[syv 0]

Может для понимания такая моделька наглядней будет.

 

Процессы в ней абсолютно идентичны с предыдущей.

А по мне, так предыдущая модель была более понятна. А здесь есть вопрос. Почему обмотки основного транса и дырки включены последовательно?

[AML 0]

Почему обмотки основного транса и дырки включены последовательно?

Чтобы обеспечить равенство токов. А поскольку трансформатор "дырки" - токовый, то напряжение на его обмотках никого не волнует. Точнее, оно такое, как получается в результате трансформирования напряжения на витке, которое рано падению напряжения на активном сопротивлении витка при протекании чере него разностного тока. Естественно, это напряжение должно быть мало по сравнению с напряжением питания.

Равенства напряжений на первичной обмотке силового трансформатора и первичной обмотке "дырки" быть не должно (хотя на первый взгляд, напряжение как раз-таки должно быть одинаковым, поскольку это одна и та же обмотка). Именно попытки обеспечить равенство напряжений приводили к неработоспособности моих первых моделей.

[syv 0]

Чтобы обеспечить равенство токов. А поскольку трансформатор "дырки" - токовый, то напряжение на его обмотках никого не волнует.

Я бы не считал его токовым. И что такое "токовый" трансформатор?

Рассуждаем следующим образом. Пусть напряжение U, приложенное к виткам первичной обмотки, вызывает некое изменение магнитного потока в сердечнике площадью S. Это дело, в свою очередь, вызывает появление ЭДС на вторичной обмотке. Вопрос: какова доля части сердечника с площадью S/10 в этой ЭДС? На мой взгляд 1/10 пока сердечник не насыщен и все линейно.

Иными словами, трансформатор "дырки" должен оперировать с напряжениями, составляющими:

Uдi=Ui*Sд/S, где:

Uдi - напряжение на i -ой обмотке дырки,

Ui - напряжение на i -ой обмотке основного трансформатора,

Sд - площадь поперечного сечения дырки,

S - площадь поперечного сечения сердечника основного трансформатора.

Теперь рассмотрим процесс насыщения основного трансформатора при увеличении входного напряжения. В этом случае изменение магнитного потока уже не соответствует приложенному напряжению в основном сечении S, но в малом сечении Sд - это может быть совсем не так, за счет постоянной нагрузки в виде КЗ витка (витков). Поэтому, поток начнет распределяться по сечению неравномерно. Через дырку потечет не 1/10 потока, а несколько большая часть. А это в свою очередь вызовет бОльший ток на КЗ витке.

Я так думаю, что через дырку можно пропустить и не один виток, а несколько. Но нагрузка для них должна быть такой, чтобы обеспечить "ненасыщение" этой части магнитопровода при насыщении основной части.

В связи с этим, всю конструкцию можно сделать более технологичной без сверления.

[AML 0]

И что такое "токовый" трансформатор?

Как что? Трансформатор, который подключается к источники тока. Если этот же трансформатор подключить к источнику напряжения, то он будет трансформатором напряжения.

 

В трансформаторе тока I вых = I вх*Ктр, причем токи - величины постоянные и не независят от сопротивления нагрузки. Напряжение же на обмотках будет определяться исключительно величиной сопротивления нагрузки и соответственно, будут меняться при изменении этого сопротивления. Т.е. в трансформаторе тока напряжение на обмотках опредеряется вторичной стороной, а ток - первичной.

В трансформаторе напряжения все наоборот - напряжение на обмотках задается первичной стороной, а токи обмоток - вторичной. Выходное напряжение Uвых=Uвх*Ктр, причем эти напряжения постоянные и не зависит от сопротивления нагрузки. А вот токи обмоток непосредственно зависят от нагрузки и меняется.

 

С точки зрения режима работы магнитного материала сердечника, особенность токового трансформатора в том, что при увеличении длительности импульса сердечник все равно не зайдет в насыщение при сколь угодно большой длительности импульса. Трансформатор напряжения при увеличении длительности импульса обязательно насытится.

Иными словами, трансформатор "дырки" должен оперировать с напряжениями, составляющими:

Согласен

Теперь рассмотрим процесс насыщения основного трансформатора при увеличении входного напряжения.

А вот с этого места не понял целесообразность.

Действительно, ток витка уменьшает степень насыщения участка сердечника (это на модели хорошо видно).С непропорциональным увеличением тока в витке при заходе в насыщение также согласен. Видимо это и способствует появлению сигнала о начале насыщения раньше, нежели начинает существенно возратать ток в основной обмотке.

А вот сделанный вывод мне не понятен:

В связи с этим, всю конструкцию можно сделать более технологичной без сверления.

Как можно через дырну пропустить несколько витков без сверления?

[syv 0]

Как что? Трансформатор, который подключается к источники тока. Если этот же трансформатор подключить к источнику напряжения, то он будет трансформатором напряжения.

 

В трансформаторе тока...

Ну не лукавьте. Где Вы видили ярко выраженные источники тока или источники напряжения? Таковых в природе нет. А в данном случае - не исключено, что это недопустимое предположение. По крайней мере не очевидное. Поэтому я и начал "додумывать" это дело, исключая понятие "трансформатор тока", потому как сама идея уважаемого gyratorа, показавшаяся мне сначала "не очень" (каюсь), на самом деле оказалась достаточно интересной.

 

 

А вот с этого места не понял целесообразность.

Действительно, ток витка уменьшает степень насыщения участка сердечника (это на модели хорошо видно).С непропорциональным увеличением тока в витке при заходе в насыщение также согласен. Видимо это и способствует появлению сигнала о начале насыщения раньше, нежели начинает существенно возратать ток в основной обмотке.

А вот сделанный вывод мне не понятен:

 

Как можно через дырну пропустить несколько витков без сверления?

На самом деле дырки, как таковой не будет. Идея проста. Для тора, к примеру, это тор в торе. Один -большой - пустой, а второй - маленький - с обмоткой. Маленький тор с обмоткой вставляется в большой. Затем из них изготавливается трансформатор обычным способом.

Развитие сей мысли для Ш образного сердечника надо бы нарисовать для пущей ясности. К сожалению, сделать это в настоящий момент нет возможности.

[tyro 0]

Есть еще вариат: Считаем, что седечник состоит как-бы из двух сложенных вмечте, с соотношением площадей сечения 9:1. Сердечник с меньшим сечением имеет виток, нагруженный на на резистор R (величиной отличной от нуля).

Далее рассматриваем только сердечник с меньшим сечением. Пака сердечник не насыщен должно выполняться условие I1*W1 = Ir*Wr или Ir = (I1*W1)/Wr. Поскольку виток один, то Wr=1 и соответственно Ir=I1*W1. При вхождении сердечника в насыщение ток I1 будет возрастать, соответственно будет возрастать и ток витка Ir, но с меньшей скоростью, чем I1. Приэтом абсолютный прирост на начальном участке насыщения будет чуть меньше, чем прирост I1 *W1. Таким образом становится возможным отследить момент вхождения сердечника в насыщение. Это качественная сторона вопроса. С другой стороны, виток имеет нагрузку, по которой ток. Здесь начинается тонкий момент. Этот ток с одной стороны зависит от величены наведенной ЭДС и величины сопротивления витка и в реальной схеме какойто отличной от нуля нагрузки, с другой стороны соотношением ампер-витков. Получить аналитическое представление тока витка у меня не получилось. Вероятно его можно определить только при моделировании - видимо это процесс итерационный. Мне кажется, что чем меньше сечение, охваченное витком, тем меньше его влияние на процессе в сердечнике, при этом отклик (абсолютный прирост тока) остается постоянным.

Во завернул! :)

P.S. Спасибо AML за русификатор для microcap 9!

[AML 0]

Где Вы видили ярко выраженные источники тока или источники напряжения?

Ну, здрасьте... Если внутреннее дифференциальное сопротивление источника хотя бы в 100 раз меньше дифференциального сопротивления нагрузки - то это ярко выраженный источник напряжения. Соответственно, конденсатор на выходе выпрямителя является для силового трансформатора ярко выраженным источником напряжения. А вот любой дроссель с малыми пульсациями в режиме непрерывных токов - ярко выраженный источник тока. Равно как и дроссель-трансформатор обратноходового преобразователя напряжения. Именно поэтому его можно непосредственно подключать к выходому конденсатору в том же обратноходовом (коммутация источника напряжения на другой истчник напряжения недопустима - следствие первого закона коммутации).

Кстати, для датчика тока (который по сути является токовым трансформатором) цепь, куда он подключен, является ярко выраженным источником тока.

Так что практически в любом преобразовательном устройстве можно найти несколько ярко выраженных источников тока и ярко выраженных источников напряжения.

А в данном случае - не исключено, что это недопустимое предположение. По крайней мере не очевидное.

Вот с этим я согласен. Без подсказки уважаемого gyratorа, я принцип действия устройства не понял. Также я не могу на практике проверить адекватность модели, поскольку последний раз сердечник держал в руках 11 лет назад и в ближайшей перспективе вряд ли мне такая возможность представится (работаю журналистом в газете областной администрации и никоим боком к электронике отношения не имею :05: ). Но поскольку автор идеи видел результаты моделирования и ничего не возразил, могу сделать предположение, что она выдает результаты, похожие на правду.

Надо бы жену попросить математически все это описать - она курс магнитных элементов в Смоленском филиале МЭИ читает.

Поэтому я и начал "додумывать" это дело, исключая понятие "трансформатор тока", потому как сама идея уважаемого gyratorа, показавшаяся мне сначала "не очень" (каюсь), на самом деле оказалась достаточно интересной.

Я вообще в восторге от столь простого и эффективного решения. Технологическое усложнение, связанное со сверлением, мне кажется небольшая плата за обеспечение столь интересного результата.

Маленький тор с обмоткой вставляется в большой

Теперь понятно о чем идет речь - тоже думал об этом. И идея, на мой взгляд, вполне жизнеспособная - ведь насыщение гарантировано начинается на врутренней части кольца. Боюсь только, что для этого потребуются кольца специального типоразмера (нестандартные). А любой нестандарт дорог. Для небольших серий дырка наверняка будет дешевле заказного кольца.

 

 

Мне кажется, что чем меньше сечение, охваченное витком, тем меньше его влияние на процессе в сердечнике, при этом отклик (абсолютный прирост тока) остается постоянным.

У меня такое же мнение.

P.S. Спасибо AML за русификатор для microcap 9!

Пока не за что. Я ведь только пробный вариант выложил, там еще ошибок немало. Нормальный вариант для демки, а также версии полной 9.0.0.и подверсии полной 9.0.2 выложу в течение ближайших нескольких дней - увлекся моделированием "дырки" и забросил перевод. Уж больно интересно стало.

[Herz 4]

Из курса ТОЭ.

Спасибо, что напомнили. :) Однако соблюдение этого правила при работе, скажем, на реактивную нагрузку, не выглядело очевидным. В последней модельке - вроде, да - другое дело.

[tyro 0]

Возращусь к расчету сердечника. Итак, вроде бы пришли к консенсусу, что ток в витке будет равен Iвитка = I1*W1. Но как пойдет поток, создаваемый током витка? Ближе всего ему замкнуться вокруг витка, нежели через весь сердечник. Тогда обозначим через S сечение сердечника, через S1 -сечение, охваченное витком. При неизменности потока намагничивания, в пределе получаем увеличение индукции в сечении над витком в S/(S-S1). :cranky: :)

[AML 0]

Итак, вроде бы пришли к консенсусу, что ток в витке будет равен Iвитка = I1*W1.

Не, не пришли.

Далее рассматриваем только сердечник с меньшим сечением. Пака сердечник не насыщен должно выполняться условие I1*W1 = Ir*Wr или Ir = (I1*W1)/Wr.

Не так. Сердечник с меньшим сечением пересекает три обмотки (а не две). Поэтому балан ампер-витков

выглядит так:

I1*W1=Ir*Wr+I2*W2

[tyro 0]

Не, не пришли.

 

Не так. Сердечник с меньшим сечением пересекает три обмотки (а не две). Поэтому балан ампер-витков

выглядит так:

I1*W1=Ir*Wr+I2*W2

Имею ввиду, что витком можно контролировать намагниченномть сердечника в чистом виде - при наличии только первмчной обмотки и витка - без наличия вторичной (вторичных) обмотки. Если они имеются, то потоки создаваемые ими будут компесиповаться "дополнительным" потоком первичной обмотки, и пока сердечник ненасыщен суммарный поток - это поток намагничивания холостого хода.

Тогда через виток будет проходить только часть потока намагничевания и ток в нем будет I1*W1 = Ir,

где I1 - ток намагничивания первичной обмотки , W1 -число витков первичной обмотки. Поток, создавемый витком, на площади седечника S1, который он охватывает, будет компенсировать поток намагничивания в этой области. Но ему надо замкнуться. Ближе и легче ему вокруг витка, чем через весь сердечник (хотя при этом какая-то небольшая часть замкнется и через весь). При замыкании потока вокруг витка имеем интересный эффект - поток (намагничевания), охваченный первичной обмоткой не изменятся (по величине). а следовательно и ток холостого хода. Ток витка при этом тоже определяется однозначно.

Поскольку (если) поток витка замыкается вокруг витка, то на площади сердечника им охваченным, он вычитается из потока намагничивания, в оставшемся пространстве (S-S1) складывается.Т.к. поток намагничивания не изменился ,а сечение, через которое он проходит уменьшилось, то тогда в этом сечении увеличивается индукция в пределе в S/(S-S1) раз. :) :cranky:

[AML 0]

Имею ввиду, что витком можно контролировать намагниченномть сердечника в чистом виде - при наличии только первмчной обмотки и витка - без наличия вторичной (вторичных) обмотки.

Не сообразисл сразу, что имеется в виду ХХ.

Поскольку (если) поток витка замыкается вокруг витка, то на площади сердечника им охваченным, он вычитается из потока намагничивания, в оставшемся пространстве (S-S1) складывается.Т.к. поток намагничивания не изменился ,а сечение, через которое он проходит уменьшилось, то тогда в этом сечении увеличивается индукция в пределе в S/(S-S1) раз.

Изменения в сердечнике, безусловно, есть. Только по-моему, меняется не индукция, а напряженность поля, поскольку именно она определяется током. А индукция определяется напряжением на первичной обмотке. К примеру, если взять обычный трансформатор, то при подключении надрузки там поток вторичной обмотки вычитается из потока первичной во всем сечении. И через сечение проходит только разностный поток, который в идеале стремится к нулю. Однако, на индукцию в сердечнике это никак не сказывается, меняется только напряженность поля.

 

Поэтому буду исходить, что во внешнем сечении напряженность поля возросла, а во внутреннем - уменьшилось. Как только такой сердечник приближается к области насыщения, начинает действовать нелинейность магнтной характеристики - в насыщенной области уменьшается магнитная проницаемость. Соответственно, силовые линии магнитного поля начинают уходить из большого сечения в малое. При этом через сечение датчика будет проходить бОльшая часть магнитного потока, нежели это обусловлено площадью. Ток в витке возрастет и снова наступит равновесное состояние. Таким образом, насыщение, по идее, не должно наступить раньше из-за локального сужения сечения сердечника в месте расположения датчика. А следовательно, коррекцию в методику расчета трансформатороа при использовании "дырки" вносить не стоит. Особенно если учесть, что сечение датчика должно быть как минимум в 10 раз меньше полной площади сердечника.

[tyro 0]

Не сообразисл сразу, что имеется в виду ХХ.

Изменения в сердечнике, безусловно, есть. Только по-моему, меняется не индукция, а напряженность поля, поскольку именно она определяется током. А индукция определяется напряжением на первичной обмотке. К примеру, если взять обычный трансформатор, то при подключении надрузки там поток вторичной обмотки вычитается из потока первичной во всем сечении. И через сечение проходит только разностный поток, который в идеале стремится к нулю. Однако, на индукцию в сердечнике это никак не сказывается, меняется только напряженность поля.

По моему индукция и напряженность однозначно связаны, графически это петля гистерезиса.

 

Поэтому буду исходить, что во внешнем сечении напряженность поля возросла, а во внутреннем - уменьшилось.

Вот именно об этом моменте я и пытаюсь вести речь. То есть получается, что эффективное (через которое проходит поток намагничиваня) сечение уменьшилось и в нем увечилась напряженность и индукция. Поскольку сердечник не заходит в область насыщения то пропорционально, и это действительно и для режима хх. Величина увеличения пропорциональна соотношению "полного" сечения сердечника и оставшейся части после "отъедания" витком. Поскольку лично я веду расчет витков первичной обмотки исходя из индукции и площади сечения, то для меня эти проценты играют роль.

Как только такой сердечник приближается к области насыщения, начинает действовать нелинейность магнтной характеристики - в насыщенной области уменьшается магнитная проницаемость. Соответственно, силовые линии магнитного поля начинают уходить из большого сечения в малое. При этом через сечение датчика будет проходить бОльшая часть магнитного потока, нежели это обусловлено площадью. Ток в витке возрастет и снова наступит равновесное состояние. Таким образом, насыщение, по идее, не должно наступить раньше из-за локального сужения сечения сердечника в месте расположения датчика.

До этого места не возникает никаких сомнений.

А следовательно, коррекцию в методику расчета трансформатороа при использовании "дырки" вносить не стоит. Особенно если учесть, что сечение датчика должно быть как минимум в 10 раз меньше полной площади сердечника.

А здесь согласен, но с условием : что площадь "отъеденную" витком учли при расчете витков первичной обмотки или ее тока холостого хода.

:) Истина где-то рядом! :)

[AML 0]

По моему индукция и напряженность однозначно связаны, графически это петля гистерезиса.

Это не так. Определить однозначно, каким будет значение индукции при заданном значении напряженности поля, увы, нельзя. Индукция - интегральная величина и она зависит не только от состояния переменных в текущий момет времени, но и от предыстории. Иными словами, значению напряженности магнитного поля H соостветствует значение индуктивности B плюс некая константа, которая зависит от предыстории.

 

В рассмотренном выше случае нас болше интересуют не абсолютные значения B и H, а их приращения. Связь между ними также неоднозначна. Предлагаю подумать вот на такой ситуацией. Пусть имеется катушка с сердечником, перемагничиваемая источником тока (наш случай). При изменении тока рабочая точка движется по петле и достигла на ней значения с координатами B и H. Если по достижению этой точки величина источника тока меняться не будет, то магнитное состояние сердечника будет сохраняться неизменным (т.е. мы все время будем находиться в этой точке). Если же попытаемся дать малые приращения напряженности поля (изменением тока), то соответствкющие приращение индукции будут кардинально отличаться в зависимости от знака приращения. Положительное приращение H даст вполне продсказуемое приращение B - рабочая точка пойдет дальше по петле. А вот если дать отрицательное приращение H (уменьшить ток), то из-за гистерезисных эффектов индукция почти не изменится (наклон траектории движения рабочей точки будет не такой, как у положительного приращения, а такой как при выходе из "уса" насыщения. Т.е. в одной и той же рабочей точке малые приращения H дают совершенно разные приращения B.

 

Поэтому я не рискну сказать, что будет происходить с индукцией вблизи витка. Процессы могут развитваться очень сложные и неочевидные, поскольку сердечник - нелинейная система да еще с гистерезисом

А здесь согласен, но с условием : что площадь "отъеденную" витком учли при расчете витков первичной обмотки или ее тока холостого хода.

Не исключено, что правильнее - учитывать. Или же делать охваченнную площадь меньше 5%. Однако, очень сомневаюсь, что 10% погрешность при учете сечения может на что-то повлиять. Если не ошибаюсь, допустимый разброс сечения трансформаторов находится где-то в пределах такой же величины. И уж точно никто не бужет выбирать рабочую индукцию сердечника в районе 90 - 95%% от максимально возможного перепада индукции в петле - потери будут неоправданно высокими.

[afsh 0]

Использование Current Mode кардинально решает проблему...

 

А как работает Current Mode при переменной нагрузке от 0 до макс. ?