Pentru cei care construiesc si folosesc transformatoare de ferita

[cavit]

https://arxiv.org/pdf/1910.01983.pdf

Transformatorul nostru de ferita cel de toate zilele cu imagini, tabele si grafice, usor de inteles

 

Iata motivul pentru care conductorul nostru se incalzeste atit de tare, chiar si la 20 Khz, majoritatea care folosim carbura mergem cu 100 sau mai mult, deci este si mai rau.

LItz wire este o solutie, dar presupune o pierdere imporatanta de sectiune, si oricum curentul este impins spre exteriorul bobinajului ca intreg, deci prin firele aflate in mijloc va circula mai putin curent.

Platbanda pare optiunea optima, dar atentie la capacitatile dintre spire,  pe push pull asta este ucigator, fiind doua benzi bobinate simultan cu o folie de dielectric intre ele.

 

[ola_nicolas]

Materialul linkat este un articol de cercetare, pe care o fac oameni de stricta specialitate. Un asemenea material il inteleg doar cativa dintre participantii la discutie. De aceea, marea majoritate o "ard" cu practica. Adica (mai pe intelesul oricui) practica inseamna sa ii spui ucenicului mura in gura: "mai pune un tranzistor ici, o dioda colo si in rest rezistente, condensatoare si bobine cat cuprinde". Pai daca exista la nivelul forumului unii care se apuca sa faca tehnologie in comutatie, fara sa masoare sau sa verifice circuitele, va dati seama cam cati s-ar apuca sa citeasca un asemenea articol, si mai ales cam cati l-ar intelege!?

[cavit]

@ c_anicai face, n-are nici macar osciloscop , dar a sudat ceva cu invertoarele lui diy.

 

Am pus articolul acela pentru ca fiecare din noi care a construit un transformator de ferita si a trecut 2 kw prin el sa-si alimnteze casa cu energie solara a observat ca sarma de pe el  se incalzeste mult mai tare decat s-a asteptat, chiar si tinand cont ca e bobinata acolo si n-are racire ca un conductor in aer liber.

 

Personal am facut testul trecant aceiasi curenti, dar continuu concomitent prin ambele infasurari si am masurat ca se incalzeste mult mai putin, aproximativ in conformitate cu acest articol.

Postul este o incercare de ajuta pe cei cevor sa utilzeze energie solara pentru casa lor.

 

 

Editat August 18, 2021 de cavit

[ola_nicolas]

Un conductor prin care trece un curent alternativ de o frecventa de peste 10 kHz, nu se mai comporta ca un conductor cilindric plin, deoarece conform teoriei, curentul circula doar printr-o coroana circulara a sectiunii lui transversale. Asadar formulele matematice stabilite pentru transformatoare / bobine cu miez feromagnetic nu mai sunt valabile. Astfel, daca la transformatoarele de mica frecventa, densitatea de curent se refera la intreaga sectiune transversala a conductorului de forma cilindrica, la frecvente mari aceasta densitate de curent se refera doar la portiunea de la suprafata ("pielea") acestui cilindru prin care curentul circula considerand distanta de patrundere. Asadar, curentul nu va mai circula decat printr-un conductor "tubular" avand diametrul exterior acelasi cu conductorul cilindric de baza, dar din care (de voie, de nevoie) trebuie sa indepartam partea centrala interioara a acestuia. Acest "tub" prin care circula curentul, nu va mai avea aria transversala egala cu a cercului de baza, in timp ce noi continuam sa utilizam ca referinta pentru densitatea de curent, aceeasi suprafata circulara, deoarece cam toata teoria si tabelele existente sunt intocmite in baza acesei forme cilindrice a conductorului. Sa luam si un mic exempu pentru o mai buna intelegere. Daca luam ca baza de calcul o densitate de curent de 4 A / mmp si un conductor cilindric cu diametrul de 3 mm, atunci in mod strict teoretic, prin acel conductor va putea trece un curent maxim de 4*π*3*3/4 = 28.27 A. Hai sa consideram o frecventa de o asemenea valoare incat distanta de patrundere sa fie de 1 mm. In acest fel, din conductorul cilindric, vom da la oparte un "miez" cilindric interior cu diametrul de 1 mm. Astfel curentul va circula numai printr-o portiune "tubulara" a conductorului avand suprafata transversala mai mica decat suprafata circulara de referinta, fata de care s-a considerat initial densitatea de 4 A / mmp. Astfel corectand calculele, vom avea 4*π*(3*3-1*1)/4 = 25.13 A. Se vede clar faptul ca daca luand o densitate de curent de 4 A / mmp ne bazam pe trecerea unui curent de 28.27 A, de fapt la frecventa considerata, prin conductor nu va putea trece (fara sa se incalzeasca) decat 25.13 A. Asadar, va trebui fie sa supradimensionam circuitul, pentru  a face economie de spatiu de bobinaj, fie sa alegem un conductor mai mare in diametru, astfel incat per total cei 28.27 A necesari sa circule printr-un conductor tubular avand aria transversala de aceeasi marime cu aria circulara pentru care s-a facut calculul de referinta atunci cand s-a ales densitatea de curent de 4 A / mmp. Bineinteles ca explicatiile de mai sus sunt pur intuitive. In realitate pot interveni multe alte fenomene, pe care daca le luam in calcul, va trebui sa modificam toata teoria bobinarii cu conductor circular din cupru. Ca alternativa se poate inlocui conductorul masiv cu diametrul de 3 mm (in exemplul nostru) cu lita de radiofrecventa, sau se poate bobina cu conductor multiplu cu diametrul de 2 mm (sau mai mic) si care totalizeaza o arie a suprafetei transversale echivalenta cu a conductorului cu diametrul  de 3 mm.

Editat August 19, 2021 de ola_nicolas

[cavit]

Problema este si mai urata de atit, datorita campului magenetic neomogen din acel transformator couentul nu mai circula nici macar printr-un conductor ipotetic circular, ci este impins in exteriorul bobinajului.Datorita cestui aspect nici conductorul multifilar de tip litz wire nu este o rezolvare ideala, doarece anumite conductoare pot fi mai in interorul bobinajului ca altele, pri acelea tecand curent mai mic.

 

Toata lumea care construieste transformator de ferita de putere foloseste littz wire sau platbanda motivul fiin evident, dar chiar si utilizand litz wire nu scapi de tot de problema.

 

Acest articol arata ca platbanda este mai avantajoasa ca litz wire din punctul de vedre al distribuirii curentului, dar este dezavantajoasa din punctul de vedere al capaciatii parazite dintre spire.

 

Patania lui c-anicai cu bobina de rezonnanta cu intrefier, in care bobinajul s-a prajit doar in zona intrefierului este un exemplu clar de modificare a distributiei curentului in camp magnetic neomogen.

 

 

[dumitrumy]

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

[cavit]

Continuarea,va rugam.

 

Iata cum a rezolvat c_anicai problema asta in mod intuitiv.

 

Chiar si pe un miez fara intrefier, exceptind torul ,campul nu este omogen si genereaza astfel de probleme.

 

 

[dumitrumy]

CITAT 1:   Pai daca exista la nivelul forumului unii care se apuca sa faca tehnologie in comutatie, fara sa masoare sau sa verifice circuitele, va dati seama cam cati s-ar apuca sa citeasca un asemenea articol, si mai ales cam cati l-ar intelege!?

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

CITAT 2:     Nu stiu cand fusese pornit ultima oara acel televizor, dar stiu ca dupa ce a stat nefolosit la mine cam vreo 2 zile, m-a "scuturat" bine in momentul in care am manipulat condensatorul, dupa detasarea din circuit. A fost primul contact cu realitatea fizica a trecerii curentului electric prin corpul  uman. O cantitate de electricitate stocata pe acel condensator (de 200 uF) s-a scurs prin mine la pamant, eu fiind perceput in circuitul format ad-hoc, ca un rezistor.

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

@ola-nic :   le spuneti si la baietii care lipesc piese de ce s-a scurs la pamant electricitatea prin dvs? Asta ar insemna ca indiferent ce borna a condensatorului incarcat ating, ma electrocutez? Sau doar cand ating "plusul"?

[c_anicai]

Acum 15 ore, cavit a spus:

Iata cum a rezolvat c_anicai problema asta in mod intuitiv.

 

Chiar si pe un miez fara intrefier, exceptind torul ,campul nu este omogen si genereaza astfel de probleme.

 

 

Acea bobina o folosesc in circuitul rezonant impreuna cu 144 nF din 12 condensatori de 12 nf/1600v/mkp in  prima versiune de invertor de sudura rezonant cu sic si ir2153 care am reusit sa-l finalizez. Sper sa ma tina in continuare,  pana acum am ars cca 50 electrozi de 2,5 si 14 de 3,2 fara ca sa mai am problema incalzirii in zona intrefierului. Totusi ceva probleme termice mai sunt cu diodele si tranzistorii dar am radiatoare destul de maricele care-s suflate de 2 ventilatoare de 24 volti si pot suda fara risc pana la 8-10 electrozi de 2,5 dupa care tre sa iau pauza de o tigara.

------

N-a fost ideia mea ci a lui cristi7521,

 

citez:

.... a fost un post in care se spunea ca nu trebuie bobinat in dreptul intrefierului (cred ca Smilex la teorie SMPS). Pune un distantier de plastic in dreptul intrefierului astfel incat sa nu ai spire in acea zona (poti pune un colier de plastic)

-------

 

*(atasez si poza cu bobina in discutie)

 

Cu al doilea invertor m-am poticnit dar sper sa-l rezolv cat de curand.*(cel mititel din a doua poza)

Editat August 20, 2021 de c_anicai

[cavit]

Fringing effect intra sub palaria mai larga de camp magnetic neomogen care impinge curentul in afara lui, in acest caz curentul se concentreaza in sectiuni foarte mici unde campul este mai slab, da aia se incinge asa rau.

 

Solutia lui c_anicai este una, cea mai comuna este utilizarea unui miez special formulat cu mai mult izolator si mai putin material feromagnetic, torurile din pulberi metalice pe care le utilizam la inductoarele din convertoare buck sau boost ori in filtrele de la iesirea modulatorului sinusoidal.

Miezul respectiv are permeabilitatea relativ mica, deci pentru acceasi inductie B intensitatea H in amperi spire este mai mare, rezultatul se satureaza mai greu si sunt folosite la astfel de inductoare.

Din pacate unele versiuni au pierderi mari si se incing rau, de exemplu torul galben ce se folosea pe vremuri la iesirea surselor ATX, am gasit din alea de se incing rau si pe unele UPS inverter.

Am luat in urma cu cativa ani unele bune, am facut cu ele converor buck de peste 3kw ,se incalzesc putin.

 

Pentru rezonanta nu sunt prea bune deoarece au pirderi relativ mari, solutia de mai sus, sau miezul deschis de tip bara sau tip bone.

Am vazut in invertoare de firma miezuri deschise pe convertoarele boost din MPPT, probabil n-au gasit alta solutie mai buna.

 

La transformator este aceeasi problema. la miezul de tip 2E, campul magnetic nu este omogen pe toata sectiunea ferestrei este mai slab in vecinatea coloanei centrale si mai intens spre centrul  ferestrei in  plus exista doua aspecte care se bat cap in cap,

 

1 pentru a nu risca sa-l saturezi trebuie conductor mai lung, asta creste pierderile,

2 daca maresti frecventa, efectul pelicular se intensifica, practic esti obligat sa mergi cu el aproape de saturatie si ai consum mare in gol.

O solutie costuctiva este sa pui o bobina din platbanda la mijlocul ferestri unde este camplul cel mai intens si pe ambele parti o bobina de conductor multifilar, n-am luat-o in seama, dar se pare ca asta face diferenta.

la cel din foto primarul este in exterior si secundarul in interior.

Editat August 20, 2021 de cavit

[cavit]

Imagini cu tor din pulberi si mezuri tip bone, torul respectiv merge cu 4kw pe buck la 50 khz inductorul disipa 10w in total cu tensiunea de iesire 2/3 din tensiunea de intrare, din fericire este marcat si puteti sa va cumparati daca aveti nevoie, tot sistemul meu este realizat cu acest tip de miez, inclusiv filtrele de la iesirea modulatorului sinusoidal.

 

Nu puteti folosi insa acest tor la inductoare pentru rezonanta, deoarece are pierderi destul de mari pentru asa ceva, miezul de tip bone este usor de folosit, puteti imparti inductorul in mai multe inseriate, deoarece asa este simplu de cablat, se practica si la transformator dar este complicat de cablat.

 

[dumitrumy]

Exista variante cu pierderi mai mici:

 

[c_anicai]

Ma gandeam la un moment dat sa-mi fac singur un tor din praf de ferita de bobine deflexie tv macinate si amestecate cu un adeziv apoi puse intr-o forma sa se usuce, oare ar fi ok ideia pt bobina de rezonanta ?

Editat August 22, 2021 de c_anicai

[cavit]

Se poate face, am calculat in amperi spira intensitatea la care se saturaza miezul prezentat de @dumitrumy,vine in jur de 2000 amper spira avand in vedere ca lungimea circuitului magnetic este de 0.14m, acela s-ar putea folosi, mai bine impartit inductorul pe doua miezuri din alea.

Suntem interesati si noi de asfel de miezuri, daca se poate PM.

 

Iata si pe cel pozat de mine, este clar asta are permeabilitatea mai mare,are mai mult procentaj de material feromagnetic, de aia are pierderi ceva mai mari.

https://www.tme.eu/Document/27b26e779d0526d24b23fa86cb846f70/ARNOLD-MS-184075-2.pdf

par a fi diferite doar ca formulare in rest performantele sunt comparabile.

 

la cel pozat de mine 400 amper spira este sautatia, se vede pe grafic, acolo se fringe curba enegiei stocate.

Iata si o descriere a materialului utilizat.

https://feryster.com.pl/polski/rtmss.php?lang=en

 

Nu cred ca este vreo diferenta intre ele privind realizarea bobinelor de rezonanta, castigi la miez pierzi la conductor.

Chiar nu-mi dau seama daca se pot folosi astea la bobine de rezonanta.

Pentru rezonanta tot varianta cu intrfier e optima dearece ai inductanta mare cu spire putine, astfel obtii un factor de calitate mai mare.

la cele cu intrefier grosul energiei este stocata in vidul din intrefier, in miez intensitatea campului fiind slaba, vidul nu are pierderi.

Editat August 22, 2021 de cavit

[c_anicai]

La 22.08.2021 la 16:15, cavit a spus:

 

Pentru rezonanta tot varianta cu intrfier e optima dearece ai inductanta mare cu spire putine, astfel obtii un factor de calitate mai mare.

 

 

La al doilea invertor am probleme cu factorul de calitate prea mic si la scurt pe iesire nu scade suficient puterea invertorului prin iesire din rezonanta, mi-am facut alta bobina cu care sper sa am mai mult noroc dar inca n-am avut timp sa incerc. Eu le testez inainte pe iesirea unui generator de frecvente cu un bec inseriat, de exemplu daca cu un condensator de 100nF are rezonanta la 80Khz cand scad frecventa cu 10-20 Khz becul trebuie sa scada in luminozitate semnificativ, daca e nevoie sa scad frecventa cu mai mult de 20 Khz pt ca becul sa lumineze minim nu mai este ok pt ce imi trebuie.

Editat August 24, 2021 de c_anicai