Inductancia de fuga y relación de vueltas

Solo piensa en el primario por sí solo...

Si cada giro en el primario está idealmente acoplado con cada uno de los demás giros primarios, uno esperaría que la inductancia se cuadruplique por cada duplicación de giros. Esto no sucede del todo: toma un turno en el primario; los giros más cercanos se acoplan bien con ese giro, pero los giros más alejados se acoplan menos. Esto se debe a la permeabilidad finita del material del núcleo. Si el inductor tuviera un núcleo de aire, esto sería obvio: los giros más alejados apenas se acoplarían entre sí.

Por lo tanto, tener un núcleo con una permeabilidad significativa ayuda a aliviar el problema, pero todavía hay líneas locales de flujo alrededor de cada vuelta que simplemente no ingresan al núcleo y, por lo tanto, no se acoplan con las vueltas a cierta distancia de ellas.

Si tuviera un solo giro secundario, se acoplaría más fácilmente a los giros primarios más cercanos, pero esos giros más alejados se acoplarían con menos eficacia. Cuantos más giros secundarios "distribuidos" tenga, mayores serán sus posibilidades de acoplarse con esos giros primarios lejanos.

Aquí está mi enfoque:

Como regla general, el devanado con mayor potencia de salida debe colocarse más cerca del primario. Y el método de bobinado en sándwich es el mejor para un mejor acoplamiento y una menor fuga:

Dado que el devanado secundario tiene unas pocas vueltas, espaciar este devanado a lo ancho de la ventana en lugar de agruparlo ayudará a reducir la fuga.

Otro aspecto a tener en cuenta es el efecto piel . Desempeña un papel importante en el acoplamiento. El uso de múltiples hilos en lugar de un solo cable aumenta el acoplamiento. Para el cobre, la profundidad de la piel es de aproximadamente$d[mm]=72/\sqrt{f_{SW}[Hz]}$.

Ejemplo:

Vi = 185..265 Vac, Vo = 9VDC, Io = 6.5ADC, f = 100kHz, objetivo eff. = %85

Para una densidad de corriente de J = 420 A/cm², el área de la sección transversal requerida para el cable del devanado primario es de 0,1 mm² (Iin = (Vo x Io) / (eff x Vimin) = 0,38Arms y S=0,38/4,2=0,1 mm²) , por lo que el diámetro del hilo será dp=0,35 mm. El cobre tiene una profundidad de piel de d=0,23 mm; por lo tanto, el uso de hilos múltiples con un diámetro máximo de alambres de 0,2 mm proporciona un mejor factor de llenado y eficiencia. Elijamos un cable de 0,1 mm. El área de la sección transversal de este cable es de 0,008 mm², pero necesitamos 0,1 mm², por lo que debemos usar al menos 0,1/0,008 = 13 hebras de cable de 0,1 mm.

Para el alambre de devanado secundario, la sección transversal requerida es de 1,55 mm² y el diámetro del alambre es de 1,4 mm. Pero dado que el secundario tiene algunas vueltas y la corriente es bastante alta, se puede usar un solo cable de 1,5 o 1,6 mm de grosor.

Resultado: 15x0,1 mm para primaria, 1,5 mm para secundaria.

No olvide seguir el enfoque de bobinado tipo sándwich.