Перейти к содержанию

Сильный нагрев импульсного трансформатора


Рекомендуемые сообщения

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.

Изменено пользователем SolderingIronMen
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

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

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

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

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?

Изменено пользователем SolderingIronMen
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

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

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Изменено пользователем Vslz
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Изменено пользователем SolderingIronMen
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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!

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

ошибаешься, я снимаю киловатт и более в закрытом корпусе без ветродуя на частоте 90кГц, но в косарике

PA190039.JPG

Изменено пользователем oleg1ma
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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...

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Изменено пользователем SolderingIronMen
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...