резюме
Эквивалентная схема является важной частью моделирования трансформатора, в этой статье кратко описывается влияние соответствующих параметров на эквивалентную схему.
Ключевые слова: эквивалентная схема
котировка
Мы предполагаем, что трансформатор совершенен, тогда мы хотим получить идеальный трансформатор:
(1) Материал сердцевины имеет достаточно высокую проницаемость и считается бесконечно большим (магнитная проницаемость μ => ∞)
(2) Ток намагничивания на сердечнике достаточно мал и считается приближенным к 0. (Нежелание R => 0)
(3) Потеря в сердечнике железа достаточно мала, чтобы пренебречь.
(4) Все потоки прекрасно соединены между обмотками без потери магнитного потока (коэффициент сцепления k = 1)
(5) Емкость катушки достаточно мала, чтобы ее можно было игнорировать.
Конечно, истинный трансформатор не имеет этих предположений. Хотя хорошо спроектированный трансформатор будет тесно связан с их номинальным током и рабочей частотой. В следующем разделе мы рассмотрим трансформаторную эквивалентную схему, которая включает в себя идеальный трансформатор Эффект от всех фактических параметров. Эти неидеальные факторы играют важную роль в определении фактического преобразования трансформатора.
Ограничить проницаемость
Если проницаемость μ конечна, то сопротивление R не равно нулю, а ток намагничивания железного ядра будет течь и поддерживать поток ядра ядра. Согласно формуле, связанной с сопротивлением, вводим: i1 = φR / N1 + i2N2 / N1 = im + i2 / n.
Ток im - ток намагничивания, i1 - входной ток, i2 - выходной ток, φ - магнитный поток, R - сопротивление, N1 и N2 - количество входных и выходных оборотов. В текущей фазе первичной обмотки, Первичные обмотки параллельно могут представлять дополнительный ток в эквивалентной схеме, показанной на рисунке 1:
Картина исходит из интерьера Sunlord's
Основной потери
Потеря гистерезиса
Кривая гистерезиса B / H объясняет зависимость гистерезиса и связанные с гистерезисом потери периодически намагниченного сердечника B и H. На кривой показано, что он пропорционален площади уплотнения и что площадь самой кривой пропорциональна частоте Однако, если это постоянная частота, гистерезисная потеря может быть выведена из уравнения STEINMETZ: ph = kh × Bmax1.6.
Здесь Ph - гистерезисная потеря, B - плотность магнитного потока, H - напряженность магнитного поля, а Kh - постоянная материала.
2. Ток перегрузки по току
Закон Фарадея означает, что по потоку потока генерируются потери сверхтока, что создает ток контура в материале ядра. Определенное сопротивление ядра приводит к потере потерь мощности с потерей, пропорциональной квадрату частоты. Однако, f и равномерное распределение потока (два максимального приближения) pe = ke × Bmax2, где pe - потери по току, ke - постоянная материала.
3 потери на сопротивление сердечнику
Сочетание гистерезиса и потерь по току приводит к эффективному приближению потерь ядра.
Pe = ke × Bmax2 + kh × Bmax1.6 ≒ α × φmax2 И магнитный поток φmax пропорционален напряжению V1max, α является фактором. Следовательно: Pe => V12max, V1 - входное напряжение.
Хотя это довольно грубое приближение, это позволяет нам моделировать потери в сердечнике в качестве параллельного резистора RC в первичной обмотке, как показано на рисунке 2.
Картина исходит из интерьера Sunlord's
Чтобы уменьшить потери в сердечнике, мы используем материалы с высоким сопротивлением (например, ферритовые материалы) или используем тип конструкции сердечника, который может противостоять потоку по току.
Сопротивление катушки
Провод, который обычно используется для обмотки катушки трансформатора, будет резистором с ненулевым значением. Омические потери будут возникать в каждой обмотке. Этот эффект, включенный в простую эквивалентную схему, требует, чтобы последовательный резистор добавлялся к На каждой катушке.
Картина исходит из интерьера Sunlord's
Чтобы уменьшить потерю катушки, мы рискуем использовать провод большого радиуса или уменьшить количество оборотов. Rp, Rs используются для обозначения сопротивления первичной обмотки.
Флюс утечки
Из-за трансформатора и других катушек связи необходимо также учитывать влияние магнитного поля, генерируемого второй или другими катушками на первичной основе. Индуктивность, вызванная эффектом связи потока между двумя катушками, называется взаимной индуктивностью.
Предположим, что сердечник вокруг двух наборов катушек в корпусе. В нормальных условиях две стороны потока катушки не совсем одинаковы, так как существует некоторый поток утечки, как показано на рисунке 4:
Картина исходит из интерьера Sunlord's
Из закона Ампера мы приходим к:
φ12 = a (N1i1 + N2i2) φ11 = b N1i1φ22 = c N2i2, где φ - магнитный поток, N - число витков, i - ток, где a, b и c используются для представления фактических пропорциональных констант.
Из закона Фарадея мы узнали:
V1 = N1 × d / dt × (φ11 + φ12) и V2 = N2 × d / dt × (φ22 + φ12)
V1 = 'N12 (a + b) × di1 / dt' + N1N2a × di2 / dt и V2 = 'N22 (a + c) × di2 / dt' + N1N2a × di1 / dt
Результаты:
Первичная индуктивность первичной обмотки может быть выражена как: Llp = N12 (a + b) и Lls = N22 (a + c)
Картина исходит из интерьера Sunlord's
Рассмотрим сначала первичную катушку, где a, b и c обозначают фактические пропорциональные константы. Термин aN12 рассматривается как идеальная самоиндукция катушки, игнорируя поток утечки. BN12 представляет эффект потока утечки (например, «индуктивность утечки» Поэтому, чтобы включить влияние индуктивности утечки в эквивалентную схему, мы можем добавить индуктор последовательно с идеальной катушкой, что также относится к вторичной обмотке, как показано на рисунке 5. Факторы, которые влияют на величину индуктивности утечки, включают в себя обмотку Линейные навыки и геометрия ядра.
Распределительная емкость
В зависимости от структуры обмоток трансформатора распределена емкость между слоями при включении питания. Размер конденсатора в основном зависит от геометрии обмотки, диэлектрической проницаемости материала сердечника и других упаковочных материалов (таких как эпоксидный материал для упаковки продукта или Пленка PTFE, изолированная между катушками).
Второй эффект конденсатора обусловлен количеством витков в катушке и емкостью между смежными витками, хотя этот эффект мал (и, следовательно, полная емкость вычитается), когда емкость между катушками в серии меньше, чем параллельно. Емкость распределенной обмотки позволяет нам загружать сосредоточенную емкость через каждый набор идеальных катушек в эквивалентной схеме трансформатора, как показано на рисунке 6. Распределения CDP и CDS на рисунке представляют собой основную распределенную емкость обмотки.
Картина исходит из интерьера Sunlord's
Емкость обмотки
В зависимости от структуры трансформатора емкость между обмотками (CWW на рисунке 7) создается рядом друг с другом между двумя обмотками. Размер этого конденсатора зависит в первую очередь от геометрии обмотки, диэлектрической проницаемости материала сердечника трансформатора и других упаковочных материалов Эта емкость имеет тенденцию быть малой по сравнению с распределенной емкостью трансформатора, и ее эффект можно увидеть только на более высоких трансформаторах, чем на более высокой частоте среза (см. Последующее объяснение частотной характеристики трансформатора).
Картина исходит из интерьера Sunlord's
вывод
В сочетании со всеми неидеальностями, описанными выше, мы получаем общую схему эквивалентного трансформатора, показанную на рисунке 8.
Картина исходит из интерьера Sunlord's
Символ Описание:
V1, V2 - входное и выходное напряжение;
N - количество оборотов;
Cww сказал, что емкость между обмотками;
CDP, CDS представляет собой основное распределение емкости обмотки;
Rp, Rs представляет собой сопротивление первичной обмотки;
Rc представляет собой параллельное сопротивление в первичной обмотке;
Lm представляет собой первичную индуктивность.