Sättigendes Magnetfeld in einem Induktor ohne Erwärmung

1.

Ich habe einen Induktor-Tester gebaut, als ich große Spulen für eine PFC-Stufe eines Lichtbogenschweißers entwarf. Es bestand aus einem großen Kondensator = C1, der sich langsam über einen Widerstand R1 auflädt.

Ein großer IGBT (dargestellt als Schalter, SW1) wurde so angeschlossen, dass er einschaltet, wenn eine Taste gedrückt wird. Dieser IGBT würde den Kondensator mit der unbekannten Induktivität verbinden.

Ein Stromwandler (AM2) wurde verwendet, um den Strom durch den Induktor zu messen, und dieser Strom wurde auf einem Oszilloskop aufgetragen.

Wie wir wissen, lautet die Gleichung für eine Induktivität V = L*dI/dt, wobei L der Wert der Induktivität, V die Spannung über der Induktivität und dI/dt die Änderungsrate des Stroms durch die Induktivität ist. (Ignoriert den Widerstand.)

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Bei diesem Tester ist die Spannung im Wesentlichen konstant – der Kondensator ist groß genug, damit er sich während des Tests nicht nennenswert entlädt.

Das bedeutet, dass das Produkt aus L*dI/dt konstant sein sollte. Aber wie Sie wissen, nimmt die Induktivität ab, wenn der Strom in einer Induktivität ansteigt.

Dies wird auf dem Oszilloskop als lineare Rampe L*(dI/dt) beobachtet, wenn der Test beginnt. Wenn die Induktivität nach unten geht, nimmt die Steigung des Stroms (dI/dt) zu.

Der Punkt, an dem die Steigung der Linie nichtlinear wird, ist der Punkt, an dem der Induktor zu sättigen beginnt.

Sie können den Induktorwert messen, indem Sie zwei lineare Werte auswählen und in die Gleichung L = V*dt/di einsetzen.

2.

Ich glaube, Sie definieren die Kernsättigung . Der Kern wird definitiv gesättigt sein. Es ist nicht die Spannung, die den Kern in die Sättigung bringt. Es ist die Stromstärke in der Induktivität, analog die Stärke des magnetischen Flusses.

Hier ist ein Ansatz, der auf der alten Technik der DC-gesteuerten variablen Reaktanz basiert. Der Sinn dieser Technik besteht darin, dass Sie Ihre DC-Bankversorgung verwenden können, um den Kern zu sättigen, während Sie nur eine AC-Methode mit geringem Stromverbrauch benötigen, um die Induktivität / Reaktanz zu messen.

Legen Sie zwei separate, nicht überlappende Wicklungen (mit der gleichen Anzahl von Windungen) auf Ihren Kern. zB jeweils 1/4 des Umfangs bedeckend. Verbinden Sie sie gegenphasig in Reihe mit Ihrem variablen DC-Netzteil. Da diese beiden Wicklungen gegenphasig sind, wird AC aufgehoben. Da die beiden Wicklungen physisch getrennte Teile des Kerns sind, sättigt der Gleichstrom den Kernbereich unter der Wicklung (wodurch ein virtueller Luftspalt entsteht).

Sie brauchen nur genügend Windungen, damit Ihr Gleichstrom den Kern sättigen kann. Wenn Sie 5 Windungen an jeder Wicklung verwenden und 10 A den Kern sättigen, wird eine Spule mit 280 Windungen bei 5 * 10 / 280 Ampere gesättigt

Jetzt können Sie eine oder mehrere weitere Wicklungen anbringen, mit denen Sie die AC-Induktivität / Reaktanz / Transformatorkopplung messen. Sie können die Induktivität dieser Wicklung mit jedem anderen Ansatz messen, z. B. mit einem Induktivitätsmessgerät. Diese Wechselstromwicklung benötigt keine bestimmte Windungszahl, sie muss nur für Sie messbar sein.

Sie erhöhen den Gleichstrom von Ihrer Stromversorgung, bis die Induktivität um das sinkt, was Sie als Sättigung definieren (z. B. auf 1/2). Sie messen natürlich den Sättigungsgleichstrom.

Wenn es sich um einen reinen Wechselstrom handelt, wird er beim 1,4-fachen des Effektivwerts spitzen. Man könnte also sagen, dass AC.sat.RMS = DC.sat/sqrt(2) ist. dh wenn DCsat=10A, AC=7.1Arms. Die Sättigung ist jedoch keine absolute Grenze: Es bleibt Ihnen überlassen, wie viel Sättigung die Grenze ist. Wenn Sie Wechselstrom verwenden, liegt der größte Teil der Wellenform unter der Sättigung, sodass Sie sagen können, dass 9Arms für Sie in Ordnung ist.