Jump to content

    
Sign in to follow this  
iiv

Stepdown теоретический вопрос по магнитному полю в индукторе

Recommended Posts

Правильно ли я понимаю, что максимум трансформации будет как раз на 50% заполнении
Нет.

Теоретически можно установить средний ток, регулируя коэффициент заполнения импульсов, примерно так:

IDC=D*V1/R

Амплитуда пульсаций тока будет определяться частотой коммутации (исходя из того, какие пульсации Вы считаете малыми):

IAC=0,5*D*V1/(L*T)

Share this post


Link to post
Share on other sites
А что за материал катушки? Что не медь - очевидно. Что за сплав? просто интересно.

почему же не медь, она самая. Лист 0.4мм шириной 5см, с силиконовым изолятором, внешним диаметром примерно 8см, то есть около 80 витков. Снаружи с боков и одного торца - водяное охлаждение.

Просто она греется, зараза, и из-за этого у нее сопротивление растет. У меди при комнатной температуре 17.5мОм на метр и квмм сечения, а при высокой температуре до 100мОм на метр и квмм сечения доходит. Из-за этого-то и все танцы с бубном.

Share this post


Link to post
Share on other sites

iiv, для катушки с фиксированным магнитным полем пофиг сколько витков (с точностью до зазоров при их укладке), главное - сечение катушки по меди (площадь сечения обмотки). Ессно при той же общей геометрии обмотки.

 

Т.е. можно намотать 10 витков проводом с сечением 1, а можно 100 витков с сечением 0.1. Во втором случае ток катушки (при том же магнитном поле) будет в 10 раз меньше. При этом активное сопротивление обмотки будет в 100 раз больше, но выделяемая на нем мощность окажется той же - I^2*R.

 

Поэтому вы можете увеличить число витков так, чтобы напряжение на катушке (а оно определяется омиками обмотки) стало удобным - хоть 12В. Плюс при этом - снижения тока питания, увеличение индуктивности и снижение пульсаций магнитного поля - насколько я понимаю это важно для вас.

 

А для хорошего охлаждения и снижения дрейфа сопротивления можно намотать обмотку медной трубкой и пропустить через нее воду - при этом некоторое снижение эффективного сечения обмотки скомпенсируется улучшением эффективности ее охлаждения. Ну и для стабилизации температуры (средней) обмотки можно регулировать поток воды т.е. поддерживать среднюю температуру обмотки на нужном уровне.

Share this post


Link to post
Share on other sites
iiv, для катушки с фиксированным магнитным полем пофиг сколько витков

при одной и той же температуре - вы правы, но я уже не один раз написал, что температура гуляет в больших пределах, из-за этого гуляет резистивное сопротивление. Так как основная функция этой катушки - создавать постоянное магнитное поле в диапазоне 0.1-1Т, а величина теплоотвода зависит от габаритов катушки, которые я не могу изменить - то есть впихиваемая мощность строго ограничена сверху 2500-3000Ваттами, то я должен менять входное напряжение, причем не заменой катушки, а именно на лету.

 

Кстати, по сопротивлению катушки (вернее по падению напряжения на ней) и контрольным сенсорам на поверхности катушки, решая задачу теплопроводности, я могу температуру по объему катушки измерять :)

 

Так как речь идет о 200-500А источнике питания мне реально вломы его разрабатывать так как такое чудо не реально купить по крайней мере быстро, поэтому и хочется убить двух зайцев, так как даже 1милиом где-то по глупости поставленный последовательно в этой конструкции при 500А начинает излучать 250Ватт тепла.

 

А для хорошего охлаждения и снижения дрейфа сопротивления можно намотать обмотку медной трубкой и пропустить через нее воду

ruby_b за время моего участия на этом форуме с 2011 думаю, вы много раз видели мои посты и надеюсь, что понимаете, что такое тривиальное решение, если бы его можно было бы сделать, я бы сразу применил и не занимал бы время читателей нашего форума, и свое бы время бы сэкономил бы :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
почему же не медь, она самая. Лист 0.4мм шириной 5см, с силиконовым изолятором, внешним диаметром примерно 8см, то есть около 80 витков. Снаружи с боков и одного торца - водяное охлаждение.

Просто она греется, зараза, и из-за этого у нее сопротивление растет. У меди при комнатной температуре 17.5мОм на метр и квмм сечения, а при высокой температуре до 100мОм на метр и квмм сечения доходит. Из-за этого-то и все танцы с бубном.

Ну тогда, вьі где- то не договариваете не доизмеряете или просто фантазируете.

1. кусок прямого медного провода сечением 100мм2 длинной 2м уже имеет индуктивность > 2 uH, как у вашей катушки с длинной проводника 15метров получается 2uH????

2. температурный коєффициент меди 0,4%/градус. т.е при при увеличении температурьі катушки на 250град ее сопротивление увеличится на 100% т.е в 2 раза. какая ваша расчетная температура катушки если ее сопротивление изменяется в 5 раз, с учетом того что она охлаждается проточной водой ????

3. что за силикон с рабочей температурой больше 300 градусов ???

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ну тогда, вьі где- то не договариваете не доизмеряете или просто фантазируете.

1. внутренний диаметр катушки 3мм, длина 5см, 80 витков, по формулам получается 1мкГн, в реале немного больше 2мкГн.

2. При 900С у меди сопротивление как раз 0.12Ом.

3. Силикон - это обобщенное название тетраэтоксисилана, который был нанесен на поверхность меди и размазан тонким слоем. После начала затвердевания скручен в катушку. Катушка без водяного охлаждения в вакууме была выгнана на 700-800С. Хвосты органики улетели, остался оксид кремния, который на химическом жаргоне иногда тоже силиконом называют :) Вот собственно все.

 

Ах да, один торец во время работы греется до 800-900С, а с боков и с другого торца - водяное охлаждение. Ну и сама катушка рассеивая 3КВатта хорошо нагревается, поэтому тепло надо хорошо отводить. Благо у меди теплопроводность очень хорошая, и 3КВатта утащить можно. Больше - уже не получается.

 

Из-за того, что с одного торца так и так 800-900С, заниматься внутренним водяным охлаждением не реально, поэтому трубки внутри катушки не применил. Градиент температуры получается более-менее равномерный, поэтому ничего там не трескается и не ломается - это тоже важно. Да, понятно, что если прозевать с охлаждением, то сопротивление поднимается в 3 раза, а при хорошем стечении обстоятельств - разброс получается только в 2 раза, но лучше заложиться на 3-4 раза. У меня критично если я просто выключу установку, тогда все надо выбрасывать и начинать с начала.

 

Но разброс в 2 раза - это тоже достаточно много, чтобы задуматься о регулировании, так как то, что есть под рукой - нерегулируемый источник питания на 12 или на 24В.

 

Ограничения 3КВатта еще вызваны тем, что иначе часть меди может перегреться за 900С и начнет при температуре 1080 плавиться. Пока не хотелось бы заморачиваться с молебденовыми листами в нагретой зоне в параллель с медными в не нагретой из-за сложности конструктива - не забываем про силу Лоренца при этих токах и этом магнитном поле!

 

Как я понимаю, то, что я сейчас написал - офф-топ, давайте, пожалуйста, исходный вопрос обсуждать :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Как я понимаю, то, что я сейчас написал - офф-топ, ...

Ни разу не офтоп. Как подключены контакты к такой катушке? Рисунок/фото будут очень кстати. Желательно с <контрольными сенсорами на поверхности катушки>.

 

...Так как основная функция этой катушки - создавать постоянное магнитное поле в диапазоне 0.1-1Т,...

Тут явное противоречие с остальным описанием желаний. Например "(постоянное) опорное напряжение" подразумевает отсутствие его пульсаций (чистоту).

Edited by GetSmart

Share this post


Link to post
Share on other sites
...Так как основная функция этой катушки - создавать постоянное магнитное поле в диапазоне 0.1-1Т...

Как я понял такая индукция создаётся внутри катушки. Так почему бы не поместить её (катушку) в "железный" корпус (индукция насыщения более 1 Тл и в тыщи раз меньшая напряжённость чем у воздуха) в форме трубы, тем самым уменьшить в несколько раз длину магнитной силовой линии и соответственно ток и мощность выделяемую в катушке, а за одно и внешние помехи. Конструкцию сердечника и его материал можно обсуждать отдельно.

Всё это когда-то проходилось при создании плазмотронов.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ни разу не офтоп. Как подключены контакты к такой катушке?

у вас есть варианты как подключить 500А постоянного тока? У меня нет, и большинство тоже понимает, что это - что-то медное и толстое, чем толще, тем лучше.

 

Желательно с <контрольными сенсорами на поверхности катушки>.

а это зачем, я про теплоперенос тут вроде не спрашивал, какой смысл это показывать, поглазеть типа? Мне реально вломы это все из мокрого песка доставать и фотографировать, а потом сенсоры назад приклепывать и пасьянс из пяти примерно таких катушек снова собирать :)

 

Тут явное противоречие с остальным описанием желаний. Например "(постоянное) опорное напряжение" подразумевает отсутствие его пульсаций (чистоту).

можно нормально и адекватно понять что планируется. Нужно постоянное напряжение, с оценкой какие минимальные пульсации будут, если индуктор будет одновременно нагрузкой. В чем непонятность?

 

Я уже все понял, огромное спасибо советовавшим. Для любопытствующих детально рассказал что делается, наверное кому-то будет полезно и интересно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
у вас есть варианты как подключить 500А постоянного тока?

Что за вопросы. Вы писали, что сию катушку уже подключали и запитывали от какого-то питальника. Она УЖЕ нагревалась до 900С и давала магнитное поле. Как были подключены контакты? Опишите хотя бы словами или не морочьте людям голову. Вы описав конструктив обошли в описании принципиальные вещи.

 

Кроме того, вопрос в первом посте плохо согласуется с этим:

ruby_b за время моего участия на этом форуме с 2011 думаю, вы много раз видели мои посты и надеюсь, что понимаете, что такое тривиальное решение, если бы его можно было бы сделать, я бы сразу применил и не занимал бы время читателей нашего форума, и свое бы время бы сэкономил бы :)

 

а это зачем, я про теплоперенос тут вроде не спрашивал, какой смысл это показывать, поглазеть типа?

Не поглазеть. А правильно ответить на поставленные вопросы. Без всяких "я думал..."

Edited by GetSmart

Share this post


Link to post
Share on other sites

Магнитное поле внутри такой катушки будет пульсирующим, однонаправленным и с постоянной составляющей, за исключением резонансных колебаний индуктора и паразитных емкостей. Величина пульсаций будет падать прямо пропорционально максимальной длительности из двух: либо когда ключ накачивает ток, либо когда катушка отдает энергию в диод и в нагрев себя.

Если нужно, чтобы магнитное поле было постоянным и без пульсаций, нужен фильтр, в котором неизбежно будут потери. Хорошая новость - в отличие от Вашей катушки, такой фильтр можно сделать большим, сократив потери или, как вариант, можно сделать многофазную схему, распределив нагрузку между несколькими источниками, каждый со своим индуктором.

Плохая новость-источник должен давать ток, а не напряжение.

Если не секрет, зачем такой вычурный источник магнитного поля?

Edited by Corner

Share this post


Link to post
Share on other sites
Corner ты делал многофазную схему?

Да. Управление от MAX10. Требовался широкий функционал. При установке ПЛИС ставить готовый контроллер нет смысла.

 

Edited by Corner

Share this post


Link to post
Share on other sites
Corner ты делал многофазную схему?

Коллега, на этом форуме принято уважительное обращение к собеседникам на "вы". Даже к знакомым. Кажется, я уже не раз обращал внимание.

Пожалуйста, придерживайтесь.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this