Power Electronics

Одно кольцо я уже сломал. Из инструмента только болгарка, в воскресение алмазный диск не купить нигде. Я сделал болгаркой два надпила, глубиной примерно 0,5мм, положил на гвоздь (гвоздь под надпилами, надпилы вверх) и произвел удар деревянным бруском. Сломалось хорошо. Осталось три несломанных. Всего четыре. У меня пока в голове не укладывается почему зазор зашунтируется, если между кольцами он тоже есть. Как же кольца с распределенным зазором? Вобщем завтра попробую, сломаю еще одно, получится два сломанных, и два не сломанных, и поэкспериментировать с разлисными положениями зазора. Попробую сломать так же (пропилы сделаю "по шаблону") и посмотрим что получится. Феррит РС-40.

Сдается мне, valvol сторонник гарантированных решений - отшлифовать чтобы величина зазора была обеспечена прокладками и была точно известна.
Мое мнение, если такой необходимости нет, а прокладка между кольцами достаточная, то годидзе. Однако разделение колец прокладками ухудшит теплоотвод внутренних колец и увеличит длину витка.
Впрочем это мнение, реальных сравнений не делал.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Сказано в отношении предложенного варианта, который является крайним случаем нежелательного.

Если не удасться сломать сердечники так, чтобы зазоры разместились строго в одной плоскости, то можно просто ориентировать их максимально близко к такому состоянию, а чтобы исключить шунтирование зазоров соседними кольцами, проложить между кольцами немагнитные прокладки толщина которых, как минимум, на порядок больше длины немагнитного зазора в сердечнике.
Что касается порошковых сердечников, то там абсолютно другая ситуация. Эти сердечники спекаются из смеси магнитного порошка и связующего материала. Там отсутствуют области аномального изменения магнитной проницаемости, как в случае сосредоточенного зазора. Материал имеет одинаковую магнитную проницаемость по все длине.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Дак я о чем и говорю, между кольцами я все равно картон проложу.

Ладно у меня 4ре кольца, это не много, но ведь чем больше колец, тем более равномерно распределяется зазор.

Потом к сожалению я не всегда обладаю необходимым оборудованием и инструментами, а сделать надо. И надо чтоб работало. Надежно работало. И надо докопаться до истины, завтра попробую два кольца с зазором и без зазора. Попробую некоторые замеры выполнить.

С какой это стати? Ни о каком равномерном распределения зазора речи не идёт. Это сердечник с сосредоточенным зазором.
Что такое сердечник с распределённый зазором я достаточно понятно, как мне кажется, писал в своём предыдущем сообщении.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Вобщем провел некоторые эксперименты. Итак:

напряжение питания, при котором появляется загиб вверх (17 витков, частота 51 кГц, Кзап 48%, кольцо 80х50х20 Р-40 (китай))

1) одно кольцо с зазором - 190 вольт
2) одно кольцо без зазора - 95 вольт.
3) два кольца с зазором с прокладкой картона между кольцами, зазоры ориентированы 90 градусов - 380 вольт.
4) два кольца с зазором и без прокладки между ними - 250 вольт.
5) три кольца с зазором и с прокладкой - 525 вольт
6) 4ре кольца с зазором и прокладкой 620 вольт.

Вот тут конечно надо было бы еще два кольца без зазора исследовать, но колец у меня всего 4ре, и после того как я получил данные о двух кольцах с зазором, я обрадовался принялся "крушить" остальные кольца. В итоге сломал одно, и понял что теперь опыт с двумя кольцами без зазора уже не провести.

Следует отметить, что поймать момент вхождения сердечника в насыщение довольно сложно, поэтому эти данные являются примерными. Но так или иначе, они отражают картину. Ставилась цель определить работоспособность сего чуда при напряжении питания 540 вольт, и цель достигнута, устройство работоспособно.

Потом я прнизил частоту до 42 кГц и начал мерить. Вобщем я думаю запас есть, так как даже при 42 кГц существенный, хорошо видимый загиб появляется при 660 вольтах. Чтож, будем весь этот бутерброд собтрать в кучу.

Индукция насыщения ферритов очень сильно зависит от температуры. Например, у общенародного любимца N87 индукция насыщения снижается с ~0.49Тл до ~0.38Тл при изменении температуры от 25 до 100 градусов, соответственно. Поэтому, можно ожидать, что, по мере прогрева трансформатора, загиб переместится с 660В на 510В. Поэтому желательно добавить ещё одно кольцо.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Да, хорошая идея. Кольца и так разогрелись довольно хорошо, после 5ти минут работы на 660 вольт.

Кзап 48% что-то уж очень большой. Больше 44% не делал.
Ещё можно два трпнса намотать (вторички последовательно, первички паралельно)
Если не возражаете я там отвечу, чтоб не засорять тему.

_________________
"Если тебе дадут линованую бумагу, пиши поперек." Хуан Рамон Хименес

Там это в topic2599.html
(чего-то сообщение редактироваться перестало)

_________________
"Если тебе дадут линованую бумагу, пиши поперек." Хуан Рамон Хименес

Я на такую неприятность налетел со своими 42 кГцами и разломанными кольцами. Началось все с того, что у меня стоял снабер 47 ом и 2200 пф конденсатор. Осцилка была грязноватая. Я нипридумал ничего лучше, как поставить в параллель два снаббера резисторы 20 ом, и конденсаторы 4700 пф. (Всего 12 корпусов по 6 корпусов в плечо, два диода два конденсатора и два резистора)
Начал запускать, и понять не могу: не размагничивается и все тут. Целый день на это потратил.
Потом конденсаторы обкусил и все встало на свои места. Так что аккуратнее со снабберами)

Да, снаббер тяжелая штука. Сейчас оставил один резистор 20 ом, диод, и кондер 2200. И теперь получается что на низком напряжении питания не размагничивается до конца, а на номинальном напряжении питания размагничивается. Без снабов размагничивается во всем диапазоне питающих напряжений. Наверное надо обратно вернуть резисторы 47 ом.
Достало перепаивать все по 100 раз)). Лучше теорию учить))

Данная проблема общая для однотактного прямохода и может возникнуть как в случае сердечников с зазором, так и без зазора (если бездумно манипулировать ёмкостью снабберов и частотой преобразования). На холостом ходу в индуктивности рассеяния не запасается энергии, достаточной для зарядки снабберных ёмкостей. В этом случае процессы зарядки определяются энергией накопленной в индуктивности намагничивания, а также частотой резонанс индуктивности намагничивания со снабберными конденсаторами. Зазор позволяет увеличить первую составляющую и уменьшить вторую. Однако при предельном заполнении 0.5, характерном для холостого тока сварочного источника, риск насыщения всё равно сохраняется.
В отличие от источников тока (сварочные источники MMA), источники напряжения, имеющих конденсатор на выходе, данной проблеме практически не подвержены. Там, сброс нагрузки приводит к некоторому возрастанию выходного напряжения, после чего контроллер запирает транзисторы инвертора. Нечто подобное можно организовать и для сварочника. Для этого на его выходе необходимо поставить небольшую ёмкость (несколько десятков мкФ), которая не повлияет на динамическую ВАХ источника. Плюс пороговую схему с гистерезисом, контролирующую напряжение на этой ёмкости. Как только выходное напряжение повышается до уровня холостого хода, пороговая схема блокирует работу инвертора. При подаче нагрузки и снижении выходного напряжения, пороговая схема вновь разрешает работу инвертора. Тем самым исключается опасный режим холостого хода.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Попытаюсь разложить работу простейшего снаббера по полочкам (больше для себя)
1. 48-52 мкс. транзистор закрылся, конденсатор заряжается током намагничивания трансформатора. Синим - ток через диод, зелёным - напряжение на ключе. (как видно, сопротивление снабберного резистора не оказывает на процесс никакого влияния. Всё зависит только от ёмкости конденсатора и тока намагничивания)
2. 52-67 мкс. транзистор закрыт, в снаббере ничего не происходит.
3. 67-70 мкс. транзистор открывается, конденсатор разряжается через резистор. Красным ток через резистор. Видно, что чем больше резистор, тем меньше бросок тока в момент открытия ключа, но увеличивается время перезарядки кондёра снаббера, а это не есть хорошо когда транзистор открывается на очень короткое время (в основном при КЗ). Конденсатор не успевает перезарядится, снаббер работает не эффективно.

Вот и получается, что по простому сократить время перезарядки снаббера можно только уменьшив ёмкость кондёра и (или) увеличив ток намагничивания т.е. увеличив зазор.

_________________
"Если тебе дадут линованую бумагу, пиши поперек." Хуан Рамон Хименес

Прошу прощения, зачем делать Кзап 0,5? Самодельщики больше 0,45 не ставят. (если речь про UC3845, то подобрать сопротивление частотозадающей RC цепочки где-то в пределах 2-3 кОм (это резистор между 4-ой и 8-ой ногами) и будет уменьшенный Кзап.)
Красиво, есть ещё так называемая "схема кабельщика" - ограничение дU/дt.

_________________
"Если тебе дадут линованую бумагу, пиши поперек." Хуан Рамон Хименес

В принципе это всё достаточно просто прогнозируется. Так как частота резонанса индуктивности намагничивания Lm и ёмкости снабберов соизмерима или меньше рабочей частоты инвертора, можно считать, что во время коммутации индуктивность намагничивания ведёт себя как источник тока (пока не насыщена). Приняв это допущение, остается лишь определить ток требуемый для зарядки снабберных конденсаторов за приемлемое время Tcs = 2*(0.5-Dmax)/F, где Dmax - максимальное заполнение, F - частота преобразования. Пусть Dmax = 0.48 F = 42000 Гц.
Тогда Tcs = 2*(0.5-0.48)/42000 = 0.95 мкс.
Приняв максимальное напряжение питания Vm = 625 В, определим необходимый ток зарядки для ёмкости 4700пф (2200пФ):
I = C*Vm/Tcs = C * 625/0.95мкс = 3.1 (1.44) А
Сердечник нашего трансформатора состоит из 5-ти колец 80х50х20 Р-40 (китай) и первичная обмотка имеет N = 17 витков. Длина магнитной линии сердечника Le = 0.2042 м и сечение Ae = 0.0015 м2. Допустим, беззазорный ферритовый сердечник начинает насыщаться при напряженности более H = 100A/m. Следовательно, максимальный ток, который может выдать такой сердечник, составит:
I = H*Le/N = 100*0.2042/17 = 1.2А
Не густо. Не хватает даже для 2200пФ. Надо либо ограничивать максимальное заполнение (многие ШИМ-контроллеры позволяют это делать) либо вводить зазор в сердечник.
Допустим, максимальная индукция в сердечнике, при рабочей температуре, ограничена величиной 0.35 Тл. Рассчитаем минимальный немагнитный зазор dzmin, который при этой индукции добавит нам дополнительные 3.1 - 1.2 = 1.9А.
dzmin = I*N*mu0/B = 1.9*17*4*pi*10-7/0.35 = 0.116 мм


Теперь небольшое пояснение. Фиксирующая цепочка, о которой я упоминал ранее, позволяет увеличить предельное заполнение до 0.66, что увеличивает время, доступное для зарядки снабберных конденсаторов.
Tcs = 1.5*(0.66-Dmax)/F = 1.5*(0.66-0.48)/42000 = 6.43 мкс
Приняв максимальное напряжение питания Vm = 625 В, определим необходимый ток зарядки для ёмкости 4700пф (2200пФ):
I = C*Vm/Tcs = C * 625/6.43мкс = 0.457 (0.214) А
Теперь тока намагничивания беззазорного сердечника должно хватить для любого из используемых снабберов. Правда неприятным следствием использования такой фиксирующей цепочки будет возрастание максимального напряжения на закрытом транзисторе.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.