Inductanta bobinelor

[ola_nicolas]

Dupa ce s-a indepartat in mod imaginar portiunea din jugul miezului inactiva magnetic, a ramas un miez de tipul EI. In continuare, tot imaginar, eu am sectionat acest miez dupa axa de simetrie si am suprapus partile rezultand un miez de tipul UI de doua ori mai gros. Cele doua miezuri sunt echivalente atat din punct de vedere geometric, cat si din punct de vedere magnetic. Adica au acelasi volum, aceeasi lungime a liniei medii magnetice, aceeasi arie efectiva si prin ele curge acelasi flux magnetic. Asadar poti calcula volumul pentru oricare dintre ele. Torusi, mie mi s-a parut mai simple operatiunile in cazul miezului de tipul UI, unde din volumul corpului plin, de dimensiuni exterioare, se scade volumul unei singure ferestre. Metoda se preteaza numai la miezurile avand sectiunea coloanei centrale si pe cea a jugului magnetic rectangulare. Pentru forme neregulate, sau pentru forme diferite din punct de vedere geometric (ex. coloana circulara si jugul rectangular) calculul se complica si nu mai pot fi evitate integralele de toate felurile.

Editat Iulie 26, 2018 de ola_nicolas

[gsabac]

M?rimile geometrice se rezolv? cu formule simple din liceu, nu v?d nici o problema de calcul

  ?i rotunjimile de la col?uri dau erori mici fa?? de alte erori posibile. 

Am luat un exemplu de miez TDK pentru compara?ia m?rimilor geometrice cu cele efective.

Apar diferen?e la lungimi, care se explica prin faptul c? linia mediana a fluxului

  nu este pe centru, deasemenea ?i aria efectiva este diferit? ?i poate fi mai mare

  sau mai mic? la unele tipuri de miezuri chiar de 5-7%

Oricum s-ar calcula, trebuie ?inut seama c? eroarea de fabrica?ie este destul de mare,

  p?n? la +/- 30% iar modificarea parametrilor cu temperatura ?i cimpul magnetic

  din miez poate fi de peste 100%

Deci am calculat un miez "custom" , dar nu se poate prevedea care sunt

  parametrii la 80 de grade si 0,35T, de exemplu?

 

@gsabac

Editat Iulie 27, 2018 de gsabac

[covaci ioan]

Dupa ce s-a indepartat in mod imaginar portiunea din jugul miezului inactiva magnetic, a ramas un miez de tipul EI. In continuare, tot imaginar, eu am sectionat acest miez dupa axa de simetrie si am suprapus partile rezultand un miez de tipul UI de doua ori mai gros. Cele doua miezuri sunt echivalente atat din punct de vedere geometric, cat si din punct de vedere magnetic. Adica au acelasi volum, aceeasi lungime a liniei medii magnetice, aceeasi arie efectiva si prin ele curge acelasi flux magnetic. Asadar poti calcula volumul pentru oricare dintre ele. Torusi, mie mi s-a parut mai simple operatiunile in cazul miezului de tipul UI, unde din volumul corpului plin, de dimensiuni exterioare, se scade volumul unei singure ferestre. Metoda se preteaza numai la miezurile avand sectiunea coloanei centrale si pe cea a jugului magnetic rectangulare. Pentru forme neregulate, sau pentru forme diferite din punct de vedere geometric (ex. coloana circulara si jugul rectangular) calculul se complica si nu mai pot fi evitate integralele de toate felurile.

In sfarsit am reusit sa inteleg cum se calculeaza aceste valori efective (A_e, l_e, V_e) al miezurilor prin metoda descrisa de dumneavoastra, am facut mai multe calcule cu programul ferroxcube care confirma rezultatele. 

 Va multumesc d-le ola_nicolas   si va apreciez cunostintele in domeniu.!

[ola_nicolas]

 

... Apar diferen?e la lungimi, care se explica prin faptul c? linia mediana a fluxului

  nu este pe centru ...

 

 

Am specificat mai sus ca miezurile cu coloana si cu jugul de forme neregulate, se abat de la un calcul simplu. Printre altele acest lucru este cauzat si de  linia medie a campului magnetic, care nu este "pe centru". Linia medie a campului magnetic parcurge suprafetele transversale prin centrele lor de inertie. La figurile regulate, centrele de inertie sunt si centre de simetrie. La cele neregulate, de regula nu exista centre de simetrie, iar daca totusi exista, este posibil sa difere de centrul de inertie. Asadar proiectantul de transformatoare de impulsuri cu miezuri de ferita, se va orienta in general pe miezurile EI, sau UI. Daca totusi exista cazuri unde se recomanda anumite forme de miez, atunci toti parametri se vor alege din catalog si se va merge de preferinta pe miezuri noi avand caracteristici garantate si nu pe miezuri recuperate, la care nu se vor putea afla decat foarte greu acesti parametri.

Editat Iulie 27, 2018 de ola_nicolas

[covaci ioan]

 

M?rimile geometrice se rezolv? cu formule simple din liceu, nu v?d nici o problema de calcul

  ?i rotunjimile de la col?uri dau erori mici fa?? de alte erori posibile. 

Am luat un exemplu de miez TDK pentru compara?ia m?rimilor geometrice cu cele efective.

Apar diferen?e la lungimi, care se explica prin faptul c? linia mediana a fluxului

  nu este pe centru, deasemenea ?i aria efectiva este diferit? ?i poate fi mai mare

  sau mai mic? la unele tipuri de miezuri chiar de 5-7%

Oricum s-ar calcula, trebuie ?inut seama c? eroarea de fabrica?ie este destul de mare,

  p?n? la +/- 30% iar modificarea parametrilor cu temperatura ?i cimpul magnetic

  din miez poate fi de peste 100%

Deci am calculat un miez "custom" , dar nu se poate prevedea care sunt

  parametrii la 80 de grade si 0,35T, de exemplu?

 

@gsabac

 

Da asa este si calculele sunt destul de laborioase  si rezultatele nu sunt chiar exacte , de aceeia eu cred ca cea mai precisa  si mai simpla metoda ( mai  ales atunci cind nu avem datele miezului, cu dimensiunile geometrice ne descurcam dar cu compozitia materialului mai greu) ar fi determinarea experimentala  a factorului de inductanta A_L .Dupa ce am creeat intrefierul a carui lungime se calculeaza printr-o formula astfel incat sa nu se satureze miezul, asa cu am mai spus bobinam un anumit numar de spire  pe toata lungimea carcasei apoi masuram inductanta bobinei si prin relatia A_L=L/N² obtinem factorul de inductanta, dupa care lucrurile sunt foarte simple!

[ola_nicolas]

Cea mai simpla si la indemana metoda de a determina compozitia materialului se face in trei pasi: 1 - Se determina cu precizie volumului fizic al miezului avut la dispozitie, utilizand metode geometrice simple. si pe cat posibil utilizand un program de proiectare asistata de tipul AutoCAD. Exista spre exemplu la dispozitia oricui programul liber de licenta NanoCAD. Se vor aprecia pe cat posibil si razele de racordare, utilizand o lupa cat mai puternica. La masurare se va utiliza un subler electronic verificat anterior prin comparatie cu un micrometru; 2 - Se determina cu un cantar de precizie masa fizica a miezului: 3 - Se determina densitatea feritei din relatia ?=m/V. Rezultatul se compara cu specificatiile producatorului respectiv pentru tipul de ferita corespunzator. Daca am determinat tipul de ferita si cunoastem producatorul, atunci luam parametrii de catalog corespunzator acelui tip de miez.

Editat Iulie 28, 2018 de ola_nicolas

[gsabac]

Intotdeaunea sunt unii mai destepti, mai frumosi, cumpara mai ieftin si fac orice mai bine, ca in exemplul

 de calcul al parametrilor efectivi la feritele reale, dupa parametrii geometrici si ceva masuratori,

http://vega.unitbv.ro/~nicolaeg/MTCE-%20ETTI-2016-2017-2018/BIBLIOGRAFIE/Componente%20pasive%20de%20circuit%20-1999/Cap.4-Bobine.pdf

La pagina 83 din articol sau 19 din pdf, se afla urmatorul paragraf:

 Click pentru marire.

   

Stiam de mult acest articol dar acum la recitire am remarcat cum autorul original

  al articolului a combinat diversele sectiuni ale miezului pentru aflarea valorilor efective. 

Am revazut prospecte si asa este. De exemplu, de doua ori partea laterala

  a unui miez nu are aceeasi arie cu sectiunea centrala.

PS. Unele cataloage contin unii din acesti parametri, C1 si C2.

Acum poate si programele mele vor da rezultate mai exacte, deoarece eram la circa -15...-20%

  Click pentru marire.

 

 

Succes la mai bine!

 

@gsabac

Editat Iulie 28, 2018 de gsabac

[ola_nicolas]

Textul din imaginea atasata nu este dintr-un articol, ci cred ca este un capitol dintr-un curs universitar cu titlul "Componente pasive de circuit" predat de conf. dr. ing. Ioan Danut Oltean si cu seminariile sustinute de sef lucr. ing. George Nicolae. Cursul este reunit si intr-o carte editata in anul 1999. Cursul este predat la Universitatea Transilvania din Brasov, de catre acesti doi semnatari - vezi adresa: http://vega.unitbv.ro/~nicolaeg/MTCE-%20ETTI-2016-2017-2018/BIBLIOGRAFIE/Componente%20pasive%20de%20circuit%20-1999/ Din pacate de la aceasta adresa lipseste exact bibliografia. As fi vrut sa consult eu personal lucrarea [12] citata de autori in legatura cu asanumita metoda de calcul a torului echivalent. Eu am utilizat aceasta metoda, destul de laborioasa. Spre exemplu, atunci cand "fortezi" o portiune liniara ca sa o aduci la o forma toroidala, linia mediana a acelei portiuni nu mai este linie mediana si in torul respectiv. Sunt foarte multe astfel de "fortari" pentru a asocia un tor cu un corp rectangular. Apoi spre exemplu marimile C1 si C2, asa cum sunt definite ele in text depind de marimile l_i si S_i care reprezinta, citez: "... l_i este lungimea unei portiuni omogene a circuitului magnetic, av?nd sectiunea S_i constant? ...". Ori intr-un miez rectangular nu sunt numai portiuni omogene cu sectiuni constante, ci si portiuni neomogene unde daca rotesti un vector intr-un sistem polar, el matura arii de marimi variabile. Cum sunt echivalate acestea ?! Daca totusi ati intalnit si un articol cu acelasi text, as fi curios sa vad poate acolo este facuta publica bibliografia. Eu personal nu pot inghiti informatii pe nemestecate, indiferent cat de "destepti si / sau frumosi" sunt cei care le aduc in spatiul public.

 

... De exemplu, de doua ori partea laterala  a unui miez nu are aceeasi arie cu sectiunea centrala ...

 

Eu m-am referit la un miez de tipul EI echivalent din care au fost indepartate portiunile de jug care nu aveau un rol in conducerea fluxului magnetic. Asa dupa cum ati putut constata calculul meu a fost foarte aproape de realitate. Eu nu am avut informatii despre razele de racordare ale diferitelor zone de colt, si nici de eventualele inclinatii rezultate in procesul de matritare la cald sub inalta presiune a feritei. Daca as fi avut acele informatii, foarte probabil as fi ajuns la volumul efectiv precizat in catalog. Ca fapt divers, acea metoda a "torului echivalent" este utilizata cu precadere la calculul miezurilor cu forme ale coloanelor si / sau jugului neregulate, si / sau diferite. Ea este insa foarte laborioasa si se bazeaza pe o matematica mai putin accesibila publicului larg. Cu stima.

 

Post Sciptum: Incercand sa dau click pe legatura facuta de mine mai sus am constatat ca serverul nu gaseste adresa. Daca doriti totusi sa verificati cele spuse de mine, atunci introduceti adresa pdf-ului citat de dumneavoastra in postarea de mai sus, dupa care stergeti portiunea "/Cap.4-Bobine.pdf", dupa care dati cautare cu google la ceea ce ramane din adresa.

Editat Iulie 28, 2018 de ola_nicolas

[covaci ioan]

Metoda cu un numar de spire bobinate pe miez este practica. Trebuie facut bobinajul cu un numar de spire suficient de

 mare si bobina extinsa pe toata lungimea carcasei. Veti obtine un Al rezultat la nivelul mic generat de aparatul de masura

 si care depinde de curatenia suprafetelor de contact si forta aplicata. 

O solutie buna este chiar masurarea cu intrefierul la valoarea dorita.

Metoda de masurare fara intrefier si apoi de calcul cu intrefier este complexa si se poate face doar cu programe de calcul

 prin procedeul Michele Sclocchi, evidentiat de @ola_nicolas cu program in Mathcad,

 dar se poate folosi o relatie aproximativa valabila pentru intrefier foarte mic, apreciez la citeva zecimi de mm,

 astfel incit fluxul magnetic sa nu fie dispersat prea mult laleral, in aer;  Click pentru marire.

          permeabilitatea efectiva.jpg

 In relatie, G este marimea intrefierului(GAP), l_e lungimea efectiva a circuitului magnetic iar ?i permeabilitatea initiala.

Deasemenea trebuie tinut seama de realizarea intrefierului, care poate fi pe centru sau simetric prin adaugarea de folii

 distantoare, vedeti poza. Click pentru marire.

    gap simetric si asimetric.jpg

 In poza este aratata marimea efectiva a intrefierului rezultat.

 

@gsabac

Am incercat cu acesta formula de calcul si merge bine pentru lungimi mici ale intrefierului dar am observat ca pe masura ce lungimea intrefierului devine din ce in ce mai mare si rezultatele calcului cu aceasta  formula sunt  tot mai departe de realitate. Nu inteleg de ce!

 Se mareste aria efectiva a intrefierului pe masura ce acesta devine mai lung, sau cum se explica acest fenomen ? 

[ola_nicolas]

Am gasit in cele din urma bibliografia la lucrarea din care s-a citat o pagina la postarea #37. Este cea atasata in imaginea png de mai jos. Lucrarea [12] citata de autori este Manualul Inginerului Electronist - Radiotehnica de Edmond Nicolau (coordonator) s.a. aparuta la Editura Tehnica Bucuresti 1987, colectia AIEM. La capitolul 4 - Componente Pasive, subcapitolul 4.3 - Inductoare si transformatoare, paragraful 4.3.1 - Inductoare cu Miez Feromagnetic, de la pagina 197 si pana la pagina 213, sunt tratate aceleasi probleme tratate in lucrarea citata mai sus. Nici vorba de expunerea si analizarea asanumitei metode a "toroidului echivalent". Intregul paragraf este realizat pe baza standardelor tehnice romanesti si este reluat aproape ad-literam din Colectia de STAS-uri: Materiale Electroizolante si Materiale Magnetice - Colectia STAS, aparuta in anul 1980 la Editura Tehnica Bucuresti. Aici diferitele miezuri din ferita romanesti sunt tratate de la pagina 398 si pana la pagina 426. Din nou nici vorba despre expunerea sau analiza metodei "toroidului echivalent" Autorii s.l. dr. ing. M. Manea si as. dr. ing. A Fleschiu ai capitolului 4 din Manualul Inginerului Electronist, reiau aproape ad-literam (cu tot cu tabele si calcule) continutul STAS-urilor respective, iar de aici sunt reluate largi paragrafe cu tot cu calcule din nou aproape ad-literam, in lucrarea citata de domnul G. Sabac - apropos de obiceiurile de plagiat din literatura tehnica romaneasca.

 

Editat Iulie 29, 2018 de ola_nicolas

[gsabac]

Am incercat cu acesta formula de calcul si merge bine pentru lungimi mici ale intrefierului dar am observat ca pe masura ce lungimea intrefierului devine din ce in ce mai mare si rezultatele calcului cu aceasta  formula sunt  tot mai departe de realitate. Nu inteleg de ce!

 Se mareste aria efectiva a intrefierului pe masura ce acesta devine mai lung, sau cum se explica acest fenomen ? 

O explicatie simpla, liniile de cimp se extind in afara ariei miezului in zona intrefierului si energia acumulata in intrefier

   creste pe masura ce intrefierul creste, astfel incit la intrefieruri mari aproape intrega energie este acumulata in intrefier.

Pare aiurea ca energia sa se afle in aer, cind de fapt bobinele sunt realizate pe un miez magnetic cu dimensiuni considerabile.

 

@gsabac

[covaci ioan]

O explicatie simpla, liniile de cimp se extind in afara ariei miezului in zona intrefierului si energia acumulata in intrefier

   creste pe masura ce intrefierul creste, astfel incit la intrefieruri mari aproape intrega energie este acumulata in intrefier.

Pare aiurea ca energia sa se afle in aer, cind de fapt bobinele sunt realizate pe un miez magnetic cu dimensiuni considerabile.

 

@gsabac

Editat Iulie 29, 2018 de covaci ioan

[covaci ioan]

Deci sa inteleg ca pe masura ce lungimea intrefierului creste, tot mai multe linii de camp se inchid si infara ariei geometrice a intrefierului ( in jurul acestuia) ceea ce echivaleaza cu marirea ariei efective a intrefierului (sau cresterea permeabilitati efective, nu stiu cum ar fi mai corect spus) .

 De aceeia pe masura ce lungimea intrefierului creste, rezultatul inductantei ( si a permeabilitati efective) din calcul pe baza acestei relatii este este tot mai mic fata de valoarea masurata in realitate!

Editat Iulie 29, 2018 de covaci ioan

[ola_nicolas]

Metoda prezentata de mine la postarea #27 este o metoda bazata pe observatii practice personale, observatii justificate atat geometric cat si magnetic. Ea este valabila asa dupa cum am mai spus numai pentru miezuri de tipul UI si EI cu sectiunea rectangulara, atat a coloanei, cat si a jugului magnetic. Este o metoda cat se poate de comoda pentru cei care vor sa ocoleasca un aparat matematic laborios. Alternativa la aceasta metoda este sintetizata in imaginile din atasamentele urmatoare si se bazeaza pe indicatiile standardelor existente. Este de preferat sa se faca initial un desen tehnic de detaliu al miezului, care sa cuprinda pe cat posibil si valorile razelor de racordare ale zonelor de colt, cat si tolerantele dimensiunilor principale. Exemplul pe care il dau in acest mesaj are ca obiect un miez U46 + I46 produs de Fabica de Ferite Urziceni, al carui desen l-am gasit in STAS 10745-80. In imaginea din atasamentul 1 se vede in partea stanga sus desenul de detaliu al componentei I46. In partea din stanga jos, desenul de detaliu al componentei U46. In partea din dreapta sus s-a reprezentat ansamblul U46+I46, unde au fost reprezentate principalele elemente avute in vedere la calcul. Iar in partea din dreapta jos s-a specificat modul de calcul al principalilor parametri geometrici, in conformitate cu STAS 10099-75. In imaginea din atasamentul 2, am indicat schematic cum se face determinarea liniei medii a campului magnetic. S-au facut sectiuni transversale in toate cele 4 laturi ale miezului si s-au deplasat plan-paralel in mod convenabil, astfel incat sa fie vizibile si accesibile determinarilor specifice pe care le-am facut utilizand valentele specifice ale programului de proiectare asistata de care dispun. Astfel, s-au determinat rand pe rand centrele de inertie ale acestor sectiuni si s-au trasat prin ele patru linii rosii de constructie. S-a determinat raza medie de racordare pentru constructia liniei medii a campului magnetic R=(p+q)/2. Toate celelalte calcule au fost sintetizate in partea din dreapta jos a imaginii din primul atasament. Din experienta mea, stiu ca chiar si acest aparat matematic simplu, este considerat complicat de peste 90 % dintre utilizatori. Acesta este motivul pentru care am indicat mai sus, la postarea #27 o metoda mult mai simpla care se poate aplica fara mari eforturi chiar si de catre cei "certati" cu matematica.

 

Deci sa inteleg ca pe masura ce lungimea intrefierului creste, tot mai multe linii de camp se inchid si infara ariei geometrice a intrefierului ( in jurul acestuia) ceea ce echivaleaza cu marirea ariei efective a intrefierului (sau cresterea permeabilitati efective, nu stiu cum ar fi mai corect spus) .

 De aceeia pe masura ce lungimea intrefierului creste, rezultatul inductantei ( si a permeabilitati efective) din calcul pe baza acestei relatii este este tot mai mic fata de valoarea masurata in realitate!

 

Pe masura ce creste lungimea intrefierului, traiectoria liniilor campului magnetic se "evazeaza" in dreptul fantei intrefierului. Aceasta face ca aria transversala efectiva a zonei de intrefier sa fie foarte greu calculabila. Intuitiv am intocmit desenul din atasamentul 3. Am atasat in mesajul #20 un fisier sm pentru calculul intrefierului la miezurile de tipul EI. Nu stiu daca cineva l-a luat in seama. El nu are valentele practice ale programului executabil pus la dispozitie de Ferroxcube, insa are avantajul ca determina (in afara de lungimea intrefierului necesar) atat valoarea sectiunii maxime prin intrefier, cat si permeabilitatea magnetica efectiva a miezului dupa aplicarea intrefierului, adica exact acele chestiuni care pun cele mai mari probleme utilizatorilor. Asadar, chiar daca exista mari aversiuni impotriva matematizarii informatiei, cei interesati nu au decat sa faca efortul de a incerca sa inteleaga si sa utilizeze acest fisier.

 

Editat Iulie 30, 2018 de ola_nicolas

[gsabac]

 @ola_nicolas a postat: Am atasat in mesajul #20 un fisier sm pentru calculul intrefierului la miezurile de tipul EI. Nu stiu daca cineva l-a luat in seama. El nu are valentele practice ale programului executabil pus la dispozitie de Ferroxcube, insa are avantajul ca determina (in afara de lungimea intrefierului necesar) atat valoarea sectiunii maxime prin intrefier, cat si permeabilitatea magnetica efectiva a miezului dupa aplicarea intrefierului, adica exact acele chestiuni care pun cele mai mari probleme utilizatorilor. Asadar, chiar daca exista mari aversiuni impotriva matematizarii informatiei, cei interesati nu au decat sa faca efortul de a incerca sa inteleaga si sa utilizeze acest fisier.

Fisierul este bun se deschide in SMath Studio Desktop si calculeaza corect Al si permeabilitatea efectiva,

  da aceleasi valori ca "ferroxcube" ca si programul  meu de altfel. 

Deoarece intrefierul este calculat gresit fata de "ferroxcube" (care da 2,736mm pe mijloc) nu am considerat necesar sa fac o interventie,

 ca sa va supar.

La programul meu se obtine aproape aceeasi valoare ca la "ferroxcube" adica 2,728mm si nici pe mine nu m-a intrebat nimeni cum fac

  aceasta, cum se calculeaza, in ce limbaj de programare sau cum se obtine si foloseste programul, desi este foarte usor de folosit.

Programul ferroxcube este deci apriori!

Dar aceasta nu are nici o relevanta pentru mine, deoarece sunt multumit ca am reusit si sunt sigur ca vor fi si useri interesati.

 

@gsabac

Editat Iulie 30, 2018 de gsabac