Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zależność między wymiarami szczeliny a Al

12 Mar 2013 14:05 3147 9
  • Poziom 11  
    Witam,

    w dokumencie http://schmidt-walter.eit.h-da.de/snt/snt_eng/snteng6a.pdf znalazłem jak policzyć minimalną wymaganą objętość szczeliny w rdzeniu transformatora flyback. Znając z datasheeta przekrój rdzenia mogę łatwo policzyć minimalną wymaganą szerokość szczeliny.
    Chciałem zaprojektować jak najmniejszy transformator, więc potrzebuję jak najmniejszego rdzenia. Mały rdzeń ma jednak mało miejsca na drut, więc musi mieć duży współczynnik Al.
    I teraz staję przed problemem jaki osiągnę Al przy określonej szerokości szczeliny? Tabelki w datasheecie rdzenia pokazują tylko kilka typowych wartości, jednak chciałbym czegoś bardziej precyzyjnego. Czy są na to jakieś wzory?

    Dla przykładu: rdzeń EFD12, materiał 3F3, szczelina 50um. Jaki będzie Al? Ewentualnie w drugą stronę. Jaka będzie szerokość szczeliny dla Al=260nH?
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
  • Specjalista elektronik
    Największy AL jest bez szczeliny - nazwijmy go AL0; 1/AL=1/AL0+szczelina*k,
    gdzie k jest współczynnikiem zależnym tylko od kształtu i wymiarów rdzenia; ten
    wzór niestety jest przybliżony - jeśli szczelina jest bardzo mała, to pole w rdzeniu
    rozkłada się nierównomiernie i to powoduje odchylenie od tego wzoru.
    A do flyback-a zwykle szczelina jest potrzebna, żeby uniknąć nasycenia rdzenia
    - na to też są wzory, ale bardziej skomplikowane, jeśli szczelina jest bardzo mała;
    dla większej można liczyć tak: pole w szczelinie przyjmuje się za równomierne na
    całej jej powierzchni S, nie może ono przekroczyć B_nasycenia, S*B_nasycenia
    = strumień_pola = całka_z_impulsu_napięcia / ilość_zwojów .
  • Poziom 43  
    Witam,
    tadzikkk napisał:
    Witam,

    w dokumencie http://schmidt-walter.eit.h-da.de/snt/snt_eng/snteng6a.pdf znalazłem jak policzyć minimalną wymaganą objętość szczeliny w rdzeniu transformatora flyback. Znając z datasheeta przekrój rdzenia mogę łatwo policzyć minimalną wymaganą szerokość szczeliny.
    Chciałem zaprojektować jak najmniejszy transformator, więc potrzebuję jak najmniejszego rdzenia. Mały rdzeń ma jednak mało miejsca na drut, więc musi mieć duży współczynnik Al.
    I teraz staję przed problemem jaki osiągnę Al przy określonej szerokości szczeliny? Tabelki w datasheecie rdzenia pokazują tylko kilka typowych wartości, jednak chciałbym czegoś bardziej precyzyjnego. Czy są na to jakieś wzory?

    Dla przykładu: rdzeń EFD12, materiał 3F3, szczelina 50um. Jaki będzie Al? Ewentualnie w drugą stronę. Jaka będzie szerokość szczeliny dla Al=260nH?
    przede wszystkim to w przetwornicy typu Fly-back Converter mamy do czynienia NIE z transformatorem a dławikiem z izolowanymi uzwojeniami o rozdzielonymi pomiędzy funkcjami gromadzenia (przyjmowania) oraz rozpraszania (oddawania) energii pola magnetycznego, a która to energia pola magnetycznego - w znakomitej większości - gromadzona jest właśnie w owej szczelinie powietrznej.
    A to na skutek olbrzymiej różnicy w wartości przenikalności magnetycznej względnej szczeliny, a pozostałej części magnetowodu wykonanego z ferromagnetyka.
    Dla określonego typu rdzenia - rozmiar, materiał, kształt - jest jednoznaczna zależność jego wartości szczeliny od jego wartości stałej zwojowej AL.
    Popatrz sobie w katalogi rdzeni ferromagnetycznych.
    Są też na to stosowne wzory.
    Zaś w materii projektowania owych dławików - o izolowanych uzwojeniach - napisano wiele artykułów i opracowań, więc nie widzę żadnego powodu abyś (jako mało biegły w tej materii) zabierał się za samodzielne opracowania optymalizacyjne.
  • Poziom 27  
    Indukcja w rdzeniu B:
    B = µ0•µe•N•i/le = (AL/Ae)•N•i
    Tym samym stała AL:
    AL = µ0•µe•Ae/le
    Indukcyjność L:
    L = AL•N²
    Przenikalność efektywna rdzenia ze szczeliną:
    µe = µr/[1 + (g/le)•(µr-1)]
    gdzie:
    µ0 - przenikalność magnetyczna próżni
    µr - przenikalność względna materiału - z katalogu
    µe - przenikalność względna efektywna (rdzenia ze szczeliną)
    Ae - efektywny przekrój rdzenia - z katalogu
    le - efektywna długość drogi magnetycznej rdzenia - z katalogu
    g - długość szczeliny wyciętej w drodze le
    N - ilość zwoi, i - prąd

    Wzory są dobre dla dowolnej szczeliny, należy tylko pamiętać przy ewentualnych obliczeniach odwrotnych, że rdzeń "bez szczeliny" składany z połówek zawsze jednak ma jakąś minimalną szczelinę na poziomie dokładności szlifu, więc obliczanie µe dla rdzenia bez szczeliny na podstawie µe rdzenia ze szczeliną daje mocno niedokładny wynik. Ale to tylko tak dla zupełnej jasności, normalnie takich obliczeń się nie przeprowadza, bo dane rdzenia bez szczeliny są podawane w katalogu.
  • Poziom 11  
    _jta_ napisał:
    Największy AL jest bez szczeliny - nazwijmy go AL0; 1/AL=1/AL0+szczelina*k,
    gdzie k jest współczynnikiem zależnym tylko od kształtu i wymiarów rdzenia; ten
    wzór niestety jest przybliżony - jeśli szczelina jest bardzo mała, to pole w rdzeniu
    rozkłada się nierównomiernie i to powoduje odchylenie od tego wzoru.

    Dzięki, właśnie o coś takiego mi chodziło :)

    Quarz napisał:
    Witam, przede wszystkim to w przetwornicy typu Fly-back Converter mamy do czynienia NIE z transformatorem a dławikiem z izolowanymi uzwojeniami o rozdzielonymi pomiędzy funkcjami gromadzenia (przyjmowania) oraz rozpraszania (oddawania) energii pola magnetycznego, a która to energia pola magnetycznego - w znakomitej większości - gromadzona jest właśnie w owej szczelinie powietrznej.
    A to na skutek olbrzymiej różnicy w wartości przenikalności magnetycznej względnej szczeliny, a pozostałej części magnetowodu wykonanego z ferromagnetyka.
    Dla określonego typu rdzenia - rozmiar, materiał, kształt - jest jednoznaczna zależność jego wartości szczeliny od jego wartości stałej zwojowej AL.
    Popatrz sobie w katalogi rdzeni ferromagnetycznych.
    Są też na to stosowne wzory.
    Zaś w materii projektowania owych dławików - o izolowanych uzwojeniach - napisano wiele artykułów i opracowań, więc nie widzę żadnego powodu abyś (jako mało biegły w tej materii) zabierał się za samodzielne opracowania optymalizacyjne.
    Okej, dławik o izolowanych uzwojeniach.

    Przejrzałem katalogi i dlatego zadałem to pytanie. Wiem, że ilość energii gromadzonej w rdzeniu zależy właśnie od szczeliny i że od tej samej szczeliny zależy indukcyjność uzwojeń (ta druga zależność jest wyrażona przez Al). Wiem, że w katalogach są tabele określające wartość Al dla danego kształtu rdzenia wykonanego z różnych materiałów i dla kilku szerokości szczeliny. Wiem też, że producentowi wystarczy podać Al i wykona szczelinę taką, jak trzeba.

    Chodzi mi o to, że policzyłem indukcyjności uzwojeń i żeby użyć małego rdzenia, muszę mieć nawiniętych mało zwojów (dużo się zwyczajnie nie zmieści). Mało zwojów oznacza jednak wysoką wartość Al. Z drugiej strony wysoka wartość Al to wąska szczelina. Minimalną szerokość szczeliny policzyłem na podstawie opisu we wspomnianym dokumencie i danych z karty katalogowej rdzenia. Z obliczeń otrzymałem minimalną szerokość szczeliny mniejszą od najmniejszej wymienionej w tabelce w katalogu. Chciałbym wiedzieć, jaką wartość Al będę mieć przy takiej szczelinie (może trochę szerszej ze względu na dokładność wykonania, rozrzut parametrów samego materiału itp.) Wyznaczy ona ilość zwojów, jaka będzie musiała być nawinięta dla otrzymania określonej indukcyjności. Będę wówczas wiedział, czy drut nawojowy zmieści się w rdzeniu o danym rozmiarze, czy będę musiał użyć większego rdzenia. Dla najmniejszej szczeliny wymienionej w tabelce w katalogu tych zwojów wychodzi trochę za dużo. Zmniejszenie szczeliny pozwoliłoby nawinąć te kilka zwojów mniej. Dlatego chcę wiedzieć, czy rdzeń o określonej dużej wartości Al nie będzie miał zbyt wąskiej szczeliny.

    Ot wszystko.
  • Poziom 43  
    tadzikkk napisał:
    _jta_ napisał:
    Największy AL jest bez szczeliny - nazwijmy go AL0; 1/AL=1/AL0+szczelina*k,
    gdzie k jest współczynnikiem zależnym tylko od kształtu i wymiarów rdzenia; ten
    wzór niestety jest przybliżony - jeśli szczelina jest bardzo mała, to pole w rdzeniu
    rozkłada się nierównomiernie i to powoduje odchylenie od tego wzoru.

    Dzięki, właśnie o coś takiego mi chodziło :)
    Skoro o to Tobie chodziło, to, IMHO, nie powinieneś brać się za projektowanie tego dławika dwuzwojeniowego...

    tadzikkk napisał:

    Przejrzałem katalogi i dlatego zadałem to pytanie. Wiem, że ilość energii gromadzonej w rdzeniu zależy właśnie od szczeliny i że od tej samej szczeliny zależy indukcyjność uzwojeń (ta druga zależność jest wyrażona przez Al). Wiem, że w katalogach są tabele określające wartość Al dla danego kształtu rdzenia wykonanego z różnych materiałów i dla kilku szerokości szczeliny. Wiem też, że producentowi wystarczy podać Al i wykona szczelinę taką, jak trzeba.

    Chodzi mi o to, że policzyłem indukcyjności uzwojeń i żeby użyć małego rdzenia, muszę mieć nawiniętych mało zwojów (dużo się zwyczajnie nie zmieści). Mało zwojów oznacza jednak wysoką wartość Al. Z drugiej strony wysoka wartość Al to wąska szczelina. Minimalną szerokość szczeliny policzyłem na podstawie opisu we wspomnianym dokumencie i danych z karty katalogowej rdzenia. Z obliczeń otrzymałem minimalną szerokość szczeliny mniejszą od najmniejszej wymienionej w tabelce w katalogu. Chciałbym wiedzieć, jaką wartość Al będę mieć przy takiej szczelinie (może trochę szerszej ze względu na dokładność wykonania, rozrzut parametrów samego materiału itp.)
    Widać, że z mojej poprzedniej tu wypowiedzi nie wiele zrozumiałeś.
    Ręce opadają - a na innym forum pewnej pani cycki - powtórzę co wcześniej w tym temacie napisałem:
    Quarz napisał:
    Dla określonego typu rdzenia - rozmiar, materiał, kształt - jest jednoznaczna zależność jego wartości szczeliny od jego wartości stałej zwojowej AL.
    Wystarczy zajrzeć do katalogu danego rdzenia o danym AL.
    Natomiast w dokumencie - dla którego linkę tu podałeś - syntetycznym parametrem jest objętość szczeliny Vδ = A•δ, a co daje dwa punkty swobody i pozwala na taką zmianę obu parametrów aby mieć właściwą wartość stałej zwojowej AL oraz wynikający z pierwszego przekrój A rdzenia.
    A rdzenie o takim samym AL oraz A bywają różne, więc - patrz niżej - można dobrać taki, aby zmieściło się na nim pożądane uzwojenie (dla zadanej ilości zwoi oraz wartości gęstości prądu wynika wartość pola okna przy uwzględnieniu współczynnika zapełnienia tegoż miedzią).
    Nie zapominaj też o wykresie Hanna dla danego rdzenia, aby rdzeń nie wchodził w nasycenie w takcie wejściowym pod koniec ładowania w pole magnetyczne energii.
    Na sam koniec tego taktu wartość prądu w uzwojeniu wejściowym dławika jest największa i należy koniecznie sprawdzać czy ta wartość prądu nie wprowadza w nasycenie materiału magnetowodu.

    tadzikkk napisał:
    Wyznaczy ona ilość zwojów, jaka będzie musiała być nawinięta dla otrzymania określonej indukcyjności. Będę wówczas wiedział, czy drut nawojowy zmieści się w rdzeniu o danym rozmiarze, czy będę musiał użyć większego rdzenia. Dla najmniejszej szczeliny wymienionej w tabelce w katalogu tych zwojów wychodzi trochę za dużo. Zmniejszenie szczeliny pozwoliłoby nawinąć te kilka zwojów mniej. Dlatego chcę wiedzieć, czy rdzeń o określonej dużej wartości Al nie będzie miał zbyt wąskiej szczeliny.
    Patrz wyżej...
  • Specjalista elektronik
    Szczelinę można również uzyskać wkładając w rdzeń przekładkę z materiału izolującego.
    I tak jest nawet lepiej, bo bez przekładki rdzeń drga, zwłaszcza jak częstotliwość pola
    magnetycznego jest zbliżona do częstotliwości rezonansu mechanicznego rdzenia, i to
    powoduje straty energii w przetwornicy i na dodatek zniekształca drgania elektryczne.
    Żeby tego uniknąć, jak już mamy w rdzeniu szczelinę, to można ją wypełnić materiałem
    izolującym (może parafiną - da się potem usunąć), żeby w ten sposób tłumić drgania.

    Składanie rdzenia z przekładką powoduje, że ma on dwie szczeliny, zazwyczaj o różnych
    powierzchniach, i jeśli był on wykonany ze szczeliną, to mają one różne szerokości.
    W przybliżeniu równomiernego pola 1/(AL-ALp) = 1/(ALr-ALp) + 1/ALs1 + 1/ALs2, gdzie:
    ALp - AL dla cewki bez rdzenia, ALr - AL dla cewki na rdzeniu bez szczeliny, ALs1 i ALs2
    opisują wpływ szczeliny, dla szczeliny o powierzchni 'S' i odstępie 'd' ALs=µ0*S/d/1nH,
    gdzie µ0 to przenikalność magnetyczna próżni = 1.256637*10^(-6) H/m - może wygodniej
    określić, że wymiary (S i d) są w mm, wtedy ALs = 1.256637*S/d.
    Nierównomierność pola powoduje, że wpływ szczeliny jest nieco większy, niż obliczony.
  • Poziom 43  
    _jta_ napisał:
    Szczelinę można również uzyskać wkładając w rdzeń przekładkę z materiału izolującego.
    I tak jest nawet lepiej, bo bez przekładki rdzeń drga, zwłaszcza jak częstotliwość pola
    magnetycznego jest zbliżona do częstotliwości rezonansu mechanicznego rdzenia, i to
    powoduje straty energii w przetwornicy i na dodatek zniekształca drgania elektryczne.
    Widać, musi, że wiedza Twoja o konstrukcji rdzeni ferromagnetycznych kształtkowych o ustalonej wartości AL - czyli o ściśle ustalonej wartości długości szczeliny - jest daleko poniżej poziomu piaskownicy.
    Wypisujesz tu tylko dyrdymały, masz tak nieodparte parcie na pisanie tych "rewelacji"? Odpuść sobie...

    _jta_ napisał:
    Żeby tego uniknąć, jak już mamy w rdzeniu szczelinę, to można ją wypełnić materiałem
    izolującym (może parafiną - da się potem usunąć), żeby w ten sposób tłumić drgania.

    Składanie rdzenia z przekładką powoduje, że ma on dwie szczeliny, zazwyczaj o różnych
    powierzchniach, i jeśli był on wykonany ze szczeliną, to mają one różne szerokości.
    W przybliżeniu równomiernego pola 1/(AL-ALp) = 1/(ALr-ALp) + 1/ALs1 + 1/ALs2, gdzie:
    ALp - AL dla cewki bez rdzenia, ALr - AL dla cewki na rdzeniu bez szczeliny, ALs1 i ALs2
    opisują wpływ szczeliny, dla szczeliny o powierzchni 'S' i odstępie 'd' ALs=µ0*S/d/1nH,
    gdzie µ0 to przenikalność magnetyczna próżni = 1.256637*10^(-6) H/m - może wygodniej
    określić, że wymiary (S i d) są w mm, wtedy ALs = 1.256637*S/d.
    Patrz wyżej, a w takim przypadku, bardzo ważna, kontrola wartości stałej zwojowej AL w tak złożonym - wedle Twego "przepisu" - magnetowodzie jest praktycznie żadna.

    _jta_ napisał:
    Nierównomierność pola powoduje, że wpływ szczeliny jest nieco większy, niż obliczony.
    Jednym słowem "para poszła w gwizdek"... :!: :shock: :black:
  • Poziom 11  
    Quarz napisał:
    w dokumencie - dla którego linkę tu podałeś - syntetycznym parametrem jest objętość szczeliny Vδ = A•δ, a co daje dwa punkty swobody i pozwala na taką zmianę obu parametrów aby mieć właściwą wartość stałej zwojowej AL oraz wynikający z pierwszego przekrój A rdzenia.
    A rdzenie o takim samym AL oraz A bywają różne, więc - patrz niżej - można dobrać taki, aby zmieściło się na nim pożądane uzwojenie (dla zadanej ilości zwoi oraz wartości gęstości prądu wynika wartość pola okna przy uwzględnieniu współczynnika zapełnienia tegoż miedzią).

    Owszem, parametr syntetyczny i dający dwa stopnie swobody. Jednak producent zgodnie z logiką segreguje rdzenie w katalogu biorąc pod uwagę ich kształt i wielkość, a nie stałą zwojową. Dlatego według mnie łatwiej jest otworzyć kartę katalogową danego rdzenia, przeczytać powierzchnię przekroju i sprawdzić wielkość szczeliny dla danego Al niż na odwrót - wybrać Al, a potem szukać rdzenia o odpowiednim przekroju magnetowodu i wielkości okna.


    _jta_ napisał:
    Szczelinę można również uzyskać wkładając w rdzeń przekładkę z materiału izolującego.
    I tak jest nawet lepiej, bo bez przekładki rdzeń drga, zwłaszcza jak częstotliwość pola
    magnetycznego jest zbliżona do częstotliwości rezonansu mechanicznego rdzenia, i to
    powoduje straty energii w przetwornicy i na dodatek zniekształca drgania elektryczne.
    Żeby tego uniknąć, jak już mamy w rdzeniu szczelinę, to można ją wypełnić materiałem
    izolującym (może parafiną - da się potem usunąć), żeby w ten sposób tłumić drgania.
    No sorry, ale gdy producent transformatorów wykonana rdzeń o ściśle określonym Al i nawinie uzwojenia dławika, to nie będę po nim rozwalał wszystkiego i wpychał w szczelinę jakieś przekładki.
  • Poziom 43  
    tadzikkk napisał:
    Quarz napisał:
    w dokumencie - dla którego linkę tu podałeś - syntetycznym parametrem jest objętość szczeliny Vδ = A•δ, a co daje dwa punkty swobody i pozwala na taką zmianę obu parametrów aby mieć właściwą wartość stałej zwojowej AL oraz wynikający z pierwszego przekrój A rdzenia.
    A rdzenie o takim samym AL oraz A bywają różne, więc - patrz niżej - można dobrać taki, aby zmieściło się na nim pożądane uzwojenie (dla zadanej ilości zwoi oraz wartości gęstości prądu wynika wartość pola okna przy uwzględnieniu współczynnika zapełnienia tegoż miedzią).

    Owszem, parametr syntetyczny i dający dwa stopnie swobody. Jednak producent zgodnie z logiką segreguje rdzenie w katalogu biorąc pod uwagę ich kształt i wielkość, a nie stałą zwojową. Dlatego według mnie łatwiej jest otworzyć kartę katalogową danego rdzenia, przeczytać powierzchnię przekroju i sprawdzić wielkość szczeliny dla danego Al niż na odwrót - wybrać Al, a potem szukać rdzenia o odpowiednim przekroju magnetowodu i wielkości okna.
    Widać sam nie wiesz czego chcesz i jako nieobyty w projektowaniu tegoż przedkładasz swą wygodę nad rzetelne projektowanie.