Высоковольтный импульсный трансформатор

[brainfog]

Прошу прощения, возможно задаю вопросы, тысячу раз заданные. Просьба понять, простить и помочь.

Необходимо рассчитать трансформатор для возбуждения пьезокерамического излучателя.

Схема возбуждения излучателя на рисунке.

Напряжение на первичной обмотке 500 В.Сигнал Shot - это прямоугольные импульсы. Длительность импульса tи=50мкс, частота следования f=2Гц.

Магнитопровод - тороидальный, состоит из 3-х колец C058438A2, материал HighFlux (насколько понял это порошковое железо). Выбрал такой из-за высокой температуры эксплуатации - до 150С. По документации на сайте производителя задался приращением индукции 0,7Тл. Площадь сечения магнитопровода 6*10^(-4) м2

На излучателе необходимо получить близкий к прямоугольному импульс, амплитудой U2=2000В. Емкость излучателя Ск=50нФ

Рассчитав "в тупую" количество витков первички

N1=(500*50*10^(-6))/(0,7*10^(-4))=59

Намотал первичку N1=60. количество витков во вторичке N2=N1*(2000/(500*0,9))=266 намотал с запасом. Обе обмотки ПЭТВ-2 диаметром 0,315.

Нагрузил трансформатор на излучатель, снял осциллограммы: на резисторе R3 ("форма тока на первичке", 1-й канал осциллографа), на стоке (2-й канал), сигнал Shot (3-й канал), выход трансформатора (4-й канал).

При расчетном значении емкости С1=СкU2^2/U1^2=0.8=1мкФ  с двукратным запасом т.е. при С1=2,2мкФ, максимальное напряжение на выходе получается U2=1,55 кВ

При этом напряжение на вторичке  U2=1,93 кВ, на приведенной осциллограмме получается при С1=4,4мкФ.

Насколько я понимаю трансформатор насыщается. Так как ток первички поднимается до 6/0,2=30А за примерно 4 мкс.

Прошу помочь в расчете трансформатора. Что я не так делаю? как оптимально рассчитать трансформатор в данном случае? Возможно ли сделать так, чтобы он не насыщался?  Хочется уменьшить С1=2,2мкФ  и при это получать 2000(плюс минус 100В) на излучателе.

C058438A2(1).pdf

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Falconist]

Да, скорее всего, магнитопровод насыщается из-за отсутствия в нем зазора.

На кольцах без зазора можно ваять только двухтактные схемы возбуждения. При том крайне желательно, чтобы переменное напряжение возбуждения не имело постоянной составляющей (обе полуволны должны быть строго симметричны).

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[BARS_]

27 минут назад, brainfog сказал:

выбрал такой из-за высокой температуры эксплуатации - до 150С.

А надо было в соответствии с типом схемы. Хотя, вроде как, указано, что для флайбека оно подходит. 

 

38 минут назад, brainfog сказал:

Рассчитав "в тупую" количество витков первички

Для расчета на сайте есть проги "Старичка".

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[brainfog]

3 часа назад, Falconist сказал:

Да, скорее всего, магнитопровод насыщается из-за отсутствия в нем зазора.

На кольцах без зазора можно ваять только двухтактные схемы возбуждения.

Highflux - материал с распределенным зазором. Такой нельзя применять?

3 часа назад, BARS_ сказал:

А надо было в соответствии с типом схемы. Хотя, вроде как, указано, что для флайбека оно подходит

Ну как я думаю, моя схема больше похожа на прямоход. Какой магнитопровод нужно было выбрать для этого типа и для такой температуры окружающей среды?

3 часа назад, BARS_ сказал:

Для расчета на сайте есть проги "Старичка".

Хорошо попробую пересчитать

[Hambaker]

Либо двухтакт,либо толку не будет.Пьезоизлучатель-тот же конденсатор.

Смотрите схемы УЗ-ванн.

[brainfog]

11 часов назад, Hambaker сказал:

Либо двухтакт,либо толку не будет.Пьезоизлучатель-тот же конденсатор.

Смотрите схемы УЗ-ванн.

Просьба аргументировать почему. И что значит толку не будет? Я встречал схемы возбуждения излучателя однотактным преобразователем

Попробовал рассчитать в Forward от Старичка

Возникают следующие проблемы:

1. При добавлении магнитопровода в программу. Материал прописываю HighFlux. Выбираю форму R. Ставлю галочку Добавление в базу (ввод данных). ввожу эффективную магнитную проницаемость 125 и размеры с дататашита. При нажатии Добавить сердечник в базу проницаемость становится 2200, а материал изменяется на N87. Почему так происходит.

2. Программа не дает установить duty cycle меньше 0,001. В моем случае duty cycle=tи*f=50*10^(-6)*2=0,0001

3. Какой в моем случае рассчитать номинальный ток ( в выходных характеристиках)? Как его рассчитать? И какой минимальный ток?

Просьба подсказать, как решить эти проблемы

[brainfog]

Господа ну помогите!

Может мне какой резистор в цепи первички поставить или длительность импульса изменить. Совсем не понимаю что делать сейчас.

[brainfog]

Просьба удалить тему. Помощи не дождался  и вряд ли дождусь. Советы типа "для расчета есть прога Старичка" мне не нужны я это итак знаю.

[Falconist]

@brainfog , Вы Правила хоть читали?

[_VN_]

07.08.2019 в 18:06, brainfog сказал:

Напряжение на первичной обмотке 500 В.Сигнал Shot - это прямоугольные импульсы. Длительность импульса tи=50мкс

На основании чего задана длительность возбуждающего импульса? 

Желательно измерить любым методом резонансную частоту механического резонанса кристалла излучателя. Этих резонансов несколько и необходимый выбирается из чертежа излучателя. Обычно оптимальная частота обозначена в паспорте излучателя. 

Если длительность возбуждающего импульса больше оптимальной, то мощность на выходе излучателя будет уменьшаться.

Изменено 8 октября, 2019 пользователем _VN_

[brainfog]

Резонансная частота излучателя 13 кГц. То есть период примерно 80 мкс. Где-то читал, что для возбуждения излучателя нужен импульс в 2 раза меньшей длительности. То есть 40 мкс. На самом деле длительность я пробовал менять от 30 до 150кс при этом амплитуда не изменялась. Ну выбрал 50 мкс

[brainfog]

При этом напряжение на вторичке уменьшается с увеличением емкости излучателя, хотелось бы чтобы напряжение не менялось в диапазоне нагрузок 50...100нФ. До сих пор не понял, правильно ли выбрал материал и размеры магнитопровода. Я не понимаю, как определить мощность нагрузки и ток в ней. И как выбрать число витков в первичке, чтобы магнитопровод не насыщался.