[Microwatt 2]

В многослойных обмотках каждый следующий слой находится в поле рассеяния самого себя и предшествующих.

Wim, похоже, в разговоре вот эта фраза - ключевая. Нужно уточнить термины.

Что есть "поле рассеивания слоя"? Можете пояснить? Или это просто так Вы назвали магнитное поле вокруг катушки?

О каком "рассеивании" тут идет речь? Одиночная катушка не имеет полей рассеивания. Все, что образовалось вокруг нее при прохождении тока, обязано при схлопывании поля вернуться в катушку. Разумеется, если пренебречь потерями в окружающих предметах, считаем, что катушка в бесконечном по протяженности вакууме, пренебрегаем потерями на перемагничивание сердечника и т.п.

Иначе ведь закон сохранения энергии нарушается?

[wim 6]

Wim, похоже, в разговоре вот эта фраза - ключевая. Нужно уточнить термины.

Что есть "поле рассеивания слоя"? Можете пояснить? Или это просто так Вы назвали магнитное поле вокруг катушки?

О каком "рассеивании" тут идет речь? Одиночная катушка не имеет полей рассеивания. Все, что образовалось вокруг нее при прохождении тока, обязано при схлопывании поля вернуться в катушку. Разумеется, если пренебречь потерями в окружающих предметах, считаем, что катушка в бесконечном по протяженности вакууме, пренебрегаем потерями на перемагничивание сердечника и т.п.

Иначе ведь закон сохранения энергии нарушается?

Поле рассеивания показано на картинках из 6МБ файла двумя постами ранее - это магнитные линии, которые проходят по воздуху между слоями обмоток.

Если катушка намотана в один слой, у нее "нет" поля рассеивания, поскольку нет проводников, с которыми это поле может взаимодействовать. Т.е. магнитные линии, идущие по воздуху, конечно, есть, но они ни на что не влияют. Как только появляется хотя бы еще один слой обмотки, для линий, идущих по воздуху, появляется объект для приложения усилий.

[тау 31]

Если поле рассеяния настолько велико , что порождает (индуцирует) равные по величине токи в поверхности соседнего слоя, то можно предположить что в центральном керне весь поток Ф образован токами полей рассеяния слоев. Это, как-бы условие применимости уравнения Дауэла без уменьшающих коэффициентов (имхо) . Но в таком случае потока Ф в боковых кернах нету. Откуда ему там взяться? .

Следовательно, можно без заметного влияния убрать боковые керны (отпилить) . Но это же сразу будет заметно по падению индуктивности например многослойного дросселя.

С другой стороны, если боковые керны не отпиливать, то вынужденно соглашаемся на примерное равенство потоков в центре и по краям сердечника, следовательно вклад потока рассеяния из-за эффекта близости в общий поток невелик. А это позволяет предположить что не так уж велики индуцированные токи между слоями, какие используются для вывода уравнения Дауэлла.

 

Верно?

[Microwatt 2]

Если катушка намотана в один слой, у нее "нет" поля рассеивания, поскольку нет проводников, с которыми это поле может взаимодействовать. Т.е. магнитные линии, идущие по воздуху, конечно, есть, но они ни на что не влияют. Как только появляется хотя бы еще один слой обмотки, для линий, идущих по воздуху, появляется объект для приложения усилий.

Да без разницы как катушка намотана в один, в сто слоев, вдоль, поперек. Она продуцирует суммарное поле. Это поле при схлопывании должно вернуть всю энергию обратно в катушку. Или не так?

Тогда для многослойных катушек (а тут легко перейти и к монговитковым в один слой) эакон сохранения энегии не выполняется?

Это то же самое, что при падении 10-килограммовой гири с высоты 1 м вся потенциальная энергия, затраченная на подъем возвращается, а при падении 10 гирь по килограмму - часть теряется безвозвратно. Не похоже ли?

[wim 6]

Если поле рассеяния настолько велико , что порождает (индуцирует) равные по величине токи в поверхности соседнего слоя, то можно предположить что в центральном керне весь поток Ф образован токами полей рассеяния слоев. Это, как-бы условие применимости уравнения Дауэла без уменьшающих коэффициентов (имхо) . Но в таком случае потока Ф в боковых кернах нету. Откуда ему там взяться? .

Следовательно, можно без заметного влияния убрать боковые керны (отпилить) . Но это же сразу будет заметно по падению индуктивности например многослойного дросселя.

С другой стороны, если боковые керны не отпиливать, то вынужденно соглашаемся на примерное равенство потоков в центре и по краям сердечника, следовательно вклад потока рассеяния из-за эффекта близости в общий поток невелик. А это позволяет предположить что не так уж велики индуцированные токи между слоями, какие используются для вывода уравнения Дауэлла.

 

Верно?

Если края обмотки прилегают вплотную к сердечнику, поле рассеяния замыкается через сердечник. В центральном керне будет поток намагничиванияи плюс поток рассеяния. По выходе из центрального керна они разделятся и в боковых кернах будет только поток намагничивания. Не вижу тут никаких трудностей.

 

Да без разницы как катушка намотана в один, в сто слоев, вдоль, поперек. Она продуцирует суммарное поле. Это поле при схлопывании должно вернуть всю энергию обратно в катушку. Или не так?

Тогда для многослойных катушек (а тут легко перейти и к монговитковым в один слой) эакон сохранения энегии не выполняется?

Это то же самое, что при падении 10-килограммовой гири с высоты 1 м вся потенциальная энергия, затраченная на подъем возвращается, а при падении 10 гирь по килограмму - часть теряется безвозвратно. Не похоже ли?

Энергия вернется, за вычетом потерь на вихревые токи. Вас же не смущает, что в дросселе часть энергии теряется на перемагничивание сердечника? Намотали больше витков - индуктивность больше - пульсации тока меньше - потери в сердечнике меньше. По аналогии - 10 гирь получаются энергетичнее одной. :)

Впрочем, с дросселем все очень легко проверить на практике. Лично я проверил - уж очень казалось заманчивым намотать обмотку в четыре слоя. :)

[тау 31]

WIM, cпасибо что не ленитесь отвечать :rolleyes:

 

Если края обмотки прилегают вплотную к сердечнику, поле рассеяния замыкается через сердечник. В центральном керне будет поток намагничиванияи плюс поток рассеяния. По выходе из центрального керна они разделятся и в боковых кернах будет только поток намагничивания. Не вижу тут никаких трудностей.

Пусть 1Ф 2Ф 3Ф 4Ф 5Ф 6Ф и тд. частичные межслойные потоки дросселя.

Для 1-слойного дросселя поток центрального керна равен 1Ф , в боковых кернах суммарно тоже 1Ф. Всё хорошо.

Для 2-слойного поток центрального керна равен 1Ф + 2Ф , а в боковых суммарно только 2Ф

.

.

.

Для 6-слойного поток центрального керна равен 1Ф + 2Ф + 3Ф + 4Ф, + 5Ф +6Ф = 21Ф ,а в боковых суммарно только 6Ф

 

Для дросселя у меня язык не поворачивается называть 6Ф - потоком намагничивания , а 21-6=15Ф потоком рассеяния. Хотя ко всему можно привыкнуть. Но получется то что боковые керны со своим вобщем небольшим потоком, только на четверть добавляют индуктивность к такому дросселю. Отрезав боковые в таком 6-слойном дросселе увидим снижение индуктивности только на 28%.

так что-ли? как следствие - индуктивность многослойного дросселя не пропорциональна квадрату числа витков. Каждый последующий слой вносит существенное магнитное сопротивление своего участка магнитной цепи.

Если ВАШ дроссель многослоен , и в процессе его намотки зависимость индуктивности от квадрата числа витков сохраняется - эффект близости не проявился (то-ли зазоры межслойные большие, то-ли намотка "универсаль" :) ) .

[тау 31]

Да, забыл : 6-слойный дроссель без подмагничивания.

 

И индуктивность предполагаем , что измеряется на частоте проявления скин эффекта . Если такого прибора нет, то по наклону пилы тока при запитке меандром.

[wim 6]

Пусть 1Ф 2Ф 3Ф 4Ф 5Ф 6Ф и тд. частичные межслойные потоки дросселя.

Для 1-слойного дросселя поток центрального керна равен 1Ф , в боковых кернах суммарно тоже 1Ф. Всё хорошо.

Для 2-слойного поток центрального керна равен 1Ф + 2Ф , а в боковых суммарно только 2Ф

.

.

.

Для 6-слойного поток центрального керна равен 1Ф + 2Ф + 3Ф + 4Ф, + 5Ф +6Ф = 21Ф ,а в боковых суммарно только 6Ф

 

Для дросселя у меня язык не поворачивается называть 6Ф - потоком намагничивания , а 21-6=15Ф потоком рассеяния. Хотя ко всему можно привыкнуть. Но получется то что боковые керны со своим вобщем небольшим потоком, только на четверть добавляют индуктивность к такому дросселю. Отрезав боковые в таком 6-слойном дросселе увидим снижение индуктивности только на 28%.

так что-ли? как следствие - индуктивность многослойного дросселя не пропорциональна квадрату числа витков. Каждый последующий слой вносит существенное магнитное сопротивление своего участка магнитной цепи.

Если ВАШ дроссель многослоен , и в процессе его намотки зависимость индуктивности от квадрата числа витков сохраняется - эффект близости не проявился (то-ли зазоры межслойные большие, то-ли намотка "универсаль" :) ) .

L=n*dФ/dI. Вклад поля рассеяния в dФ незначителен. Это можно рассмотреть с помощью эквивалентной схемы (по аналогии с электрической). Проводим замкнутый контур, охватывающий, например, первый слой обмотки. Магнитный поток равен числу ампер-витков деленному на магнитное сопротивление цепи (сумма магнитных сопротивлений сердечника Rc и воздушного промежутка между обмотками Rв). Величной Rc можно пренебречь из-за высокой магнитной проницаемости сердечника. Имеет смысл сравнить магнитное сопротивление Rв с его ближайшим собратом - немагнитным зазором в сердечнике. Очевидно, что Rв будет намного больше, поскольку длина намотки значительно больше длины зазора. Во столько же раз магнитный поток поля рассеяния будет меньше потока намагничивания.

Теперь dI. Допустим, обмотка состоит из трех слоев, в каждом течет переменый ток I. Контур, охватывающий все слои обмотки, проходит по средней магниной линии сердечника. Если посчитать, сколько он там охватывает, получается так: в первом слое I, во втором -I и +2I, в третьем -2I и +3I. В сумме получаем 3I те же, что и были раньше. Стало быть, индуктивность, если пренебречь dФ поля рассеяния, осталось той же. На самом деле она будет немного больше, потому что поле рассеяния дает небольшой вклад, но не в разы больше.

[Microwatt 2]

WIM, от определения "поля рассеивания" Вы ушли. Похоже, под полем рассеивания Вы понимаете потери в окружающих катушку предметах ( в том числе и сердечнике), а не форму самого поля. К многослойности это не имеет никакого отношения.

[тау 31]

Wim, похоже Вы правы. А что касается небольшого роста индуктивности, о чем Вы писали в конце предыдущего сообщения, то можно её "списать" на появляющуюся из-за потоков рассеяния "индуктивность рассеяния" , в эквивалентной схеме включаемую например последовательно с первичкой (без приведенной к первичке Ls вторички) .

Но что тут мне например интересно, что индуктивность рассеяния обмотки при таком анализе, будет зависеть от площади межслойных зазоров примерно пропорционально (площади и соответственно толщине зазоров ) Это хорошо согласуется с практикой. А увеличение толщины зазора со скин-толстыми слоями обмоток не должно вроде приводить к уменьшению потерь в Rac из-за эффекта близости . Магнитодвижущая сила в зазоре не может преодолеть "экранирующее" действие скин-толстого слоя проводников и на соответсвующих частотах увеличивает индуктивность рассеяния реально . Измеренное значение индуктивности рассеяния на частоте 10кГц (к примеру) , будет не совсем то, которое окажется на частоте действия эффекта близости. Причем чем толще межслойная изоляция , тем больше разница в эффективной индуктивности рассеяния относительно измеренной в НЧ диапазоне. Это тоже подтверждается практически (хотя смотря как мерять , можно на очень низкой частоте намерять такую огромную индуктивность рассеяния, обусловленную влиянием омического сопротивления закорачиваемых обмоток , что вроде и согласуется потом в реале).

 

Осталось только найти причину "недогрева" обмоток , которая должна быть .

[wim 6]

WIM, от определения "поля рассеивания" Вы ушли. Похоже, под полем рассеивания Вы понимаете потери в окружающих катушку предметах ( в том числе и сердечнике), а не форму самого поля. К многослойности это не имеет никакого отношения.

Тут дело в том, что когда мы говорим про "суммарное поле", мы на самом деле пользуемся готовыми решениями уравнений Максвелла. Т.е., молчаливо предполагаем, что эти поля можно просто суммировать. Для низких частот, а еще лучше, - для катушек постоянного тока это так и есть. А в нашем случае когда обмотки с переменным током находятся в поле соседей, надо напрячься и честно решить уравнения Максвелла. Собс-но, это и сделал Дауэлл. Вплоть до момента, когда он сделал переход от фольги к круглым проводникам, там все строго, никакой мистики.

Попробую дать определение поля рассеивания - это поле, магнитные линии которого проходят через обмотки.

 

Осталось только найти причину "недогрева" обмоток , которая должна быть .

Если сравнивать потери в толстом проводе и литцендрате, то там же, на стр. 78, приводится график относительного увеличения потерь для прямоугольной формы тока. Fh - это отношение суммарной мощности потерь по всем гармоникам к потерям на основной гармонике. Т.е., как бы поправочный коэффициент к расчету для синуса. Высшие гармоники добавляют потери всем проводам, но для тонкого эта добавка может быть больше, чем для толстого, что есс-но уменьшает положительный эффект от применения литцендрата и ему подобных. Для толстого провода дополнительные потери от высших гармоник вообще не зависят ни от его толщины, ни от конфигурации обмоток. Т.е., если конфигурация обмоток минимизирует потери от эффекта близости для основной частоты, то высшие гармоники увеличат потери в толстом проводе раза в полтора (примерно, если смотреть по графику).

Ну и кроме того толстый провод - он и для тепла тоже толстый, стало быть должен хорошо охлаждаться. :)