¿Cómo calcular la inductancia de un transformador de fuente de alimentación conmutada?
Por ejemplo, al diseñar un balastro electrónico de 40 W, el circuito requiere un inductor L=1,6 mH. Intente calcular el tamaño del núcleo magnético, el número de vueltas del devanado y la longitud del entrehierro. del circuito magnético.
Primero calcule el área de la sección transversal del núcleo magnético y determine el tamaño del núcleo magnético.
Por lo tanto, el producto Ap del área central se puede calcular mediante la fórmula (1).
AP = (392 l×IP×D2)/δBm(1)
En la fórmula: AP-área del núcleo producto cm4
l-Inductancia requerida valor h
Ip: la corriente máxima a que pasa a través de la bobina de lastre.
δδBm - incremento de inducción magnética del pulso t
d - diámetro del alambre de la bobina de lastre, mm
Según el valor calculado del producto del área del núcleo Ap, en el diseño Elija un núcleo estándar del manual o diseñe su propio tamaño de núcleo.
Aquí δ BM es generalmente 1/2 ~ 2/3 de la intensidad de inducción magnética de saturación, es decir, δ BM = (1/2 ~ 2/3) bs.
Bs se proporciona en el Manual de materiales magnéticos generales y se puede consultar. En términos generales, no es difícil calcular el tamaño del núcleo magnético utilizando la fórmula (1). Lo que sí es difícil es la naturaleza discreta de los parámetros del propio material magnético. Los parámetros de los núcleos magnéticos de un mismo horno a veces difieren mucho. Las curvas y parámetros BS-H que figuran en el manual son promedios estadísticos, por lo que no es difícil calcular el tamaño utilizando la fórmula (1).
Después de determinar el tamaño del núcleo, el cálculo del entrehierro (qué tan grueso es la junta del núcleo EI, qué tan ancho es el entrehierro del núcleo del anillo) generalmente se calcula de acuerdo con la fórmula (2):
LG =(0.4πL I2 }/SpδB2m(2)
En la fórmula: LG-la longitud del entrehierro del núcleo magnético cm
l-la requerida valor de inductancia h
Ip——El valor máximo de corriente a a través de la bobina
δδBm——El incremento de inducción magnética del pulso t
Sp——El cruce área de sección del núcleo magnético cm2
En términos generales, no es demasiado difícil calcular el tamaño del entrehierro según la fórmula (2). La dificultad radica en el valor δ BM, que es solo el. promedio estadístico de los núcleos de la misma especificación, por lo que es diferente según la fórmula (2). El lg calculado es solo una aproximación y debe revisarse repetidamente en la práctica, es decir, intentarlo nuevamente.
Cuando se determina el tamaño del núcleo magnético y también la longitud del entrehierro, se puede determinar el número de vueltas necesarias para lograr la inductancia requerida l
Según l = 4 μ N2×. 10-9× a (3)
Disponible
Donde: n es el número requerido de vueltas de bobinado
A——Parámetros geométricos del núcleo magnético <. /p>
Calcular el número de vueltas según la fórmula (4). La clave es conocer la permeabilidad magnética μ, según las instrucciones del material magnético dadas son solo un rango. del núcleo R2K está en realidad entre 1800 y 2600, lo que vale la pena medir. Generalmente, las fábricas no tienen instrumentos para medir los parámetros magnéticos, por lo que es difícil calcularlo según la fórmula (4). espacio, se desconoce cuánto disminuye la permeabilidad magnética en comparación con el caso sin espacio de aire. Por lo tanto, generalmente es difícil calcular el número de vueltas n de acuerdo con la fórmula (4). difícil de lograr. Luego establezca otro valor μ y vuelva a calcularlo, e intente una y otra vez hasta que esté cerca del valor L predeterminado.
Lo anterior se basa en la inductancia conocida. del núcleo magnético, entrehierro y espiras del devanado.
Si el balastro está diseñado para calcular solo un valor de inductancia L, este cálculo de prueba y error es innecesario. Para el mercado, son inductores de balastro de varias especificaciones. Si lo intenta una y otra vez, no solo retrasará el desarrollo de nuevos productos, sino que también desperdiciará muchos datos de prueba. Por supuesto, si existe un software de simulación de cálculo de inductancia, es un asunto diferente.
3 Algoritmo alternativo
De acuerdo con el tamaño del núcleo y la longitud del entrehierro calculado anteriormente, primero enrolle un inductor con el número de vueltas No, y el valor de inductancia medido es Lo, por lo que hay
Lo=4μNo2×10-9×A (5)
Después de ordenar la fórmula (3) y la fórmula (5) por separado, obtenemos:
Donde: L es Valor de inductancia requerida.
No: es el número conocido de vueltas.
lo: es el valor de inductancia para un número conocido de vueltas.
De esta forma, para un núcleo magnético con los mismos parámetros, siempre que se conozcan los tres parámetros L, No y Lo, se puede obtener el número de vueltas n.
En la producción real, primero enrollamos el núcleo magnético (el núcleo magnético en forma de anillo se puede enrollar directamente y el núcleo magnético tipo EI se puede enrollar alrededor del marco) con No = 20 vueltas, mida Lo en el medidor de inductancia, y sustituyendo este valor en la fórmula (6), se puede encontrar el número n de vueltas que se deben enrollar en el núcleo magnético.
Determinación de la tasa de aclaramiento:
(1) El papel de la brecha
La curva ① en la Figura 1 y la Figura 2 es la magnetización del núcleo cuando no hay espacio de aire La curva y la curva de permeabilidad magnética μ, B, curva ② en la Figura 1 y la Figura 2 son las curvas correspondientes cuando hay un espacio de aire.
Se puede ver en las curvas de la Figura 1 y la Figura 2 que después de abrir el espacio de aire en el mismo núcleo, la pendiente de la curva B-H se puede reducir y el punto de saturación del núcleo se puede reducir. se movió hacia la derecha, aumentando así la resistencia del núcleo a CC. La capacidad de magnetizar. Sin embargo, después de agregar el entrehierro, la permeabilidad magnética disminuye, por lo que hay un valor óptimo para el entrehierro, es decir, cuando la bobina inductora pasa la corriente máxima máxima, el núcleo magnético no entrará en saturación y la permeabilidad magnética aumentará. No baje demasiado, porque de la fórmula (3) se puede ver que si la permeabilidad magnética disminuye cuando la inductancia requerida es constante, esto es una contradicción.
(2) Determine el entrehierro óptimo
De acuerdo con el pico de corriente máximo Ip que pasa a través del inductor de balastro, use una fuente de alimentación magnetizante de CC para conectar el probador de inductancia, de modo que cuando la corriente continua alcanza Ip, la caída del inductor no excede el 65,438+00% de la corriente cero, es decir, el núcleo magnético ha alcanzado el valor Bm más alto y el espacio en este momento es la longitud óptima del espacio de aire.
Si la inductancia cae más del 10% cuando se enciende Ip, significa que la brecha se vuelve más pequeña y se puede aumentar adecuadamente si la inductancia no disminuye cuando se enciende Ip, significa que; la brecha es grande y debería reducirse adecuadamente. De esta manera, la longitud óptima del entrehierro se puede determinar en sólo diez minutos durante la medición, evitando el problema de prueba y error causado por la incertidumbre del valor de Bm al calcular el entrehierro utilizando la fórmula (2).
Según el método de tres pasos de cálculo de la inductancia, es decir, después de determinar el valor de inductancia del balastro L según los requisitos del circuito o los parámetros eléctricos de la lámpara, el proceso se puede dividir en los tres siguientes pasos:
① Utilice la fórmula (1) Determine el tamaño del núcleo magnético
② Utilice una fuente de alimentación magnetizante de CC y un probador de inductancia para medir el espacio de aire; p>
③ Calcule el número requerido de vueltas mediante la fórmula (6).
Por supuesto, el valor del inductor de lastre determinado de esta manera debe introducirse en el circuito para su confirmación experimental. En circunstancias normales, sólo se puede modificar el número de vueltas para cumplir con los requisitos de diseño. El uso de este método alternativo para diseñar inductores de balasto evita la comprensión precisa de los indicadores de rendimiento magnético, como μ y Bs de materiales magnéticos, y el valor de inductancia requerido se puede diseñar con éxito.
4 Efectos de aplicación
(1) Los inductores de balasto utilizados en muchas series de lámparas de bajo consumo que hemos desarrollado están diseñados de acuerdo con el método de tres pasos anterior y los resultados son bien.
(2) Utilice métodos de cálculo flexibles para encontrar de forma inversa el número de vueltas de devanado en condiciones de valor de inductancia del producto, tamaño del núcleo y espesor del entrehierro conocidos.
Cuando algunos devanados de inductor no se pueden medir con un instrumento de medición de bobina, se deben desmontar uno por uno, lo cual es bueno para núcleos tipo EI. Para los núcleos toroidales, el desmontaje es más difícil, especialmente si los anillos son pequeños, los cables son delgados y el número de vueltas es alto. Ahora, utilizando un algoritmo flexible, puede averiguar el número real de vueltas del inductor enrollando de 20 a 30 vueltas en el inductor original y luego medir el nuevo valor de inductancia del devanado Lo y sustituirlo en la ecuación (6).
(3) Utilice métodos de cálculo flexibles para controlar la consistencia de la inductancia del núcleo toroidal.
Al enrollar el núcleo y procesar el espacio, el grosor y la forma del espacio serán inconsistentes debido a problemas durante la operación. De esta manera, si el núcleo de hierro se enrolla con un número fijo de vueltas, el valor de inductancia de cada vuelta variará mucho, lo que no cumple con los requisitos de diseño.
Para solucionar este problema, generalmente se utiliza el método de enrollar más vueltas. Al medir el valor de la inductancia, se eliminan las vueltas sobrantes (por supuesto, es más fácil quitar algunas vueltas que sumar). algunas vueltas)
Cuando empezamos a producir balastos para lámparas de sodio de 250 W, preferíamos darles cuerda más de una docena de veces, por temor a que la inductancia no fuera suficiente después de darle cuerda. Como resultado, cuando probamos los inductores uno por uno, descubrimos que algunos inductores estaban básicamente cerca del valor de diseño y algunos estaban enrollados con más de diez vueltas, por lo que tuvimos que eliminar el exceso de vueltas una por una, desperdiciando cobre. cable y horas de trabajo.
Para este propósito, diseñamos especialmente un dispositivo que, combinado con el probador LCR, puede medir directamente el Lo de cada núcleo y colocar una etiqueta en el núcleo. El número de vueltas de la abrazadera es de 30 vueltas. Después de medir un lote, utilice la fórmula (6) para calcular el número de vueltas que se enrollarán en los núcleos con el mismo valor L.
Para un determinado balastro de potencia, se conoce L. Por ejemplo, la inductancia del balastro de una lámpara de sodio de 250 W es generalmente de aproximadamente 190 mH, entonces:
Esto simplifica un problema de cálculo relativamente complejo y lo deja en manos de los trabajadores de la línea de producción.
La fórmula es un diagrama, pero no se puede copiar. El sitio web es:
/jszl/zs/2009-11-19/11720
¡Espero que te resulte útil!