Transformatordimensionierung für SMPS (nicht der Aw Ae-Weg)

Es gibt viele Dokumente, die sich mit der Dimensionierung des Transformators für ein SMPS-Netzteil befassen (in diesem Fall interessiert mich nur ein Quadrant nicht).

diese Seite zitiert Folgendes:

Die Haupteinschränkung in allen Fällen (außer bei sättigbaren Induktoren) besteht darin, dass die Spitzenmagnetflussdichte Bmax sich nicht dem Sättigungsflusswert Bsat des Kernmaterials annähern sollte.

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Entgegen weit verbreiteter Missverständnisse hängt Bmax nicht von den magnetischen Materialeigenschaften oder Luftspalten ab. Es kommt auch nicht auf die übertragene Leistung an. Aus thermischen Gründen müssen wir jedoch die ohmschen Verluste in den Drähten begrenzen. Die meisten Lehrbücher bieten Formeln zur Schätzung der Kerngröße basierend auf dem Produkt der magnetischen Querschnittsfläche durch die für die Wicklung verfügbare Fensterfläche. Leider ist diese Methode nicht sehr hilfreich, da diese Formeln auf einer ziemlich willkürlichen Auswahl der Stromdichte und auf der Annahme eines bestimmten Fensternutzungs-(Füll-)Faktors beruhen.

Also habe ich die Bmaxfür mein Projekt berechnet und es liefert mir ähnliche Ergebnisse wie poweresim.com . Aber mit der AwAeMethode benötigt man mehr als das 4-fache der Kerngröße!

Wie auch immer, da die BmaxFormel den Ergebnissen nahe kommt, ist der Strom nicht in der Formel enthalten. Damit jede Leistung (unter Beachtung der Vpkund fin der Formel) mit demselben AeTransformator verwendet werden kann.

Ist die Kerngröße nicht von H abhängig, sondern nur von B? Das heißt, genügend Platz für Wicklungen für die projizierten Ströme / Potentiale zu haben und Bmaxunter die Sättigung zu kommen Bsatund Hysterese und Wirbelstromverluste nicht zu berücksichtigen, was sollte ich beachten?

Wenn nicht, was muss ich dann beachten? Wenn ich versuche zu berechnen H, erhalte ich für fast die meisten Materialien Werte, die wirklich über der Sättigung liegen (aus der BH-Kurve), also denke ich, dass das falsch ist.

Antworten (1)

Ich weiß nicht, ob Sie sich verrechnet haben, aber es funktioniert so.

H ist Ampere Windungen pro Meter und der Meterteil ist die mittlere Länge um den Kern herum, der die magnetischen Flusslinien folgen: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ampere (Spitze) x Umdrehungen (primär) geteilt durch die Kernlänge ergibt also H (Spitze). Beachten Sie, dass die gewählte "Ampere"-Zahl der Magnetisierungsstrom ist, dh NICHT DER SEKUNDÄRE LASTSTROM (bezogen auf den Primärstrom).

Als nächstes haben Sie: -

B = μ H Wo μ ist die effektive magnetische Permeabilität des Transformatorkerns in absoluten Einheiten. Die effektive Permeabilität hängt von mehreren Faktoren ab, wie z. B. der Länge des Kerns (oben erwähnt), dem Querschnitt, der Materialart und ob Lücken vorhanden sind.

Der Hersteller des Kerns teilt Ihnen die effektive Permeabilität des von Ihnen gewählten Kerns mit. Sie können sich auch dafür entscheiden, den Kern zu spalten, was die effektive Permeabilität dramatisch verändert.

Schauen Sie sich als nächstes das Datenblatt des Kerns an und sehen Sie, welche Flussdichte für das gegebene H-Feld erzeugt wird. Wenn es so aussieht, als würde es stark gesättigt werden, erhöhen Sie die Umdrehungen ein wenig.

Wenn Windungen (sagen wir) verdoppelt werden, vervierfacht sich die Primärinduktivität und die Stromviertel. Dies ist nützlich, da Sie bei einer gegebenen Primärantriebsfrequenz das H-Feld halbieren, wenn Sie die Umdrehungen verdoppeln. Wenn Sie wirklich den Kern drücken, müssen Sie Gapping in Betracht ziehen.

Gelesen, studiert, gerechnet, angewendet, und trotzdem stimmen die Ergebnisse nicht überein. Mit sagen wir mal 32 × 60 0 , 0184 =   104347   H ( A / M ) ! Damit brauche ich einen Kern, der größer ist als ein Netzfrequenztransformator, obwohl ich Projekte kenne, die diesen Kern mit 6 kW problemlos verwenden. Was ich anwenden muss, scheint die relative Permeabilität zu sein, um einen neuen H (A / m) -Wert zu erhalten? Der Hersteller liefert nur eine feste \Mikro e oder eine, die sich auf die Temperatur bezieht. Obwohl es ein Integral ist und daher noch größere Werte ergibt.
Woher kommen die 32 und die 60 - einer davon ist Strom, aber ich vermute, Sie haben den Volllaststrom bezogen auf die Primärseite verwendet - Sie sollten den Leerlaufstrom zur Berechnung der Flussdichte verwenden, da Lastamperewindungen in der Sekundärseite genau sind Amperewindungen in der Primärseite aufheben.
Ja, 32 A ist der Volllaststrom in der Primärseite, tatsächlich beträgt die Spitze 50 A. Der Sekundärstrom beträgt 200 A. Ich habe Ihre andere Antwort gelesen und einige Artikel über Magnetisierungsstrom gelesen. Werde nochmal nachlesen.
Es ist der in der Primärseite fließende Leerlaufstrom, der die Sättigung bestimmt.
Ich kann also eine Rechteckwelle der Vin-Amplitude und der Primärinduktivität (oder die Magnetisierungsinduktivität ist anders?) Annehmen, um den Leerlaufstrom zu berechnen?
Wenn keine Last an die Sekundärseite angeschlossen ist, ist die auf der Primärseite gemessene (oder berechnete) Induktivität die Magnetisierungsinduktivität. Der fließende Strom ist der Magnetisierungsstrom. Wenn Ihre SMPSU ein nicht resonanter Typ ist, können Sie eine Rechteckwelle als Eingangsspannung annehmen.
Ja, es ist hart geschaltet (aber der Magnetisierungsinduktivitätsstrom ist ein Sägezahn, summiert mit dem Laststrom, was zu einer trapezförmigen Wellenform führt). In Ordnung. Ich habe viel Arbeit, und scheint, dass der Magnetisierungsstrom in der ist ICH M < 1 A Bereich (was den Kern sowieso sättigt). Andere Tools deuten darauf hin, dass der EE80 4 kW aufnehmen könnte, wahrscheinlich brauche ich dann eine kleine Lücke (mit der Ineffizienz, EMI und höheren Schaltverlusten der Lücke). Aber jetzt muss ich die neue B/H-Kurve berechnen. Sie sagen, ich muss mir den Katalog für B/H ansehen, aber da sich Bsat nicht ändert, kann ich es verwenden B = μ H NEIN?
Dies scheint jedoch SI-Einheiten zu verwenden. Nehmen wir also als Beispiel μ = 1745. H = 1 Oe = ~79A/m. Das ergibt B = ~136000 T?! Stimmt etwas nicht.
Wie viele Umdrehungen? Wie viele Ampere und was ist die mittlere Länge des Kerns. Ich lese Sachen, die ich nicht kommentieren kann. Die BH-Kurve bleibt gleich, NUR die effektive Permeabilität ändert sich.
Sicher, aber Sie benötigen mehr Feldkraft (H), um die gleiche Dichte (B) zu erreichen, zumindest nicht mit der Zeit zu integrieren. Ist mir das bekannt, ändert die Permeabilität die "Steigung", wodurch die Induktion als Effekt reduziert wird 1 . Der Kern Le = 184 mm, Ae = ~ 400 mm², und ich verwende wahrscheinlich 2, um Ae und Al zu verdoppeln, um die gleiche Induktivität mit der Hälfte der Windungen und Feldstärke zu erhalten. Mit 4 Kernen komme ich in die Nähe (> 7000 W), aber ich weiß nicht, was ich in der obigen Formel falsch mache, um die gesamte magnetische Pfadpermeabilität einschließlich des Luftspalts zu berechnen.
Ich habe Ihnen eine Antwort gegeben, die ich für richtig halte - ich kenne die anderen Formeln nicht und kann Ihre Arbeit nicht mit meinen Formeln überprüfen, da ich nichts über die Induktivität der Primärwicklung, die Windungen, die Frequenz oder die weiß Spannung angelegt. Ich kann Ihnen nicht weiter helfen und werde die Aw- und Ae-Formeln nicht kommentieren, weil ich sie nicht verwende. Wenn Sie mir den Strom, die Anzahl der Windungen und die effektive Kernlänge mitteilen, kann ich Ihnen H geben. Beginnen Sie dort.
Oder besser formuliert: Primärinduktivität L P = A l × N ² = 9000 × 3600 = 32 M H Magnetisierungsstrom ICH M A G = v × T L = 285 × 0 , 000025 0 , 032 = 0 , 22 A Magnetisierungskraft H = ICH × N L e = 0 , 220 × 60 0 , 0184 =   717 A / M
NEIN - Le ist 0,184 m = 184 mm = 18,4 cm. Dies reduziert B um 10.
Entschuldigung, so viel Einheitenumrechnung. H = ICH × N L e = 0 , 220 × 60 0 , 184 =   71 A / M (   0 , 89 Ö e ) weit unter dem Sättigungspunkt. Vielen Dank für Ihre Hilfe. Ich werde mir die Durchlässigkeit ansehen, das scheint in B = μ H − > μ = μ M = K M μ 0 .
Transformatordimensionierung für SMPS (nicht der Aw Ae-Weg)
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