Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Разработаны различные варианты транспозиций. Например, широко известны транспозиции де-Бюда, общая транспозиция, групповая транспозиция, транспозиция Пунга, Палуева и ряд других. Выбор конкретной транспозиции зависит от числа жил и типа укладки. Если число жил не меньше пяти и обмотка винтовая, то можно применить общую транспозицию. Данная транспозиция будет совершенной в том случае, если у двух проводов получены полные сопротивления одинаковой величины.
Если число жил меньше 16, можно то использовать транспозицию К. К. Палуева (38, с. 161). Если число жил больше 16, то обычно применяют транспозицию деБюда. К наиболее интересным транспозициям можно отнести транспозицию Пунга, в которой жилы постоянно, на протяжении всего провода непрерывно переплетены по ходу обмотки [38, с. 161].
Описанные транспозиции — совершенные, а все остальные — несовершенные, т.е. через жилы протекают циркулирующие токи. Питиендрат — это специальный многожильный провод, жилы которого имеют одинаковую длину на любом отрезке провода и переплетены между собой таким образом, что невозможно установить, какая из них расположена ближе к центру провода, а какая дальше. Снаружи переплетенные жилы помещают в оболочку из шелка или синтетики.
Учитывая все предъявляемые к литцендрату требования, можно сделать вывод, что такой провод в домашних условиях изготовить практически невозможно. В домашних условиях можно скрутить между собой ряд изолированных проводов, но такая "косичка" не будет литцендратом. Пайку литцендрата необходимо проводить так, чтобы была пропаяна каждая жилка. Если хотя бы одна жила окажется непропаянной, то в ней резко возрастут потери, а жил может быть много (иногда — несколько сотен). Например, выпускают литцендрат с 1075 или 615 жилами при диаметре жил 0,071 мм. К типичным проводам-литцендратам относят провода марок ЛЭШО и ЛЭЛО.
Несмотря на то, что литцендрат позволяет значительно снизить потери на скин- эффект, его применение не является панацеей, и, начиная примерно с 3 МГц, его эффективность падает 1150, с. 207). Дело в том, что большое количество расположенных вплотную друг к другу изолированных жил резко увеличивает потери на эф- 52 Компоненты источников питании фект близости, и эти потери могут стать гораздо больше по сравнению с потерями на скин-эффект. Однако до частоты ориентировочно в 0,5 МГц [150, с. 207] эффективность литцендрата велика, и его применение наиболее целесообразно.
2.3.14. Эффект зазора В магнитопроводы некоторых моточных компонентов для обеспечения нормального функционирования должен быть введен немагнитный зазор. Например, зазор вводят в дроссели, в трансформаторы однотактных импульсных источников питания, в которых не предусмотрены обмотки и диоды рекуперации, и т.д. Величина зазора может составлять от нескольких микрометров для самых маломощных компонентов до нескольких сантиметров для наиболее мощных изделий. Зазор можно ввести в Ш-образный, П-образный или чашечный магнитопровод, причем обмотка может быть выполнена как поверх зазора, что, например, можно наблюдать при использовании чашечного магнитопровода, так и вне зазора, например, на соседнем керне Ш-образного магнитопровода.
Было замечено, что если обмотка не расположена поверх зазора, и через нее протекает большой ток, то возникает повышенное тепловыделение. Это явление называют эффектом зазора. Суть этого эффекта сводится к следующему. Через участок магнитопровода с зазором протекает магнитный поток, часть которого замыкается в магнитопроводе, а часть теряется на выпучивание из сердечника. В результате этого нагреваются окружающие металлические детали, электромагнитные экраны и арматуры крепления моточного компонента ввиду наведения в них токов.
Если на участке магнитопровода с зазором будет размещена обмотка, то, благодаря ее экранированию, поток рассеяния будет значительно меньше, и потери от эффекта зазора уменьшатся [177, с. 491. Расчет потерь от эффекта зазора был представлен в книге [177, с. 49 — 54). Предположим, что в магнитопроводе присутствует немагнитный зазор. Магнитный поток Ф через сердечник будет равен сумме магнитного потока через зазор и магнитного потока выпучивания Фв из зазора [177, с.
501. Магнитный поток через зазор равен произведению площади сечения зазора Бз на магнитную индукцию Вз, а магнитный поток в сердечнике можно найти согласно выражению: Ф = Бс В = Яз Вз+ Фв, где Бс — плошадь сечения магнитопровода;  — магнитная индукция магнитопровода. Сделаем вывод: если площади сечения магнитопровода и зазора равны, то магнитная индукция в зазоре будет настолько меньше, чем в магнитопроводе, насколько большим будет поток выпучивания. Мощность потерь, обусловленную эффектом зазора для случая„когда обмотка закрывает, экранирует зазор, можно вычислить согласно выражению [177, с.
52, 531: 1п( — )+1п 2 к 0.5 1п -+1 1п —,. -+1 + — -1 + — — — 1 2.3. маточные компоненты 53 где а — расстояние между центром обмотки н поверхностью керна магнитопровода; с — длина экранирующей обмотки, вдоль керна сердечника; Ь вЂ” ширина керна магннтопровода; 1 — частота; % — число витков обмотки; !т — комплексная амплитуда тока, протекающего по обмотке, А; 6 — величина немагнитного зазора; 7 — удельная проводимость материала сердечника; ро — магнитная постоянная вакуума; б — половина длины сердечника. Точность расчета по указанной формуле составляет примерно 20;'о [177, с. 541. Для снижения потерь можно создать ряд немагнитных зазоров, равномерно расположенных под обмоткой.
Потери от наличия одного зазора стануг ниже примерно в число введенных зазоров, возведенное в третью степень. Следовательно, даже три-пять зазоров дадут существенное снижение потерь. Нельзя не отметить, что в любом феррите магнитные домены отделены друг от друга немагнитными промежутками, называемыми стенками Ьлоха [175, с.
!3]. Толщины стенок Блоха по сравнению с размерами магнитных доменов невелики, но они образуют распределенный по всему материалу магнитопровода зазор. Поэтому некорректно говорить, что в магнитопроводе цельной неразъемной конфигурации из феррита нет зазора, поскольку распределенный зазор присутствует всегда. Иногда ферритовые тороидальные сердечники без специально введенного не- магнитного зазора можно встретить в микромощных дросселях. При правильном расчете и сборке магнитного компонента сердечник такого микромощного дросселя не входит в насыщение, благодаря стенкам Блоха. В последние годы промышленностью освоен выпуск магнитопроводов нз аморфного железа, например, тороидальной формы, в которых специально выполнен распределенный зазор существенной величины. Такие магнитопроводы можно использовать в сглаживающих дросселях и трансформаторах однотактных импульсных источников питания, не вводя дополнительный немагнитный зазор.
2.3.16. Индуктивность рассеяния обмоток трансформаторов Полной иидуктивностью рассеянии трансформатора называют паразитную индуктивность, на эквивалентной схеме включенную последовательно с индуктивностью первичной обмотки трансфорлтатора, зависящую от конструкции моточного компонента и коэффициента трансформации и не зависящую от электрических параметров цепи, в которую включен трансформатор. Другими словами, полная индуктивность рассеяния трансформатора представляет собой сумму индуктивностн рассеяния первичной обмотки и индуктивностей рассеяния вторичных обмоток, помноженных на возведенные в квадраты соответствующие коэффициенты трансформации. Для двухобмоточного трансформатора это можно записать следующим образом [205, с.
237): !.з = [.з1+(%2/%!)' !.з2, Гн, где [.з1 — индуктивность рассеяния первичной обмотки, Гн; !.з2 — индуктивность рассеяния вторичной обмотки, Гн; 'тт'1 — число витков первичной обмотки; %2 — число витков вторичной обмотки. 54 компоненты источников питания Индуктивность рассеяния — это конструктивный параметр моточного компонента. Если магнитная связь между обмотками велика, они плотно уложены одна на другую, коэффициент заполнения магнитопровода близок к единице, то, пренебрегая концевым эффектом, приведенную к первичной обмотке индуктивность рассеяния можно найти согласно простому выражению [9, с.
85], [44, с. 77], [92, с. 75], [205, с. 237]: л ц %1' 0 ( г]1+д2 1 где !т — высота обмоток, м; !3 — усредненный диаметр обмоток, м; Ьд — суммарная толщина диэлектрических промежутков между обмотками, м; с! ! — диаметр провода первичной обмотки, м; т!2 — диаметр провода вторичной обмотки, м. Оперировать диаметрами д! и т!2 можно в том случае, когда первичная и вторичная обмотки уложены в один слой. Если обмотки многослойные, то вместо суммы т!! + с!2 в числитель следует подставить суммарную толщину проводов слоев обеих обмоток без учета их изоляционного покрытия.
В моменты прекращения протекания тока по первичной обмотке трансформатора возникают импульсы ЭДС самоиндукции, обусловленные запасенной в индуктивности рассеяния энергией, которые могут привести к выходу из строя ключевого компонента. Для того чтобы купировать указанные выбросы, используют демпферы. Простейшие демпфирующие цепи лишь поглощают энергию выбросов, переводя ее в тепло. Демпферы с рекуперацией возвращают энергию в сеть питания преобразователя.
Для уменьшения индуктивности рассеяния необходимо использовать для обмоток как можно более тонкие провода минимальной длины, их необходимо равномерно укладывать на магнитопровод, желательно чередовать обмотки, шаг укладки провода должен быть минимальным. Если обмотки чередуются, то это позволяет не только снизить полную индуктивность рассеяния, но и уменьшить межобмоточные емкости. С целью понижения индуктивности рассеяния обмотки можно выполнить из плоских лент, однако в этом случае емкость обмоток станет довольно высокой. Индуктивность рассеяния не всегда вредна. Некоторые резонансные или квази- резонансные преобразователи рассчитаны таким образом, чтобы индуктивность рассеяния и емкость первичной обмотки импульсного трансформатора образовывали колебательный контур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
