Tak słowem wstępu, nie do końca kalkulator. Jest to graficzny interface dla programu FEMM. Jest to świetny program do modelowania elementów indukcyjnych metodą elementów skończonych, ale by coś tam narysować trzeba mieć sporo samozaparcia, dlatego zrobiłem coś by sobie to zautomatyzować.
Tak więc zrobiłem takiego potworka:
https://github.com/marcinszajner/TrafoCalc/tree/main
Kalkulator został dodany w sumie przy okazji i bazuje na wzorach przedstawianych przez profesora Sam Ben-Yaakov.
Parametry wejściowe
Jako dane wejściowe transformatora dałem:
- napięcie na pierwotnym
- napięcie na wtórnym
- moc transformatora
- Kształt napięcia na uzwojeniu pierwotnym - Dla napięcia prostokątnego stosuje aproksymację pierwszej harmonicznej czyli napięcie jest podwyższane o 4/π ≈ 1.273.
parametry rdzenia to:
Core relative permeability (μr) - Przenikalność magnetyczna materiału. W samym FEMM można dodać krzywą magnesowania pierwotnego aby materiału by jeszcze bardziej zbliżyć się do rzeczywistości
Core relative Conductivity (σr) - Przewodność materiału. Można zostawić na 0, chyba że chce się by symulator uwzględnił prądy wirowe w materiale.
Core relative permittivity (εr) - przenikalność elektryczna materiału. Można zostawić na 0, chyba że chcemy w modelu elektrostatycznym uwzględnić rdzeń w rozkładzie natężenia pola elektrycznego.
Bmax [mT] - Maksymalna wartość natężenia strumienia magnetycznego. Tutaj ważna uwaga. Model zakłada że transformator nie będzie pracował z składową stałą. Czyli że co? A to że napięcie na transformatorze zaczyna się z przesunięciem fazowym 90°. Taki stan rzeczy mamy w rzeczywistości gdy użyjemy np topologii phase shifted full bridge.
A jak zaczynamy w punkcie 0°? To niestety podczas rozruchu będziemy mieć 2 razy większe natężenie strumienia magnetycznego i by zasymulować ten stan musimy zwiększyć dwukrotnie tą wartość
Fill Factor (0<x<1) - współczynnik wypełnienia okna, służy do korekcji obliczenia AP. Jeśli będziemy weryfikować transformator za pomocą rysunku w FEMM można ustawić na 1.
Core Cross-Section [mm^2] - przekrój rdzenia
Magnetic Path Length [mm] - długość ścieżki magnetycznej
Core winding area [mm^2] - pole powierzchni okna rdzenia
Frequency [Hz] - częstotliwość z jaką będzie pracować rdzeń
Current density [A/mm^2] - Gęstość prądu jaki chcemy mieć na uzwojeniach.
Rozmiary rdzenia:
Myśle że po za shape, wszystko tłumaczą obrazki. W przyszłości po prostu może dodam inne kształty rdzeni.
Elementy izolacji:
Bobbin material - materiał na karkas z jego przenikalnością elektryczną
Between wire insulation material - Rodzaj i grubość izolacji między kolejnymi warstwami uzwojenia
Primary Wire Insulation - grupość i rodzaj izolacji przewodów
Dodatkowe dane:
Primary winding material - przewodność materiału na uzwojenie pierwotne
Dane wejściowe dla dławika:
Inductance [mH] - jaką chcemy uzyskać indukcyjność
Current max [A] - maksymalna wartość prądu, przy której natężenie strumienia magnetycznego będzie wynosić tyle ile podaliśmy w grupie opisującej materiał rdzenia.
Program nie jest idealny, i nie miał nigdy być. Powstał bo mnie wkurzało ciągłe modyfikowanie modeli w samym FEMM, które nie należały do przyjemnych.
Zmienianie sobie parametrów i patrzenie jak one wpływają na model w FEMM jest dość ciekawe (z mojego punktu widzenia) i pozwala zrozumieć dla przykładu jaki wpływ ma przenikalność elektryczna izolacji na natężenie pola elektrycznego w tej izolacji.
Jeśli chcecie zadać pytanie albo zgłosić buga to piszcie śmiało.
Tak więc zrobiłem takiego potworka:
https://github.com/marcinszajner/TrafoCalc/tree/main
Kalkulator został dodany w sumie przy okazji i bazuje na wzorach przedstawianych przez profesora Sam Ben-Yaakov.
Parametry wejściowe
Jako dane wejściowe transformatora dałem:
- napięcie na pierwotnym
- napięcie na wtórnym
- moc transformatora
- Kształt napięcia na uzwojeniu pierwotnym - Dla napięcia prostokątnego stosuje aproksymację pierwszej harmonicznej czyli napięcie jest podwyższane o 4/π ≈ 1.273.
parametry rdzenia to:
Core relative permeability (μr) - Przenikalność magnetyczna materiału. W samym FEMM można dodać krzywą magnesowania pierwotnego aby materiału by jeszcze bardziej zbliżyć się do rzeczywistości
Core relative Conductivity (σr) - Przewodność materiału. Można zostawić na 0, chyba że chce się by symulator uwzględnił prądy wirowe w materiale.
Core relative permittivity (εr) - przenikalność elektryczna materiału. Można zostawić na 0, chyba że chcemy w modelu elektrostatycznym uwzględnić rdzeń w rozkładzie natężenia pola elektrycznego.
Bmax [mT] - Maksymalna wartość natężenia strumienia magnetycznego. Tutaj ważna uwaga. Model zakłada że transformator nie będzie pracował z składową stałą. Czyli że co? A to że napięcie na transformatorze zaczyna się z przesunięciem fazowym 90°. Taki stan rzeczy mamy w rzeczywistości gdy użyjemy np topologii phase shifted full bridge.
A jak zaczynamy w punkcie 0°? To niestety podczas rozruchu będziemy mieć 2 razy większe natężenie strumienia magnetycznego i by zasymulować ten stan musimy zwiększyć dwukrotnie tą wartość
Fill Factor (0<x<1) - współczynnik wypełnienia okna, służy do korekcji obliczenia AP. Jeśli będziemy weryfikować transformator za pomocą rysunku w FEMM można ustawić na 1.
Core Cross-Section [mm^2] - przekrój rdzenia
Magnetic Path Length [mm] - długość ścieżki magnetycznej
Core winding area [mm^2] - pole powierzchni okna rdzenia
Frequency [Hz] - częstotliwość z jaką będzie pracować rdzeń
Current density [A/mm^2] - Gęstość prądu jaki chcemy mieć na uzwojeniach.
Rozmiary rdzenia:
Myśle że po za shape, wszystko tłumaczą obrazki. W przyszłości po prostu może dodam inne kształty rdzeni.
Elementy izolacji:
Bobbin material - materiał na karkas z jego przenikalnością elektryczną
Between wire insulation material - Rodzaj i grubość izolacji między kolejnymi warstwami uzwojenia
Primary Wire Insulation - grupość i rodzaj izolacji przewodów
Dodatkowe dane:
Primary winding material - przewodność materiału na uzwojenie pierwotne
Dane wejściowe dla dławika:
Inductance [mH] - jaką chcemy uzyskać indukcyjność
Current max [A] - maksymalna wartość prądu, przy której natężenie strumienia magnetycznego będzie wynosić tyle ile podaliśmy w grupie opisującej materiał rdzenia.
Program nie jest idealny, i nie miał nigdy być. Powstał bo mnie wkurzało ciągłe modyfikowanie modeli w samym FEMM, które nie należały do przyjemnych.
Zmienianie sobie parametrów i patrzenie jak one wpływają na model w FEMM jest dość ciekawe (z mojego punktu widzenia) i pozwala zrozumieć dla przykładu jaki wpływ ma przenikalność elektryczna izolacji na natężenie pola elektrycznego w tej izolacji.
Jeśli chcecie zadać pytanie albo zgłosić buga to piszcie śmiało.
