Warum wird ein Flyback-Luftspalt für die Energiespeicherung benötigt?

Warum sagen so viele Quellen etwas in der Art "da ein Flyback-Transformator Energie speichert, wird ein Luftspalt benötigt"? Ich habe diese Argumentation in Lehrbüchern und App-Notizen gesehen.

Ich dachte, Luftspalte können keine Energie speichern, und ich dachte, auch ein Flyback-Transformator speichert Energie mit seiner Induktivität, und ein Luftspalt verringert die Induktivität, sodass ich denke, dass dies auch die Fähigkeit eines Induktors / Flybacks zum Speichern von Energie verringert.

Wo bin ich verwirrt?

Antworten (4)

Im Gegensatz zu einem Vorwärtstopologie-Transformator (bei dem die Primär- und die Sekundärwicklung gleichzeitig leiten) muss der Flyback-Transformator während der Einschaltzeit des Primärschalters Energie speichern und sie während der Ausschaltzeit des Primärschalters an die Last liefern.

Ein Transformator mit Vorwärtstopologie benötigt keine Lücke, da die Spitzenflussdichte nur eine Funktion der angelegten Voltsekunden ist; Die Leistung, die „durch“ den Transformator geliefert wird, ist keine Variable (außer ihrer Auswirkung auf den Arbeitszyklus). Nur der Magnetisierungsstrom bewegt den Kern entlang seiner Hystereseschleife, die bei guter Auslegung kein Sättigungsrisiko darstellt, da sich die primären und sekundären Amperewindungen gegenseitig aufheben.

Ein Flyback-Transformator hat nicht den Ampere-Turn-Aufhebungsvorteil eines Durchflusswandlers, also das Ganze 1 2 L ich 2 Primärenergie bewegt den Kern seine Hysteresekurve nach oben. Der Luftspalt flacht die Hysteresekurve ab und ermöglicht eine bessere Energiehandhabung, indem die Permeabilität des Kerns verringert wird. Sie müssen natürlich mehr Windungen hinzufügen, um die gewünschte Induktivität im Vergleich zu No-Gap zu erhalten, aber Sie vermeiden eine Kernsättigung.

Es ist eine andere Art zu sagen, dass ich die Lücke hinzufügen muss, um den Flusssättigungspunkt anzuheben, damit vor der Sättigung mehr Strom fließen kann? Und mehr fließender Gleichstromfluss impliziert eine höhere im Kern gespeicherte Energie?
Der Kern kann die gleiche Spitzenflussdichte mit oder ohne Spalt handhaben. Du änderst Bmax nicht durch Gapping.

Der entscheidende Punkt hier ist, dass ein Induktor ohne Luftspalt gesättigt wird, wenn Sie versuchen, Strom durch ihn zu leiten, sodass die Induktivität abfällt und Sie keine Energie speichern können.

Der Begriff "Sperrtransformator" ist ein wenig irreführend und es ist sinnvoller, ihn eher als gekoppelte Induktivitäten als als Transformator zu betrachten, da die Wirkung bei einem herkömmlichen Transformator ganz anders ist, da Energie gleichzeitig in die Primärwicklung und aus der Sekundärwicklung fließt speichert keine Energie. Bei einem „Flyback“-Transformator wird Energie zuerst gespeichert und dann abgegeben.

Nehmen wir einige Dinge, die wir über Induktoren wissen

v = L d ich d t = N EIN d B d t

Dabei ist v die Spannung, i der Strom, N die Windungen, B die Flussdichte und A die effektive magnetische Fläche.

Ebenfalls

H = N   ich l ⇒ ich = H   l N

wobei H die magnetische Feldstärke, N Windungen und l die magnetische Weglänge ist

Endlich Durchlässigkeit

μ = B H ⇒ H = B μ

Daher

ich = B   l μ   N

Jetzt können wir Energie berechnen

E n e r g j = ∫ ich   v   d t = ∫ ( B   l μ   N )   ( N EIN d B d t )   d t = EIN   l μ ∫ B   d B = EIN   l μ B 2 2

Die Energiespeicherung ist daher nur im Luftspalt möglich und ist proportional zu seinem Luftspaltvolumen und dem Quadrat der Flussdichte.

Energiespeicherung nur im Luftspalt möglich? Wie speichern dann all die lückenlosen Induktoren der Welt Energie? Oder nicht?
@PhilFrost Verteilte Lückenkernmaterialien. Es gibt keinen mechanischen Spalt, durch den Sie ein Blatt Papier schieben könnten. Zwischen den Materialkörnern befinden sich mikroskopisch kleine Lücken, die die Durchlässigkeit des Materials verringern.
Genau genommen kann man ohne den Luftspalt etwas Energie speichern, aber die Permeabilität von magnetischen Materialien wie Ferrit ist so viel höher als der freie Raum, dass die Energiespeicherung im magnetischen Material vernachlässigbar ist. Wie von @NickAlexeev betont, muss die Lücke nicht Luft sein, nur nicht magnetisch, und sie kann in eine Reihe separater Lücken verteilt werden, einschließlich mikroskopischer.
Danke Warren Hill, deine Herleitung überzeugt mich und es ist gut, die schlechten Informationen, die ich an anderer Stelle gelesen habe, damit herauszufiltern :D

Im Gegensatz zu dem, was die meisten Menschen denken, einschließlich Ihnen selbst, wird der größte Teil der nützlichen Energie in der Lücke des Kerns gespeichert.

Im Fall von Ferrit ist der Spalt zwischen den winzigen Metallpartikeln verteilt, sodass auch er als effektiver Spalt für Berechnungen verwendet wird. Diese Lücke linearisiert die BH-Schleife und erhöht die Stromhandhabung vor der Sättigung.

Luftspalte werden normalerweise aus Sicherheitsüberlegungen verwendet. Bei einem Flyback-Transformator möchten Sie keine Lichtbögen zwischen Primär- und Sekundärwicklung und verwenden einen Luftspalt.

Er spricht von Kernlücken, nicht von Isolation zwischen Wicklungen.
Warum wird ein Flyback-Luftspalt für die Energiespeicherung benötigt?
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