Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 9.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 9."— Zapis prezentacji:

1 Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 9

2 Straty mocy w elementach magnetycznych Straty czynne związane z rezystancja uzwojeń - tzw. straty w miedzi T I min I max t I T t I I max Dodatkowe straty mocy czynnej wynikające ze wzrostu częstotliwości 1. Zjawisko naskórkowości (ang. skin effect) I H IwIw I+I w I-2I w IwIw

3 D wn Rzeczywisty rozkład prądu Równoważny rozkład prądu I max 1/e(I max ) J D wn - głębokość wnikania głębokość wnikania maleje ze wzrostem częstotliwości Dla miedzi w temperaturze 100 o C można ją wyliczyć z następującego wzoru: gdzie f – częstotliwość w Hz Przy częstotliwości 100kHz - D wn =0,24mm, a przy f=1MHz - D wn =0,075mm 1,5 2,0 3,0 5,0 10, Dodatkowy wzrost efektywnej rezystancji występuje dla prze- biegów prostokątnych (odkształ- conych) ze względu na występo- wanie szeregu harmonicznych o wyższych częstotliwościach

4 2. Efekt zbliżeniowy (ang. proximity effect) I I H H Efekt zbliżeniowy powoduje wykładnicze narastanie gęstości prądu w obszarze bliskim powierzchni każdej warstwy uzwojenia wraz ze wzrostem liczby tych warstw! A

5 Wykres Dowella FRFR R AC =F R R DC h – zunifikowana grubość warstwy dla drutu o średnicy d - h=0,866d D wn – głebokość wnikania F l - współczynnik wypełnienia warstwy iedzią z l – liczba zwojów w warstwie d – średnica przewodu w - szerokość warstwy P - liczba warstw uzwojenia P ,5 Straty mocy w miedzi: P CU = I sk R AC 2

6 Ogólne zasady nawijania uzwojeń Stosowanie przewodów nawojowych o małych średnicach (minimalizowanie d/D wn ) – w przypadku dużych prądów prowadzenie kilku przewodów równolegle Nawijanie uzwojeń przewidzianych dla dużych prądów taśmą (lub kilkoma równolegle prowadzonymi taśmami) miedzianą o grubości nie prekraczajacej 2D wn Stosowanie do nawijania uzwojeń linki z wielu cienkich przewodów, izolowanych wzajemnie i specjalnie splatanych tzw. licy Zmniejszanie (w miarę mozliwosci) liczby warstw w uzwojeniach Sekcjonowanie uzwojeń (minimalizowanie efektu zbliżeniowego przez zmniejszanie efektywnej liczby warstw uzwojenia) Przykład uzwojeń transformatora nawijanego dwoma sposobami P1 P2 W1W2 W3 H(Z*I) P1P2W3W2W1 H(Z*I) Rozkład pola elektrycznego w uzwojeniach

7 Straty w rdzeniu magnetycznym (prądy wirowe, przemagnesowanie) B [mT] P rdz [mW/cm3] kHz 60kHz 20kHz 10kHz 5kHz T=100 o C Temperatura [ o C] Moc strat P rdz [mW/cm3] f=500kHz B=0,2T B=0,1T f=100kHz B=0,2T

8 Przyrost temperatury dławika lub transformatora określenie przyrostu temperatury jest istotne ze względu na: - temperaturę Curie (nieodwracalna możliwość utraty własności magnetycznych) - dopuszczalną temperaturę materiałów izolacyjnych (normy bezpieczeństwa) - dopuszczalny przyrost temperatury wewnątrz urządzenia Korzystamy ze wzorów przybliżonych (empirycznych): S C - powierzchnia całkowita transformatora [cm 2 ] Problem rozproszenia magnetycznego związanego ze szczeliną w dławiku (transformatorze) opaska miedziana szczelinę należy wykonywać tylko w kolumnie środkowej opaska magnetyczna zmniejsza pole rozproszenia (zakłóceń) ale zwiększa straty opaska nie może stanowić zwartego zwoju!

9 Transformator przetwornicy dwutaktowej (zaporowej) ZZpZZp ZZwZZw T DD1DD1 C RR0RR0 U0U0 U we ITITITIT I0I0I0I0 ICICICIC ITITITIT I pmax B H gromadzenie energii w takcie I BSBSBSBS B minimalna liczba zwojów uzwojenia pierwotnego dla = max, B = B s, U we = U wemax : Załóżmy, że wymagana moc wyjściowa P 0 z pmin – ustalone dla wybranego rdzenia Szczelina konieczna dla osiągnięcia konkretnej mocy wyjściowej

10 Analiza podstawowych przebiegów w przetwornicy dwutaktowej Takt II - tranzystor T wyłączony ZZpZZp ZZwZZw T DD1DD1 C RR0RR0 U we I T =0 I0I0I0I0 ICICICIC U p nU 0 IDIDIDID I Dmax B H BSBSBSBS U0U0 IDIDIDID T Energia magnetyczna oddana z rdzeniu pod koniec taktu II

11 Z bilansu energetycznego wynika: (1) (2) U0U0 Ro II0II0 ~ UCUC LwLw I I Dmax i i D (t) Z równania (1) obliczamy: Al - stała rdzenia tak więc: Również bilansu energetycznego obliczamy U 0 : pod warunkiem, że przepływ strumienia jest nieciągły, czyli < T - jest nieciągły, czyli < T - Dla czasu - I D ( ) = 0, a więc: (3) (4)

12 Z zależności (4) wynika: IDIDIDID I Dmax T U 0 (R 0 ) U 0 (R 0 < R 0 ) I 0kr = 0,5 = 0,5 > 0,5 > 0,5 I0I0I0I0 < 0,5 < 0,5 Porównaj ze sterowni- kiem STRI! U0U0 Dla R 0 I 0kr ) strumień w rdzeniu nie zanika do zera - rozpoczyna się tzw. przepływ ciągły strumienia magnetycznego IDIDIDID ITITITIT T I Tmax I Dmax I Dmin I Dmax = nI Tmax I Dmin = nI Tmin


Pobierz ppt "Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 9."

Podobne prezentacje


Reklamy Google