Jak obliczyć dławik rdzeniowy. Schemat, opis

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Elektryk

Spawanie elektryczne. Jak obliczyć dławik rdzenia. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / sprzęt spawalniczy

Niezbędnym elementem przetwornicy DC-DC jest przepustnica.

Celem tej sekcji, bez wychodzenia poza szkolny kurs fizyki, jest podanie metody obliczania najczęstszego dławika - dławika, który działa z odchyleniem. Na początek uważamy, że w uzwojeniu cewki indukcyjnej płynie prąd stały z lekkim tętnieniem.

Uzwojenie cewki zwykle całkowicie zajmuje okno rdzenia. Dlatego znając wielkość prądu I i gęstość prądu J (A / mm2) w uzwojeniu, a także obszar okna rdzenia S_o (cm2) i jego współczynnik wypełnienia K_o, jest to możliwe do ustalenia maksymalna liczba zwojów, które można umieścić w głównym oknie:

Połączenie topnika uzwojenia dławika można określić, jeśli znane są zwoje, maksymalna indukcja B_m (T), Przekrój rdzenia S_c (cm2) i jego współczynnik wypełnienia K_m:

Zastępując (18.10) (18.11), otrzymujemy:

Wiadomym jest, że

Z (18.12) i (18.13) znajdujemy indukcyjność dławika:

Ze wzoru na indukcyjność łatwo uzyskać gabaryty rdzenia, które pozwolą uzyskać wymaganą indukcyjność dławika:

Aby wybrać B, J, K_c, K._o Można skorzystać z tabeli 18.5. XNUMX. Jednocześnie całkowita moc R_gadanina można przyrównać do 1,25 • S_cS_c.

W przypadku drutu aluminiowego gęstość prądu należy zmniejszyć o współczynnik 1,6.

Ostrzeżenie! Aby uniknąć nasycenia, rdzeń induktora musi mieć szczelinę niemagnetyczną.

Uważamy, że w porównaniu ze szczeliną niemagnetyczną rdzeń induktora jest idealnym przewodnikiem magnetycznym, a wszystkie amperozwoje uzwojenia są przykładane do szczeliny niemagnetycznej. Ze względu na długą przerwę niemagnetyczną indukcja w rdzeniu waha się od prawie zera do V_m.

Długość szczeliny niemagnetycznej o znanych amperoobrotach można określić wzorem:

lub:

Z (18.10), (18.13) i (18.17) wyprowadzamy wzór na znalezienie indukcyjność dławika:

Często widzimy, że dławiki z rdzeniem stalowym są stosowane w źródłach inwerterowych przy wyższej częstotliwości, niż mogłoby się to wydawać dla nich akceptowalne. Istnieje na to rozsądne wyjaśnienie.

Straty w stalowym rdzeniu transformatora określa wzór:

gdzie P._c - utrata w rdzeniu; R_ud - straty właściwe dla danego materiału przy zadanych wartościach maksymalnej indukcji B_у i częstotliwość f_у sinusoidalna indukcja magnetyczna; G_с - masa rdzenia; W_m - maksymalna indukcja w rdzeniu; α i β - wskaźniki częstotliwości.

W transformatorze zakres indukcji osiąga dwukrotność wartości maksymalnej indukcji B_m (zmiany indukcyjne od -B_m do +B_m). A w cewce indukcyjnej, nawet w trybie prądów nieciągłych, zakres nie przekracza wartości V_m (indukcja zmienia się od 0 do V_m). Tak więc dla przepustnicy formułę można przepisać w następującej formie:

ΔB to zakres indukcji w rdzeniu cewki indukcyjnej.

Ze wzoru wynika, że straty w rdzeniu rosną wraz ze wzrostem zakresu indukcji ΔB i wraz ze wzrostem częstotliwości pracy f. Jeśli jednak zwiększając częstotliwość zmniejszymy zakres indukcji, to straty nie wzrosną.

Stąd można określić maksymalny zakres indukcji dla wyższej częstotliwości roboczej:

Rozważ praktyczne przykłady obliczania przepustnicy.

Przykład obliczania ssania #1

Powiedzmy, że budujemy regulowane źródło spawalnicze. Źródło zasilane jest z sieci jednofazowej 220 V, 50 Hz. Regulacja prądu spawania w zakresie od I_min = 50 A do I_max = 150 A odbywa się za pomocą sterowanego prostownika tyrystorowego.

Częstotliwość obciążenia PN = 40%. Aby łuk spawalniczy nie gasł podczas przerw w napięciu, przy minimalnym prądzie i maksymalnym kącie sterowania konieczne jest, aby prąd nie spadał poniżej I_artykuł = 10 A.

Stąd możesz określić minimalną indukcyjność cewki indukcyjnej:

Przepustnicę nawiniemy na rdzeń w kształcie litery W wykonany ze stali 3411 (E310).

Wybierzmy najpierw:

B = 1,42 T;
J = 5 A/mm2 (z uwzględnieniem określonego cyklu pracy);
К_o - 0,35;
К_c = 0,95.

Znajdź całkowity rozmiar rdzenia:

Do dławika można użyć dwóch rdzeni ШЛ40х80 (S_c = 32 cm2, S_o = 40 cm2).

Określ liczbę zwojów uzwojenia:

Uzwojenie odbywa się za pomocą odcinka drutu:

Określmy długość szczeliny niemagnetycznej:

Zdefiniujmy wynikową indukcyjność:

Wynik można uznać za zadowalający, mimo że uzyskana indukcyjność jest nieco niższa od wymaganej.

Przykład obliczania ssania #2

Jak wspomniano w pierwszym przykładzie, induktor jest potrzebny głównie do utrzymania prądu w przerwach spowodowanych pracą prostownika (sterowanego lub niesterowanego). Nie ma wielkiej potrzeby braku pauzy w przepustnicy.

W związku z tym możliwe jest znaczne zmniejszenie wymiarów cewki indukcyjnej, jeśli jest ona nieliniowa i nasycalna. Oznacza to, że gdy prąd w cewce indukcyjnej jest poniżej prądu nasycenia 1nap, cewka indukcyjna ma znaczną indukcyjność wystarczającą do utrzymania prądu w przerwach, a gdy prąd staje się większy niż I_nas cewka jest wyłączona, ponieważ jej rdzeń wchodzi w nasycenie.

Obliczmy nieliniowy dwuuzwojeniowy nasycalny dławik dla źródła spawalniczego ze sterownikiem tyrystorowym. Główne uzwojenie pierwotne induktora do nasycenia powinno mieć indukcyjność 0,3 mH, a dodatkowe uzwojenie wtórne - 7,5 mH.

Maksymalny prąd uzwojenia pierwotnego to I₁ = 180 A i wtórne - I₂ = 13 A. Rdzeń cewki indukcyjnej musi wejść w nasycenie, jeśli prąd pierwotny przekroczy I_nas = 132 A.

Wstępnie sądzimy, że uzwojenie pierwotne induktora będzie uzwojone aluminium, a wtórne miedzią. Wcześniej ustaliliśmy, że przy PV = 20% dla miedzi gęstość prądu J_Cu = 8 A/mm2.

Ponieważ aluminium ma wyższą rezystywność niż miedź, konieczne jest wybranie dla niego gęstości prądu 1,6 razy mniejszej, tj. J_Al = 5 A/mm2.

Ponieważ znana jest indukcyjność uzwojeń cewki indukcyjnej, współczynnik transformacji cewki indukcyjnej można znaleźć za pomocą wzoru:

Wyprowadzone wcześniej wzory obowiązują dla cewki jednouzwojeniowej z minimalnym tętnieniem prądu w uzwojeniach. Aby uwzględnić różnicę między prądem skutecznym a prądem nasycenia, należy pomnożyć wartość gęstości prądu J przez współczynnik nasycenia:

Aby przydzielić miejsce w oknie rdzenia na dodatkowe uzwojenie, konieczne jest pomnożenie rozmiaru rdzenia przez współczynnik:

Jako rdzeń do wzbudnika wybierzemy rdzeń taśmowy w kształcie litery W wykonany ze stali 3411 (E310). Zgodnie ze zmodyfikowanym wzorem (18.15) znajdujemy:

Do dławika można użyć jednego rdzenia ШЛ32х50 (S_c =16 cm2, S_o = 26 cm2, S_cS_o = 416 cm4).

Określmy liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego zgodnie ze zmodyfikowanym wzorem (18.10):

Określ liczbę zwojów uzwojenia wtórnego:

Uzwojenie pierwotne jest nawinięte drutem o przekroju:

Uzwojenie wtórne jest nawinięte drutem o przekroju:

Określmy długość szczeliny niemagnetycznej:

Określmy wynikową indukcyjność uzwojenia pierwotnego cewki indukcyjnej:

Indukcyjność okazała się więcej niż potrzebna. Aby uzyskać wymaganą indukcyjność, zmniejszamy liczbę uzwojeń pierwotnych do Wt \u18d 2. Odpowiednio W90 \u5d 2 zwojów i XNUMX \uXNUMXd XNUMX mm.

Przykład obliczania ssania #3

Obliczmy induktor L2 ERST. Maksymalny prąd cewki wynosi 315 A, minimalny -10 A.

Aktualna częstotliwość tętnień cewki indukcyjnej odpowiada częstotliwości PWM i jest równa F_PWM = 25000 Hz.

Określmy parametry wzbudnika niezbędne do zapewnienia ciągłości prądu spawania. na ryc. 18.25 pokazuje kształt prądu w cewce indukcyjnej L2, odpowiadający granicy ciągłości.

Jak obliczyć dławik rdzeniowy?
Ryż. 18.25. Bieżący kształt odpowiadający granicy ciągłości

Podczas stanu otwartego klucza ERST prąd w cewce indukcyjnej wzrasta od zera do wartości amplitudy. Ponadto podczas przerwy prąd spada do zera. Niebezpieczeństwo przekroczenia granic ciągłości istnieje przy minimalnym prądzie spawania I_{sv min} = 10 A i maksymalne napięcie wejściowe ERST. Określ napięcie łuku dla minimalnego prądu spawania:

Określmy zależność między amplitudą a wartością średnią prądu trójkątnego. Średnia wartość funkcji jest całką tej funkcji lub, mówiąc prościej, obszarem ograniczonym przez tę funkcję i linię poziomu zerowego.

Pole trójkąta definiuje się jako iloczyn wysokości trójkąta i połowy długości podstawy:

Stąd znajdujemy zależność między wartością średnią a wartością amplitudy prądu:

Jeśli klucz jest otwarty, do przepustnicy podawane jest napięcie:

Prąd w cewce wzrasta od 0 do I_a.

Podczas pauzy na przepustnicę podawane jest napięcie -U_{d min}, a prąd w nim spada do 0.

Od czasu zmiany prądu () w obu przypadkach będzie miał taką samą wartość, ale inny znak

Załóżmy, że jako materiał rdzenia induktora zamierzamy użyć stali elektrotechnicznej o grubości blachy 0,08 mm, która przy częstotliwości f_y = 1000 Hz, przy indukcji B_y = 1 T i prostokątne napięcie ma straty P_y = 22 W/kg.

Wskaźniki częstotliwości stali α = 1,4 i β = 1,8. Znajdźmy dopuszczalny zakres indukcji dla częstotliwości 25000 Hz, który zapewni taki sam poziom strat jak przy częstotliwości 1000 Hz:

Ustalmy najpierw, że indukcja w rdzeniu dla prądu stałego może osiągnąć B = 1,42 T, gęstość prądu J = 3,5 A/mm2, K_o = 0,35 i K_c = 0,10. Znajdź całkowity rozmiar rdzenia:

Rozmiar pasuje do rdzenia ШЛ25х50 (S_c = 12,5 cm2, S_o = 16 cm2). Rozmiar rdzenia S_cS_o = 12,5 x 16 = 200 cm4.

Określmy liczbę zwojów:

Uzwojenie odbywa się za pomocą miedzianej szyny o przekroju:

Zdefiniujmy lukę niemagnetyczną:

Zdefiniujmy wynikową indukcyjność:

Teraz powinieneś upewnić się, że amplituda tętnienia indukcji wysokiej częstotliwości nie przekracza ΔB = 0,16 T

Maksymalny zakres indukcji w rdzeniu wzbudnika występuje przy maksymalnym napięciu wejściowym U_{w max} = 80 V i obciążenie impulsowe D = 0,5, i można je znaleźć za pomocą wzoru:

która nie przekracza dopuszczalnej wartości.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

Zobacz inne artykuły Sekcja sprzęt spawalniczy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Synteza kości i szkliwa 08.02.2020

Zespół naukowców z Queen Mary University of London zaprezentował dziś swoją nową pracę badającą nowy sposób wzrostu szkliwa na zębach – wiadomo, że jest to jedna z tych twardych tkanek, które nie regenerują się samodzielnie. Wręcz przeciwnie, z wiekiem szkliwo ulega znacznym zmianom, często zużywając się pod wpływem wielu szkodliwych czynników. I pomimo tradycyjnych syntetycznych narzędzi i podejść do wzrostu szkliwa, dzisiejsze badania skupiają się na wykorzystaniu wyspecjalizowanych nanokryształów, które uruchamiają proces naprawy i rozprowadzania nowego szkliwa na całej powierzchni zębów.

Obecnie najczęściej stosowaną techniką odbudowy szkliwa jest leczenie laserem niskiej częstotliwości, ale nawet to nowoczesne podejście ma wiele wad i skutków ubocznych, w tym nierównomierne rozmieszczenie szkliwa na zębach. Zespół naukowców z Londynu zaprezentował swoje badania, które opierają się na wykorzystaniu specjalnego składnika białkowego, który rozkładając się na powierzchni zębów, tworzy specjalne nanokryształy apatytu przypominające strukturalnie szkliwo.

Wyniki wstępnych badań wykazały już, że ta nanokrystaliczna struktura ma znacznie wyższy stopień wytrzymałości i odporności na czynniki zewnętrzne w porównaniu z konwencjonalną emalią naturalną, co jest obiecującym wynikiem badań.

Eksperci zauważają jednak, że wokół prezentowanej metody pokrywania zębów muszą jeszcze przeprowadzić wiele testów i eksperymentów. Syntetyczna struktura nanokryształów, chociaż bardzo przypomina naturalne szkliwo, nadal ma wiele cech i skutków ubocznych, które należy wyizolować i usunąć, zanim taka technika wejdzie na rynek stomatologiczny w Wielkiej Brytanii i całej Europie.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Okulary Lenovo T1 zapewniające prywatność

▪ Pozaziemskie galaktyczne chiralne molekuły

▪ Przejęcie atomowe

▪ Pływający statek wolności miasta

▪ Świadomość istnieje oddzielnie od mózgu

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Urządzenia komputerowe. Wybór artykułów

▪ artykuł o penicylinie. Historia i istota odkryć naukowych

▪ artykuł Czy ćmy lecą do ognia? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Ustawy, komentarze dotyczące ochrony pracy. Informator