Dimensionamiento de transformadores para SMPS (no de la forma Aw Ae)

Hay muchos documentos que hablan sobre el dimensionamiento del transformador para una fuente de alimentación SMPS (en este caso, un solo cuadrante no es de mi interés).

este sitio cita lo siguiente:

La principal restricción en todos los casos (excepto para los inductores saturables) es que la densidad máxima de flujo magnético Bmax no debe acercarse al valor de flujo de saturación del material del núcleo Bsat.

(más)

Contrariamente al concepto erróneo popular, Bmax no depende de las propiedades del material magnético ni de los espacios de aire. Tampoco depende de la potencia transferida. Sin embargo, por razones térmicas, tenemos que limitar las pérdidas óhmicas en los cables. La mayoría de los libros de texto proporcionan fórmulas para estimar el tamaño del núcleo con base en el producto del área de la sección transversal magnética por el área de la ventana disponible para el devanado. Desafortunadamente, este método no es muy útil porque estas fórmulas se basan en una selección bastante arbitraria de la densidad de corriente y en la suposición de un cierto factor de utilización (llenado) de ventana.

Entonces, calculé el Bmaxpara mi proyecto, y me da resultados similares a los de poweresim.com . ¡Pero con el AwAemétodo requiere más de 4 veces el tamaño del núcleo!

De todos modos, Bmaxal estar la fórmula cerca de los resultados, no tiene la corriente incluida en la fórmula. De modo que cualquier potencia (respetando las Vpky fde la fórmula) podría ser utilizada con el mismo Aetransformador.

¿El tamaño del núcleo no depende de H, solo de B? Es decir, tener suficiente espacio para los devanados para las corrientes/potenciales proyectados y estar Bmaxpor debajo de la saturación Bsat, y sin considerar la histéresis, las pérdidas por corrientes de Foucault, ¿qué debo considerar?

Si no, ¿qué debo considerar entonces? Si trato de calcular H, me dará valores muy por encima de la saturación (de la curva BH), para casi la mayoría de los materiales, así que creo que eso es incorrecto.

Respuestas (1)

No sé si has calculado mal, pero funciona así.

H es el amperio vueltas por metro y la parte del metro es la longitud media alrededor del núcleo que siguen las líneas magnéticas de flujo: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces, los amperios (pico) x vueltas (primario) divididos por la longitud del núcleo le dan H (pico). Tenga en cuenta que el número de "amperios" elegido es la corriente de magnetización, es decir, NO LA CORRIENTE DE CARGA SECUNDARIA (referida a la primaria).

A continuación tienes: -

B = m H dónde m es la permeabilidad magnética efectiva del núcleo del transformador en unidades absolutas. La permeabilidad efectiva depende de varios factores, como la longitud del núcleo (mencionado anteriormente), la sección transversal, el tipo de material y si hay espacios.

El fabricante del núcleo le indicará la permeabilidad efectiva del núcleo que elija. También puede elegir separar el núcleo y esto cambia drásticamente la permeabilidad efectiva.

Luego, mire la hoja de datos del núcleo y vea qué densidad de flujo se producirá para el campo H dado. Si parece que está empezando a saturarse mucho, aumente un poco las vueltas.

Si los giros se (digamos) se duplican, la inductancia primaria se cuadruplica y la corriente se reduce a cuartos. Esto es útil porque, para una frecuencia de transmisión primaria dada, si duplica las vueltas, obtiene la mitad del campo H. Si realmente empuja el núcleo, tendrá que considerar la posibilidad de abrir espacios.

Lee, estudia, calcula, aplica, pero aún así los resultados no coinciden. con digamos 32 × 60 0 , 0184 =   104347   H ( A / metro ) ! Con esto necesitaré un núcleo más grande que un transformador de frecuencia de línea, aunque conozco proyectos que usan este núcleo con 6Kw fácilmente. ¿Lo que necesito aplicar parece ser la permeabilidad relativa para obtener un nuevo valor de H(A/m)? El fabricante sólo proporciona un fijo \micro mi o uno relacionado con la temperatura. Incluso a través de ella es una integral y, por lo tanto, da valores aún más grandes.
¿De dónde provienen el 32 y el 60? Uno de ellos es actual, pero sospecho que ha utilizado la corriente de carga completa referida al primario. Debe usar la corriente sin carga para calcular la densidad de flujo porque el amperio de carga gira en secundario exactamente. cancelar la carga de amperios-vueltas en el primario.
Sí, 32 A es la corriente de carga completa en el primario, de hecho, el pico es de 50 A. La corriente secundaria es de 200 A. Leí su otra respuesta y leí algunos artículos sobre la corriente de magnetización. Tomará una lectura de nuevo.
Es la corriente sin carga que fluye en el primario la que determina la saturación.
Entonces, ¿puedo asumir una onda cuadrada de amplitud Vin y la inductancia primaria (¿o la inductancia magnetizante es diferente?) para calcular la corriente sin carga?
Sin carga conectada al secundario, la inductancia medida (o calculada) en el primario ES la inductancia de magnetización. La corriente que fluye es la corriente de magnetización. Si su SMPSU es de tipo no resonante, entonces puede asumir una onda cuadrada como su voltaje de entrada.
Sí, se cambia con fuerza (pero la corriente de inductancia de magnetización será un diente de sierra, sumada con la corriente de carga, da como resultado una forma de onda trapezoidal). Está bien. He trabajado mucho y parece que la corriente magnetizante está en el I metro < 1 A rango (lo que satura el núcleo de todos modos). Otras herramientas sugieren que el EE80 podría tomar 4kW, probablemente necesite una pequeña brecha entonces (con la ineficiencia, EMI y mayores pérdidas de conmutación de la brecha). Pero por ahora necesito calcular la nueva curva B/H. Dices que necesito mirar el catálogo para B/H pero como Bsat no cambia puedo usar B = m H ¿No?
Pero esto parece usar unidades SI. Así que tomemos como ejemplo μ = 1745. H = 1 Oe = ~79A/m. ¡¿Esto da B = ~136000 T?! Ocurre algo.
cuantas vueltas Cuantos amperios y cual es la longitud media del nucleo. Estoy leyendo cosas que no puedo comentar. La curva BH permanece igual SÓLO cambia la permeabilidad efectiva.
Claro, pero necesitará más fuerza de campo (H) para alcanzar la misma densidad (B), al menos sin integrarse con el tiempo. Es esto lo que sé, la permeabilidad cambia la "pendiente", reduciendo la inducción como efecto 1 . El núcleo Le = 184 mm, Ae = ~400 mm², y probablemente use 2 para duplicar Ae y Al, obteniendo la misma inductancia con la mitad de vueltas y fuerza de campo. Con 4 núcleos me acerco (> 7000 W), pero no sé qué estoy haciendo mal en la fórmula anterior, para calcular la permeabilidad total de la ruta magnética, incluido el espacio de aire.
Le he dado una respuesta que creo que es correcta: no sé sobre las otras fórmulas y no puedo verificar su trabajo usando mis fórmulas porque no sé nada sobre la inductancia del primario, los giros, la frecuencia o el voltaje aplicado. No puedo darte más ayuda y no voy a comentar las fórmulas de Aw y Ae porque no las uso. Si me dice la corriente magnética, el número de vueltas y la longitud efectiva del núcleo, puedo darle H. Comience allí.
O para formular mejor: inductancia primaria L pag = A yo × norte ² = 9000 × 3600 = 32 metro H Corriente de magnetización I metro a gramo = V × t L = 285 × 0 , 000025 0 , 032 = 0 , 22 A Fuerza de magnetización H = I × norte L mi = 0 , 220 × 60 0 , 0184 =   717 A / metro
NO - Le es 0,184 m = 184 mm = 18,4 cm. Esto reduce B en 10.
Lo siento, tanta conversión de unidades. H = I × norte L mi = 0 , 220 × 60 0 , 184 =   71 A / metro (   0 , 89 O mi ) muy por debajo del punto de saturación. Gracias por tu ayuda. Voy a echar un vistazo a la permeabilidad, parece que en B = m H − > m = m metro = k metro m 0 .
Dimensionamiento de transformadores para SMPS (no de la forma Aw Ae)
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