Frågor om magnetiska material

[bearing]

Jag har några frågor om magnetiska material som jag aldrig riktigt förstått.

I transformatorer beräknas magnetflödet baserat på spänning, lindningsvarv, frekvens och kärnarea.
Om allt övrigt lika gäller:
Högre växelspänning ger högre växelmagnetflöde och därmed mer värme.

I drosslar beräknas magnetflödet baserat på ström, lindningsvarv, permeabilitet, flödeslängd och kärnarea.
Om allt övrigt lika gäller:
Högre växelström ger högre växelmagnetflöde och därmed mer värme.

Spelar inte spänningen någon roll för en drossel?
100V in, 2A ut med 1A rippel
200V in 2A ut med 1A rippel
Samma drossel, samma frekvens (d.v.s olika utspänning). Samma värme?


På en transformator med EI-kärna lindas båda spolarna kring samma ben på E-et. Både spolarna har lika många amperevarv i drift, vilket gör att summan av flödena p.g.a. av amperevarven tar ut varandra. På en UI-kärna sitter lindningarna på var sitt ben. Måste inte allt flöde som bildas p.g.a amperevarven på var sida gå genom kärnan då?

[Gustav180]

Det här är lite knepiga saker att förklara enkelt, jag skall göra ett försök.

I en transformator överförs energin magnetiskt via järnkärnan. All energi som skall överföras måste passera järnkärnan. Det lilla som passerar i luften är helt försumbart. Om kärnan inte kan "laddas" magnetiskt motsvarande den energi som skall transformeras, så mättas den. I mättat läge är lindningarna bara resistanser som blir varma. Därför blir det varmt om transformatorn överlastas.

Den värme som bildas då transformatorn går i tomgång härrör från resistiva delen i lindningens reaktans. Om spänningen ökas, så klarar inte kärnan + lindning att ge motinducerad emk och då blir den resistiva delen mer gällande. Dessutom sätter isolationen gränser.

En CI-kärna eller ringkärna har bättre egenskaper då lindningarna ligger närmare kärnan än hos en EI-transformator. EI-transformatorn är dock betydligt lättare att tillverka.

För en drossel gäller i stort samma saker. Den klarar så hög ström kärnan tillåter utan att mättas. Om kärnan mättas, så övergår reaktansen till en resistans = lindningens resistans.

[danei]

Dubblar du spänning över en drossel så lär strömmen bli dubbel också.

[bearing]

Jag menar att man sänker pulsbreddsförhållandet med faktorn 1,41. Jag avsedde en switchad omvandlare här, det hade jag inte skrivit, ser jag.

[Gustav180]

Även här gäller det att inte överskrida max ström så att spolen mättas. Switchströmmen är ca 10x utströmmen, det skall induktorn tåla.

[kimmen]

> 100V in, 2A ut med 1A rippel
> 200V in 2A ut med 1A rippel
> Samma drossel, samma frekvens (d.v.s olika utspänning). Samma värme?

Samma rippelström innebär att flödets rippel och därmet flödestäthetens rippelamplitud är samma i båda fallen. Sett på ett annat (eller egentligen exakt samma) sätt är spännings-tidsytorna för spänningen över spolen samma i båda fallen, eller beloppsmedelvärdet. Så till en första approximation är kärnförlusterna lika stora i båda fallen.

Skall man vara mer noggrann så gäller databladets kärnförlustkurvor för en viss kurvform, och det är normalt sinusvåg vad jag har förstått. Hysteresförlusterna borde gå bra att fortfarande se som att de endast beror av flödesamplituden och frekvensen så de är oförändrade. Tänker man däremot efter vad virvelströmsförluster är inser man att de i huvudsak beror på den pålagda spänningen med endast att svagt frekvensberoende. De är ju i princip resistiva laster på små sekundärlindningar överallt i kärnan. Så då ser de mer ut som en resistans vilket innebär att om effektivvärdet hos spänningen över spolen ökar så ökar de.

Båda konfigurationerna kommer därför att ha i stort sett samma hysteresförluster men den med högst effektivvärde hos spänningen över spolen kommer då att ge högre virvelströmsförluster. Frågan är ju då bara om det blir någon märkbar skillnad och det beror till stor del på vilken sorts förluster som dominerar.

[Icecap]

Och jag ser inte hur spänningen ska påverka drosseln. En spänningsmätning har ingen betydelse utan en referens och drosseln har den var?

Drosseln har en enda ledning, den enda spänning som den kan "se" är skillnaden mellan ena ändan och andra ändan och den spänning beror uteslutande på strömmen igen spolen.

[kimmen]

Ja?

Spänningen över drosseln (en växelspänning med medelvärde 0 som första approximation) är direkt relaterad till kärnförlusterna. Denna spänning är derivatan av det sammanlänkade flödet i spolen så relaterad till strömmens derivata genom induktansen.

[blueint]

Ökad spänning driver igenom mer ström till induktansen eller transformatorn.

Bör induktanser/transformatorer utformas på något speciellt sätt för att hantera fyrkantsvåg eller högfrekvent PWM för t.ex sinusapproximation? om nu tillverkarkurvorna är avpassade för sinus.

[Icecap]

kimmen: TS frågar om varför drosseln inte "märker" någon skillnad mellan 100V och 200V ut - vilket ju är totalt likgiltigt för drosseln!

[Tekko]

Nja, 100V och 2A = 200VA, 200V och 2A = 400VA, dvs dubbla effekten vilket borde betyda dubbla värmen, iaf i lindningstråden. Kärnan borde inte ändra temperatur vid en given frekvens förrns man närmar sej mättning.

Jag skiver VA(VoltAmpere) ist för W(Watt) då det är induktanser med i spelet.

[Borre]

Det är inte utspänningen det handlar om utan inspänningen på 100V eller 200V, utströmmen och rippleströmmen är densamma.

[Tekko]

Spelar ingen roll, spänning och ström ger fortfarande en effekt vilket vid en given ström blir dubbel om man dubblar spänningen in.

Dvs drosselns interna resistans kommer att avge dubbelt så mycket värme vis 200V in med 2A som vid 100V och 2A. Samma sak som om det vore en konstant spänning på 200V med en ström på endera 1A eller 2A, 200 vs 400VA genom samma lindningsresistans eller impedans om man ska va noga.

[4kTRB]

Är det inte en bra idé att köpa en bra bok i ämnet?
Finns många att välja på.
http://www.amazon.com/Handbook-Transformer-Applications-William-Flanagan/..

[blueint]

Böcker i synnerhet Amerikanska läroböcker kan svamla på rätt ordentligt utan att komma till kritan.

Pang på rödbetan inom ett snävt kunskapsområde kan vara mycket effektivt.