Jump to content

Экранирование ближнего магнитного поля


shaxel
 Share

Recommended Posts

Искал и читал много разных статей. Особенно запомнилась вот эта:
http://dl2kq.de/ant/kniga/44e.htm
Предложенная статья очень хорошая, раньше ее не видел. Максимально доступно объясняется.

Link to comment
Share on other sites

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

Posted (edited)

Купил 5 дросселей вот таких. Соединил параллельно, т.к. требуется около 2 мкГн. Общий действующий ток около 8А. получается по 1,6А на дроссель, частота 784 кГц. Короче они раскалились меньше чем за 20 секунд. Наблюдал напряжение на первичной емкости, сначала оно медленно падало по мере нагрева, потом резко упало до примерно половины от первоначального. Дроссели нельзя было взять руками, были очень горячими. Прикол в том, что в даташите ничего про частотные характеристики или материал не написано.

П.С. пересчитал ток более точно, общий действующий получился 9,92А, общий амплитудный 14А.

werwerw.jpg.a692a161f9628aaffd3ee4d37ef5ef67.jpg

data.pdf
 

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

В 17.05.2024 в 10:21, shaxel сказал:

поэтому будет очень большое рассеяние

Сделайте композитный магнитопровод для тороидальной катушки, как я вам предлагал ранее. Вам всего то нужна проницаемость в несколько раз больше воздуха. То, что в итоге будет сифонить промеж витков, экранировать гораздо легче, чем пытаться изолировать открытую обмотку, в которой циркулирует весьма приличная мощность.

Link to comment
Share on other sites

Особенности хранения литиевых аккумуляторов и батареек

Потеря емкости аккумулятора напрямую зависит от условий хранения и эксплуатации. При неправильном хранении даже самый лучший литиевый источник тока с превосходными характеристиками может не оправдать ожиданий. Технология, основанная на рекомендациях таких известных производителей литиевых источников тока, как компании FANSO и EVE Energy, поможет организовать правильный процесс хранения батареек и аккумуляторов. Подробнее>>

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

Posted (edited)

Подумаю. Тут экспериментов с более нужными деталями хватает. А возиться с порошком в слепую как то пока не хочется. Вообще не думал что такая проблема с силовым дросселем будет. Может быть проще будет на кольцах штук 5-10 параллельно подключить. Или оставлю вообще без экрана. В принципе приемлемо работает, но излучает сильно и приходится располагать так, чтоб рядом металлических частей не было.

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

Секреты депассивации литиевых батареек FANSO EVE Energy

Самыми лучшими параметрами по энергоемкости, сроку хранения, температурному диапазону и номинальному напряжению обладают батарейки литий-тионилхлоридной электрохимической системы. Но при длительном хранении происходит процесс пассивации. Разберем в чем плюсы и минусы, как можно ее избежать или уменьшить последствия и как проводить депассивацию батареек на примере продукции и рекомендаций компании FANSO EVE Energy. Подробнее>>

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

Posted (edited)
20 часов назад, shaxel сказал:

Купил 5 дросселей вот таких. Соединил параллельно,

А кто Вам обещал, что результрующая индуктивность окажется в пять раз меньше, а токи распределятся равномерно по всем дросселям?

Что получается при параллельном соединении - у Вас индуктивность не идентичная и реактивное сопротивление обмоток соответственно тоже разные, соответственно ток через меньшую индуктивность и меньшее активное сопротивление будет бОльшим, что приведет к разогреву сердечника, а разогрев сердечника приведет к снижению магнитной проницаемости и снижению значения индуктивности этой и без того малой индуктивности, что приведет к еще бОлшему току через эту индуктивность и еще бОльший её разгрев и еще бОльшее снижение суммарной индуктивности. Это лавинообразный процесс. параллельно включать дроссели можно лишь теоретически, а практически всегда получите проблемы. Если расчет требует дроссель 2 мкГн, то и ставить нужно дроссель именно на 2 мкГн, а не параллелить то что имеется в столе...  Все эти магнитные материалы "боятся" разогрева, который коренным образом меняет их магнитные свойства! И если у Вас ожидаемый ток в цепи составляет 8 А, то дроссель нужно искать как минимум на 16 А (А лучше вообще на 20 А)! Только в этом случае  вы не попадете на разогрев и последующую деградацию сердечника.

И еще! Ток в цепи дросселя любого импульсного преобразователя не синусоидальный, а импульсный и скважность импульсов вовсе не всегда равно 2-м, а это значит, что в цепи дросселя протекает не только ток с частотой 487 кГц, но и постоянная составляющая этого тока! А это значит, что сердечник Вашего дросселя работает в режиме постоянного подмагничивания, что так же резко меняет магнитные свойства сердечника в сторону уменьшения индуктивности! Это тоже нужно учитывать при выборе дросселя и его сердечника!

Edited by DMB123
Link to comment
Share on other sites

Я не пойму в чем проблема посчитать кольцо. За вас (из-за хамства) считать нет желания.

Нет денег на кольцо, но охота экспериментировать - отклоняющая система ЭЛТ.

Link to comment
Share on other sites

Posted (edited)
3 часа назад, DMB123 сказал:

И еще! Ток в цепи дросселя любого импульсного преобразователя не синусоидальный, а импульсный

Не первый раз слышу что ток треугольный, в даташитах на мосфеты вижу что он треугольный, но нигде не видел, и ни кто не привел теоретического обоснования. Почему он должен быть треугольным? Ведь имеется переходный процесс установления тока через индуктивность. Фронт нарастания будет представлять из себя четверть синусоиды. Это было практически проверено, есть осциллограмма. Вечером ради интереса посмотрю ток в первичной цепи, хотя уверен на 100% что там будет синусоида, может минимально искаженная.
Еще стоит учесть, что у меня нет регулировки мощности. Преобразователь работает на частоте резонанса на постоянную нагрузку. Еще замечу что у меня резонансный мостовой преобразователь.

Кстати, вот нашел форму тока (снимал напряжение на резисторе) в моей схеме когда RLС первичной цепи были подключены все последовательно. Сейчас же у меня LC последовательно, R параллельно С.

cur-1.jpg.d95b64d2561e4b2aaee41979b49d2d2d.jpgcur-2.jpg.a1962c8b477b75e64402226d4687eb21.jpg

П.С. Я не знаю в принципе откуда может взяться ипульсный или треугольный ток при коммутации индуктивности к источнику постоянного напряжения. Может фронты открытия транзисторов сопоставимы по длительности с четвертью периода? Я всегда старался добиться минимальных фронтов открытия и закрытия мосфетов и свести эффективный дед-тайм в ноль. Никогда не возникало проблем с синусоидальностью тока, даже на 1 МГц. на приведенных картинках период около 910 нс, четверть периода 227 нс, эффективный фронт открытия и закрытия мосфетов по 25 нс.

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

2 часа назад, shaxel сказал:

и ни кто не привел теоретического обоснования. Почему он должен быть треугольным?

Потому, что для индуктивности U = L * (dI/dt) если грубо, а точнее: ток в индуктивности пропорционален проинтегрированному приложенному напряжению. Прямоугольные импульсы подал - треугольную форму тока получил.

Link to comment
Share on other sites

Posted (edited)

Эта формула для самоиндукции. Я могу прислать осциллограмму коммутации индуктивности на постоянное напряжение, там синусоида. Это факт.

Хотя знаете, я тут наверное ошибаюсь. Я всегда работал с последовательно: индуктивность и емкость. Тут признаю, наверное ошибся.

Но тем не менее у меня резонансный преобразователь с индуктивностью и емкостью последовательно в первичной цепи.

Короче, нашел я какой-то крутой даташит на американские сердечники из распыленного железа, там куча графиков данных и методик расчета потерь. Пришел к выводу что мне надо 2 кольца 26.9*14.5*11.1 параллельно с μ = 10  по 17 витков в каждом. Потери по пару ватт от силы на материале на рабочей частоте. Надо еще прикинуть чем мотать и посмотреть потери на меди. Навреное даже тупо  ради эксперимента закажу эти кольца.

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

14 минут назад, shaxel сказал:

Потери по пару ватт от силы на материале на рабочей частоте.

Хаха. Вы вообще реактивную мощность в вашей системе считали? Как вам цифра?

17 минут назад, shaxel сказал:

с индуктивностью и емкостью

Даже интересно посмотреть на эту емкость :)

Link to comment
Share on other sites

24 минуты назад, shaxel сказал:

2 кольца 26.9*14.5*11.1 параллельно с μ = 10  по 17 витков в каждом.

Как же вы собираетесь запихнуть туда 17 витков вашего импровезированного литцендрата.

Link to comment
Share on other sites

Posted (edited)
20 минут назад, Mike_Solo сказал:

Вы вообще реактивную мощность в вашей системе считали? Как вам цифра?

Если честно - не считал. В методике из даташита учитывается приложенное к дросселю действующее значение синусоидального напряжения, кроме остальных параметров.

12 минут назад, korsaj сказал:

Как же вы собираетесь запихнуть туда 17 витков вашего импровезированного литцендрата

А кто сказал что будет наматываться самодельным литцендратом? Он ушел в мусорку практически сразу после замера омического на рабочей частоте. Это если самодельный свитый из эмальпровода имеется в виду.

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

10 минут назад, shaxel сказал:

Если честно - не считал.

Это зря, прикиньте, она вам понравится.

11 минут назад, shaxel сказал:

В методике из даташита учитывается приложенное к дросселю действующее значение синусоидального напряжения

И сколько же вы туда вводили?

Link to comment
Share on other sites

Posted (edited)

У меня реактивное индуктивности на частоте = 10,15 Ом
Суммарное сопротивление параллельных емкости и резистора (эквивалент нагрузки) = 9,15 Ом
На емкости осцилограмма показывает сейчас 140-150 В амплитудного (в зависимости от настройки)
По сути примерно пополам падает на индукторе и остальной теме. Вводил по 50 В RMS на кольцо, т.к. 2 параллельно и падает пополам на кольцах.
Понятно, что не супер точный расчет. Итого по 1,5 Ватт на кольцо получилось, это потери чисто на объеме материала кольца на частоте. Надо еще на меди обмотки прикинуть, благо есть прибор и можно точно определить.

П.С.
Короче дома еще раз посчитаю по даташиту максимально точно.

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

26 минут назад, shaxel сказал:

На емкости осцилограмма показывает сейчас 140-150 В амплитудного (в зависимости от настройки)
По сути примерно пополам падает на индукторе и остальной теме. Вводил по 50 В RMS на кольцо, т.к. 2 параллельно и падает пополам на кольцах.

Понял следующее: на нагрузке (которая представляет из себя параллельно соединенные емкость и резистор) вы видите 150В.
Так я вам скажу на индуктивности будет не меньше. Это легко проверить, поменяв местами нагрузку и индуктивность.
Потом, с какой стати вы делите напряжение пополам на параллельно включенных индуктивностях? За такое на уроке физики ставят 2.
Напряжение полное, на каждой, это ток в них пополам делится.
При заданных кратких условиях (2 мкГн, 20 А, 800 кГц) реактивное сопротивление индуктивности (и конденсатора) около 10 Ом, что дало мне основания полагать реактивную мощность порядка 4 кВАр. Дохрена вообще-то. Если вы верно измерили, то и 150 В на согласованной ёмкости нагрузки как бы тоже не шуточки - 2.25 кВАр. Почему я и поинтересовался конденсатором, не всякий такое выдержит.

Link to comment
Share on other sites

5 часов назад, shaxel сказал:

Еще замечу что у меня резонансный мостовой преобразователь.

Напоминание о постоянной составляющей тока дросселя касалось импульсных преобразователей, а в резонансном преобразователе, тем более в мостовом, действительно, постоянная составляющая может и отсутствовать, но он и не является в прямом смысле импульсным...

Link to comment
Share on other sites

3 часа назад, shaxel сказал:

Пришел к выводу что мне надо 2 кольца 26.9*14.5*11.1 параллельно с μ = 10  по 17 витков в каждом.

Не ищите никому не нужные проблемы на свою ... с параллельным включением дросселей на сердечниках! Неравномерность распределения тока в дросселях (неравномерность нагрева железа) приведет к разбалансировке значений индуктивности, а соответственно и к неконтролируемому изменению суммарной индуктивности и через некоторое время работы, режим работы Вашего устройства "поплывет"! Тем более, что Вы экспериментируете с резонансным устройством, режим работы которого сильно зависит от стабильности параметров резонансного контура! Даже если Вам удастся запустить этот преобразователь, стабильно работать при использовании параллельных дросселей в резонансном контуре он не будет... 

Link to comment
Share on other sites

Posted (edited)
16 часов назад, Mike_Solo сказал:

Если вы верно измерили, то и 150 В на согласованной ёмкости нагрузки как бы тоже не шуточки - 2.25 кВАр. Почему я и поинтересовался конденсатором, не всякий такое выдержит.

Что-то не то тут посчитано. Чтобы внести ясность, расскажу про саму схему мостового преобразователя, в котором используется обсуждаемый дроссель. Сразу скажу, не специалист, по этому к рисункам и конструкции требования соответствующие.
Питание - источник напряжения (батарея) 12,3 В
Частота работы строго фиксирована f = 784 кГц
Нагрузка почти чисто омическая строго фиксирована R=140,7 Ом
sc.jpg.8c973f24ab8a87cbdd047c5dff28b8bd.jpg

ff1.jpg.026a3a874e1e9c96711141d19720dde6.jpg

ff3333.jpg.5e26a1fc66094977bb0aa7d2cf718736.jpgЭ
Трансформатор - кольцо M1500HM3 45х28х12, 1:1
Плата была покрыта пластинами меди толщиной 0,5 мм для отвода тепла от мосфетов.
Сейчас греются только мосфеты и индуктор, немного драйвера, все остальное холодное как лед даже без обдува. При обдуве одним вентилятором все стабильно работает в течение часа, температура самого горячего элемента не более 50 градусов.
3i3.jpg.1c96b4cedda7bcef7891213fec8f9bbd.jpg
Вот напряжение на емкости.
UC.png.efec93d9a5b6c436e516bdfb46b5a378.png
Если считать что она заряжается и разряжатеся 2 раза за период и зная номинал в 20,2 нФ, реактивная мощность, проходящая через емкость равна Px = Ec*2f
Px = 242,6*10-6 Дж *2*784*103 = 380,4 Вт
Теперь считаем мощность на резисторе:
Полный импеданс Z=142,5 Ом
Полная мощность нагрузки  Po=(155/142,5/1,41)^2*142,5 = 84,8 Вт
Из них на резисторе выделяется в тепло (эффективная мощность) P=83,73 Вт
И на мизерной реактивке резистора болтается Px = 1,07 Вт

Вот осциллограмма потребляемого от батареи тока через безиндуктивный резистор 0,1 Ом
I = 9,2 А
20240514135525.png.8e39c4c0e35f96eec5e642e52dc40901.png

Вот сигнал на входной емкости питания. Раньше он был без пульсаций, но я заменил хорошие емкие электролит на другие, и пошли пульсации небольшие. Плохо что не свел это к прямой прямо в осциллографе. Сколько тут действующее напряжение? Допустим 11,8 В
Тогда потребляемая от батареи мощность P = 108,5 Вт
КПД = 78,15 % не много.
23,7 Вт уходит в паразитное тепло. Хз, мне кажется вся плата меньше греется, я бы сказал ну может 10-13 Вт максимум. Ну пусть погрешность измерений и расчета.
20240514135732.png.f4732bf225c422705947af003f17e2d4.png

Вот сигнал на индукторе. Не понятно что за ступенька, как будто сила тока в индукторе в нуле (в момент переключения ключей) мгновенно увеличивается на небольшую величину. Или как тут интерпретировать?
20240514135248.png.6eeeafdcd30e4c8692f369caf51d5c37.png
Если считать что через индуктор проходит реактивка емкости плюс мощность нагрузки, то полная мощность дросселя
P = 380,4 + 84,8 = 465,2 Вт. Ну плюс какая-то мощность потерь, допустим плюс 15 Вт еще.
Я так расчеты эти вижу....

Вот короткое видео в работе

 

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

Как хорошо, что подробно описали вашу задачу. Прежде всего:

2 часа назад, shaxel сказал:

реактивная мощность, проходящая через емкость равна Px = Ec*2f

Нет, она считается не так!
Q = U * I * sin θ  - где I = U / Xc = U / (2 * pi * f * C), а θ, понятно, 90 градусов - фазовый сдвиг между током и напряжением.

Хитрец вы, конечно - хотите 100+ Вт на нагрузке 140 Ом при питании 12 В, трансформатор сделали 1:1 - и поднимаете напряжение  резонансом в последовательном контуре! Ну так за это вы и платите: конской реактивной мощностью, которая в контуре гуляет.
Ступеньки на вершинах синусоиды - это как раз "подкачка" энергии в контур в момент переключения.

Нет у вас хороших решений в выбранной топологии и на этой частоте. Не раз уже предложили тор без сердечника, выбирать вам...

Задачей интересуюсь, так как напомнила она мне проект, в котором поучаствовал лет 30 назад. Заказчик хотел экономичный генератор для промышленного пьезокерамического преобразователя, нужно было порядка 200 Вт на частоте 20 кГц. Нагрузка - как бы емкость, но со свойствами резонатора, катушка получалась неприятно большая и с горячим ферритом внутри) Ни экономичности, ни компактности) Заказчик в итоге ушёл на магнитострикционные решения...

Link to comment
Share on other sites

50 минут назад, Mike_Solo сказал:

Нет, она считается не так!
Q = U * I * sin θ  - где I = U / Xc = U / (2 * pi * f * C), а θ, понятно, 90 градусов - фазовый сдвиг между током и напряжением.

И что Вы хотите сказать, что через мою емкость 121 кВт реактивки бегает?
Все она так считается. Что такое мощность (определение), это количество энергии одного вида, преобразованное в энергию другого вида за единицу времени. У меня единица времени - период, происходит 2 полных преобразования (емкость заряжается 1 раз одной полярностью, 1 раз - другой).
Энергию я посчитал, два раза на количество циклов умножил. Почему не так? По-моему через энергию почти всегда проще считать что бы то ни было.
 

1 час назад, Mike_Solo сказал:

Нет у вас хороших решений в выбранной топологии и на этой частоте

Это моя первая печатная плата, и первое собранное устройство. Понятно, что опыта нет, но тем не менее все более-менее нормально работает. Мосфеты с большим сопротивлением канала (20 мОм), заменю на более мощные, и с нагревом индуктора разобраться и все гуд, нормальный КПД будет.

Link to comment
Share on other sites

П.С.
Не знаю какое U в вашей формуле, я брал U действующее, то есть не 155, а 110В

Link to comment
Share on other sites

29 минут назад, shaxel сказал:

Q = U * I * sin θ  - где I = U / Xc = U / (2 * pi * f * C)

Это я ошибся в порыве наглядности, конечно же I = U / Xc = U * (2 * pi * f * C)
Всё правильно - 110 В действующего, 1216 ВА реактивной мощности.
Батарея конденсаторов хорошая, кстати.

33 минуты назад, shaxel сказал:

Все она так считается.

Как вам угодно можете считать))

35 минут назад, shaxel сказал:

с нагревом индуктора разобраться

Удачи!

Link to comment
Share on other sites

Posted (edited)
В 21.05.2024 в 10:20, DMB123 сказал:

Что получается при параллельном соединении - у Вас индуктивность не идентичная и реактивное сопротивление обмоток соответственно тоже разные, соответственно ток через меньшую индуктивность и меньшее активное сопротивление будет бОльшим, что приведет к разогреву сердечника, а разогрев сердечника приведет к снижению магнитной проницаемости и снижению значения индуктивности этой и без того малой индуктивности, что приведет к еще бОлшему току через эту индуктивность и еще бОльший её разгрев и еще бОльшее снижение суммарной индуктивности. Это лавинообразный процесс

Ну у меня тут другое видение. Не обязательно произойдет то что вы описали. Это термодинамический разгон, он может случиться, а может установиться термодинамическое равновесие. Хорошо, заменим 2 параллельных сердечника на один. Имеем 1 сердечник, который разогревается, проницаемость падает, ток растет, частота плывет. Все то же самое. В чем отличие? Только в разбалансировке, которая не имеет никакого значения.

Ладно. Какой все-таки крутой даташит у американцев. Всем советую посмотреть.
Итак, имеется как кандидат сердечник из порошкового железа
core.jpg.1af2c7294f54c75c419f5c6a738f006d.jpg
Как раз в даташите указано что такой материал применим для резонансных преобразователей.
mat.jpg.e924d2195f5f13bcf2efbb5e4e03f67c.jpg
Считаем сколько витков надо для требуемой индуктивности для одного сердечника
coil32.jpg.871e7d9b52fc9ac9ef37aae01f27abd7.jpg

В даташите есть формула для размаха индукции при синусоидальном токе на индукторе
RMS.jpg.02d4fdc48767e9c6cdac61dcd0110641.jpg

Там же есть крутой график потерь в материале в зависимости от этого размаха.
118310197_corlos.jpg.9f209d545db484dd1f563a2fb10ef1da.jpg

Считаем для 1, 2 параллельно и 3 параллельно индукторов потери в материале.
let.jpg.0058c8d992c8dc5768a6cff8f213de40.jpg

Для трех параллельно вообще нормальное значение.
Но! Чем больше сердечников будет, тем большая длина общей меди обмоток, надо смотреть суммарные потери. Постараюсь на днях провести измерения омических потерь на рабочей частоте на реальнх проводах, которыми буду наматывать.
Вот это я понимаю даташит! Хоть я ни черта не понимаю в ферритах, вроде посчитал все...

MICROMETALS.pdf

Edited by shaxel
Link to comment
Share on other sites

  • 3 weeks later...

Короче, купил я на Али 2 кольца таких. Понятно что характеристики, ожидаемо, будут хуже чем у американского оригинала, но зато стоят копейки и интересно прочекать. Есть возможность заказать оригинал Micrometals, может потом и куплю для сравнения.
Тем не менее, китайские кольца:
aasas.jpg.489c53fee609fccb02b8d8d2ca1692cf.jpg

У сборки из оригинала, по моим расчетам, должно быть в районе 60 мОм.
На днях подключу к схеме, посмотрю на нагрев, но уже представляется кипятильник.

П.С.
Сейчас используется дроссель из 17 проволок ⌀0,28 по лаку параллельно. Это минимальное достигнутое сопротивления из разных перепробованных намоток.
Работает хорошо.
d4.jpg.c60b70fd1803e47a8d4f0c7c6eb253bc.jpg

351295096_5.jpg.a1fb234f7ff8edace6a301b15daf2bf8.jpg

Edited by shaxel
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...