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

jak obliczyć nietypowy transformator z dużym rozrzutem częstotliwości?

06 Sty 2016 19:06 1851 18
  • Poziom 8  
    hej!

    Obdzwoniłem już wszystkie zakłady od elementów indukcyjnych. Nikt nie chce mi pomóc.

    Potrzebuję transformator o następujących parametrach.

    Na wejściu jest zasilany prądem z zasilacza 48VDC (obecnie) modulowanym częstotliwościami od 1 do 10 000 Hz (tak wiem, duży rozrzut). Tak więc de facto AC...
    Przy czym mogę zastosować tu inny zasilacz dysponujący napięciem pomiędzy 12 a 60VDC. Akurat 48VDC miałem pod ręką, więc to tam poszło.

    Na wyjściu potrzebuję 1000V i 100mA. Więc ma 100VA mocy.

    Domyślam się, że potrzebny będzie rdzeń nanokrystaliczny.

    Czy ktoś może mi doradzić jak to wyliczyć lub wykonać?

    Z góry dzięki!
    [3.12.2020, webinar] Zagadnienia pomiarowe w nowoczesnej inżynierii materiałowej. Zarejestruj się
  • TespolTespol
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Indukcyjności uzwojeń trzeba policzyć dla 1Hz żeby wtedy nie robiły zwarcia.
    Oraz żeby nie nasycały rdzenia za dużym strumieniem (bo dla 1Hz będzie największy prąd jałowy).
    Natomiast oczywiście rdzeń i uzwojenia trzeba dobrać dla 10kHz. Czyli rdzeń dostosowany do tak dużej częstotliwości. Uzwojenia jeżeli będzie trzeba to z licy. Nawijane tak żeby nie porobić za dużo pojemności pasożytniczych (obliczenie dla 1Hz wymusi dużą liczbę zwojów).
    I jeszcze inne sprawy ale na razie mi nic więcej nie przychodzi do głowy.
    W każdym razie taki transformator będzie bardzo trudny do wykonania.
    Na oko wychodzi mi potrzebny wymiar rdzenia jak w zwykłym transformatorze o mocy kilkadziesiąt kW.

    Inna sprawa że wydaje mi się że tu wcale nie potrzeba takiego transformatora (układ na pewno można realizować inaczej).
  • TespolTespol
  • Poziom 8  
    Czy istnieją jakieś kalkulatory pomocne w obliczeniach?

    Jaki konkretnie rdzeń użyć?

    Niestety nie mogę zmienić układu. Mogę ewentualnie podnieść minimalną częstotliwość do 100Hz.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Na wyjściu potrzebuję 1000V i 100mA. Więc ma 100VA mocy.
    Zbudowanie układu który wytworzy takie napięcia i prądy bez użycia transformatora będzie łatwiejsze, a przedewszystkim wykonalne, a czy taki transformator (od 1Hz) da sie wykonać nie ma pewności, z powodu duzego wpływu parametrów pasożytniczych na koncowy efekt.
  • Poziom 31  
    Jeśli chcesz przenieść 100W przy 1Hz to rdzeń musi mieć przekrój ok 80cm2, pojemności będą ogromne.

    Po drugie pochwal się co to za urządzenie, bo na samym początku masz błędne założenia.

    Mogę obliczyć , ale wykonać to już majątek na to pójdzie.
  • Poziom 8  
    To tylko układ do zasilenia lampy neonowej by świeciła w różny sposób w zależności od częstotliwości.

    Dodano po 2 [minuty]:

    DJ ANNUS napisał:
    Jeśli chcesz przenieść 100W przy 1Hz to rdzeń musi mieć przekrój ok 80cm2, pojemności będą ogromne.

    Po drugie pochwal się co to za urządzenie, bo na samym początku masz błędne założenia.

    Mogę obliczyć , ale wykonać to już majątek na to pójdzie.


    Faktycznie. Rdzeń potężny i masa samego transformatora również będzie wielka :/
  • Poziom 31  
    Czemu od 1Hz przecież to chyba nie zaświeci?

    Ja bym zrobił modulację częstotliwości np. 40kHz i lepiej by to wyszło.
    Mały rdzeń i np. SG3525 jako kontroler.
  • Poziom 8  
    DJ ANNUS napisał:
    Czemu od 1Hz przecież to chyba nie zaświeci?

    Ja bym zrobił modulację częstotliwości np. 40kHz i lepiej by to wyszło.
    Mały rdzeń i np. SG3525 jako kontroler.


    Częstotliwość jest mało ważna. Do zapalenia wystarczy minimalne napięcie np 600V, dlatego ustaliłem nieco wyższe na 1000V. Ale muszę czymś to napięcie podnieść by dana częstotliwość trafiła do lampy.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    To tylko układ do zasilenia lampy neonowej by świeciła w różny sposób w zależności od częstotliwości.
    To jeszcze musisz ograniczyc prąd tej lampy, a wszelkie archaiczne sposoby nie działają przy zmianach częstotliwości, ze względu na zmieniający sie prąd magnesowania nie możesz tego zrobić przed transformatrorem.
    Cytat:

    Niestety nie mogę zmienić układu.
    Dziwne stwierdzenie zważywszy że nie masz działającego układu.
  • Poziom 8  
    Mniejsza o to. Jak to rozwiązać? Modulacji dać nie mogę, bo częstotliwość musi być precyzyjnie wybierana. Układ działa (sprawdzone). Kolega mi go konstruował. Dotychczas zamiast transformatora mieliśmy cewki motocyklowe. Wszystko było ok, poza grzaniem się cewek (nieodpowiednie rdzenie i indukcyjność).
  • Poziom 31  
    terecha89 napisał:
    Częstotliwość jest mało ważna.
    terecha89 napisał:
    modulowanym częstotliwościami od 1 do 10 000 Hz (tak wiem, duży rozrzut).


    Więć jak to skwintujesz?
  • Poziom 8  
    Rozchodzi mi się, że częstotliwość jest mało ważna przy zapalaniu lampy. Tutaj jedynym czynnikiem decydującym o powstaniu łuku jest napięcie.

    Natomiast podawana częstotliwość jest ważna w celach pokazowych. Można jakby zagrać 'muzycznie' na tym urządzeniu. Dlatego nie chcę modulacji, by nie było żadnych 'oboczności z fal', tylko precyzyjnie wybrana częstotliwość z generatora puszczona w nasz układ rezonansowy i sygnał wzmocniony przez transformator, by wszystko grało w lampie.
  • Poziom 31  
    Sam jestem ciekaw jak zapali się gaz przy 1Hz?
  • Poziom 8  
    To jest tylko krótkie i głośne pyknięcie.
  • Poziom 8  
    Korzystając z drobnego kalkulatora obliczyłem podstawowe parametry:

    Uzwojenie pierwotne:

    210 zwojów drutu 1,08 mm

    Wtórne:

    4389 zwojów drutu 0,22 mm

    Powierzchnia kwadratowa rdzenia 33x33 mm

    Wiadomo, że im większa częstotliwość, tym mniejsze wymiary całości. Ale czy te powyższe podstawowe założenia są właściwe? Kalkulator nie uwzględnia impendancji i częstotliwości.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    terecha89 napisał:
    Częstotliwość jest mało ważna. Do zapalenia wystarczy minimalne napięcie np 600V, dlatego ustaliłem nieco wyższe na 1000V. Ale muszę czymś to napięcie podnieść by dana częstotliwość trafiła do lampy.

    Czyli jak pisałem da się to zrobić inaczej.
    Bo masz złe założenia.
    Bo zakładasz że najpierw zrobisz "częstotliwość napięcia", a potem to napięcie musisz czymś podnieść.
    A wcale tak nie jest że musisz. Wystarczy zrobić od razu napięcie 1000V.

    DJ ANNUS napisał:
    Sam jestem ciekaw jak zapali się gaz przy 1Hz?

    To akurat jest bardzo proste. Lampa neonowa jak najbardziej może pracować przy prądzie stałym.

    Łącząc jedno z drugim pojawia się dodatkowa możliwość. Zasilania lampy prądem jednokierunkowym (chyba że jest to niewskazane ze względu na to że będzie wtedy świeciła tylko jedna z elektrod). W takim wypadku wystarczy źródło napięcia stałego 1000V i wzmacniacz.
    Gdyby jednak koniecznie trzeba było napięcie zmienne to też jest łatwo.
    100 lat temu było to do zrobienia (artykuł z Radioamatora z 1950-któregoś roku)*:
    jak obliczyć nietypowy transformator z dużym rozrzutem częstotliwości?
    A Ty kombinujesz z transformatorem co nawet dzisiaj (przy użyciu komputerowych metod obliczeniowych i symulacyjnych oraz nowoczesnych materiałów jak NANOPERM) jest niezwykle trudne o ile w ogóle wykonalne.

    Twoje obliczenia z postu wyżej są raczej błędne. Uzyskałeś ilości zwojów i wymiar okna rdzenia jak dla zwykłego transformatora dla 50Hz.
    Pokaż ten kalkulator którym to policzyłeś.
    Acha, i większa częstotliwość nie oznacza mniejszych wymiarów. Bo twój transformator ma być szerokopasmowy. Czyli mimo że ma pracować również przy wysokich częstotliwościach, to musi mieć wymiary jak dla niskich częstotliwościowi.

    Dlatego jak radzą Ci chyba wszyscy w tym wątku: zastanów się nad zmianą koncepcji choćby w celu ograniczenia kosztów. Zrób próbę chociaż. Jak Ci się nie spodoba to możesz przecież dalej kombinować z transformatorem.

    *Oczywiście to tylko przykład. U Ciebie trzeba napięcie zasilania z 1000V. A więc inne triody. Albo w ogóle inne elementy jak ktoś nie lubi lamp. Czyli tranzystory wysokonapięciowe. Wystarczą dwa tanie tranzystory z odchylania poziomego z telewizorów CRT. Zwykle miały napięcie przebicia jakieś 1500V. Ale oczywiście trzeba to wcześniej sprawdzić.
    Docelowo układ wyjdzie trochę bardziej skompilowany (niż tylko te dwa tranzystory) ze względu na dużą moc strat. Ale i tak będzie setki razy prostszy i tańszy w wykonaniu niż ten Twój transformator.
  • Poziom 8  
    Dzięki za rady. Też myślałem o takiej koncepcji, ale moje tranzystory (używane powszechnie w cewkach Tesli) są tylko do 500V.

    Im wyższe możliwe napięcie pracy tranzystora, tym zwykle gorsze parametry jeśli chodzi o częstotliwości (czas otwarcia, szybkość zwolnienia impulsu itd.) Czy jest jakiś tranzystor MOSFET, który byłby tutaj kompromisem?

    Wiadomo, że tutaj lepeij sprawdziłyby się lampy jako bardziej odporne na wysokie napięcia, ale wolałbym pozostać przy elektronice cyfrowej.
  • Poziom 43  
    10kHz to jeszcze nie jest zbyt wysoka częstotliwość.
    W odchylaniu TV było 16kHz i to podstawowej częstotliwości. Powrót (strumienia elektronowego) był szybki, więc harmoniczne sięgały na najmniej kilkakrotnie dalej (i oczywiście tranzystor musiał to przenieść).
    W dodatku Ty wymagasz sinusa co ułatwia sprawę (potrzeba tylko pierwszą harmoniczną, tzn. częstotliwość podstawową). Dodatkowo wzmacniacz będzie pracował liniowo a więc czas wychodzenia z nasycenia nie mają znaczenia bo tego nasycenia nigdy nie będzie.
    Czyli nada się tutaj praktycznie dowolny tranzystor.
    Inna sprawa że neonówka nie będzie działała przy 10kHz.
    Chyba że nazwa neonówka to tylko takie skrótowe określenie (pewnie tak, bo moc jak i napięcie zapłonu też nie pasują do normalnych neonówek).

    terecha89 napisał:
    Wiadomo, że tutaj lepeij sprawdziłyby się lampy jako bardziej odporne na wysokie napięcia, ale wolałbym pozostać przy elektronice cyfrowej.

    Lampy są tak samo elementami cyfrowymi jak tranzystory.
    Przydał z lampami podałem tylko po to żeby pokazać że takie rozwiązanie jest niezwykle proste w realizacji, w przeciwieństwie do tego z transformatorem.
    Ale oczywiście wygodniej jest zastosować tranzystory.
    Z BJT nie znajduję na razie odpowiednich tranzystorów do kupienia. No może BU4525AX ale musiał byś ograniczyć napięcie zasilania do jakichś 700..800V.
    Za to z MOSFETów widzę że nadają się 2SK1317 albo STP4N150 (oba 1,5kV, do kupienia za jakieś 5zł).