1. На такой частоте предпочтителен обыкновенный сердечник из трансформаторного железа. У него индукция насыщения 1,6 Тл и более, у феррита - 0,3..0,4 Тл, альсифер вроде 0,5-0,8 Тл, пермаллой тоже до 1 Тл. Да и трансформаторное железо не в пример дешевле.
Выходная мощность у тебя достигает примерно 20 В*300 А=6 кВт.
Понадобится 2-3 витых сердечника от транса ТС-180 - из ламповых телевизоров 2 класса. Можно 2 шт. от ТС-270 - эти были в цветных ламповых телевизорах. Общий вес получается килограмма 3-4, можно другой набор сердечников такого веса. Желательно выбрать те, у которых длина средней линии(путь магнитного поля) меньше. Делать дроссель на 2 кГц, 6 кВт на феррите - смертельный номер
. Дорого очень. Пермаллой и альсифер, имхо, не дешевле. Расчет дросселя можно взять из описания - см. красную ссылку RytmArc вверху страницы.
Я делаю расчет имп. дросселей на железе примерно так:
1. Как лимитирующий фактор принимаю потери на токи Фуко(так что железо должно быть потоньше, но не толще 0,35 мм.) Практически найти сердечник из железа тоньше 0,35 удается редко.
Эти потери растут пропорционально действующему напряжению на 1 виток. У каждого сердечника есть экви сопротивление потерь на вихревые токи. Оно примерно равно Ro=0,5 *S/L, где Ro - это самое сопротивление, Ом, S - сечение сердечника в кв.см, L - длина его средней линии в см. Размеры ТС-180 не помню, возьмем для примера L=40, S=9. R0=0,5 *9/40=0,11 Ом. Для двух - в 2 раза больше-0,22 Ом. Мощность токов Фуко берем Po=20 Вт для двух сердечников. Тогда допустимое витковое напряжение Uo=sqrt(Po*Ro)=sqrt(0.22*20)=2 В. Если сложено 3 сердечника, выходит 3*1 =3 В.
Максимальное действующее напряжение на дросселе чоппера получается при Кз=0,5 и равно половине напряжения питания. Пусть под нагрузкой на входе U=20 В, тогда на дросселе 20/2=10 В. Значит,
количество витков W=U/Uo; W=10/2=5 витков. Теперь задаемся индукцией в железе при ном. токе. Нужен запас до 1,5 раз, берем Bo=1,2 Тл. Тогда вольт-секунды на один виток получаются ut=Bo*So*100, где ut - произведение напряжения на витке на время, нужное для намагничивания сердечника до Bo, микровольтсекунды, So=S*2 - общая площадь сечения железа(см2). So=9*2=18(см2).
ut=1,2*18*100=2160 мквс. Вычислим индуктивность:
L=ut*W/I0, где I0=300 А - номинальный ток. L=2160*5/300=36 мкГн.
Теперь посчитаем пульсацию тока для худшего случая(20 В, Кз=0,5), F=2 кГц. Длительность импульса t=1/2F = 1/(2*2000)=250 мкс, напряжение импульса u=U0/2 =20/2=10 В. Площадь импульса
ut1=u*t=10*250=2500 мквс. Ток во время импульса изменяется на
di=ut1/L=2500/36=69 А. Пиковый ток дросселя Im=Io+di/2=300+69/2=334,5 А. Пиковая индукция Bm=Bo*Im/I0=1.2*334.5/300=1,338 Тл. Гораздо ниже индукции насыщения. Значит, 5 витков на двух таких сердечниках достаточно. Что касается провода, его сечение можно взять из расчета 4 А/мм2. Тогда нужно 300/4=75 мм2(0,75 см2). Длина витка будет около 18 см, длина провода - 18*5=90 см. Сопротивление Ro=ro*l/Sm, где ro-удельное сопротивление меди, Sm=75 мм2 - сечение, l=0,9 м - длина. При 20 градусах ro=17,5 мОм*мм2/м. С прогревом оно растет 0,39% на градус. При 60 градусах - около 20 мОм. Ro=20*0,9/75=0,24 мОм.
Падение напряжения на проводе - du=Ro*Io=0.24*300=73 мВ. Мощность потерь в меди Pm=du*Io. Pm=73мВ*300=22 Вт. Нормально. Оптимум - когда потери в меди и железе примерно равны, а в железе 20 Вт. В таких габаритах перегрев дросселя будет 30-40 градусов.
Обьем меди 0,75*90=162 см3. Вес - 162*8,9=600 г(плотность меди - 8,9 г/см3). Зазор считается по току и индукции. d=Io*W*4*pi*10^-7/Bo. Bo=1,2 Тл, Io = 300 А.
d=300*5*4*pi*10^-7/1,2=0.00157 м, или 1,57 мм. Поскольку зазор в сердечнике в двух местах, толщина прокладки вдвое меньше -1,57/2=0,8 мм. Практически делается так:Собирают дроссель и измеряют индуктивность. Если больше расчетной, прокладку увеличивают, и наоборот.
