Sommaire
Circuit équivalent est une partie importante de la simulation du transformateur, cet article décrit brièvement l'impact des paramètres pertinents sur le circuit équivalent.
Mots-clés: circuit équivalent
Citation
Nous supposons que le transformateur est parfait, alors nous voulons obtenir un transformateur idéal est supposé:
(1) Le matériau du noyau a une perméabilité suffisamment élevée et est supposé être infiniment grand (perméabilité magnétique μ => ∞)
(2) Le courant de magnétisation de noyau est assez petit et est considéré comme s'approcher de 0. (Reluctance R => 0)
(3) La perte dans le noyau de fer est assez petite pour être négligée.
(4) Tous les flux sont parfaitement couplés entre les enroulements sans perte de flux magnétique (facteur de couplage k = 1)
(5) La capacité de la bobine est suffisamment petite pour être ignorée.
Bien sûr, un vrai transformateur n'est pas l'existence de ces hypothèses. Même si la conception du transformateur très bon sont étroitement liés à leur rated fréquence et le fonctionnement actuels. La section suivante, nous examinerons un circuit équivalent du transformateur, qui comprend un transformateur idéal L'effet de tous les paramètres réels Ces facteurs non idéaux jouent un rôle majeur dans la détermination de la conversion réelle d'un transformateur.
Limiter la perméabilité
Si la perméabilité magnétique μ est une résistance magnétique définie R est non nul, et le courant de magnétisation et le flux noyau maintien de noyau de formule réluctance, on introduit :. I1 = φR / N1 + i2N2 / N1 = im + i2 / n.
Current im représente le courant magnétisant, i1 du courant d'entrée, i2 est le courant de sortie, le flux magnétique [Phi], R est un réluctance, N1 et N2 est le nombre de spires de l'entrée et la sortie, et la phase de courant dans la bobine primaire, on inductance L Les enroulements primaires en parallèle peuvent représenter le courant additionnel dans le circuit équivalent représenté sur la figure 1:
La photo provient de l'intérieur de Sunlord
Perte de noyau
Perte d'hystérésis
Hystérésis boucle courbe d'hystérésis B / H explique une relation entre B et H noyau magnétique périodique et les pertes d'hystérésis magnétique à travers les courbes montrent qu'il est proportionnelle à la surface d'étanchéité, et l'aire sous la courbe elle-même la fréquence Cependant, si c'est une fréquence constante, la perte d'hystérésis peut être déduite de l'équation de STEINMETZ: ph = kh × Bmax1.6.
Ici, Ph est la perte d'hystérésis, B est la densité de flux magnétique, H est l'intensité du champ magnétique et Kh est la constante de matériau.
2. Perte de surintensité
La loi de Faraday signifie qu'une perte de surintensité est générée autour du flux, créant ainsi un courant de boucle dans le matériau de l'âme, ce qui entraîne une perte de puissance avec une perte proportionnelle au carré de la fréquence. f et distribution de flux uniforme (deux approximations maximum) pe = ke × Bmax2, où pe est la perte de surintensité, ke est la constante de matériau.
3 résistance de perte de noyau
La combinaison de l'hystérésis et de la perte de surintensité entraîne une approximation efficace des pertes de cœur.
Pe = ke × Bmax2 + kh × Bmax1.6 ≒ α × φmax2 flux φmax et est proportionnelle à la tension V1max, α est un coefficient par conséquent :. Pe => V12max, V1 est la tension d'entrée.
Bien que cette approximation soit assez grossière, elle nous permet de simuler la perte de cœur sous la forme d'une résistance parallèle RC dans l'enroulement primaire, comme le montre la figure 2.
La photo provient de l'intérieur de Sunlord
Afin de réduire les pertes au cœur, nous utilisons des matériaux à haute impédance (tels que les matériaux en ferrite) ou utilisons un type de construction de noyau capable de résister au courant de surintensité.
Résistance de bobine
Le fil qui est généralement utilisé pour enrouler une bobine de transformateur sera une résistance de valeur non-nulle.Des pertes ohmiques se produiront dans chaque enroulement.Cet effet, inclus dans un circuit équivalent simple, nécessite une résistance série à ajouter à Sur chaque bobine.
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Afin de réduire la perte de bobine, nous risquons d'utiliser un fil de grand rayon ou de réduire le nombre de spires Rp, Rs utilisées pour représenter la résistance de l'enroulement primaire.
Flux de fuite
En raison du transformateur et des autres bobines de couplage, il faut également tenir compte de l'influence du champ magnétique généré par la deuxième ou les autres bobines sur le primaire L'inductance provoquée par l'effet du couplage de flux entre les deux bobines est appelée inductance mutuelle.
Nous supposons que le noyau autour des deux ensembles de bobines dans le cas.Dans des circonstances normales, les deux côtés du flux de bobine ne sont pas exactement les mêmes, car un flux de fuite existe, comme le montre la figure 4:
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De la loi d'Ampère nous arrivons à:
φ12 = a (N1i1 + N2i2) φ11 = b = c N1i1φ22 N2i2, φ représente un flux magnétique, N désigne le nombre de spires, i désigne un courant. où a, b, c est utilisée pour représenter la constante proportionnelle réelle.
De la loi de Faraday, nous avons appris:
V1 = N1 × d / dt x (φ11 + φ12) et V2 = N2 × d / dt x (φ22 + φ12),
V1 = 'N12 (a + b) × di1 / dt' + N1N2a × DI2 / dt et V2 = 'N22 (a + c) x di2 / dt' + N1N2a × di1 / dt
Dessiner
Première inductance de la bobine peut être exprimée comme: LLP = N12 (a + b) et Lls = N22 (a + c)
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Considérons d'abord la bobine primaire, où a, b, c représente la durée réelle de la constante proportionnelle AN12 sur l'inductance de fuite de flux négligé de prendre en considération la bobine, le flux magnétique de fuite au nom BN12 (par exemple: « inductance de fuite « ). par conséquent, pour inclure l'effet de l'inductance de fuite du circuit équivalent, on peut ajouter une inductance en série avec une bobine sur. comme le montre la figure. 5, de même pour la bobine secondaire. ordre de facteurs influent sur l'inductance de fuite comprenant environ compétences de ligne et de la géométrie de base.
capacité répartie
Selon la structure des enroulements du transformateur, il y a une capacité répartie entre les couches lorsque la puissance est allumée La taille du condensateur dépend principalement de la géométrie du bobinage, de la constante diélectrique du matériau de base et d'autres matériaux d'emballage (p.ex. Bande de PTFE isolée entre les bobines).
L'effet du second condensateur est dû au nombre de tours dans la bobine et à la capacité entre spires adjacentes, bien que cet effet soit faible (et donc la capacité totale est soustraite) lorsque la capacité entre les bobines en série est plus petite qu'en parallèle. La capacité d'enroulement distribuée nous permet de charger une capacité localisée à travers chaque ensemble de bobines idéales dans un circuit équivalent à un transformateur, comme le montre la figure 6. Les distributions CDP et CDS sur la figure représentent la capacité d'enroulement distribuée primaire.
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Capacité d'enroulement
La structure de transformateur, deux enroulement adjacent produira une capacité (CWW sur la Fig. 7) entre les enroulements. Cela dépend principalement de la taille de la capacité de la géométrie d'enroulement, la constante diélectrique du matériau de noyau du transformateur et d'autres matériaux d'emballage déterminée par rapport à la capacité du transformateur distribué, la capacité est souvent très faible. il est en vigueur seulement quand une fréquence de coupure plus élevée est supérieure à celle de transformateur pour voir (voir l'explication derrière la réponse en fréquence du transformateur).
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Conclusion
Toutes combinaison non-idéale des facteurs décrits ci-dessus, nous obtenons un circuit équivalent général du transformateur. La figure 8.
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Description du symbole:
V1, V2 cette tension d'entrée et de sortie;
N représente le nombre de tours;
Cww a dit la capacité entre les enroulements;
CDP, CDS représente la distribution primaire de la capacité d'enroulement;
Rp, Rs représente la résistance de l'enroulement primaire;
Rc représente la résistance parallèle dans la bobine primaire;
Lm représente l'inductance primaire.