Power Electronics

Ребята, подскажите еще такой вопрос. Касательно индуктивности рассеяния. Как обычно трехфазный косой. Трансформатор 69/3 (шестьдесят девять витков первички, и три витка вторички). Ктр=23. Ls довольно большая (не мерил)
На осциле желтый луч - это на резисторе Тт (трансформатор тока), синий - это вторичка Ст (силовой транс). Индуктивность выходного дросселя (если это важно) около 17 микроГенри. На нагрузке 7,5 вольт 650 ампер (длитнльность ШИМ максимальна).
Частота преобразования 15 кГц.
Итак, что мы видим на осцилографе?
В момент, когда транзисторы открылись, так плавно нарастает, (судя по желтой осц), напряжение на вторичке СТ при этом длвольно маленькое, что то около 11 вольт. Потом, когда ток в первичке (судя по осц на Тт) достиг какого то значения, стал нарастать более плавно (не знаю как обьяснить, появилась эта кривая тока, как ток намагничивания Ст, вощем думаю понятно), в этот момент мы на синий осц видим, что напряжение скакнуло до того значения, каким оно и должно быть. То есть около 24 вольт (что впринципе примерно равно расчетному Ктр). Мой вопрос вот в чем.
Я так понимаю вот эта полка, когда напряжение на вторичке 11 вольт, НЕ такое как оно "должно быть", и ток в первичной обмотке сразу же после открытия ключандриумов относительно плавно нарастает, связанно с индуктивностью рассеяния, и нагрузкой, чем больше нагрузка, тем длиннее эта полка.
А существует ли какая то формула, по которой я смог бы определить до изготовления всего колхоза "в железе" примерно, какова будет длительность этой полки? Зная L, Ls, частоту преобразования и тд.
То есть намотал трансф, замерил параметры и просчитал, сколько я смогу с него получить.

Вот осц покрупнее.
Почему эта полка зависит от длительности импульса? Чем меньше длительность, тем меньше полка. Без выходного дросселя (если его закоротить) она тоже есть, только немного меньше, но так же зависит от длительности импульса.

Похоже что-то не в порядке с измерениями или какая-то аномалия в схеме. Во время нарастания тока, вторичка шунтируется обратным диодом выпрямителя (тот который перед дросселем) и в это время на ней практически ноль. Выкладывайте схему своего решения и фотографии реализации. Возможно по ним удасться разобраться в чём проблема.
Механизм работы данного узла следующий:
1. После открытия транзисторов инвертора в первичной (и вторичной) обмотке трансформатора начинает возрастать ток, скорость нарастания которого определяется напряжением питания инвертора и индуктивностью рассеяния трансформатора.
2. В этот период, через пока открытый обратный диод выпрямителя протекают два разнонаправленных тока. Первый - ток сглаживающего дросселя и нагрузки. Второй - нарастаяющий ток вторичной обмотки трансформатора. Так как ток нагрузки преобладает, обратный диод остается открытым и, через диод выпрямителя, шунтирует вторичку.
3. В момент, когда ток вторички становиться больше тока нагрузки, обратный диод закрывается, перестает шунтировать вторичку и на ней устанавливается нормальное напряжение. Начиная с этого момента скорость нарастания тока в обмотках трансформатора определяется индуктивностью сглаживающего дросселем на выходе выпрямителя и выходным напряжением источника. Поэтому мы на осциллограмме видим резкий излом в огибающей тока.
Как-то так.

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

Не знаю, будет ли что то понятно по фоткам, но если надо могу перефоткать.
Насчет схемы вроде все просто ШИМ как в сварочнике бармалея.
Силовая часть: нарисовал, сфоткал.



Реализация (транс, диоды, кусок дроселя)



Насчет некорректных измерений. Подключил "трубчатый" осц, картина на вторичке таже.
Синий вторичка, зеленый вторичка, желтый - щупы да дросселе. Минус на диоде, плюс на выходе.
(Задачик тока на минимуме и на максимуме, нагрузка одна.) У зеленого ноль посередине шкалы. У желтого ноль - следующая после середины клетка.






И на последок: зеленый вторичка, желтый дроссель, синий выход.



На зеленом не очень хорошо видно "ступеньку" вот поднасторил синхр подругому, стало видно

Укажите на схеме точки, к которым подключается осциллограф при измерении напряжения на вторичной обмотке.

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

Вот.



А вот на диодах как мерил. Потому что это тоже интересно.



Прямой диод (синий) первичка (желтый). Желтый щуп х10



Прямой диод (синий), замыкающий диод (желтый). щуп х10.



То есть когда включаются транзисторы, ток продолжает идти через замыкающий диод ровно столько, сколько длится эта ступенька.
И почему то течет в обратном направлении через прямой диод, или я что то не понимаю. Чем больше нагрузка тем больше ступенька. Эти фотки сделаны при 4,5 вольта 500 ампер.

ИМХО какие-то проблемы с измерениями. На прямом диоде присутствует как обратное (запирающая полярность), так и прямое (отпирающая полярность) напряжение значительной величины.Такого не может быть. И самое интересное, что диод "знает", когда нарастает ток в первичной обмотке. В этот период на нем падает большое прямое напряжение (отпирающая полярность). Но как только стадия нарастания прекращается, диод вдруг нормально открывается. Такого не бывает.
Возможно какая-то наводка на осциллограф. Попробуйте прикоснуться к выводам трансформатора замкнутым накоротко щупом (земля и щуп в одну точку).

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

Да. Есть такая неприятность. Щупы подальше от трансформатора дали немного другую картину.



Фуф, ну хоть с этим разобрались. Но природа появления этой ступеньки, это Ls ?

Вот на этой фотке, магнитное поле, заставляющее гореть светодиод. Это Ls? То есть тот поток, который не пронизывает вторичку, а уходит "в плотные слои атмосферы" то есть за пределы трансформатора? Он разный в разных местах трансформатора.

Да, в данном случае Ls ограничивает максимальное заполнение импульса на входе выпрямителя. Поток рассеяния "виноват" в свечении тестового светодиода. В общем, слишком большая величина Ls приводит к большим негативным последствиям. Хотя небольшое значение Ls полезно, т.к. обеспечивает включение транзисторов инвертора в режиме ZCS. Для минимизации Ls, вторичную обмотку (как и первичную) необходимо равномерно распределить по периметру сердечника.
При известной индуктивности рассеяния, максимальное заполнение можно определить по формуле:
Dmax=Dpwm-Ls*Io*F/(Vbus*Kt)
где:
Dpwm - максимальное заполнение, которое обеспечивает используемый ШИМ-контроллер (обычно немного меньше 0.5);
Ls - Индуктивность рассеяния;
Io - Нок нагрузки;
F - частота преобразования;
Vbus - напряжение питания преобразователя при минимальной напряжении сети;
Kt=W1/W2 - коэффициент трансформации.

В свою очередь, максимальное заполнение Dmax и коэффициент трансформации Kt определяют минимальное напряжение питания, при котором ещё есть возможность обеспечения требуемого выходного напряжения:
Vo=Vbus*Dmax/Kt
Отсюда можно найти максимально возможный коэффициент трансформации:
Kt=Vbus*Dmax/Vo

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

Ок. Спасибо огромное за разъяснение. Теперь меня волнует трансформатор тока. Он имеет небольшие габариты. И делая всякие сварочники, работающие от 30 кГц, я как то не задумывался.
А ведь с понижением частоты габариты моточных изделий растут... Сейчас 15 кГц и вроде как Тт на колечке 20х12х6 работает. Скоро планирую делать инвертор на 30 кВт, который будет работать на 10..12 кГц, наверное туда надо будет колечко поболее.

Пример расчета трансформатора тока приводится в моей статье Инверторный источник сварочного тока. Опыт ремонта и расчёт электромагнитных элементов на стр.7.

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

Прикольная приспособа со светодиодом! Но и без него видно, что вторичка намотана не оптимально. Для уменьшения рассеяния надо растащить её по кольцу как можно равномернее, желательно не только каждый виток, а и каждый жгут по отдельности (кстати, и охлаждение будет лучше). А откуда ступенька на вторичке - ХЗ. Мне кажется - это большого значения для работы не имеет, но если охота докопаться - не мешало бы снять форму напруги на первичке, если есть такая возможность.

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

Вас, вроде, габариты не ограничивают. Я бы просто увеличил сечение колечка ТТ прямо пропорционально току и обратно пропорционально частоте (это если считать не охота)
А вот звуковая частота на уши давить не будет? Меня как-то заставили переделывать чоппер на ультразвук, сварщик был недоволен. У вас, видать не сарка, но дроссель может очень противно пищать.

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

Ктот, не сварка. Конструкция на фото работает на 15 кГц, ощущения не приятные. Когда ее настраивал, начал с 30 кГц, дошел до 18, и люди в помещении в месте со мной, стали оглядываться и выражать недовольство). Я 18 кГц не слышу. Вот 15 кое как слышу. )
Насчет Тт все же попробую расчитать, проверить те кольца, которые есть "в тумбочке" (надо сказать, чтотих там не так много.)

Насчет вторички, согласен, можно было ее гораздо лучше расположить. В данной ситуации "переход от количественных изменений к качественным" еще не произошел, но обязательно произойдет на 4..5 такой же конструкции. Жгуты разделить и тд. Но оно работает, надо было 7 вольт 600 ампер - итог 8 вольт 650 ампер.