Jump to content
brainfog

Высоковольтный импульсный трансформатор

Recommended Posts

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.

1.png

TEK00007.PNG

C058438A2(1).pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

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).

Share this post


Link to post
Share on other sites
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".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Технология Maxim Integrated nanoPower: когда малый IQ имеет преимущества

При разработке устройств с батарейным питанием важно выбирать компоненты не просто с малым потреблением, но и с предельно малым током покоя. При этом следует обратить внимание на линейку nanoPower производства компании Maxim Integrated. В статье рассмотрено их применение на примере системы датчиков беспроводной оконной сигнализации.

Подробнее

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Смотрите схемы УЗ-ванн.

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Платы Nucleo на базе STM32G0: чего можно добиться с помощью связки Nucleo и Arduino

Платы Nucleo и платы расширения X-NUCLEO от STMicroelectronics можно интегрировать в платформу Arduino с помощью библиотеки STM32duino. Связка плат Nucleo и платформы Arduino, и наличие готовых библиотек – представляет удобный инструмент для создания прототипов и конечных приложений в условиях ограниченного времени. Статья содержит пошаговые инструкции по установке библиотек и запуску примеров для Nucleo.

Подробнее...

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Господа ну помогите!

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
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.

Edited by _VN_

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...