Power Electronics
http://valvol.ru/

Расчет трансформатора тока (ТТ)
http://valvol.ru/topic1137.html		 Страница 1 из 9
Автор:  Andr [ 17-03, 18:19 ]
Заголовок сообщения:  Расчет трансформатора тока (ТТ)
Поскольку в литературе методики расчета ТТ по быстрому найти не удалось, пришлось обратиться к моделированию в результате чего были сделаны выводы, которые предлагаются для рассмотрения, проверки и, надеюсь, последующего применения.

Условие неискаженной передачи сигнала на выход ТТ было формулировано в следующем виде:
Постоянная времени тау= L(вых)/Rн должна быть много больше (обычно достаточно10 раз) времени действия импульса тока (1) , при их равенстве форма сигнала уже серьезно искажена.

Переведем указанное условие на язык формул и далее будем рассматривать ТТ с одним витком в первичной обмотке и выходным напряжением на вторичной обмотке 1В.
Тогда напряжение на выходе вторичной обмотки
U(вых)=I(вх)*Rн/N = 1В, переписывая для Rн получим
Rн=N/I(вх) (2)
где
N - число витков вторичной обмотки;
I(вх) - ток 1-го витка первичной обмотки;
Rн - сопротивление нагрузки вторичной обмотки.

Из формулы
тау= L/R
запишем условие (1) применительно ко времени действия импульса тока – t
тау=10* t или
t = L/(10*Rн), найдем Rн
Rн = L/(10* t) где, L – индуктивность вторичной обмотки.
подставим Rн из формулы (2) получим,
N/I(вх) = L/(10* t) и с учетом L= Al* N^2 , N/I(вх) = Al* N^2 /(10* t) после сокращения для числа витков вторичной обмотки получаем:
N= 10* t/ (Al* I(вх)) (3)
Al- начальная индуктивность, т.е. индуктивность 1-го витка;
учитывая, что для кольцевого сердечника
Al= мю*h*(D-d)/((D+d)* 2500) (мкГн) -
D,d,h - размеры кольца в мм, Dxdxh;
мю - магнитная проницаемость материала сердечника
после подстановки в (3) найдем число витков вторичной обмотки кольцевого сердечника удовлетворяющих условию (1)
N= 25000* t*((D+d)/( I(вх) *h*(D-d)*мю) (4)

Кроме того, для обеспечения линейности преобразования и снижения потерь N должно удовлетворять условию - индукция в сердечнике (B) не более 0,1 Тл, при выходном сигнале в 1 вольт, т.е.
N больше или равно 10 *t/S
или в геометрических размерах кольца кольца
N больше или равно = 20*t/(h*(D-d))
t- время действия импульса тока в мкс;
S- в квадратных мм;
D,d,h - размеры кольца в мм, Dxdxh.

Из-за квадратичной зависимости индуктивности от числа витков, мы имеем возможность при линейном увеличении числа витков квадратично повышать Rн.
Для расчета при произвольном выходном напряжении ТТ можно воспользоваться формулами:
N=U*N(1)
Rн=U^2*Rн(1) где,
U- требуемое напряжение на выходе ТТ в вольтах,
N(1) и Rн(1) соответствующие значения, рассчитанные для 1-го вольта по предыдущим формулам.

-------------------------------------
Пример расчета кольца К40х25х7 M2000НМ
I(вх) =0,8 А;
t= 30 мкс
D= 40 мм
D= 25 мм
h = 7 мм
мю =2000
При выходном напряжение ТТ 1 В и одном витке первичной обмотки, найти Rн и N (число витков) вторичной обмотки.

Al=L(N=1)= мю*h*(D-d)/((D+d)* 2500) = 1,29 мкГн
N= 10* t/ (Al* I(вх)) = 291 вит0к
Rн=N/I(вх) = 364 Ом

Симулятор LTspice дает хорошее совпадение модели с расчетными данными.

-------------------------
Также может быть полезно, ввести понятие – критические параметры для Rн и N, т.е это случай когда, тау ТТ и время импульса тока равны
t= тау= L/R
тогда расчетные формулы примут вид, напомним условия, при 1 витке в первичной обмотке ТТ и 1 В на выходе ТТ.

N= t/ (Al* I(вх)) или
N= 2500* t*((D+d)/( I(вх) *h*(D-d)*мю)
остальные формулы не изменяются

Критические параметры могут быть интересны тем, что позволяют определить минимальное возможное, по заданному критерию, число витков вторичной обмотки сердечника.
Критические параметры для кольца из примера
N=29
Rн=36

Стоит также отметить. что значение Rн можно линейно снижать от полученного в расчете до нуля, при этом выход ТТ остается источником тока, соответственно, при этом линейно уменьшается выходное напряжение и индукция в сердечнике, а ток намагничивания, судя по модели, существенно не меняется
.
Автор:  Andr [ 17-03, 18:38 ]
Заголовок сообщения: 
Результат моделирования кольца К40х25х7 M2000НМ по рассчитанным параметрам

Изображение
Автор:  Трибун [ 17-03, 23:47 ]
Заголовок сообщения: 
Andr писал(а):
Условие неискаженной передачи сигнала на выход ТТ

Мнение. Высокая верность передачи ТТ необходима в случаях, когда он используется для измерения и только, или когда выходной сигнал используется для точной компенсации (вычитания из) другого подобного сигнала. Например в дифференциальном 2ТТ.
Но если ТТ используется в ОС стабилизации тока, то требования к точности могут быть снижены, т.к. стабилизация подразумевает постоянство измеряемой величины.
Автор:  Andr [ 18-03, 00:41 ]
Заголовок сообщения: 
Согласен.
Однако для всякого рода оценок и действий желательно иметь некую отправную точку, что бы была возможность что-то с чем-то сравнивать и делать выводы.
Похоже , что для ТТ условие тау=t может быть такой точкой, критической, как я ее обозвал.
Тут уже накопал, что в расчете явно не хватает условия на допустимое вносимое сопротивление в источник, т.е. при одном витке первички
Rвх <= Rн/N^2
Судя по предварительным прикидкам, для больших токов, определяющими являются Rвх и возможность умотать сердечник, т.е. еще + условие размещения желаемого или необходимого провода в окне кольца.
Автор:  Andr [ 18-03, 01:02 ]
Заголовок сообщения: 
Трибун, а что нас интересует в первую очередь по ТТ,

1. Вносимое сопротивление
2. Выходное напряжение.
3. Потери на датчике
4. Размер кольца
5. Возможность умотать
так?
Автор:  Трибун [ 18-03, 02:15 ]
Заголовок сообщения: 
Andr писал(а):
2. Выходное напряжение.
3. Потери на датчике
Автор:  Andr [ 18-03, 14:23 ]
Заголовок сообщения: 
А Вы не могли бы предложить какую нибудь модель прямохода для проверки теор изысканий? Желательно с ТТ, чтобы можно было сравнить.
Автор:  Maikl [ 18-03, 16:25 ]
Заголовок сообщения: 
Трибун писал(а):
Но если ТТ используется в ОС стабилизации тока, то требования к точности могут быть снижены...
"снижены" мягко сказано ;) ПМСМ, точность может быть вааще никакой. Главное, чтобы за время такта сердечник не насытился и не стал "деревом" во время прохождения сигнала ОС по всей цепочке (ТТ, ШИМ, драйвера...) на тормоз ключей.
Трибун писал(а):
Мнение. Высокая верность передачи ТТ необходима в случаях, когда он используется для измерения и только, или когда выходной сигнал используется для точной компенсации (вычитания из) другого подобного сигнала. Например в дифференциальном 2ТТ.
Мнение не совсем понятно :blush: Если говорим о силовом трансе (СТ) с Ктр равным единице и с одним диф. транс. через сердечник которого пропущено (допустим) по одному витку с первички и вторички СТ, то требования остаются (практически) те-же, что и для ОС по току. Ежели говорим о примочке от Мультика (+2ТТ), то, наверное соглашусь, но дополнительно надо учитывать неидентичность ТТ и разный Iнам. у ТТ, располагаемых со стороны первички и вторички СТ с Ктр. не равным единице.
А по большому счёту хоть ОС по току, хоть отверстие Фомина-Гиратора, хоть нашлёпка Володина-Валвола, хоть +2ТТ от Мультика, хоть.... использующие ТТ в разном исполнении должны обеспечить время жизни сигнала с ТТ чуть больше времени такта+время на обработку сигнала схемой до полного закрытия ключей. Отсюда, не суть важна линейность передачи ТТ и форма сигнала на его выходе, важно, чтобы схема уловила превышение заданной уставки Iнам. вовремя и правильно отработала. Всё это проверяется и устанавливается при наладке. (ИМХО).
Автор:  Трибун [ 18-03, 16:34 ]
Заголовок сообщения: 
Andr
Больше двухтакты интересовали последнее время. А Вам нужно что? Просто сигнал посмотреть или в полном объеме, с общей ОС + контроль? Надо поискать.
Автор:  Трибун [ 18-03, 16:48 ]
Заголовок сообщения: 
Maikl
Выше Andr говорит о точности работы токового трансформатора и пока не о датчиках намагничивения на его основе.
На что отвечаю - просто ТТ в общей ОС не обязан быть точным, но если его сигнал нужен для измерений или сравнения с другим таким же, то да, нужна точность или для корректного измерения, или для точного вычитания
Вы утверждаете, что точность не нужна в любом случае? Не скажите так шизанутым - покусают :D
Автор:  Maikl [ 18-03, 17:35 ]
Заголовок сообщения: 
Трибун
Я согласен с
Трибун писал(а):
...если его сигнал нужен для измерений или сравнения с другим таким же, то да, нужна точность или для корректного измерения, или для точного вычитания
Трибун писал(а):
Вы утверждаете, что точность не нужна в любом случае?
нет. Один из случаев Вы привели, а я процитировал его.
Трибун писал(а):
Не скажите так шизанутым - покусают
это ИМХО и не более того. А насчёт "покусают"... пущай докажут обратное ;)
Andr писал(а):
предложить какую нибудь модель прямохода для проверки теор изысканий? Желательно с ТТ, чтобы можно было сравнить.
дык их на здесь как грязи. И прав Трибун, опишите конкретные "хотелки" по модельке.
Автор:  Dizel1 [ 18-03, 18:53 ]
Заголовок сообщения: 
Andr писал(а):
Условие неискаженной передачи сигнала на выход ТТ было формулировано в следующем виде:
Постоянная времени тау= L(вых)/Rн должна быть много больше (обычно достаточно10 раз) времени действия импульса тока (1) , при их равенстве форма сигнала уже серьезно искажена.
- откуда такой вывод , и что за индуктивность Lвых?
:live-14:
Автор:  Трибун [ 18-03, 23:35 ]
Заголовок сообщения: 
Dizel1 писал(а):
откуда такой вывод , и что за индуктивность Lвых?
Я не особо вникал, но у меня аналогичный вопрос. По трансформаторной звукотехнике знаю, что для передачи диапазона частот немаловажна тоже некая индуктивность в трансе, но как она может влиять в ТТ, который почти закорочен :live-14:
Так же подозрительно выглядит критерий - в 10 раз. А в 5 намного хуже?
Но, повторюсь, интерес чисто факультативный, поскольку отношение к точности уже высказал выше.
Maikl писал(а):
опишите конкретные "хотелки" по модельке.
Да. В каком объеме нужна модель? Как ведет себя датчик намагничивания (качества) обычно смотрю в модели без ОС, чтобы видеть и запредельные режимы. Как он отрабатывает проблемы - с ОС.
Вы закажите - мы с Майклом сошьем, у нас индпошив :D
Автор:  Andr [ 19-03, 03:00 ]
Заголовок сообщения: 
Трибун писал(а):
В каком объеме нужна модель? Как ведет себя датчик намагничивания (качества) обычно смотрю в модели без ОС

Да, без ОС.
Свою тестовю схемулю юзаю, но хотелось бы сравнить с чем-то уже опробованным на практике.
Еще возник вопрос, почему обычно для ТТ применяют довольно большие кольца, у меня модель соглашается и на весьма мелких работать.И по этой причине и прошу вашу.
Dizel1 писал(а):
что за индуктивность Lвых

инд выходной обмотки ТТ.
Dizel1 писал(а):
- откуда такой вывод..

Смотрел сначала на коротких импульсах, там это как-то неплохо укладывалось, формулы давали хорошее совпадение с сигналом, сейчас вот пустил прямоугольник .....
Трибун писал(а):
Так же подозрительно выглядит критерий - в 10 раз. А в 5 намного хуже?
для прямоугольника у меня и 10 получилось намного хуже, пришлось поставить 20-50.
Погоняв прямоугольник, кое в чем еще разобрался, похоже, что это тау не имеет какой-то прямой и явной связи, но контр-пример пока найти не удалось. :live-14:
Автор:  Трибун [ 19-03, 11:03 ]
Заголовок сообщения: 
Andr писал(а):
похоже, что это тау не имеет какой-то прямой и явной связи

Может быть важно соотношение выходного тока с Iнам самого ТТ...
Страница 1 из 9 Часовой пояс: UTC + 4 часа
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
http://www.phpbb.com/