, datele de ieșire sunt: ​​numărul de spire și numărul de fire din împletitură.

Etape de fabricație

Acum avem toate datele pentru fabricarea transformatorului și inductorului.
Regula principală pentru înfășurarea unui transformator de impuls este că toate înfășurările, fără excepție, trebuie să fie înfășurate într-o singură direcție!

Etapa 1:

Figura 8 - Procesul de înfășurare al înfășurării secundare (de înaltă tensiune).

Înfășurăm numărul necesar de spire a 2 fire cu diametrul de 1 mm pe cadru. Ne amintim direcția de înfășurare sau, mai bine, marcați-o cu un marker pe cadru.

Etapa 2:

Figura 9 - Izolați înfășurarea secundară

Izolăm înfășurarea secundară cu bandă fluoroplastică de 1 mm grosime, această izolație poate rezista la cel puțin 1000 V. O impregnem suplimentar cu lac, acesta este încă +600V la izolație. Dacă nu există bandă fluoroplastică, atunci o izolăm cu spumă obișnuită pentru instalații sanitare în 4-6 straturi. Acesta este același fluoroplastic, de numai 150-200 de microni grosime.

Etapa 3:

Figura 10 - Începem să înfășurăm înfășurarea primară, lipim firele pe cadru
Înfășurăm într-o direcție cu înfășurarea secundară!

Etapa 4:

Figura 11 - Desenarea cozii înfășurării primare

El înfășoară înfășurarea și o izolează cu bandă fluoroplastică. De asemenea, este indicat să-l impregnezi cu lac.

Etapa 5:


Figura 12 - Impregnem cu lac și lipim „coada”. Înfășurarea înfășurărilor este finalizată
Etapa 6:

Figura 13 - Finalizam infasurarea si izolarea transformatorului cu banda de mentinere cu impregnare finala in lac

Banda de păstrare

Banda Kiper - împletitură din bumbac (mai rar mătase sau semi-mătase) din țesătură kiper cu o lățime de 8 până la 50 mm, țesătură twill sau diagonală; aspre, albit sau vopsit simplu. Materialul benzii are o densitate mare datorită țesăturii, este mai gros decât cel mai apropiat analog al său - banda simplă - datorită utilizării de fire mai groase.
Mulțumesc Wikipedia.

Etapa 7:


Figura 14 - Iată cum arată versiunea finită a transformatorului

În timpul procesului de lipire se stabilește un spațiu de 0,15 mm prin introducerea unei pelicule adecvate între jumătățile miezului. Cea mai bună opțiune este imprimarea filmului. Miezul este lipit împreună cu lipici instantaneu (bun) sau rășină epoxidică. Prima opțiune este pentru totdeauna, a doua vă permite să dezasamblați transformatorul fără deteriorare dacă se întâmplă ceva, de exemplu, dacă trebuie să înfășurați o altă înfășurare sau să adăugați mai multe spire.

Sufocare

Acum, prin analogie, trebuie să înfășurați inductorul; desigur, înfășurarea lui pe un miez toroidal este mai dificilă, dar această opțiune va fi mai compactă. Toate datele pe care le avem sunt din program, materialul de bază este fier atomizat sau permalloy. Inducerea de saturație a acestui material este de 0,55 Tesla.

Etapa 1:


Figura 15 - Înfășurați inelul cu bandă fluoroplastică

Această operațiune vă permite să evitați cazul de defectare a înfășurării pe miez, acest lucru se întâmplă rar, dar o facem singuri pentru calitate!

Etapa 2:

Figura 16 - Înfășurați numărul necesar de spire și izolați

În acest caz, numărul de spire nu se va potrivi într-un singur strat de înfășurare, așa că după înfășurarea primului strat, este necesar să izolați și să înfășurați al doilea strat, urmat de izolație.

Etapa 3:

Figura 17 - Izolați după al doilea strat și impregnați cu lac

Epilog

Sper ca articolul meu să vă învețe procesul de calcul și fabricare a unui transformator de impulsuri, precum și să vă ofere câteva concepte teoretice despre funcționarea acestuia și materialele din care este fabricat. Am încercat să nu încarc această parte cu teorie inutilă, să păstrez totul la minimum și să mă concentrez exclusiv pe aspecte practice. Și, cel mai important, despre caracteristicile cheie care afectează performanța, cum ar fi spațiul liber, direcțiile de înfășurare etc.
Va urma...

În metoda de calcul descrisă în, pentru a determina numărul minim de spire ale înfășurării primare W 1 și puterea totală a câștigului P (maximum admisibil) a transformatorului unui convertor push-pull, se folosesc formulele:

unde U1 este tensiunea de pe înfășurarea primară a transformatorului, V; f - frecvența de conversie, Hz; B max - inductie magnetica maxima in circuitul magnetic, T; S c și S w, - aria secțiunii transversale și aria ferestrei, cm 2.

Aceste formule vă permit să efectuați un calcul aproximativ al transformatorului. Dar respectarea formală a calculului dat în exemplu și ignorarea erorilor rezultate poate da un rezultat eronat, care poate duce la defectarea transformatorului și a tranzistorilor de comutare.

Luați în considerare, de exemplu, un miez magnetic inel K40x25x11 realizat din ferită de 2000NM1. Valoarea maximă recomandată a inducției magnetice ar trebui să fie egală cu inducția de saturație: B max =B us =0,38 Tesla. Probabil s-a tras concluzia. că, sub sarcină, tensiunea de rețea redresată de 310 V va scădea la 285 V. Prin urmare, pentru un convertor cu jumătate de punte, tensiunea de pe înfășurarea primară a transformatorului (minus tensiunea de saturație de pe tranzistorul de comutare, care se presupune că este 1,6). V): U 1 = 285/2-1,6≈141 V. Din calculul folosind formula (1) se obține W 1 =11,24≈12 spire ale înfășurării primare.

Să presupunem că este necesar să se obțină un curent continuu l n = 4 A în sarcină la o tensiune U n = 50 V, care corespunde puterii utile P n = 200 W. Cu randamentul η≈0.8, puterea folosita este P utilizata =P n /η=200/0.8=250 W. Puterea totală a transformatorului selectat, calculată folosind formula (2), este de peste patru ori mai mare decât este necesar, așa că ar trebui să funcționeze fără probleme. În conformitate cu curentul maxim în înfășurarea primară este egal cu l 1max =P utilizați /U 1 =1,77 A. Să alegem tranzistoare de comutare cu o rezervă de curent de 50%, apoi curentul maxim admisibil de colector (de scurgere) I la suplimentar = 1,77*1,5=2,7 A. Pentru înfășurarea primară a transformatorului este necesar un fir cu diametrul de 0,8 mm. Înfășurarea secundară trebuie să conțină cinci spire de sârmă cu un diametru de 1,2 mm. Aceasta completează calculul transformatorului conform metodei. Dar convertorul va funcționa normal cu acest transformator?

Să luăm în considerare procesul de transfer de energie la sarcină folosind un transformator de impulsuri, a cărui diagramă de conectare este prezentată în Fig. 1, a. Direcțiile curenților în înfășurările primar i 1 și secundar i 2 ale transformatorului și polaritatea tensiunii și semiciclul considerat al tensiunii impulsului de intrare u 1, a cărui formă dreptunghiulară este prezentată în Fig. 1, b. , sunt afișate.

Rețineți că forma curentului în înfășurarea primară nu este dreptunghiulară. Acest curent este suma componentei dreptunghiulare utile cu amplitudinea l 1max = 1,77 A și a componentei triunghiulare a curentului de magnetizare. Ultima componentă poate fi estimată folosind formula

Mărimea curentului de magnetizare este determinată de durata semiciclului ∆t:

Figura 1,c arată cum în timpul unui semiciclu curentul de magnetizare i μ crește de la valoarea -l max la +l max, iar celălalt - scade în același interval. Chiar și în absența saturației circuitului magnetic, numai datorită creșterii curentului de magnetizare, curentul total l ∑max prezentat în Fig. 1b, poate crește la valori periculoase pentru tranzistori.

Să luăm în considerare influența histerezisului. Magnetizarea și inversarea magnetizării circuitului magnetic are loc în conformitate cu curbele prezentate în Fig. 2. Axa absciselor este puterea câmpului magnetic H creată de înfășurarea primară a transformatorului; axa ordonatelor este inducția magnetică B în miezul magnetic. În fig. Figura 2 prezintă bucla de histerezis limitativă și bucla de histerezis privată (internă) corespunzătoare Fig. 1,b și 1,c.

Fig.2

Curba din fig. 2, care emană din punctul de intersecție al axelor de coordonate, corespunde secțiunii inițiale a curbei de magnetizare și caracterizează funcționarea transformatorului în câmpuri magnetice slabe. Deoarece, așa cum este indicat, intensitatea câmpului magnetic H creată de înfășurarea primară a transformatorului este proporțională cu curentul de magnetizare i μ, este destul de legitim să combinați diagrama sa într-o singură figură cu modificarea inducției magnetice B în circuitul magnetic.

Dacă desenați o tangentă în orice punct al buclei de histerezis (în figură aceasta este tangenta AC în punctul A), atunci panta acesteia va determina modificarea inducției magnetice a LP în raport cu modificarea intensității câmpului magnetic. ∆H în punctul selectat, adică ∆B/ ∆H. Aceasta este permeabilitatea magnetică dinamică. În punctul de intersecție al axelor de coordonate, este egal cu permeabilitatea magnetică inițială. Pentru ferita 2000NM1 este nominal 2000, dar valoarea sa reală poate fi în limite foarte largi: 1700...2500.

Pentru exemplul prezentat în figură, în care inversarea magnetizării circuitului magnetic are loc de-a lungul unei bucle de histerezis parțial cu vârful în punctul D, modificarea curentului de magnetizare i μ1 este determinată de formula (3). va avea loc aproape liniar. Dacă frecvența de conversie f nu depășește 50 kHz, pierderile de energie pentru încălzirea miezului magnetic din cauza inversării magnetizării acestuia sunt neglijabile. În ceea ce privește modul cu valoarea inducției magnetice care intră în regiunea de saturație a materialului circuitului magnetic (B max = B us). aleasă în , imaginea va fi complet diferită. În acest caz, curba de magnetizare principală corespunde unei forme de curent i μ2 care este foarte departe de a fi liniară. Tangenta în punctul E cu coordonatele (H us, B us) este aproape orizontală, ceea ce echivalează cu o scădere semnificativă a inductanței înfășurării primare și, prin urmare, în conformitate cu formula (3), curentul de magnetizare crește brusc, după cum este ilustrat de graficul i μ2. Dacă tranzistorul de comutare este selectat fără rezervă de curent suficientă, acesta va fi inevitabil deteriorat. Pentru a preveni saturarea circuitului magnetic este necesar să se îndeplinească următoarea condiție: la tensiunea de alimentare maximă posibilă, inducția magnetică maximă trebuie să corespundă inegalității B max ≤(0,5...0,75)*V us. Adesea, la proiectarea unui convertor push-pull, se folosește un alt criteriu - valoarea relativă a curentului de magnetizare. Parametrii înfășurării primare sunt aleși după cum urmează. astfel încât mărimea curentului de magnetizare ∆l să corespundă nu mai mult de 5...10% din amplitudinea componentei dreptunghiulare a curentului în înfăşurarea primară l 1max, atunci curentul total poate fi considerat aproximativ dreptunghiular.

Inductanța înfășurării primare a transformatorului, care în exemplul nostru conține 12 spire, este de 0,3 mH. Amplitudinea curentului de magnetizare calculată folosind formula (4). - 1,18 A. Dacă acum pentru o sarcină utilă de 200 W comparăm valoarea maximă obținută a curentului total de comutație l ∑max =l 1max +l max =1,77+1,18=2,95≈3 A (Fig. 1,b) cu curentul maxim admisibil al tranzistorului de comutare 2.7 Și, devine complet evident că tranzistorul a fost ales incorect și diametrul calculat al conductorului de înfășurare primară nu corespunde valorii cerute. Această discrepanță va fi și mai mult exacerbată de o posibilă creștere cu 20% a tensiunii de intrare. Deoarece la tensiunea nominală de alimentare este selectat modul cu valoarea inducției magnetice care intră în regiunea de saturație a materialului miezului magnetic (B max = B us), în cazul creșterii tensiunii de rețea, valoarea maximă a curentului în înfășurarea primară a transformatorului l ∑ max va depăși semnificativ chiar și valoarea sa specificată de 3 A.

Frecvența de conversie de 100 kHz, aleasă în mod arbitrar în exemplul de calcul, după cum arată experimentul, este maxima posibilă pentru ferită 2000NM1 și este necesar să se țină cont de pierderile de energie pentru încălzirea transformatorului. Chiar dacă nu sunt luate în considerare, numărul de spire ale înfășurării primare ar trebui să fie semnificativ mai mare. În cazul unei creșteri a tensiunii rețelei cu 20%, amplitudinea tensiunii pe înfășurarea primară va ajunge la 180 V. Dacă presupunem că la această tensiune inducția magnetică maximă în circuitul magnetic nu depășește V max = 0,75 * V us = 0,285 T, atunci numărul de spire ale înfășurării primare, calculat prin formula (1) ar trebui să fie egal cu 20, dar nu 12.

Astfel, o alegere insuficient justificată a valorilor inițiale în formula (1) poate duce la calculul inexact sau chiar eronat al unui transformator de impulsuri. Pentru a evita orice îndoieli cu privire la legalitatea aplicării formulei (1), o vom justifica analitic.

Inducția magnetică maximă B m ax (T) într-un circuit magnetic închis poate fi calculată folosind formula binecunoscută

unde μ 0 = 4π·10 7 H/m - permeabilitatea magnetică absolută a vidului; μ EFF - permeabilitatea magnetică efectivă a materialului miezului magnetic; l max - amplitudinea curentului de magnetizare, A; W 1 - numărul de spire ale înfășurării primare; lEFF- lungimea efectivă a liniei câmpului magnetic în miezul magnetic, m. Să substituim l max din (4) în (5), folosind formula binecunoscută pentru inductanța înfășurării toroidale

și trecând de la metri la centimetri, obținem o formulă pentru calcularea numărului de spire

După cum vedem, formula (6) diferă de (1) doar prin aceea că include aria secțiunii transversale efective a miezului magnetic, și nu cea geometrică. O metodologie detaliată pentru calcularea parametrilor efectivi ai diferitelor tipuri de circuite magnetice este dată în [3]. Când se utilizează această formulă în practică, valoarea lui W ar trebui rotunjită la cel mai apropiat număr întreg N 1.

Să acordăm atenție caracteristicilor aplicării relațiilor utilizate în proiectarea transformatoarelor pentru diferite convertoare push-pull.

Convertizoarele auto-oscilante cu un transformator, similare celor descrise în (4), funcționează prin intrarea în regiunea de saturație a materialului circuitului magnetic (punctele E și E" din Fig. 2). Sunt utilizate formulele (1) și (2) la B max = V us. Mai multe În caz contrar, formulele indicate sunt utilizate în cazul proiectării convertoarelor auto-oscilante cu două transformatoare, precum cele descrise în. În aceasta, înfășurarea de cuplare a unui transformator puternic este conectată la un transformator de putere în circuitul de control al bazelor tranzistoarelor de comutare.Tensiunea de impuls indusă în înfășurarea de cuplare creează saturație în transformatorul de putere mică, care stabilește frecvența de conversie în conformitate cu formula (1).Această frecvență este selectată astfel încât să evitați saturația într-un transformator puternic, a cărui dimensiune este determinată conform formulei (2).În astfel de surse de alimentare, semnalele de control generate de un transformator saturator de putere mică sunt reduse la minimum prin curentul în tranzistoare de comutare.

Alături de autogeneratoarele, convertoarele push-pull cu excitație externă sunt foarte populare printre amatorii de radio. Pentru a elimina curentul de comutare, generatoarele externe de semnal de excitație formează un interval de timp de protecție între oprirea tranzistoarelor deschise și pornirea tranzistoarelor de comutare închise. După selectarea frecvenței de conversie și a valorii maxime a inducției magnetice în miezul magnetic, de obicei mai întâi, pe baza (2), se determină miezul magnetic necesar al transformatorului și apoi, folosind formula (1), numărul de spire ale se calculează înfăşurarea primară a transformatorului.

Dimensiunea Tmp	Asa de ,	S EFF	L EFF	A L,	Frecvența de conversie. kHz
					30			40			50
					P max	N 1	Imax	P max	N 1	Imax	P max	N 1	Imax
	cm 2	cm 2	cm	µH	W	vit.	A	W	vit.	A	W	vit.	A
K28x16x9	2.01	0.526	6.56	2	42	115	0.06	56	86	0.08	70	69	0.09
KZ1x18,5x7	2.69	0.428	7.44	1.44	48	141	0.05	61	106	0.07	77	85	0.09
KZ2x16X8	2.01	0.615	6.97	2.2	49	98	0.07	66	74	0.09	82	59	0.12
К32х16Х12	2.01	0.923	6.97	3.32	74	86	0.10	99	49	0.14	124	40	0.17
К32х20Х6	3.14	0.353	7.88	1.12	44	170	0.05	59	128	0.06	74	102	0.08
KZ2x20x9	3.14	0.53	7.88	1.68	67	114	0.01	89	85	0.09	111	68	0.12
KZ8x24x7	4.52	0.482	9.4	1.28	87	125	0.08	116	94	0.1	145	75	0.13
K40x25x7,5	4.91	0.552	9.84	1.4	106	109	0.09	145	82	0.12	181	66	0.15
K40x25x11	4.91	0.811	9.84	2.08	159	74	0.13	212	56	0.17	265	45	0.21
К45x28Х8	6.16	0.667	11	1.52	164	90	0.12	219	68	0.16	274	54	0.20
К45x28Х12	6.16	0.978	11	2.24	241	62	0.17	321	47	0.23	402	37	0.29

Pentru calcule aproximative și selectarea preliminară a dimensiunii standard necesare a unui miez magnetic din ferită 2000NM1, utilizați un tabel în care, pentru mai multe valori ale frecvenței de conversie f, rezultatele calculelor numărului minim de spire N 1 ale se prezinta infasurarea primara conform formulei (6), se prezinta valoarea amplitudinii curentului de magnetizare I max conform formulei (4) si puterea utila maxima posibila P max. La calcularea acestuia din urmă, puterea totală a fost mai întâi calculată folosind formula (2) folosind aria secțiunii transversale efective a miezului magnetic în loc de cea geometrică, apoi a fost înmulțită cu valoarea eficienței egală cu 0,8. Sumă

I ∑max = l 1 max + l max

oferă o bază pentru selectarea unui tranzistor de comutare pe baza curentului maxim admisibil de colector (drain). Aceeași valoare a curentului poate fi utilizată și pentru a determina diametrul firului înfășurării primare a transformatorului în conformitate cu formula dată în

Calculele au fost efectuate cu condiția ca inducția magnetică maximă Vmax să nu depășească 0,25 Tesla, chiar dacă tensiunea rețelei este cu 20% mai mare decât tensiunea nominală, drept urmare tensiunea de pe înfășurarea primară a transformatorului unui push- invertorul de semipunte de tragere poate ajunge la 180 V (ținând cont de căderea de tensiune pe rezistența de limitare a curentului și diodele redresoare). Miezul magnetic trebuie selectat cu o marjă de 20...40% din puterea maximă de ieșire indicată în tabel. Deși tabelul este compilat pentru un convertor cu jumătate de punte, datele sale pot fi ușor modificate pentru un convertor cu punte. În acest caz, tensiunea de pe înfășurarea primară a transformatorului va fi de două ori mai mare, iar amplitudinea componentei dreptunghiulare a curentului înfășurării primare va fi la jumătate mai mare. Numărul de ture ar trebui să fie de două ori mai mare. Inductanța înfășurării va crește de patru ori, iar curentul >I max va scădea la jumătate. Puteți utiliza un miez magnetic format din două inele de ferită de aceeași dimensiune pliate împreună, ceea ce va duce la o creștere de două ori a ariei secțiunii transversale a miezului magnetic S c și a coeficientului de inductanță A L . Conform formulei (2), puterea totală și utilă de ieșire se vor dubla și ele. Numărul minim de spire ale înfășurării primare, calculat prin formula (6) va rămâne neschimbat. Inductanța sa se va dubla, iar curentul de magnetizare I max, determinat de formula (4), va rămâne același.

În sursele de alimentare cu ieșire din punctul central al înfășurării primare a transformatorului, tensiunea de rețea completă este aplicată la jumătate din această înfășurare, astfel încât numărul de spire a înfășurării trebuie să fie de două ori mai mare decât într-un convertor în punte, toate celelalte lucruri fiind egal.

Subliniem că, din cauza împrăștierii semnificative a valorilor reale ale parametrilor materialelor feromagnetice în comparație cu datele de referință ale acestora, tabelul poate fi utilizat numai pentru selecția preliminară a miezului magnetic și apoi, după măsurarea experimentală a caracteristicilor acestuia. , este necesar să se efectueze un calcul rafinat al transformatorului. De exemplu, pentru circuitul magnetic K40x25x11 tabelul arată valoarea coeficientului de inductanță A L = 2,08 µH pe tură. Să clarificăm experimental proprietățile magnetice ale unui anumit exemplu al circuitului magnetic: pentru o înfășurare de testare de N eșantioane = 42 de spire, inductanța măsurată este ≈3,41 mH, iar coeficientul de inductanță

Dar diferențele pot fi mai semnificative, astfel încât valoarea coeficientului de inductanță dat în tabel ar trebui totuși considerată ca fiind aproximativă. În cazul nostru, trebuie fie să creștem numărul de spire, astfel încât inductanța înfășurării să nu fie mai mică decât cea calculată din datele tabelare, fie atunci când alegem tranzistori, luați în considerare faptul că curentul l max va fi de 2,08/1,93≈1,1 ori. mai mare decât cea tabulată.

În etapa de fabricație, cel mai probabil se va dovedi că numărul minim recomandat de spire ale înfășurării primare va umple doar parțial primul strat al transformatorului. Pentru ca câmpul magnetic creat de o astfel de înfășurare în miezul magnetic să fie uniform, spirele sale sunt plasate fie „descărcate”, fie umplu stratul în întregime, iar apoi, ținând cont de noul număr de spire, calculul final al transformatorul este executat.

Să completăm calculul transformatorului ales ca exemplu. Din tabel rezultă că la o frecvență de 50 kHz puterea maximă utilă va fi de 265 W, numărul minim de spire ale înfășurării primare N 1 este de 45. Aproximativ valoarea maximă a curentului comutat: 1,77 + 0,21 = 1,98 A Să determinăm diametrul firului înfășurării primare a transformatorului. După cum sa indicat, vom alege cel mai apropiat diametru din nomenclatura produsă industrial d 1 = 0,83 mm și ținând cont de izolația d 1 = 0,89 mm. Dacă luăm în considerare izolarea electrică a circuitului magnetic prin mai multe straturi de pânză lăcuită cu o grosime totală de 0,25 mm, diametrul interior al circuitului magnetic va scădea la 25-0,5 = 24,5 mm. În acest caz, lungimea cercului interior va fi π·24,5≈80 mm. Ținând cont de factorul de umplere de 0,8, 64 mm sunt disponibile pentru înfășurarea primului strat de înfășurare, care corespunde la 64/0,89 = 71 de spire. Astfel, există suficient spațiu pentru 45 de ture. Le vânt „descărcate”.

La determinarea numărului de spire ale înfășurării secundare, este necesar să se cunoască căderea de tensiune pe înfășurarea primară. Dacă luăm în considerare că lungimea unei spire este de 40,5-24,5 + 2-11,5 = 39 mm, atunci lungimea totală a firului în înfășurarea primară este de 45 * 39 = 1,755 m. Luând în considerare rezistența liniară a fir, obținem R exchange1 = 0,0324 * 1,755 = 0,06 Ohm, iar căderea de tensiune pe înfășurarea primară va ajunge la U 1nad = 1,77 * 0,06 = 0,1 V.

Evident, o valoare atât de mică poate fi neglijată. Dacă presupunem că pierderile pe dioda redresoare sunt aproximativ egale cu 1 V, atunci obținem numărul calculat de spire ale înfășurării secundare N 2 = 45 * (51/150) = 15,3 ≈ 16 spire. Diametrul firului secundar

Umplerea unei ferestre de transformator cu cupru

care corespunde factorului de umplere

Ținând cont de nevoia de izolație interstrat și întreținere, valoarea medie a factorului de umplere poate ajunge la K m = 0,35, iar maximul - K m = 0,5. Astfel, condiția de amplasare a înfășurărilor este îndeplinită.

Să clarificăm valoarea maximă a curentului de magnetizare, ținând cont de faptul că valoarea măsurată a coeficientului de inductanță s-a dovedit a fi de 1,1 ori mai mică decât valoarea tabelată. Prin urmare, curentul de magnetizare I max va fi de 1,1 ori mai mare și va ajunge la 0,23 A, ceea ce în exemplul nostru nu este foarte diferit de valoarea din tabel, 0,21 A. Curentul total de comutare în înfășurarea primară la tensiunea maximă de rețea este egal cu l Σmax = 1,77 + 0,23 = 2 A. Pe baza acestui fapt, este necesar să se selecteze tranzistoare de comutare cu un curent maxim admisibil de colector (dren) de cel puțin l se adaugă =1,5*2=3 A. Tensiunea maximă pe tranzistoarele de comutare (în stare închisă) este egală cu tensiunea rețelei redresată complet, prin urmare tensiunea maximă admisă pe colector ( scurgere) trebuie să fie de cel puțin U add =1,2*360=432 V. În acest moment, calculul transformatorului de impulsuri este gata.

LITERATURĂ

1. Juchkov V. Calculul unui transformator de alimentare cu comutare. - Radio, 1987, Nr. 11. p. 43.

2. Informații de fundal. Manual de ferită. Materiale ferromagnetice. - http://www.qrz.ru/reference/ferro/ferro.shtml

3. Mihailova M. M., Filippov V. V., Muslekov V.P. Ferite magnetice moi pentru echipamente radio-electronice. Director. - M.: Radio și comunicare, 1983.

4 . Knyazev Yu., Sytnik G., Sorkin I. ZG bloc și sursa de alimentare a kit-ului IK-2. - Radio, 1974, nr. 4, p. 17.

5. Bereboshkin d. Alimentare economică îmbunătățită. - Radio, 1985. Nr. 6, p. 51,52.

6. Pershin V. Calculul unui transformator de rețea al unei surse de energie. - Radio, 2004, nr. 5, p. 55-57.

S. KOSENKO, Radio, 2005, Nr. 4, p. 35-37.44.