Jump to content

Сильный нагрев импульсного трансформатора


Recommended Posts

Здравствуйте, уважаемые эксперты. Прошу Вашей помощи в решении проблемы теплового режима трансформатора импульсного БП. Блок собран и отлажен по собственной схеме, которую, к сожалению выложить в общий доступ не могу. Параметры БП: максимальное выходное напряжение 25 В, ток 20 А, мощность, соответственно, 500 Вт, рабочая частота 50 кГц. Топология: полумост, схема выпрямления: однополярная со средней точкой. Расчёт трансформатора проводился в программе уважаемого В. Денисенко, расчёты привожу ниже.

image.png.574d78b763a6402bdae9a2a9e68d5fbe.png

Реальные обмоточные данные незначительно отличаются от расчётных:

Обмотка I: 26 витков, провод 2 x 0.85 мм.
Обмотка II: 9 витков, провод 4 x 0.85 мм. 
Обмотка III: 9 витков, провод 4 x 0.85 мм.

Все значения входных и выходных напряжений и токов соответствуют расчётным. Если нужно, могу выложить необходимые осциллограммы.

ПРОБЛЕМА состоит в том, что после 30 минут работы БП на максимальной мощности обмотки трансформатора нагреваются до температуры примерно 130 градусов и происходит оплавление лака, которым покрыт трансформатор. В остальных режимах работы проблем не наблюдается. Путём экспериментов удалось выяснить, что на трансформаторе при этом рассеивается около 18 Вт мощности.

Помогите, пожалуйста, разобраться в чём причина сильного нагрева, и пути решения данной проблемы.

Edited by SolderingIronMen
Link to comment
Share on other sites

23 минуты назад, SolderingIronMen сказал:

25 В, ток 20 А, мощность, соответственно, 500 Вт ...

на трансформаторе при этом рассеивается около 18 Вт

Ну и посчитайте. КПД трансформатора 97%. Вполне хороший результат. :)

Нагрев можно немного уменьшить, если применить трансформатор с большей габаритной мощностью. Можно добавить сечение обмоток, добавив жилки (снизить плотность тока). Но за 98% КПД всё равно вряд ли получится вылезти. Ну или применить обдув. По-другому - никак. Куда-то ведь эти 20 Вт отводить надо.

Link to comment
Share on other sites

Химические элементы FANSO EVE Energy для питания беспроводных датчиков
Литиевые батарейки различного химического состава и разных типоразмеров широко используются в беспроводных датчиках систем сбора данных, промышленной автоматики и систем умного дома. И в любом из многочисленных вариантов использования беспроводных датчиков основными требованиями к их работе являются автономность и бесперебойность функционирования.
Главным условием, гарантирующим такую работу, является правильный выбор элемента питания для датчика.

Подробнее >>

4х0,85 мм меньше, чем 5х0,8 мм, указанные в программе.

а также неизвестно, как наматывался трансформатор.

Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Когда на русском форуме переходят на Вы, в реальной жизни начинают бить морду.

Link to comment
Share on other sites

Сравнительное тестирование алкалиновых батареек POWER FLASH 

В потребительском и промышленном сегментах российского рынка химических источников тока имеется множество щелочных (алкалиновых) батареек различных производителей и ценовых категорий. Но велика ли разница в их качестве?

Провели небольшой сравнительный тест, чтобы понять, могут ли источники тока POWER FLASH эффективно заменить продукцию таких известных производителей, как Duracell и GP, вычислить, чему равна стоимость одного часа работы батареек, а также сравнить полученные данные со значениями, указанными в технической документации.  Подробнее>>

Всем спасибо за ответы.

12 часов назад, Lexter сказал:

Нагрев можно немного уменьшить, если применить трансформатор с большей габаритной мощностью.

5 часов назад, musa56 сказал:

Не маловато ли для 20А

Ок, но ведь ошибки в расчётах быть не должно. Программа предложила обмоточные данные для данных габаритов сердечника. Плотность тока (5 А/мм кв.) выбрана для естественного охлаждения, не для обдува. Неужели программа допускает нагрев до 130 градусов нормальным условием работы?

Edited by SolderingIronMen
Link to comment
Share on other sites

Новые источники питания на DIN-рейку класса High End от MORNSUN
Компания MORNSUN разработала новую линейку ИП с креплением на DIN-рейку класса High End. Линейка состоит из двух семейств однофазных ИП, различающихся функционалом (LIMF и LIHF) и одного семейства на трехфазное напряжение (LITF). У всех этих ИП печатная плата с компонентами имеет лаковое покрытие. Продукция работоспособна в температурном диапазоне -40...85ºС (для однофазных) и -30...70ºС (для трехфазных). Кроме того, однофазные ИП соответствуют требованиям ATEX и могут использоваться во взрывоопасных зонах. Семейство LIMF имеет стандартный функционал (ККМ, сухой контакт реле, 150% перегрузочная способность), а семейство LIHF – максимальный функционал с доп. функциями селективной защиты (SFB) и возможностью дистанционного управления (может заменить серию QUINT от Phoenix Contact).

Подробнее >>

1 час назад, Starichok сказал:

4х0,85 мм меньше, чем 5х0,8 мм, указанные в программе.

а также неизвестно, как наматывался трансформатор.

Во-первых, спасибо за Вашу программу, очень помогающую в расчётах!

Во-вторых мы пробовали домотать ещё одну обмотку 9+9 витков проводом 0,85 мм и соединить её с существующей. Это практически не повлияло на результат.

Порядок намотки ниже. На обмотку IV не обращайте внимания - она не силовая.

image.png.48b41f1cde1d709c75147859e1442d54.png

Link to comment
Share on other sites

вангую, обмотки 2+3 эта та самая обмотка из расчета 8+8вит. с отводом от середины....
ТС вас не смущает, что одна полуобмотка по вашим выкладкам короче другой на 6см , что грит о заведомо неправильной намотке и как итог подмагничиванию магнитопровода

Link to comment
Share on other sites

трансформатор намотан не правильно.

первичку надо разделить на 2 части по 13 витков.

мотаем так:

первая половина первички.

ВСЯ вторичка в 8 проводов.

вторая половина первички.

 

подмагничивания там не будет. а вот при намотке всей первички сразу из-за эффекта близости сопротивление обеих половин вторички и первички будет гораздо выше, в связи с чем и нагрев обмоток будет огромным.

Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Когда на русском форуме переходят на Вы, в реальной жизни начинают бить морду.

Link to comment
Share on other sites

Первый раз вижу настолько широкодиапазонный полумост. Это не может не сказаться на общей длине вторичной обмотки. Даже не смотря на скромные 5а/мм2, длинная обмотка будет иметь заметно большее омическое сопротивление.

И намотана по факту с превышением плотности тока.

Edited by Vslz
Link to comment
Share on other sites

1 час назад, Starichok сказал:

а вот при намотке всей первички сразу из-за эффекта близости сопротивление обеих половин вторички и первички будет гораздо выше, в связи с чем и нагрев обмоток будет огромным

А вот за эту подсказку спасибо! На скин-эффект у нас было подозрение, мы даже намотали вторую версию трансформатора с вторичкой более тонким проводом (8 x 0,6 мм), но это никак не помогло. Также измерили активные сопротивления обмоток: RI = 31 мОм, RII + RIII = 13 мОм. Т.е. для постоянных токов потери будут вообще мизерные, это подтвердилось экспериментом. А вот про эффект близости, честно говоря, не подумал. Когда будет готова новая версия по Вашему алгоритму - отпишусь по результатам.

41 минуту назад, Vslz сказал:

Первый раз вижу настолько широкодиапазонный полумост.

В принципе, БП и не рассчитан работу в таких пределах входного напряжения. Минимальную границу в 130 В поставил с запасом, так как на входном фильтре пульсации довольно большие при макс. мощности, а входную ёмкость сильно завышать нет возможности.

46 минут назад, Vslz сказал:

И намотана по факту с превышением плотности тока.

Что Вы имеете в виду?

Link to comment
Share on other sites

3 часа назад, SolderingIronMen сказал:

Неужели программа допускает нагрев до 130 градусов

нет, просто она не считает, какое тепловыделение будет в вашей обмотке, ее температуру, и не знает, сколько Ватт улетит в тепло. Программа для кольцевых трансформаторов - это как раз учитывает. Поэтому Вы сами должны это додумывать.

5 ампер на квадрат - не универсальная величина, а зависит от охлаждения обмотки, числа слоев, размеров сердечника. Иногда приходится снижать ее ниже 5.

Link to comment
Share on other sites

2 часа назад, Vslz сказал:

Первый раз вижу настолько широкодиапазонный полумост.

можно подумать, что ты ни разу не видел комповые БП. в них точно такой же диапазон по входному напряжению.

 комповых БП при нормальном питании 220 Вольт ширина импульса примерно 25%.

если сделать пересчет на 45%, которые максимально дает тл494, то получим примерно 120-125 Вольт минимального питания.

Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Когда на русском форуме переходят на Вы, в реальной жизни начинают бить морду.

Link to comment
Share on other sites

34 минуты назад, Starichok сказал:

45%, которые максимально дает тл494, то получим примерно 120-125 Вольт минимального питания.

Никаких 125В и близко не получится. Стабилизация пропадет гораздо раньше. Реальный минимум по сети - выше 160-180В с номинальной нагрузкой в зависимости от емкостей по высокой стороне. Емкости просаживают.

Link to comment
Share on other sites

Цитата

RII + RIII = 13 мОм

А Вы посчитали какая мощность будет рассеиваться при вых. токе 20А? И не удивляйтесь, что при такой рассеиваемой мощности такой малый объем провода в условиях весьма приличной термоизоляции будет нагреваться до температуры оплавления лака. Не говоря уже о скин-эффекте при диаметре провода 0.85.

Link to comment
Share on other sites

2 часа назад, Cad сказал:

А Вы посчитали какая мощность будет рассеиваться при вых. токе 20А?

Если Вы имеете в виду режим постоянного тока, то да посчитали: PII = PIII = 20 А * 13 мОм / 2 = 130 мВт. И не просто посчитали, а подали аналогичную мощность (+ мощность потерь первичной обмотки) от источника постоянного тока на обмотки трансформатора и убедились, что он практически не греется. Значит, на активном сопротивлении по постоянному току потери мизерные.  Нагрев до 130 градусов происходил только после подачи мощности в 18 Вт.

Edited by SolderingIronMen
Link to comment
Share on other sites

@SolderingIronMen , я предпочитаю считать по закону Ома, т.е. ток в квадрате умноженный на сопротивление. Только тогда это будет мощность, а не напряжение.

Или если хотите по Закон Джоуля-Ленца (Q = I² • R • t) ко-во теплоты, где t – время воздействия.

Link to comment
Share on other sites

22 часа назад, SolderingIronMen сказал:

после 30 минут работы БП на максимальной мощности обмотки трансформатора нагреваются до температуры примерно 130 градусов и происходит оплавление лака, которым покрыт трансформатор. В остальных режимах работы проблем не наблюдается. Путём экспериментов удалось выяснить, что на трансформаторе при этом рассеивается около 18 Вт мощности.

Помогите, пожалуйста, разобраться в чём причина сильного нагрева, и пути решения данной проблемы.

сами ответили на свой вопрос

раз при меньшей мощности проблем не наблюдается, то нужно немного уменьшить плотность тока для максимальной нагрузки, увеличить сечение вторички, а так-же первички, в проге поставьте 3.5а и радуйтесь жизни.

Link to comment
Share on other sites

с etd44 500Вт без ну очень сильного обдува не снять :rake: хоть обперематывайся

слабоумие и отвага

внимание! все трюки выполнены профессионалом! не пытайтесь повторить это дома!

Link to comment
Share on other sites

Ещё пара "глупых" соображений, но на всякий случай всё-таки озвучу:

09.09.2021 в 00:36, SolderingIronMen сказал:

Блок собран и отлажен по собственной схеме, которую, к сожалению выложить в общий доступ не могу.

А не в ней ли дело? Форму тока в первичке смотрели?

И второе - сердечник случайно не с зазором попался? При сборке это можно не заметить...

Link to comment
Share on other sites

09.09.2021 в 23:23, Cad сказал:

я предпочитаю считать по закону Ома, т.е. ток в квадрате умноженный на сопротивление.

Прошу прощения, непростительно ступил. Должно быть так: PII = PIII = (20 А)^2 * (13 / 2 мОм)  = 2600 мВт. В реальности, средняя мощность немного меньше, т.к. в момент, когда оба ключа ключа закрыты и ток делится поровну между обмотками II и III, мощность определяется так: PII = PIII = (20 А / 2)^2 * 13 мОм  = 1300 мВт.

10.09.2021 в 12:21, Lexter сказал:

А не в ней ли дело? Форму тока в первичке смотрели?

Да, смотрели. Ничего необычного. Макс. амплитуда тока около 6,5 А, как и в расчётах. Ток симметричный, постоянной составляющей нет. Можем снять и выложить сюда, если нужно.

10.09.2021 в 12:21, Lexter сказал:

И второе - сердечник случайно не с зазором попался?

Нет, при заказе выбирали без зазора. Визуально также прилегание полное.

Edited by SolderingIronMen
Link to comment
Share on other sites

42 минуты назад, SolderingIronMen сказал:

PII = PIII = (20 А)^2 * (13 / 2 мОм)

а откуда взялось деление на 2?

Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Когда на русском форуме переходят на Вы, в реальной жизни начинают бить морду.

Link to comment
Share on other sites

И откуда взялись 20А - это же величина тока выхода, а не тока обмотки ;). Это амплитуда тока обмотки, без учета треугольной составляющей тока дросселя.

Link to comment
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
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
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...
 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...