Resumen
El circuito equivalente es una parte importante de la simulación del transformador, este artículo describe brevemente el impacto de los parámetros relevantes en el circuito equivalente.
Palabras clave: circuito equivalente
Cita
Suponemos que el transformador es perfecto, entonces queremos obtener un transformador ideal que se supone:
(1) El material del núcleo tiene una permeabilidad suficientemente alta y se supone que es infinitamente grande (permeabilidad magnética μ => ∞)
(2) La corriente de magnetización del núcleo es lo suficientemente pequeña y se considera que se aproxima a 0. (Resistencia R => 0)
(3) La pérdida en el núcleo de hierro es insignificante.
(4) Todos los flujos están perfectamente acoplados entre los devanados sin pérdida de flujo magnético. (Factor de acoplamiento k = 1)
(5) La capacitancia de la bobina es lo suficientemente pequeña para ser ignorada.
Por supuesto, un transformador real no es la existencia de estos supuestos. Aunque un muy buen diseño del transformador están estrechamente relacionados con su frecuencia de la corriente nominal y la operación. En la siguiente sección, se examinará un circuito equivalente de un transformador, que incluye un transformador ideal los parámetros actuales afectan a todos estos factores no ideales juegan un papel importante en la determinación del transformador de conversión real.
permeabilidad definida
Si la permeabilidad magnética μ se define magnético resistencia R no es cero, y los flujos de corriente de magnetización y el soporte de núcleo fórmula flujo en el núcleo de reluctancia, se introdujo :. I1 =? R / N1 + i2N2 / N1 = im + i2 / n.
im corriente es la corriente de magnetización, i1 a la corriente de entrada, i2 es la corriente de salida, flujo magnético [PHI], R es una renuencia, N1, y N2 es el número de vueltas de la entrada y la salida, y la fase de corriente en la bobina primaria, vamos a inductancia L una bobina primaria en paralelo, puede representar una corriente adicional en el circuito equivalente mostrado en la Figura 1:
La imagen proviene del interior de Sunlord
Pérdida de núcleo
Pérdida de histéresis
Histéresis bucle B / curva de histéresis H explica una relación entre B y H núcleo magnético periódica y la histéresis magnética pérdidas a través de las curvas muestran que es proporcional al área de sellado, y el área bajo la curva en sí la frecuencia ., pero proporcional a, si se trata de una frecuencia constante, la pérdida por histéresis puede ser fórmula STEINMETZ de salida: pH = kh × Bmax1.6.
Aquí está el Ph pérdida de histéresis, B representa la densidad de flujo magnético, H es la intensidad de campo magnético, constantes del material Kh.
2. Pérdida de sobrecorriente
Ley de Faraday significa que la pérdida de sobrecorriente generada alrededor de la trayectoria de flujo. Esto forma un bucle de corriente en el material del núcleo. Resistencia Limited causa núcleo de hierro pérdida de potencia, que es proporcional al cuadrado de la pérdida de frecuencia. Sin embargo, la constante f y las condiciones de distribución de flujo magnético uniforme (máximo dos aproximaciones) pe = ke × Bmax2, donde PE de pérdida de sobrecorriente, constantes del material ke.
Resistencia a la pérdida de 3 núcleos
pérdida de histéresis y la relación de exceso de corriente en conjunto, producen una buena aproximación pérdida en el núcleo.
Pe = ke × Bmax2 + kh × Bmax1.6 ≒ α × φmax2 flujo φmax y es proporcional a la tensión de V1max, α es un coeficiente, por lo tanto :. Pe => V12max, V1 es la tensión de entrada.
Aunque esta es una aproximación bastante aproximada, nos permite simular la pérdida del núcleo como una resistencia en paralelo RC en el bobinado primario, como se muestra en la Figura 2.
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Para reducir las pérdidas en el núcleo, utilizamos materiales de alta impedancia (como materiales de ferrita) o utilizamos un tipo de construcción central que puede resistir el flujo de sobrecorriente.
Resistencia a la bobina
El cable que típicamente se utiliza para enrollar una bobina de transformador será una resistencia de valor distinto de cero. Ocurrirán pérdidas en cada bobinado. Este efecto, incluido en un circuito equivalente simple, requiere que se agregue una resistencia en serie a En cada bobina.
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Para reducir la pérdida de la bobina, corremos el riesgo de utilizar un cable de gran radio o reducir el número de vueltas. Rp, Rs se usa para representar la resistencia primaria del devanado.
Flujo de fuga
Debido al transformador y otras bobinas de acoplamiento, también se debe tener en cuenta la influencia del campo magnético generado por la segunda bobina u otras bobinas en la primaria. La inductancia causada por el efecto del acoplamiento de flujo entre las dos bobinas se denomina inductancia mutua.
Suponemos que el núcleo alrededor de los dos conjuntos de bobinas en el caso. En circunstancias normales, los dos lados del flujo de la bobina no son exactamente iguales, ya que existe algún flujo de fuga, como se muestra en la Figura 4:
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De la ley de Ampere llegamos a:
φ12 = a (N1i1 + N2i2) φ11 = b = c N1i1φ22 N2i2, φ representa un flujo magnético, N indica el número de vueltas, i denota una corriente. donde a, b, c se usa para representar la constante proporcional real.
De la ley de Faraday, aprendimos:
V1 = N1 × d / dt x (φ11 + φ12) y V2 = × N2 d / dt x (φ22 + φ12),
V1 = 'N12 (a + b) x di1 / dt' + N1N2a × ED2 / dt y V2 = 'N22 (a + c) x ED2 / dt' + N1N2a × di1 / dt
Dibujar:
La inductancia primaria del devanado primario se puede expresar como: Llp = N12 (a + b) y Lls = N22 (a + c)
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Consideremos en primer lugar la bobina primaria, donde a, b, c representa el término real como el AN12 constante proporcional sobre la inductancia de fuga de flujo descuidado a considerar la bobina, la fuga de flujo magnético en nombre BN12 (por ejemplo: 'inductancia de fuga '). por lo tanto, para incluir el efecto de la inductancia de fuga del circuito equivalente, podemos añadir un inductor en serie con una bobina sobre. como se muestra en la Fig. 5, el mismo se aplica a la bobina secundaria. orden de los factores afectan a la inductancia de fuga que comprende aproximadamente Habilidades de línea y geometría del núcleo.
Capacitancia de distribución
La estructura de devanados del transformador aparente, producirá una capacitancia material epoxi distribuida, las capacitancias principalmente por la geometría de devanado, la constante dieléctrica del material del núcleo material de encapsulación y otras decisiones (tales como el embalaje del producto para el caso donde la energización entre la capa inferior o con Cinta de PTFE aislada entre las bobinas).
Los efectos de segunda capacitancia se deben a la capacidad entre el número de vueltas y el número de vuelta adyacente causado. Aunque tal pequeña influencia sobre la relación de capacitancia de un paralelo (y por lo tanto toda la capacitancia se resta) en serie entre la bobina. Para simular este distribuido devanado capacitancia, podemos cargar un condensador agrupados a través de las bobinas de transformador cada grupo por el circuito equivalente mostrado en la Fig. 6. la Fig CDP, distribución CDS representante devanado etapa capacitancia distribuida primaria.
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Capacitancia de bobinado
La estructura del transformador, dos adyacentes devanado producirá una capacitancia (CWW en la Fig. 7) entre los devanados. Esto depende principalmente del tamaño de la capacitancia de la geometría de devanado, la constante dieléctrica del material del núcleo del transformador y otros materiales de embalaje determinado en comparación con el transformador distribuido capacitancia, la capacitancia es a menudo muy pequeña. solo es en efecto cuando una mayor frecuencia de corte es mayor que el transformador para ver (ver explicación detrás de la respuesta en frecuencia del transformador).
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Conclusión
Conjuntamente con todas las no idealidades descritas anteriormente, obtenemos el circuito transformador equivalente general de la Figura 8.
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Descripción del símbolo:
V1, V2 ese voltaje de entrada y salida;
N representa el número de vueltas;
Cww dijo que la capacitancia entre los devanados;
CDP, CDS representa la distribución primaria de la capacidad de devanado;
Rp, Rs representa la resistencia del devanado primario;
Rc representa la resistencia paralela en la bobina primaria;
Lm representa la inductancia primaria.