Расчет дросселя на трансформаторном железе: Power Electronics • Просмотр темы

Содержание

Power Electronics • Просмотр темы

медведёв писал(а):

valvol писал(а):

Для индуктивности 6.2мГн

...мне таки не понятно, почему все зациклились на такой большой индуктивности известного дросселя...
Разумеется, моделирование показывает, что индуктивность можно значительно снизить. Например, вполне работоспособен дроссель, имеющий индуктивность на два порядка выше резонансной индуктивности (10мкГ*100=1мГн). Однако, в конкретном случае, дроссель выполнен на обычном трансформаторном железе, которое абсолютно не рассчитано на частоту 15кГц. Он работает на этой частоте только благодаря своей большой индуктивности, которая обеспечивает небольшой размах индукции. Уменьшим индуктивность, значит увеличим размах индукции и пропорционально квадрату этого увеличения потери в сердечнике. При помощи симулятора этот эффект трудно проимитировать, т.к. нет адекватной модели стального сердечника для таких условий. В этом случае остаётся использовать дроссели проверенные на практике или в качестве магнитопровода использовать феррит. В последнем случае уменьшение индуктивности практически компенсируется увеличением сердечника. Плюс из-за увеличения пульсации тока растут потери во входном электролитическом конденсаторе фильтра. В результате получаем те же габариты при меньшей эффективности.
Форумчане, предпочитающие симулятору натурные испытания, и желающие оптимизировать свои сварочные источники, могут поэкспериментировать с дросселями на стальном сердечнике и с различной индуктивностью. Только убедительная просьба не мотать дроссели "на глазок". В этом случае можно легко насытить сердечник и получить искаженные результаты. Чтобы такого избежать, рассчитывайте свои дроссели по упрощенной методике представленной на сайте.

медведёв писал(а):

Может отделить мух от котлет и оставить трансу трансово, а воздушному реахтору реахторово?
Такой вариант не имеет габаритных преимуществ. Если дроссель и трансформатор интегрированы, то в первичной обмотке трансформатора протекает ток 93А. Если разделяем, то ток в первичке трансформатора снижается до 34А, но в резонансной дросселе повышается до 94А. Т.е. немножко уменьшаем трансформатор, но добавляем к нему ещё половину такого-же трансформатора. Что касается воздушного дросселя (реактора), то он проигрывает по габаритам дросселю с сердечником.

Определение длины воздушного зазора в сердечнике для дросселей и трансформаторов - Компоненты и технологии

Введение

Расчет сердечников дросселей и трансформаторов — этой темы, наверное, не удавалось
избежать тем, кто начинал работу в области
электроники. За прошедшие годы автору
приходилось рассчитывать десятки дросселей и трансформаторов различной частоты
и мощности, от единиц ватт до сотен киловатт, притом, что нужны были они, вначале,
в одном экземпляре.

Сегодняшняя действительность показывает, что среди методов расчета существует мода. В электротехнических расчетах вместо традиционных методов превалируют нечеткая
логика, нейронные сети, вейвлет-преобразование, резольвента Лагранжа и т. д. Хотя использование простых соображений, подобных такому «мощность сетевого трансформатора, в ваттах, равняется квадрату сечения
его сердечника, в сантиметрах» дает приемлемый, в большинстве случаев, результат, полезно убедиться в справедливости, разобраться в генезисе приведенной фразы и определить диапазон ее применимости.

Поэтому
автору импонируют результаты расчетов,
пусть проведенные с помощью сложнейших
алгоритмов, как в программах схемотехнического моделирования, но доведенные до
инженерного уровня.

Лучшие источники научно-технической
информации — не те книги, которые сейчас
издаются в отличном оформлении, а подчас
невзрачные, но под редакцией И. В. Антика,
имя которого стало синонимом качественного издания. Остаются полезными переводные книги зарубежных издательств, например, «Искусство схемотехники», или были
еще книги Воениздата, которые писали, наверное, лучшие специалисты страны. В большинстве новых книг отражено состояние техники 20–30-летней давности. Сегодня издается масса печатных ведомственных изданий,
например, вузовских сборников научных трудов, которые изначально рассчитаны для публикации работ студентов и аспирантов. Они
представляют интерес только для авторов.
Оперативный источник информации—научно-технические журналы, в частности, журнал «Компоненты и технологии», необходимый каждому практическому специалисту…

Стальной сердечник в катушках индуктивности применяется очень широко: в трансформаторах источников питания промышленной частоты и трансформаторах повышенной частоты, выходных трансформаторах
усилителей звуковой частоты, дросселях
фильтров, в катушках зажигания автомобильных, авиационных двигателей, контакторах, реле и других электромагнитных элементах радиоэлектронной аппаратуры.

В катушках индуктивности стальной сердечник с большим значением индукции насыщения используется для увеличения индуктивности. Однако наличие сердечника
придает катушке нелинейные свойства, которые ограничивают диапазон ее эффективного применения. В случае, когда через катушку протекает чрезмерно большой ток,
магнитный материал сердечника насыщается. Насыщение сердечника дросселя может
привести к повышению потерь в материале
сердечника. При насыщении сердечника его
относительная магнитная проницаемость
уменьшается, что приводит к уменьшению
индуктивности катушки.

В этих случаях сердечник катушки выполняют с воздушным зазором на пути магнитного потока катушки индуктивности. Это позволяет исключить насыщение сердечника, уменьшить потери мощности в нем, увеличить ток

катушки и обеспечить ряд других преимуществ.
Аналитический расчет воздушного зазора сердечника представляет нелегкую задачу, вследствие ненадежности исходных данных о магнитных свойствах стальных сердечников; таблицы изобилуют неточностями. Допуск на
величину исходных данных от производителей магнитных материалов обычно составляет ±10%. Для использования в практике инженерных расчетов катушки с сердечником
такая точность допустима, но аддитивная погрешность исходных данных возрастает.

Исследование магнитных свойств катушек
индуктивности с ферромагнитными сердечниками и диэлектрическим зазором стало эффективным лишь с применением PSpice-моделей и использующих эти модели программ
схемотехнического моделирования, например Micro-Cap [1, 2]. Программы схемотехнического моделирования позволяют с необходимой точностью определить все необходимые параметры катушек индуктивности
и магнитные параметры сердечника [3–7].

Причем магнитные параметры можно определять в различных координатах, в том числе и комбинированных.

Определение параметров


PSpice-модели сердечника

Для определения PSpice-параметров модели
сердечника используем программу Model 7.0.0,
приложение кMicro-Cap 7. Создание модели
стального сердечника основывается на оптимизации уравнения Джилса-Атертона (Jiles-Atherton), описывающего его магнитные
свойства, при инициализации исходных данных, установленных по умолчанию, и введенных данных для расчетных точек кривой
намагничивания [8]. Данные кривой намагничивания используются для расчета безгистерезисной кривой, построенной на основе
гиперболического котангенса.

Различные трансформаторные стали насыщаются при величине плотности потока
магнитной индукции примерно 1 Тл, насыщение всех ферритовых материалов происходит при величине примерно 400×10–3 Тл.
После инициализации расчета происходит
оптимизация решения уравнения ДжилсаАтертона и определяется ошибка аппроксимации кривой намагничивания.

На рис. 1 приведена кривая намагничивания стали Э42 (B vs H) и рассчитанные PSpice-параметры модели (Model Parameters) стального сердечника. Рассчитанная ошибка моделирования (Error) составляет 3,2%. Ошибка
моделирования характеризует «гладкость»
полученной кривой, любые «выпадающие»
исходные данные увеличивают ошибку.

Рис. 1. Исходные данные, кривая намагничивания и параметры PSpice-модели стального сердечника

При создании модели сердечника (core) ей
присваивается имя Part (только на латинице)
и указываются особенности, затем в таблице
(B vs H, Region) вводятся тройки чисел — Н,
В и область их существования. Величина Н
вводится в эрстедах (Oersteds), а величина
В — в гауссах (Gauss), область указывается
как 1, 2 или 3 квадрант (B vs H).

На рис. 1 показана кривая намагничивания
для сердечника, выполненного из ленты
стальной электротехнической, холоднокатанной, анизотропной (ГОСТ 21.427.4-78) отечественного производства.

При создании модели (табл. 1) нелинейного магнитного сердечника определяются следующие параметры — MS, ALPHA, A, C и K.

Заметим, что в параметрах модели используют смешанные MKS- или SI-единицы (A/м)
и CGS-единицы (см и см2).

Таблица 1. Определяемые параметры
PSpice-модели сердечника

Наименование Параметр Единицы измерения По умолчанию
MS Индукция насыщения A/м 400×10–3
A Параметр формы
безгистерезисной кривой
намагничивания
A/м 25
C Постоянная упругого смещения
доменных границ
0,001
K Постоянная подвижности
доменов
25
ALPHA Параметр магнитной связи
доменов.
В Micro-Cap 9
не поддерживается
2×10–5

Кривая намагничивания сердечника игнорирует геометрические параметры конкретного сердечника— площадь, длину магнитной линии и величину зазора в сердечнике,
устанавливая их по умолчанию согласно таблице 2. Названные PSpice-параметры модели — AREA, PATH и GAP — вводятся при
использовании в программе схемотехнического моделирования конкретного сердечника.

Таблица 2. Геометрические параметры
PSpice-модели сердечника

Наимено
вание
Параметр По умолчанию
AREA Площадь поперечного сечения сердечника 1 см2
PATH Средняя длина магнитного пути 1 см
GAP Длина воздушного зазора 0 см

Далее приведены полученные нами PSpice-описания модели кольцевого ферритового
и «стального» сердечников для катушек индуктивности аппаратуры радиоэлектронного назначения:

  • Модель кольцевого сердечника с размерами 25×10×6 мм из феррита марки 3C85,
    без зазора: . MODEL E25_10_6_3C85 CORE
    (A=22.691 AREA=.395 C=.10603 K=19.399
    MS=378.470000E+03 PATH=4.9).
  • Модель стального сердечника из Ст.42 с зазором 0,2 см: .MODEL CORE (A=462.714
    AREA=4 C=0.00287197 K=0.00292649
    MS=1.38139e+006 PATH=20 GAP=0.2).

Параметр GAP — длина воздушного зазора сердечника — определяется при расчетах
схемотехнической модели как модельный параметр и поэтому может изменяться с заданным шагом.

Полученные модели используются при схемотехническом моделировании совместно со
Spice-описанием генератора тока синусоидальных колебаний (I generator), график тока которого показан на рис. 2 слева. Справа
показана панель задания параметров генератора. В генераторе тока задается величина
амплитуды постоянной и переменной составляющей, частота и ряд других параметров,
указанных на панели.

Рис. 2. Панель задания параметров генератора синусоидального тока

На рис. 3 приведен пример использования
модели «стального» сердечника для определения параметров катушки индуктивности L1.
Для катушки индуктивности с магнитным
сердечником К1 при схемотехническом моделировании указывается количество витков.
Коэффициент связи (COUPLING), а также
все параметры модели сердечника могут варьироваться в установленных пределах с заданным шагом расчета.

Рис. 3. Схемотехническая модель сердечника (вверху) и его кривые намагничивания
при различной величине воздушного зазора

Из рис. 3 следует, что «большой» воздушный зазор в модели линеаризирует магнитные параметры сердечника и катушки индуктивности.

Определение длины


воздушного зазора в сердечнике

Когда по обмотке дросселя или первичной
обмотке трансформатора низкой частоты,
кроме переменной составляющей, протекает еще и постоянный ток, то индуктивность
обмотки уменьшается. Чтобы избавиться
от этого явления, в сердечнике делают воздушный зазор, длина которого зависит от
размеров сердечника, индуктивности обмотки и силы постоянного тока, проходящего
по обмотке.

Зазор в сердечнике дросселя играет исключительно важную роль. На рис. 4 приведен
эскиз сердечника с эквивалентным объемом,
равным длине средней линии магнитного поля (см), умноженной на площадь его сечения
(см2). Пусть по катушке с начальной индуктивностью L = 20 Гн протекает постоянный
ток I = 60 мА.

Рис. 4. Эскиз сердечника магнитопровода
с воздушным зазором

Кривая, приведенная на рис. 5, дает возможность определить длину воздушного зазора в миллиметрах в зависимости от величины L×I2/V: где L — индуктивность обмотки дросселя или трансформатора, Гн; I — сила
постоянного тока, проходящего по обмотке, А; V — объем железного сердечника, см3.
По графику рис. 5 находим величину δ, которая после умножения на длину магнитного пути сердечника определяет необходимую
величину воздушного зазора стального сердечника в миллиметрах.

Рис. 5. Номограмма для определения зазора
в сердечнике

Так как задана индуктивность первичной
обмотки трансформатора L = 20 Гн, сила постоянного тока — 60 мА, а объем железного
сердечника — 40 см3 и длина магнитного пути — 10 см, определим промежуточную величину:

L×I 2/V = 10×3600×10–6/40 = 9×10–4.

Исходя из графика рис. 5, определяем величину δ = 20×10–3. Длина воздушного зазора стального сердечника, изображенного на
рис. 4, должна быть равна 20×10–3×10 = 0,2 мм.
Таким образом, в сердечнике необходим воздушный зазор по 0,1 мм с каждой стороны.
Согласно [9] такой же зазор необходим для
катушки с индуктивностью 40 Гн, при токе
подмагничивания 30 мА, объеме сердечника
80 см2 и длине магнитного пути 20 см.

Моделирование показывает, что индуктивность катушки с введением рассчитанного зазора изменяется незначительно. Использование номограммы удобно для разработчиков
радиоаппаратуры, если не применять схемотехническое моделирование. Для силовых
трансформаторов и дросселей [10, 11] построение подобных номограмм нецелесообразно, так как устройства силовой электроники,
как правило, требуют моделирования дросселя как составной части электрической схемы силового устройства [12–15].

Литература

  1. Разевиг В. Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-CAP 7. М.: Горячая линия–Телеком, 2003.
  2. Колпаков А. САПР схемотехнического моделирования. Практика и психология разработки //
    Электронные компоненты. 2008. № 5.
  3. Валиуллина З., Зинин Ю. Схемотехническое моделирование силовых дросселей для тиристорных преобразователей повышенной частоты //
    Силовая электроника. 2007. № 1.
  4. Валиуллина З., Зинин Ю. Проектирование тиристорного инверторно-индукторного закалочного комплекса с выходным трансформатором //
    Силовая электроника. 2007. № 3.
  5. Валиуллина З. Егоров А., Есаулов А., Зинин Ю.
    Исследование средствами схемотехнического моделирования нелинейного дросселя переменного тока в составе тиристорного высокочастотного инвертора // Силовая электроника. 2008. № 2.
  6. Валиуллина З., Есаулов А., Егоров А., Зинин Ю.
    Особенности проектирования силовых выпрямителей в качестве источников постоянного тока для тиристорных преобразователей повышенной частоты // Силовая электроника. 2008. № 3.
  7. Болотовский Ю., Таназлы Г. Опыт моделирования
    систем силовой электроники в среде OrCAD 9.2 //
    Силовая электроника. 2008. № 3.
  8. Новиков А. А., Амелин С. А. Экспериментальное
    исследование параметров модели перемагничивания ферромагнетиков Джилса-Атертона //
    Электричество. 1995. № 9.
  9. Определение длины зазора в сердечниках дросселей и трансформаторов // С.М. Радиофронт.
    1940. № 5–6.
  10. Шапиро С. В., Зинин Ю. М., Иванов А. В.
    Системы управления с тиристорными преобразователями частоты для электротехнологии.
    М.: Энергоатомиздат, 1989.
  11. Шапиро С. В. Резольвента Лагранжа и ее применение в электромеханике. М.: Энергоатомиздат, 2008.
  12. Зинин Ю. М. Анализ интервала восстановления управляемости тиристора в несимметричном инверторе // Электричество. 2006. № 10.
  13. Зинин Ю. М. Анализ гармоник выходного тока тиристорных полирезонансных инверторов // Электричество. 2008. № 8.
  14. Зинин Ю. Проектирование малогабаритного
    тиристорного преобразователя повышенной
    частоты для индукционной плавки металлов. //
    Силовая электроника. 2009. № 1.
  15. Кук Р. Л., Лавлес Д. Л., Руднев В. И. Согласование с нагрузкой в современных системах индукционного нагрева // Силовая электроника.
    2007. № 2.

Расчет дросселя - Самодельное сварочное и вспомогательное оборудование

Так про дроссели ничего и не понятно...

А есть вопросы

Хорошо продуманые вапросы!Подобные вапросы задавал и я на многих форумах и не всегда находил на них ответы. У меня нет специальных образований,что-бы дать обосновано правильный теоритичиский ответ,я практик!

Но могу ответить соими словами и подилится тем что собрал до этого момента!

Ответ на первые два вапроса с подвапросами;

Зазор в дроселе предохраняет от перенасыщения железа, размер зазора опредиляется индуктивностью дроселя,а также токами нагрузки,в случае насыщения железа, дросель теряет свою функцию работать,каки вслучае с трансформатором.(Вот тут сразу возникает паралельный вапрос; Как оно выражается перенасыщение в дроселе?

В трансформаторе,теплом,сердечник наколяется а в дроселе?Если он холодный!? Значить ли это что он не насытился?

Этот вапрос и для меня загадочен! :crazy: )

Зазоры подбираются расчётом у В.Володина есть такие расчёты,но в большенстве случаев методом тычка,при увиличении зазора уменьшается индуктивность дроселя и с темже уменьшается ЭДС в нём! Как и в трансформаторе,имено эта полезная энергия нам нужна для подержания дуги!Так что увиличивая зазор мы её начинаем терять!Идеально когда сердечник замкнут,как и трансформатор при этом получим максимальную эдс.

Остальные вапросы имеют общую основу,попытаюсь ответить коротко ;

Вапрос изготовления дроселя!?Моё личное мнение,должно исполнятся также тщательно как и трансформатор!

Иначе теряется весь смысл его применения,нам нужно получить снего максиум энергии,чтобы использавать её в паузах(для заполнения провалов).

Дроселя на стержневом железе(не замкнутом), моё личное мнение из практических наблюдений! Просто дешевле в производстве,легше по весу,легше в изготоврении,НО существено уступают в эфиктивности кольцевым,*П* и *Ш*образным.

Что касается,намотки на стержневых сердечниках,замечено что при большой толщине обмотки,снижается индуктивность дроселя,а нам нужно наоборот,для получения достаточной *эдс*.

Поэтому число слоёв ограничивается,практичиски 2-3слоя,для примера дросель *Дуги* имеет три слоя в два провода на ребро.

Прошу строго не судить мои очень упрощёные ответы!Я не теоретик!Я простой мастеровой! 🙂

Изменено пользователем bashir

Расчет дросселя для сварочника. Доводим до ума бюджетный полуавтомат. Материалы для самостоятельной сборки дросселя

  • Варианты использования подручных материалов
  • Технология изготовления и установка

Большинство мастеров, занимающихся частным ремонтом техники, рано или поздно начинают задумываться над тем, как собрать сварочный аппарат своими руками. В наши дни для использования в условиях малых производств производители техники предлагают немалое количество таких аппаратов. Это может быть аппарат, работающий на переменном или постоянном токе, сварочный полуавтомат или устройство с использованием электродов. Однако любой хороший фирменный аппарат стоит больших денег, а его более дешевый аналог, как правило, ненадежен и быстро начинает отказывать в работе. Для сборки сварочного аппарата прежде всего нужно подобрать или изготовить необходимые детали, это касается и такого устройства, как дроссель.

При создании сварочного аппарата своими руками нужно обратить особое внимание на дроссели.

Преимущества, которые дает дроссель для сварочного аппарата

Сварочный дроссель является регулятором силы тока, применяемого для сварки. Непосредственной его задачей является компенсация недостающего сопротивления. Его можно подключить к вторичной обмотке трансформатора. Это позволяет сместить фазы между проходящим током и его напряжением, что облегчает зажигание электрической дуги в начале процесса. Она горит при этом намного более ровно, и это позволяет достичь достаточно высокого качества сварного шва. Без дросселя сила тока всегда будет максимальной, что может создать проблемы в процессе сварки.

Схема сварочного полуавтомата.

Дроссель может входить в конструкцию как сварочного аппарата, который использует в процессе сварки электроды, так и в состав полуавтомата. Сварочный полуавтомат, имеющий его, куда меньше разбрызгивает металл при работе, сам процесс сварки проходит намного мягче, чем при его отсутствии, а сварной шов при этом проваривается на большую глубину. Так что преимущества использования такой детали не вызывают сомнений, и ее можно установить не только на самодельный сварочный аппарат, но и на аналогичный аппарат заводского изготовления. Особенно это касается недорогих моделей, склонных к неполадкам. Это немало облегчит работу на нем и повысит качество сварки.

Вернуться к оглавлению

Чтобы изготовить сварочный дроссель самостоятельно, прежде всего необходимо найти подходящий материал. Для этого вполне подойдут многие электротехнические устройства, отработавшие свой срок службы и выброшенные за ненадобностью. Поскольку он представляет собой просто сердечник с намотанным на него проводом, выбор здесь довольно широк. Вполне может подойти для этой цели трансформатор, когда-то входивший в конструкцию такого аппарата, как ламповый телевизор. Всю обмотку с него придется снять, а освободившийся сердечник использовать для намотки нового провода, длину и сечение которого необходимо рассчитать заранее.

Для создания дросселя применяются уже использованные электротехнические устройства.

Можно также, если представилась возможность, использовать дроссели, которые стояли на перегоревших лампах уличных фонарей. Старые обмотки при этом придется снять, поскольку они пришли в негодность, но оставить картонные прокладки, которые создавали зазор между основной частью сердечника и замыкающей. При намотке нового провода их нужно будет поставить на прежнее место. В целом же надо отметить, что для намотки дросселя можно использовать любой магнитопроводящий сердечник, имеющий сечение от 10 до 15 см. При этом необходимо сделать между его частями немагнитный промежуток, для чего вставить изолирующую прокладку толщиной от 0,5 до 1 мм.

Вернуться к оглавлению

Алюминиевый или медный провод участвует в создании дросселя.

Для намотки дросселя используется алюминиевый или медный провод. В первом случае его сечение должно составить 35-40 мм, во втором достаточно будет и 25 мм. Можно в качестве замены провода использовать и шину, в частности медную, 4 на 6 мм, или более толстую алюминиевую. При этом провод наматывается в количестве от 25 до 40 витков, а шину надо будет намотать в 3 слоя. Если в качестве сердечника выступает вышеупомянутая деталь от лампы уличного фонаря, то намотка производится только на одну из боковых сторон по всей длине до полного заполнения окна. При этом направление намотки менять нельзя. Каждый слой нужно изолировать от предыдущего путем прокладки хлопчатобумажной ткани, стеклоткани или специального изолирующего картона, которые еще желательно пропитывать бакелитовым лаком.

Если для аппарата предусматривается не плавная, а ступенчатая регулировка, то в магнитопроводящем сердечнике дросселя никакого воздушного промежутка не делается, а при намотке через равное количество витков нужно делать отводы. Контакты на них нужно ставить при этом достаточно сильные, поскольку на них будет ложиться большая нагрузка. В целом нужно признать, что установление дросселя положительно влияет на работу любого аппарата для сварки, будь то сварочный полуавтомат или примитивная самоделка. Для аппарата, работающего на переменном токе, его оптимально будет использовать вместе с выпрямителем тока, что позволит тому применять практически всю номенклатуру электродов, да и работать он будет куда мягче.

Можно также ставить дроссель на аппарат вместе с понижающим трансформатором. Он подсоединяется на вторичную цепь сварочного трансформатора. Это повторяет конструкцию фирменного японского полуавтомата, стоящего больших денег. В этом случае дроссель нужно очень точно рассчитать по формуле, которая опубликована в специальной литературе, и преимущество это даст немалое. Такой аппарат будет иметь трансформатор с хорошим рассеиванием, а характеристики его будут четкими.

http://moiinstrumenty.ru/youtu.be/LvIyLUOzS64

Стоит сразу предупредить, что прежде, чем собрать сварочный аппарат, собранный своими силами, дроссель необходимо правильно настроить. Это можно сделать двумя основными способами: добавляя или отматывая количество витков провода, или меняя размеры воздушного промежутка в сердечнике.

После того как дроселя будут успешно настроены, самодельный аппарат вполне сможет работать не хуже, чем дорогой фирменный полуавтомат.

Он будет соответствовать именно тем требованиям, которые нужны владельцу.

moiinstrumenty.ru

Дроссель для сварочного аппарата своими руками

Дроссель - промышленное название такого электротехнического элемента, как катушка индуктивности. Это приспособление имеет широкий спектр применения, в частности, мощный дроссель можно использовать для улучшения рабочих характеристик полуавтомата или инвертора для сварки.

Принцип работы

Основное свойство катушки индуктивности, представляющей собой магнитопровод, намотанный с соблюдением определенных условий вокруг ферромагнитного сердечника, – это стабилизация силы тока по времени. Проще говоря, напряжение, приложенное к катушке, вызывает плавное нарастание силы тока на выходе. Изменение полярности приводит к такому же плавному уменьшению силы тока.

Главным фактором является то условие, что ток, проходящий по дросселю, не может резко возрастать или снижаться. Именно это и определяет ценность использования дросселя для сварки - компенсация сопротивления позволяет избежать резких скачков по амперажу. Это позволяет подстраховаться от случайного прожига свариваемых заготовок, уменьшить разбрызгивание плавящегося металла и точно подобрать параметры тока для сварки по заданной толщине металла. Шансы получить хороший шов с применением дросселя для сварки значительно выше.

Параметр, определяющий коэффициент изменения по току - индуктивность. Измеряется она в Гн (генри) - за 1 секунду при напряжении в 1 В через дроссель с индуктивностью в 1 Гн может пройти только 1 А.

Число витков на катушке напрямую влияет на величину индуктивности. Она прямо пропорциональна количеству витков, возведенному в квадрат. Но если надо изготовить сварочный дроссель своими руками, то высчитывать точное число витков не обязательно. Так как параметры сварочных аппаратов бытового назначения в большинстве своем стандартны и общеизвестны, сварщику для изготовления дросселя собственноручно достаточно будет воспользоваться приведенной ниже инструкцией.

Предназначение

В инверторе для сварки дроссель необходим, чтобы создать на электроде электрическую дугу. Поджиг происходит при достижении определенного уровня напряжения. Сварочный дроссель увеличивает сопротивление, что смещает фазы между током и напряжением и позволяет производить более плавный поджиг. Сам по себе этот факт часто позволяет избежать прожигания заготовки, особенно если сварке подвергаются детали из тонкого листового металла.

Плавное изменение силы тока позволяет не испортить заготовку резкой подачей завышенной мощности, оптимально установить температуру дуги и, соответственно, не допустить разбрызгивания металла при сохранении нужной глубины обработки.

Другое ценное его свойство - это частичная защита от нестабильного напряжения в сети.

Дроссель для сварочного инвертора существенно облегчает поджиг электрода, который должен загораться при более высоком напряжении, чем выдает инвертор.

Примером может служить электрод MP-3, вольтаж для возгорания которого должен составлять 70 В. Выходной дроссель для сварки может существенно облегчить работу с этим электродом для инвертора, который выдает всего 48 В в режиме холостого хода. Это происходит благодаря явлению самоиндукции. Устройство индуцирует ЭДС (электродвижущую силу), которая вызывает пробой воздуха и вспыхивание сварочной дуги, стоит только поднести присадку на расстояние в несколько миллиметров от поверхности металла.

Дроссель для сварки подключается ко вторичной обмотке трансформатора в аппарате. Его можно использовать в аппаратах любого типа - как в самодельных, так и заводского изготовления, работающих по любому принципу - инверторных, с понижающим трансформатором и тому подобное.

Материалы для изготовления

Дроссель для дооборудования полуавтомата либо инвертора можно собрать своими руками, используя конструктивные элементы из старой техники - ламповых телевизоров, уличных фонарей старой конструкции и других устройств, в которых имеется трансформатор.

Конструктивно он представляет собой сердечник из материала, проводящего магнитное поле, но не проводящего электрический ток либо надежно заизолированного, и трех слоев обмоток, разделенных диэлектриком. В качестве основы для сердечника подойдет либо специальный материал - феррит, обладающий данными свойствами, либо ярмо (подкова) от старого трансформатора. Намотка устройства ля сварки делается алюминиевым или медным проводом сечением 20-40 мм. Если используется алюминий, то сечение провода должно быть не менее 36 мм, медный провод может быть тоньше. Подойдет плоская медная шина сечением 8 мм.

Габариты сердечника должны позволять намотку примерно 30 витков шины данного сечения, с учетом прокладок-диэлектриков. Рекомендуется сердечник от повышающего трансформатора советского телевизора ТСА 270-1.

Последовательность действий

Когда необходимые инструменты и материалы подготовлены, можно приступать к изготовлению дросселя для сварки. Алгоритм действий такой:

  1. разобрать трансформатор, очистить катушки от следов старых обмоток;
  2. изготовить из стеклоткани, картона, пропитанного бакелитовым лаком, либо иных подходящих диэлектриков прокладки, которые в дальнейшем будут играть роль индуктивного (воздушного) зазора. Их можно просто приклеить к соответствующим поверхностям катушек. Толщина прокладки должна составлять 0,8-1,0 мм;
  3. произвести намотку на каждую катушку толстого медного или алюминиевого провода. Ориентироваться стоит на круглый провод из алюминия с сечением 36 мм либо медный с аналогичным омическим сопротивлением. На каждую «подковку» наносится 3 слоя по 24 витка в каждом;
  4. между слоями проложить диэлектрический материал - стеклоткань, пропитанный бакелитовым лаком картон или другой диэлектрик. Прокладки должны быть надежными, так как дроссель такой конструкции склонен к самопробою между намотками. Если сопротивление между намотками будет ниже, чем сопротивление воздуха между электродом и присадкой, то пробой произойдет именно между намотками, и устройство ля сварки будет необратимо повреждено.

Намотку надо производить равномерно, без перехлестов, строго в одну и ту же сторону, чтобы «мостик» между катушками был с одной стороны будущего дросселя, а контакты входа и выхода с другой. В случае ошибки перемычку можно установить и косо. Важно, чтобы ее установка превращала катушки с разным направлением обмотки в катушки с одинаковым направлением по факту.

Включение и проверка

Дроссель для сварки подключается к системе между диодным мостом и массой - контактом, который идет на соединение со свариваемым материалом. Выход диодного моста соединяется со входом дросселя, к выходу собранной катушки индуктивности - соответственно контакт массы.

Всю конструкцию для сварки в сборе необходимо протестировать на кусочке металла того же химического состава и толщины, с каким в дальнейшем планируется вести большую часть сварочных работ. Показателями качества являются:

  • легкий электроподжиг;
  • стабильность дуги;
  • относительно слабый треск;
  • плавное горение без сильных брызг расплава.

Учтите, что введение этого элемента в конструкцию сварочного аппарата приводит не только к стабилизации работы, но и к некоторому падению силы тока. Если инвертор или полуавтомат начал варить хуже, то значит - упала сила тока. Дроссель нужно отсоединить и снять несколько витков с каждой катушки. Точное количество витков в каждом конкретном случае подбирается эмпирическим путем.

svaring.com

Использование сварочного дросселя

Сварочный аппарат есть, практически у каждого мало-мальски уважающего себя хозяина. Как правило, в последнее время приобретаются аппараты относительно невысокого качества, которые, после небольшой и недорогой доработки, совершенно не уступают лучшим фирменным образцам. Одной из таких доработок является установка дросселя для сварки.

Что это дает? Во-первых стабилизируется сварочный ток. При использовании сварочного аппарата переменного тока поджиг электрода возможен только при достижении уровня напряжения, необходимого для поджига и соответствующей синусоиды электрического тока. Включение в конструкцию дросселя позволяет сместить фазы между током и напряжением, что приводит к более легкому началу сварочных работ и более ровному горению и, соответственно, более качественному сварному шву.

Сварочные дроссели применяются как в сварочных аппаратах, использующих электроды, так и в полуавтоматах. В случае применения в полуавтомате, значительно уменьшается разбрызгивание металла, а работа становится более мягкой, причем шов проваривается более глубоко.

Для изготовления сварочного дросселя своими руками умельцы используют трансформаторы от старых, желательно ламповых, телевизоров. Для начала снимается полностью вся намотка, а на «железо» наматывается провод, исходя из предварительных расчетов.

Стоит отметить, что весьма неплохое качество при изготовлении сварочного дросселя своими руками можно получить, если использовать в качестве заготовки дроссели от сгоревших ламп уличного освещения. Как правило, обмотка содержит от 25 до 40 витков провода, сечением 35-40 мм2, если используется алюминиевый провод и от 25 мм2, в том случае, если удалось раздобыть медный. Неплохо подходит для намотки дросселя шинка - как алюминиевая, так и медная.

Итак, можно ставить дроссель на, практически, любой сварочный аппарат, но специалисты все-таки советуют использовать его совместно с выпрямительным блоком - это относится только к сварочным аппаратам, работающим с переменным током. В этом случае достигается двойная цель. Получается более мягкая работа и возможность варить любыми электродами.

Существуют конструкции, в которых дроссель работает в паре с понижающим трансформатором. В этом случае расчет дросселя должен быть более точным и производится по формулам, которые можно найти в специализированной литературе.

При такой реализации конструкции предпочтительное место установки дросселя - вторичная цепь сварочного трансформатора. Стоит заметить, что именно таким образом располагается дроссель в некоторых дорогих сварочных полуавтоматах импортного производства. Преимущества здесь налицо. При таком расположении трансформатор обладает нормальным рассеиванием и весьма жесткой внешней характеристикой.

Регулировка работы дросселя - весьма ответственное дело. Несмотря на все расчеты, добиться устойчивой и безупречной работы с первого раза, практически невозможно. Обычно количество витков подбирают опытным путем отматывая или, наоборот, добавляя витки. Еще один способ регулировки заключается в изменении воздушного зазора в магнитопроводе - в этом случае регулировка более плавная.

nanolife.info

Изготовление сварочного дросселя Подскажите пожалуйста, с чего можно намотать сварочный дроссель?) сколько витков и как? для домашней сварки на 200 А

Вот в этой схеме есть дроссель.. такой бы мне)

Прикрепленные изображения
Изготовление сварочного дросселя Его параметры жеско не закрепляются. Сердечника см на 50-70 достаточно, а провода витков 40-60 примерно, только чтоб ток выдерживали. Можно использовать обмотки дополнительного транса. Если будет очень мало витков, эффекта не будет, если много - дугу гасить замучитесь. Зы.Правда у меня кондёр не используется - и так всё работает.

Изготовление сварочного дросселя

Изготовление сварочного дросселя

Берём железо от двигателя 2-4 квт, и разрезаем болгаркой камнем 2- 2,5 мм поперёк одну сторону, это будет магнитный зазор в который на эпоксидку вклеить текстолит,все пазы под предыдущую обмотку надо аырубить железом, если есть металические скобы то удалить, обматать изоляцией и двадцать метров провода 30 кв мм вам в помощ.

Изготовление сварочного дросселя

FOREvERz (Apr 7 2010, 17:33) писал:

а с чего использовать сердечник?)

Чтоб индуктивность высокая была! Изготовление сварочного дросселя

По отзывам двигатель не катит тоесть работать конечно будет но лучше ТОР. А так поищи разборный транс киловата на 2 и намотать медную шину. У нас на сварочном в аргоне дроссель был равен по габарита ссиловому трансу.

Изготовление сварочного дросселя а можно без дросселя использовать сглаживающий фильтр, состоящий из конденсатора и сопротивления? если да, то какие должны быть параметры конденсатора и сопротивления? Вместо сопротивления можно ли использовать что-то типа реостата? если да, то какой реостат?

Изготовление сварочного дросселя

Может начнем всетаки с лошади......Для какой сварки требуется дроссель? Я делал для сварки в аргоне как потом оказалось вполне можно обойтись и без него..

Изготовление сварочного дросселя для обычной дуговой сварки, поддерживает электроды от 2 до 4 мм. Есть выпрямитель, нету фильтра, нету дросселя. а Хотим варить нержавейкой и т.д. Изготовление сварочного дросселя А в своё время вот такую улитку ставил...

http://www.uralelekt...0bf/rtt_038.jpg

Изготовление сварочного дросселя

Есть выпрямитель, нету фильтра, нету дросселя. а Хотим варить нержавейкой и т.д.

Так всё-таки? Изготовление сварочного дросселя

а можно без дросселя использовать сглаживающий фильтр, состоящий из конденсатора и сопротивления?

Этот фильтр сглаживает не то что нужно, от того при сварке бесполезен. Изготовление сварочного дросселя Дроссель тут не сглаживает! Он поддерживает непрерывность тока, если грубо. Сие есть разные вещи. Вернее те же но, по другому работает.

Изготовление сварочного дросселя 🙁

Прикрепленные изображения
Изготовление сварочного дросселя резистором будет сварочная дуга..., а конденсаторов чем больше тем лучше, напряжение конденсаторов не менее 100в, а ёмкость сколько позволит корпус сварочника и Ваш кошелёк... При обвязке конденсаторов учитывайте второй закон Киргофа, либо обвязывайте все толстым проводом... Примерная суммарная ёмкость 200 000 - 500 000 Мкф., хотя резистор воткнуть тоже можно, чтоб конденсаторы заряженные не оставались после отключения, 1кОм.

Изготовление сварочного дросселя

А по этой схеме можно будет собрать выпрямитель для сварки? электроды 3 мм примерно. если да, то какие параметры конденсатора и резистора, никто не в курсе?

Собрать можно, но толку, нержавеющим электродом без дросселя варить не получится. Изготовление сварочного дросселя

cimon (Apr 12 2010, 22:10) писал:

Собрать можно, но толку, нержавеющим электродом без дросселя варить не получится.

Я конечно не пробовал, но с осциллятором наверно будет гореть как милый. Четверка УОНИ на переменном токе горела как сумасшедшая, и вроде как 80А стояло. Изготовление сварочного дросселя

Я конечно не пробовал, но с осциллятором наверно будет гореть как милый. Четверка УОНИ на переменном токе горела как сумасшедшая, и вроде как 80А стояло.

Вот чего не пробовал, так это варить нержавеющим электродом с осциллятором, переменкой, и даже не слышал, возможно и будет, почему нет. Только мучает один вопрос, почему все варят постоянкой, а не переменкой с осциллятором? Осциллятор сделать значительно легче и дешевле, чем постоянку. Напрашиваются два варианта ответа: 1. либо варить с осциллятором, ММА сваркой, шипко опасно, не будешь ведь бегать каждый раз отключать осцилятор, при смене электрода. 2. либо качество шва страдает. Изготовление сварочного дросселя

А по этой схеме можно будет собрать выпрямитель для сварки? электроды 3 мм примерно. если да, то какие параметры конденсатора и резистора, никто не в курсе?

Примерная суммарная ёмкость 200 000 - 500 000 Мкф

Только не удивляйтесь если после первого чирка электродом по детали в ней образуется кратер, а сам электрод ровным слоем брызг осядет на маске... Изготовление сварочного дросселя Был задан конкретный вопрос, как самому изготовить сварочный дроссель. Думаю, вопрос представляет интерес для многих, в тч и для меня. По форуму читал, что дроссель можно изготовить из старого ЛАТРа, мотора от стиральной машины, старого транса, а может и еще из чего подручного... Хотелось бы не разводить флейм и не уходить от темы куда-то в бездны Галактики, а все-таки узнать, как и кто делал самодельный дроссель (с эскизами чертежей, фото, а не просто-сделай пропил и вклей текстолит...где пропил, куда клеить?). Также поточнее привести моточные данные - чем и как мотать, как изолировать. Все-таки 30 квадратов, это не 0.75мм. Как внешне оформить дроссель? Чтобы можно было тем, кто захочет собрать дроссель своими силами, выбрать подходящий материал и повторить. Если жалко делиться своими нау-хау, то лучше ничего вообще не писать. А желающим обсудить чего в голову клюнет, но не по данной теме, просьба перейти в другие соответствующие подразделы.

Те мастера, которые увлекаются сварочными работами, не раз задумывались над тем, как соорудить установку для проведения сопряжения элементов и деталей. Описанный ниже самодельный сварочный полуавтомат будет иметь следующие технические характеристики: напряжение электросети, равное 220 В; уровень потребляемой мощности, не превышающий 3 кВа; работает в повторно-кратковременном режиме; корректируемое
рабочего напряжения является ступенчатым и варьируется в пределах 19-26 В. Сварочная проволока подается со скоростью в пределах от 0 до 7 м/мин, тогда как ее диаметр равен 0,8 мм. Уровень сварочного тока: ПВ 40% — 160 А, ПВ 100% — 80 А.
Практика показывает, что подобный полуавтомат сварочный способен демонстрировать отличную работоспособность и длительный срок жизнедеятельности.

Подготовка элементов перед началом работ

В роли сварочной проволоки следует применять обычную, ту, что имеет диаметр в пределах 0,8 мм, она реализуется в катушке по 5 кг. Такой сварочный полуавтомат невозможно будет изготовить без наличия сварочной горелки на 180 А, которая имеет евроразъем. Приобрести ее можно в отделе, специализирующемся на продаже сварочного оборудования. На рис. 1 можно увидеть схему сварочного полуавтомата. Для установки понадобится выключатель питания и защиты, для него можно использовать однофазный автомат АЕ (16А). При работе аппарата возникнет необходимость перехода между режимами, для этого можно применить ПКУ-3-12-2037.

От наличия резисторов можно отказаться. Их цель состоит в скорой разрядке конденсаторов дросселя.
Что касается конденсатора С7, то в тандеме с дросселем он способен стабилизировать горение и поддерживать дугу. В качестве наименьшей его емкости может выступить 20000 мкф, тогда как наиболее подходящий уровень равен 30000 мкф. Если попытаться внедрить другие разновидности конденсаторов, которые обладают не столь внушительными размерами и более значительной емкостью, то они станут проявлять себя не в достаточной степени надежно, так как будут довольно скоро выгорать. Для изготовления сварочного полуавтомата предпочтительнее использовать конденсаторы старого типа, расположить их нужно в количестве 3-х штук в параллель.
Силовые тиристоры на 200 А имеют достаточный запас, допустимо установить и на 160 А, однако функционировать они станут на пределе, в последнем случае возникнет необходимость использовать довольно мощные вентиляторы при работе. Используемые В200 следует устанавливать на поверхности негабаритной алюминиевой основы.

Намотка трансформатора

Изготавливая сварочный полуавтомат своими руками, процесс нужно начинать с намотки трансформатора ОСМ-1 (1кВт).

Его первоначально предстоит полностью разобрать, железо следует на время отложить. Предстоит изготовить каркас катушки, применив для этого текстолит толщиной равной 2 мм, такая необходимость возникает по той причине, что свой каркас не имеет достаточного запаса прочности. Габариты щеки должны быть равны 147х106 мм. В щеках нужно подготовить окно, габариты которого равны 87х51,5 мм. На этом можно считать, что каркас полностью готов.
Теперь нужно отыскать обмоточный провод Ø1,8 мм, предпочтительнее использовать тот, что имеет усиленную стекловолоконную защиту.

Изготавливая сварочный полуавтомат своими руками, нужно создать на первичной обмотке следующее количество витков: 164 + 15 + 15 + 15 + 15. В промежутке между слоями нужно проложить изоляцию, применив тонкую стеклоткань. Провод предстоит наматывать с максимальной плотностью, в противном случае он может не влезть.

Для подготовки вторичной обмотки нужно использовать алюминиевую шину, которая имеет стеклянную изоляцию с габаритами, равными 2,8х4,75 мм, приобрести ее можно у обмотчиков. Понадобится около 8 м, однако приобрести материал нужно с некоторым запасом. Намотку следует начинать с образования 19 витков, после предстоит обеспечить петлю, направленную под болт М6, затем необходимо сделать еще 19 оборотов. Концы должны иметь длину по 30 см, что понадобится для проведения дальнейших работ.
При изготовлении полуавтомата сварочного следует учесть, что если для работы с габаритными элементами вам может быть недостаточно тока при подобном напряжении, то на этапе монтажа или уже в процессе дальнейшего использования аппарата можно переделать вторичную обмотку, дополнив ее еще тремя витками на плечо, в конечном результате это позволит получить 22+22.

Сварочный полуавтомат должен обладать обмоткой, которая укладывается впритык, по этой причине следует мотать очень аккуратно, это позволит расположить все верно.
При использовании для образования первичной обмотки эмальпровода затем в обязательном порядке нужно произвести обработку посредством лака, минимальное время удержания катушки в нем ограничено 6 часами.

Теперь можно смонтировать трансформатор и подсоединить его к электросети, что позволит определить ток холостого хода, который должен быть равен примерно 0,5 А, уровень напряжения на вторичной обмотке должен быть эквивалентен 19-26 В. При совпадении условий можно на время отложить трансформатор и приступить к выполнению следующего этапа.

Делая сварочный полуавтомат своими руками, взамен ОСМ-1 для силового трансформатора допустимо использовать 4 единицы ТС-270, однако они обладают несколько иными габаритами, при необходимости для этого случая можно самостоятельно рассчитать данные для осуществления намотки.

Намотка дросселя

Для проведения намотки дросселя следует использовать трансформатор на 400 Вт эмальпровод Ø1,5 мм или больше. Намотку нужно произвести в 2 слоя, укладывая изоляцию между слоями, при этом нужно соблюдать требование, которое заключается в необходимости как можно более плотной укладки провода. Теперь предстоит использовать алюминиевую шину с размерами в 2,8х4,75 мм, при намотке нужно осуществить 24 витка, остаток шины должен быть равен 30 см. Сердечник следует монтировать с обеспечением зазора в 1 мм, параллельно с этим предстоит уложить заготовки текстолита.
При самостоятельном изготовлении сварочного полуавтомата дроссель допустимо намотать на железе, позаимствованном от лампового старого телевизора.
Для питания схемы можно использовать готовый трансформатор. Его выдача должна составить 24 В при 6 А.

Сборка корпуса

На следующем этапе можно приступать к сборке корпуса установки. Для этого можно использовать железо, толщина которого равна 1,5 мм, углы предстоит соединить методом сварки. В качестве основания механизма рекомендуется использовать нержавеющую сталь.

В роли мотора может выступить та модель, которая применяется в стеклоочистителе машины марки ВАЗ-2101. Необходимо избавиться от концевика, который работает на возврат в крайнее положение.
В подкатушечнике для получения тормозного усилия используется пружина, можно для этого применить совершенно любую, которая есть в наличии. Тормозной эффект будет более внушительным, если на это станет влиять воздействие сжатой пружины, для этого предстоит закрутить гайку.

Для того чтобы сделать полуавтомат своими руками, нужно подготовить следующие материалы и инструменты:

  • эмальпровод;
  • проволоку;
  • однофазный автомат;
  • трансформатор;
  • сварочную горелку;
  • железо;
  • текстолит.

Изготовление такой установки окажется посильной задачей для мастера, который заблаговременно ознакомился с представленными выше рекомендациями. Этот автомат окажется намного более выгодным в плане стоимости по сравнению с той моделью, что была произведена в условиях завода, а ее качество не окажется ниже.

Практически каждый мастер хотя бы раз задумывался над тем, как сделать дроссель для сварочного аппарата своими руками. Сегодня продается достаточно большое количество различных устройств, которые можно использовать в условиях малого производства. Это может быть приспособление, которое работает на временном или непрерывном токе, полуавтомат для сварки или изделие с использованием электродов. Однако качественное устройство стоит очень дорого, а бюджетные аналоги быстро приходят в негодность.

Схема сварочного аппарата переменного тока с отдельным дросселем: 1 – первичная обмотка, 2 – сердечник, 3 – вторичная обмотка, 4 – обмотка дросселя, 5 – неподвижная часть сердечника дросселя, 6 – подвижная часть сердечника дросселя, 7 – винтовая пара, Др – регулятор тока.

Для сборки самодельного приспособления для сварки понадобится подобрать и соорудить все нужные элементы, в том числе и дроссель.

Преимущества использования дросселя

Однофазная мостовая схема выпрямления (а). Графики напряжений и тока в трансформаторе (б), напряжения и тока в нагрузке (в).

Дроссель для сварки — это устройство для регулировки силы тока, используемого для выполнения сварочных работ. Элемент нужен для компенсации сопротивления, которого может не хватать. Его можно подсоединить к повторной обмотке трансформаторной конструкции. Это дает возможность смещать фазы между проходящим током и его напряжением, в результате чего облегчается зажигание электродуги в начале работы. Она будет гореть ровно, в связи с чем есть возможность получить сварочный шов хорошего качества. Если не использовать дроссель, то могут появиться проблемы во время сварки.

Дроссель может состоять в конструкции полуавтомата или устройства для сварки, которое предусматривает использование электродов. Полуавтомат с дросселем практически не разбрызгивает металл во время работы. Процесс сварки будет проходить гораздо мягче, чем при отсутствии дросселя. Шов сварки сможет провариваться на существенную глубину. Достоинства подобного элемента не вызывают сомнений. Его можно смонтировать не только на самодельное устройство, но и на приспособление заводского производства. Особенно это касается бюджетных вариантов, склонных к неисправностям. Это сможет существенно облегчить работу на подобных конструкциях и повысить качество сварочного шва.

Какие подручные средства можно использовать

Чтобы соорудить дроссель для сварки своими руками, первым делом нужно подготовить материал. В данном случае можно применить практически любые неиспользуемые электротехнические приспособления. Конструкция являет собой обыкновенный сердечник с намотанным проводом. Для данной цели можно использовать трансформаторную конструкцию, которая ранее была смонтирована в старом телевизоре. Всю обмотку понадобится демонтировать. Сердечник можно будет использовать для намотки провода, длина которого рассчитывается заранее.

Если есть возможность, можно применить детали, которые были установлены в лампочках фонарей. Старые обмотки следует демонтировать, так как они часто неисправны. В процессе намотки провода их понадобится установить на прежнее место.

Для намотки дросселя можно применить любой сердечник сечением приблизительно 12-15 см. Между его элементами понадобится сделать немагнитную часть. Для этого следует закрепить прокладку для изоляции толщиной примерно 0,6-1 мм.

Плавной регулировки тока можно достичь благодаря монтажу подвижных обмоток трансформаторной конструкции. Путем смены расстояния между обмотками можно изменять величину магнитного потока и сопротивление в повторной обмотке.

Для сварки на непрерывном токе к обмотке на выходе трансформаторной конструкции нужно подключить элемент для преобразования временного тока в непрерывный. Такое приспособление называется выпрямителем. Ток может быть не непрерывным, а пульсирующим. Уменьшить пульсацию возможно исключительно путем увеличения емкости конденсаторного устройства.

Чтобы была возможность выполнять регулировку тока дуги с помощью дросселя, между выходом трансформаторной конструкции и точкой нужно включить 3 выпрямителя.

Элементы, которые будут нужны для сооружения дросселя:

  • электротехническая конструкция;
  • провода;
  • трансформатор;
  • лампа фонаря;
  • картон для изоляции.

Как изготовить дроссель для сварочного устройства

Перед выполнением намотки провода понадобится изолировать ярмо.Для намотки дросселя можно использовать провод из алюминия или меди. В первом случае его сечение должно быть примерно 36-40 мм, во втором рекомендуемое сечение составляет 25 мм. Вместо провода можно использовать шину из меди толщиной 4-5 мм. Если планируется использовать алюминиевую деталь, то она должна иметь большую толщину. Провод нужно наматывать в количестве 30-35 витков, шина наматывается в 3 слоя. Если в качестве сердечника будет использоваться элемент от лампочки фонаря, то намотку следует выполнять только на одну боковую часть по всей длине до тех пор, пока окно не заполнится. Направление намотки изменять не допускается. Каждый слой должен быть изолирован от предыдущего. Элементы рекомендуется пропитать бакелитовым лаком.

В процессе намотки через одинаковое количество витков следует делать отводы. Контакты должны быть сильными, так как на них будет ложиться существенная нагрузка.

Установка дросселя оказывает положительное влияние на работу полуавтоматического устройства или обыкновенной самоделки. Для устройства, которое работает на временном токе, рекомендуется использовать приспособление вместе с конструкцией для выпрямления тока. В таком случае будет можно применять практически все возможные электроды.

Дроссель для сварки своими руками можно устанавливать и на устройство с понижающей трансформаторной конструкцией. Элемент нужно подключать на вторичную цепочку трансформатора для сварки. Это даст возможность соорудить устройство фирменного сварочного полуавтомата, который стоит очень дорого. Дроссель следует точно рассчитать по формуле, которая есть в документации, поставляемой вместе с приспособлением. Данное изделие будет иметь трансформаторную конструкцию с хорошим рассеиванием и отличными характеристиками.

Дроссель для инверторного или любого другого аппарата важно правильно настроить.

Ступенчатая регулировка тока дуги сварки может быть достигнута путем включения на выходе омического сопротивления, являющего собой нихромовую спираль, через одинаковое количество витков которой следует сделать отводы с контактами, выдерживающими любые нагрузки. Недостаток данного способа заключается в том, что в этом случае будет сильно нагреваться нить.

Когда настройка дросселя для сварки будет выполнена успешно, можно приступать к выполнению сварочных работ.

Существующие методы регулировки тока дуги сварки

Выполнять регулировку тока дуги можно с помощью изменения воздушной щели. Трансформаторное устройство может быть в таких режимах:

  1. Холостой ход. Временное напряжение подается на вход трансформаторного устройства. В повторной обмотке инициируется ЭДС, однако ток в выходной цепочке отсутствует.
  2. Нагрузочный режим. В процессе зажигания дуги она замкнет выходную цепочку, которая состоит из повторной обмотки трансформаторного устройства и обмотки дросселя. Будет протекать ток, значение которого может быть определено сопротивлением данных обмоток. Степень воздействия будет зависеть исключительно от размера щели в стержне.
  3. Режим короткого замыкания. Электрод касается соединяемых деталей. В сердечнике трансформаторной конструкции должен быть создан временный магнитный поток. В повторной обмотке следует инициировать ЭДС. Ток в цепочке будет определяться значением сопротивления дросселя и обмотки трансформаторного устройства.

Сопротивление будет возрастать в случае увеличения щели. Это должно привести к уменьшению магнитного потока. В конечном итоге ток дуги возрастет. Подобный метод позволяет выполнять плавную регулировку тока, поэтому его рекомендуется использовать.

Недостаток подвижной системы заключается в том, что в случае вибрации металла катушка станет ненадежной во время прохождения временного тока. В этом случае регулировку можно сделать ступенчатой. Для этого дроссель следует изготавливать так, чтобы в проводе не было щели.

Соорудить сварочный дроссель своими руками несложно. Чтобы все сделать правильно, понадобится следовать технологии, подготовить все нужные элементы и соблюдать последовательность действий.

На рынке очень много недорогих сварочных полуавтоматов, которые никогда не будут работать нормально, потому что сделаны изначально неправильно. Попробуем это исправить на уже пришедшим в негодность сварочном аппарате.

Попал мне в руки китайский сварочный полуавтомат Vita (в дальнейшем буду называть просто ПА), в котором сгорел силовой трансформатор, просто знакомые попросили отремонтировать.

Жаловались на то, что когда ещё работал, то им невозможно было что-то сварить, сильные брызги, треск и т.д. Вот решил я его довести до толку, и заодно поделится опытом, может, кому то пригодится. При первом осмотре я понял, что трансформатор для ПА был намотан не правильно, поскольку первичная и вторичная обмотки были намотаны отдельно, на фото видно, что осталась только вторичка, а первичка была намотана рядом, (так мне трансформатор принесли).

А это значит, что такой трансформатор имеет круто падающую ВАХ (вольт амперная характеристика) и подходит для дуговой сварки, но не для ПА. Для Па нужен трансформатор с жёсткой ВАХ, а для этого вторичная обмотка трансформатора должна быть намотана поверх первичной обмотки.

Для того чтобы начать перемотку трансформатора нужно аккуратно отмотать вторичную обмотку, не повредив изоляцию, и спилить перегородку разделяющую две обмотки.

Для первичной обмотки я буду использовать медный эмалевый провод толщиной 2 мм, для полной перемотки нам хватит 3,1 кг медного провода, или 115 метров. Мотаем виток к витку от одной стороны к другой и обратно. Нам нужно намотать 234 витка - это 7 слоёв, после намотки делаем отвод.

Первичную обмотку и отводы изолируем матерчатой изолентой. Дальше мотаем вторичную обмотку тем проводом, что мы отмотали раньше. Наматываем плотно 36 витков, шинкой 20 мм2, приблизительно 17 метров.

Трансформатор готов, теперь займемся дросселем. Дроссель не менее важная часть в ПА без которой он не будет нормально работать. Сделан он неправильно, потому что не имеет зазора между двумя частями магнитопровода. Дроссель я намотаю на железе от трансформатора ТС-270. Трансформатор разбираем и берём с него только магнитопровод. Провод того же сечения, что и на вторичной обмотке трансформатора мотаем на один крен магнитопровода, или на два последовательно соединив концы, как вам нравится. Самое главное в дросселе это немагнитный зазор, который должен быть между двух половинок магнитопровода, достигается это вставками из текстолита. Толщина прокладки колеблется от 1,5 до 2 мм, и определяется экспериментальным путём для каждого случая отдельно.

Сварочный аппарат есть, практически у каждого мало-мальски уважающего себя хозяина. Как правило, в последнее время приобретаются аппараты относительно невысокого качества, которые, после небольшой и недорогой доработки, совершенно не уступают лучшим фирменным образцам. Одной из таких доработок является установка дросселя для сварки .

Что это дает? Во-первых стабилизируется сварочный ток. При использовании сварочного аппарата переменного тока поджиг электрода возможен только при достижении уровня напряжения, необходимого для поджига и соответствующей синусоиды электрического тока. Включение в конструкцию дросселя позволяет сместить фазы между током и напряжением, что приводит к более легкому началу сварочных работ и более ровному горению и, соответственно, более качественному сварному шву.

При современном строительстве одну из ключевых ролей играет пол, особенно если он должен обладать не только внешними показателями, но и сохранять тепло. Паркетный пол считается оптимальным решением. Паркет Киев есть разных видов, цветовых решений и в его выборе есть определенные нюансы.

Сварочные дроссели применяются как в сварочных аппаратах, использующих электроды, так и в полуавтоматах. В случае применения в полуавтомате, значительно уменьшается разбрызгивание металла, а работа становится более мягкой, причем шов проваривается более глубоко.

Для изготовления сварочного дросселя своими руками умельцы используют трансформаторы от старых, желательно ламповых, телевизоров. Для начала снимается полностью вся намотка, а на «железо» наматывается провод, исходя из предварительных расчетов.

Стоит отметить, что весьма неплохое качество при изготовлении сварочного дросселя своими руками можно получить, если использовать в качестве заготовки дроссели от сгоревших ламп уличного освещения. Как правило, обмотка содержит от 25 до 40 витков провода, сечением 35-40 мм2, если используется алюминиевый провод и от 25 мм2, в том случае, если удалось раздобыть медный. Неплохо подходит для намотки дросселя шинка — как алюминиевая, так и медная.

Итак, можно ставить дроссель на, практически, любой сварочный аппарат, но специалисты все-таки советуют использовать его совместно с выпрямительным блоком — это относится только к сварочным аппаратам, работающим с переменным током. В этом случае достигается двойная цель. Получается более мягкая работа и возможность варить любыми электродами.

Существуют конструкции, в которых дроссель работает в паре с понижающим трансформатором. В этом случае расчет дросселя должен быть более точным и производится по формулам, которые можно найти в специализированной литературе.

При такой реализации конструкции предпочтительное место установки дросселя — вторичная цепь сварочного трансформатора. Стоит заметить, что именно таким образом располагается дроссель в некоторых дорогих сварочных полуавтоматах импортного производства. Преимущества здесь налицо. При таком расположении трансформатор обладает нормальным рассеиванием и весьма жесткой внешней характеристикой.

Регулировка работы дросселя — весьма ответственное дело. Несмотря на все расчеты, добиться устойчивой и безупречной работы с первого раза, практически невозможно. Обычно количество витков подбирают опытным путем отматывая или, наоборот, добавляя витки. Еще один способ регулировки заключается в изменении воздушного зазора в магнитопроводе — в этом случае регулировка более плавная.

Определение длины воздушного зазора в сердечнике для дросселей и трансформаторов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Определение длины воздушного зазора в сердечнике

для дросселей и трансформаторов

Юрий ЗИНИН, к. т. н.

[email protected]

На основе приложения Model 7.0.0 программы Micro-Cap определены PSpice-параметры модели «стального» сердечника для катушки индуктивности. Модель сердечника, созданная на основе уравнения Джилса-Атертона, используется при схемотехническом моделировании сердечника катушки индуктивности в цепях постоянного и переменного тока. При создании модели определяется ее погрешность.

Приведена номограмма для определения воздушного зазора в трансформаторах или дросселях низкой частоты с целью исключения отрицательного влияния подмагничивания сердечника постоянным током.

Введение

Расчет сердечников дросселей и трансформаторов — этой темы, наверное, не удавалось избежать тем, кто начинал работу в области электроники. За прошедшие годы автору приходилось рассчитывать десятки дросселей и трансформаторов различной частоты и мощности, от единиц ватт до сотен киловатт, притом, что нужны были они, вначале, в одном экземпляре.

Сегодняшняя действительность показывает, что среди методов расчета существует мода. В электротехнических расчетах вместо традиционных методов превалируют нечеткая логика, нейронные сети, вейвлет-преобразование, резольвента Лагранжа и т. д. Хотя использование простых соображений, подобных такому «мощность сетевого трансформатора, в ваттах, равняется квадрату сечения его сердечника, в сантиметрах» дает приемлемый, в большинстве случаев, результат, полезно убедиться в справедливости, разобраться в генезисе приведенной фразы и определить диапазон ее применимости. Поэтому автору импонируют результаты расчетов, пусть проведенные с помощью сложнейших алгоритмов, как в программах схемотехнического моделирования, но доведенные до инженерного уровня.

Лучшие источники научно-технической информации — не те книги, которые сейчас издаются в отличном оформлении, а подчас невзрачные, но под редакцией И. В. Антика, имя которого стало синонимом качественного издания. Остаются полезными переводные книги зарубежных издательств, например, «Искусство схемотехники», или были еще книги Воениздата, которые писали, наверное, лучшие специалисты страны. В боль-

шинстве новых книг отражено состояние техники 20-30-летней давности. Сегодня издается масса печатных ведомственных изданий, например, вузовских сборников научных трудов, которые изначально рассчитаны для публикации работ студентов и аспирантов. Они представляют интерес только для авторов. Оперативный источник информации — научно-технические журналы, в частности, журнал «Компоненты и технологии», необходимый каждому практическому специалисту...

Стальной сердечник в катушках индуктивности применяется очень широко: в трансформаторах источников питания промышленной частоты и трансформаторах повышенной частоты, выходных трансформаторах усилителей звуковой частоты, дросселях фильтров, в катушках зажигания автомобильных, авиационных двигателей, контакторах, реле и других электромагнитных элементах радиоэлектронной аппаратуры.

В катушках индуктивности стальной сердечник с большим значением индукции насыщения используется для увеличения индуктивности. Однако наличие сердечника придает катушке нелинейные свойства, которые ограничивают диапазон ее эффективного применения. В случае, когда через катушку протекает чрезмерно большой ток, магнитный материал сердечника насыщается. Насыщение сердечника дросселя может привести к повышению потерь в материале сердечника. При насыщении сердечника его относительная магнитная проницаемость уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности катушки.

В этих случаях сердечник катушки выполняют с воздушным зазором на пути магнитного потока катушки индуктивности. Это позволяет исключить насыщение сердечника, умень-

шить потери мощности в нем, увеличить ток катушки и обеспечить ряд других преимуществ. Аналитический расчет воздушного зазора сердечника представляет нелегкую задачу, вследствие ненадежности исходных данных о магнитных свойствах стальных сердечников; таблицы изобилуют неточностями. Допуск на величину исходных данных от производителей магнитных материалов обычно составляет ±10%. Для использования в практике инженерных расчетов катушки с сердечником такая точность допустима, но аддитивная погрешность исходных данных возрастает.

Исследование магнитных свойств катушек индуктивности с ферромагнитными сердечниками и диэлектрическим зазором стало эффективным лишь с применением PSpice-моделей и использующих эти модели программ схемотехнического моделирования, например Micro-Cap [1, 2]. Программы схемотехнического моделирования позволяют с необходимой точностью определить все необходимые параметры катушек индуктивности и магнитные параметры сердечника [3-7]. Причем магнитные параметры можно определять в различных координатах, в том числе и комбинированных.

Определение параметров PSpice-модели сердечника

Для определения PSpice-параметров модели сердечника используем программу Model 7.0.0, приложение к Micro-Cap 7. Создание модели стального сердечника основывается на оптимизации уравнения Джилса-Атертона (Jiles-Atherton), описывающего его магнитные свойства, при инициализации исходных данных, установленных по умолчанию, и введенных данных для расчетных точек кривой

намагничивания [8]. Данные кривой намагничивания используются для расчета безги-стерезисной кривой, построенной на основе гиперболического котангенса.

Различные трансформаторные стали насыщаются при величине плотности потока магнитной индукции примерно 1 Тл, насыщение всех ферритовых материалов происходит при величине примерно 400х10-3 Тл. После инициализации расчета происходит оптимизация решения уравнения Джилса-Атертона и определяется ошибка аппроксимации кривой намагничивания.

На рис. 1 приведена кривая намагничивания стали Э42 (B vs H) и рассчитанные PSpice-параметры модели (Model Parameters) стального сердечника. Рассчитанная ошибка моделирования (Error) составляет 3,2%. Ошибка моделирования характеризует «гладкость» полученной кривой, любые «выпадающие» исходные данные увеличивают ошибку.

При создании модели сердечника (core) ей присваивается имя Part (только на латинице)

и указываются особенности, затем в таблице (B vs H, Region) вводятся тройки чисел — Н, В и область их существования. Величина Н вводится в эрстедах (Oersteds), а величина В — в гауссах (Gauss), область указывается как 1, 2 или 3 квадрант (B vs H).

На рис. 1 показана кривая намагничивания для сердечника, выполненного из ленты стальной электротехнической, холоднокатан-ной, анизотропной (ГОСТ 21.427.4-78) отечественного производства.

При создании модели (табл. 1) нелинейного магнитного сердечника определяются следующие параметры — MS, ALPHA, A, C и K. Заметим, что в параметрах модели используют смешанные MKS- или SI-единицы (A/м) и CGS-единицы (см и см2).

Кривая намагничивания сердечника игнорирует геометрические параметры конкретного сердечника — площадь, длину магнитной линии и величину зазора в сердечнике, устанавливая их по умолчанию согласно таблице 2. Названные PSpice-параметры моде-

ли — AREA, PATH и GAP — вводятся при использовании в программе схемотехнического моделирования конкретного сердечника.

Далее приведены полученные нами PSpice-описания модели кольцевого ферритового и «стального» сердечников для катушек индуктивности аппаратуры радиоэлектронного назначения:

• Модель кольцевого сердечника с размерами 25x10x6 мм из феррита марки 3C85, без зазора: .MODEL E25_10_6_3C85 CORE (A=22.691 AREA=.395 C=.10603 K=19.399 MS=378.470000E+03 PATH=4.9).

• Модель стального сердечника из Ст.42 с зазором 0,2 см: .MODEL CORE (A=462.714 AREA=4 C=0.00287197 K=0.00292649 MS=1.38139e+006 PATH=20 GAP=0.2). Параметр GAP — длина воздушного зазора сердечника — определяется при расчетах схемотехнической модели как модельный параметр и поэтому может изменяться с заданным шагом.

Полученные модели используются при схемотехническом моделировании совместно со Spice-описанием генератора тока синусоидальных колебаний (I generator), график тока которого показан на рис. 2 слева. Справа показана панель задания параметров генератора. В генераторе тока задается величина амплитуды постоянной и переменной составляющей, частота и ряд других параметров, указанных на панели.

На рис. 3 приведен пример использования модели «стального» сердечника для определения параметров катушки индуктивности L1. Для катушки индуктивности с магнитным сердечником К1 при схемотехническом моделировании указывается количество витков. Коэффициент связи (COUPLING), а также все параметры модели сердечника могут варьироваться в установленных пределах с заданным шагом расчета.

Из рис. 3 следует, что «большой» воздушный зазор в модели линеаризирует магнит-

Таблица 1. Определяемые параметры PSpice-модели сердечника

Наимено- вание Параметр Единицы измерения По умолчанию

MS Индукция насыщения A/м 400х 10-3

A Параметр формы безгистерезисной кривой намагничивания A/м 25

C Постоянная упругого смещения доменных границ - 0,001

K Постоянная подвижности доменов - 25

ALPHA Параметр магнитной связи доменов. В Micro-Cap 9 не поддерживается - 2х10-5

Таблица 2. Геометрические параметры PSpice-модели сердечника

Наимено- вание Параметр По умолчанию

AREA Площадь поперечного сечения сердечника 1 см2

PATH Средняя длина магнитного пути 1 см

GAP Длина воздушного зазора 0 см

Рис. 2. Панель задания параметров генератора синусоидального тока

3 J

PART = Igenerator ( VALUE-DC OAdc AC OAae Sin Oma Pi Rl 1 PART-K1 1HDUCTORStlL1 , U COUPLING::.99999 \,4ЛЛМ MODEl-TRANSPORMATOR 1 50 0 0 0 < LI 4000 витков

MOOTL CORE (A=462.714 AREA =4 C=0.00287197 K=0 00292649 MS=1 38139e*006 PATH=20)

Micro-Cap 9 Evaluation Version Модель Jites-Alherton_42 dr CORE TRANSFORMATOR GAP=0 ..200m

Зазор = 0

I Зазор = 0.2мм

1

-300 000 -150 000 0 000 150 000 300 000 450.000 B(L1H<3auss) H(L1) (Oersteds)

|.|-| «1 ■ I >f M«t

Рис. 3. Схемотехническая модель сердечника (вверху) и его кривые намагничивания при различной величине воздушного зазора

ные параметры сердечника и катушки индуктивности.

Определение длины воздушного зазора в сердечнике

Когда по обмотке дросселя или первичной обмотке трансформатора низкой частоты, кроме переменной составляющей, протекает еще и постоянный ток, то индуктивность обмотки уменьшается. Чтобы избавиться от этого явления, в сердечнике делают воздушный зазор, длина которого зависит от размеров сердечника, индуктивности обмотки и силы постоянного тока, проходящего по обмотке.

Зазор в сердечнике дросселя играет исключительно важную роль. На рис. 4 приведен эскиз сердечника с эквивалентным объемом, равным длине средней линии магнитного поля (см), умноженной на площадь его сечения (см2). Пусть по катушке с начальной индуктивностью I = 20 Гн протекает постоянный ток I = 60 мА.

Кривая, приведенная на рис. 5, дает возможность определить длину воздушного зазора в миллиметрах в зависимости от величины ЬхР/У: где I — индуктивность обмотки дросселя или трансформатора, Гн; I — сила постоянного тока, проходящего по обмотке, А; V — объем железного сердечника, см3. По графику рис. 5 находим величину 8, которая после умножения на длину магнитно-

Рис. 4. Эскиз сердечника магнитопровода с воздушным зазором

го пути сердечника определяет необходимую величину воздушного зазора стального сердечника в миллиметрах.

Так как задана индуктивность первичной обмотки трансформатора I = 20 Гн, сила постоянного тока — 60 мА, а объем железного сердечника — 40 см3 и длина магнитного пути — 10 см, определим промежуточную величину:

ЬхР/У = 10х3600х10-6/40 = 9х10-4.

Исходя из графика рис. 5, определяем величину 8 = 20х10-3. Длина воздушного зазора стального сердечника, изображенного на рис. 4, должна быть равна 20х10-3х10 = 0,2 мм. Таким образом, в сердечнике необходим воздушный зазор по 0,1 мм с каждой стороны. Согласно [9] такой же зазор необходим для катушки с индуктивностью 40 Гн, при токе подмагничивания 30 мА, объеме сердечника 80 см2 и длине магнитного пути 20 см.

Моделирование показывает, что индуктивность катушки с введением рассчитанного зазора изменяется незначительно. Использование номограммы удобно для разработчиков

Рис. 5. Номограмма для определения зазора в сердечнике

радиоаппаратуры, если не применять схемотехническое моделирование. Для силовых трансформаторов и дросселей [10, 11] построение подобных номограмм нецелесообразно, так как устройства силовой электроники, как правило, требуют моделирования дросселя как составной части электрической схемы силового устройства [12-15]. ■

Литература

1. Разевиг В. Д. Схемотехническое моделирование с помощью Місго-СЛР 7. М.: Горячая линия-Телеком, 2003.

2. Колпаков А. САПР схемотехнического моделирования. Практика и психология разработки // Электронные компоненты. 2008. № 5.

3. Валиуллина З., Зинин Ю. Схемотехническое моделирование силовых дросселей для тиристорных преобразователей повышенной частоты // Силовая электроника. 2007. № 1.

4. Валиуллина З., Зинин Ю. Проектирование тиристорного инверторно-индукторного закалочного комплекса с выходным трансформатором // Силовая электроника. 2007. № 3.

5. Валиуллина З. Егоров А., Есаулов А., Зинин Ю. Исследование средствами схемотехнического моделирования нелинейного дросселя переменного тока в составе тиристорного высокочастотного инвертора // Силовая электроника. 2008. № 2.

6. Валиуллина З., Есаулов А., Егоров А., Зинин Ю. Особенности проектирования силовых выпрямителей в качестве источников постоянного тока для тиристорных преобразователей повышенной частоты // Силовая электроника. 2008. № 3.

7. Болотовский Ю., Таназлы Г. Опыт моделирования систем силовой электроники в среде ОгСЛБ 9.2 // Силовая электроника. 2008. № 3.

8. Новиков А. А., Амелин С. А. Экспериментальное исследование параметров модели перемагничи-вания ферромагнетиков Джилса-Атертона // Электричество. 1995. № 9.

9. Определение длины зазора в сердечниках дросселей и трансформаторов // С.М. Радиофронт. 1940. № 5-6.

10. Шапиро С. В., Зинин Ю. М., Иванов А. В. Системы управления с тиристорными преобразователями частоты для электротехнологии. М.: Энергоатомиздат, 1989.

11. Шапиро С. В. Резольвента Лагранжа и ее применение в электромеханике. М.: Энергоатомиз-дат, 2008.

12. Зинин Ю. М. Анализ интервала восстановления управляемости тиристора в несимметричном инверторе // Электричество. 2006. № 10.

13. Зинин Ю. М. Анализ гармоник выходного тока тиристорных полирезонансных инверторов // Электричество. 2008. № 8.

14. Зинин Ю. Проектирование малогабаритного тиристорного преобразователя повышенной частоты для индукционной плавки металлов. // Силовая электроника. 2009. № 1.

15. Кук Р. Л., Лавлес Д. Л., Руднев В. И. Согласование с нагрузкой в современных системах индукционного нагрева // Силовая электроника. 2007. № 2.

Ламповый усилитель. Дроссели в блоке питания

Ламповый усилитель. Дроссели в БП и моделирование. Дроссель Др5-0,08 безусловно годится для усилителей с одиночными лампами 6п14п, 6п6с, 6п3с, поскольку допустимый ток невелик, всего 0,08А. Пара 6П3С в плече может потреблять ток более 120мА. Поэтому за неимением лучшего годится и дроссель Др0,4-0,34, хотя индуктивность меньше 1 генри маловата. Дело в том, что П-образный CLC-фильтр, кроме индуктивности имеет в активе ещё и ёмкости. Так вот, при большом динамическом токопотреблении, чрезмерно большая продольная индуктивность даже вредит. Это характерно для режима АВ1. При пиках сигнала на дросселе с большой индуктивностью возникает просадка напряжения и никакая выходная ёмкость фильтра просадку не удержит. В режиме АВ1 применять Др0,4-0,34 можно даже с увеличенной входной буферной емкостью, например 2,2-4,7мФ 450В. А выходную ёмкость можно поставить поменьше. При таких параметрах источник питания в динамике отрабатывает наброс нагрузки лучше, а переходная колебательность оказывается меньше. Следует напомнить, что для заряда большой ёмкости при включении усилителя надо ограничивать пусковой ток специальными мерам, например плавным пуском, задержкой и т.п. Зарядный ток такой ёмкости велик, а длительность заряда сильно увеличена. Следовательно, надо принимать специальные меры для аккуратного (плавного и безаварийного) заряда ёмкости.

А вот для А-режима усиления лошадиные индуктивности 10 Гн применять можно, но эти индуктивности должны быть рассчитаны на сквозные токи мощных ламп. Например, для двухтакта на 6С33С нужен ток дросселя 300-500мА, для сдвоенных 6П3С в каждом плече одного канала желателен допустимый ток дросселя 150-250мА, сдвоенный каскад на 6П44С потребует ток дросселя 300мА. При большой продольной индуктивности фильтра поперечные ёмкости должны быть существенно меньше, поскольку они не только избыточны, но и повышают переходную колебательность источника. Проводники для раздачи анодного питания мощного усилителя должны быть 0,5-0,75 кв.мм, безо всякого посеребрения. Плохим следствием электромагнитных дросселей значительной индуктивности является большое резистивное сопротивление обмотки. Например, Др5-0,08 имеет в пассиве 270 Ом. При токе 0,1 ампера балластом теряется 27 вольт анодного напряжения, при соответствующем нагреве. Гораздо больше мне нравятся парные ЭМ-дроссели от осветительного обрудования, с индуктивностью 1,4-2,5 генри. Именно о применении таких дросселей и написана эта заметка. Как показала практика, среди наиболее распространённых дросселей нет экземпляров с сопротивлением больше 72 Ом и меньше 18 Ом. Значит, в худшем случае потеря напряжения при токе 0,2 ампера не превысит 14 вольт. Это вполне допустимо, ибо чудес в энергетике нет. На такие жертвы приходится идти, ради снижения пульсаций напряжения в 20-40 мВ.

Существенным общим недостатком всех дросселей с железом следует считать большую массу. Именно поэтому при построении БП лампового УНЧ можно рекомендовать другие средства фильтрации, например применение электронного дросселя на высоковольтном МОП-транзисторе. Кроме того, сам блок питания с силовыми трансформаторами на 50Гц также можно заменить импульсным источником малой массы, вследствие высокой частоты модулятора, например 120 кГц. Другим недостатком можно считать корявую форму типовых дросселей и их большие габаритные размеры. Про компактность блока питания лампового усилителя с дросселями на трансформаторном железе, как правило, приходится забыть. Неудобно их размещать в закрытые короба. Собственно поэтому нередко их ставят на шасси.

Очень неплохим выходом из положения является применение в системе электропитания электромагнитных дросселей от бытовых осветительных приборов. Описываемый здесь материал из разряда личного опыта. Чтобы не расширять продажи осветительных ДРЛ-дросселей, много лет такие штучки приходится скрывать от публичного распространения. Совершено очевидно, что в активе многих умельцев есть технические решения и опыт, которые им не хочется показывать. Поэтому публикуемые авторские или типовые схемы обыкновенному телезрителю не всегда удаётся довести до состояния, которое можно отнести к высокому классу. Нужно заметить, что искусство создания высококачественных ламповых усилителей во многом включает в себя личный опыт и авторские умения, которые обоснованно приходится скрывать. Применение дросселей можно отнести к разряду недорогих и эффективных решений для системы электропитания. Но есть в таком решении и ограничения в виде необходимости применения оч’умелых ручек. Дело в том, что осветительные дроссели изначально имеют повышенные габариты, за счёт подошвы. Кроме того крайне неудобным оказался способ крепления проводов на зажимах. Поэтому для доработки приходится применять болгарку и тонкий диск по металлу. А проводники из разрезанного клеммника или из пластиковой скорлупы торцевых крышек приходится извлекать крайне аккуратно и удлинять при помощи обыкновенного МГШВ-провода на клею. Таким образом, удаётся достигнуть результирующего эффекта и повысить компактность дросселя процентов на 30. А без доработки, с громоздкими осветительными дросселями, получается обыкновенная, столь же корявая конструкция, как с трансформаторными. Ниже показаны картинки с дросселями разных габаритов и индуктивности от различных производителей. Это уже доработанные и готовые к применению изделия, как польского, так и французского производства, а также обыкновенный совдеп. Практика показала, что никакой разницы в производителе нет. Видимо выработан стандарт конфигурации.

У всех дросселей примерно одинаковые конструктивные решения и одинаковые по свойствам материалы, которые не могут противостоять болгарке. Вначале показаны обрезки дросселей отечественного изготовления. Первый комплект дросселей, показанный слева имеет довольно значительную индуктивность, около 2,5 Генри при резистивном сопротивлении 75 Ом. Это очень хорошие параметры для среднего источника питания лампового усилителя. Справа дроссели индуктивностью 1,5 Генри и сопротивлением 42 Ом. Допустимые токи практически всех дросселей из осветительного оборудования ДРЛ светильников могут достигать 300 мА. А степень симметрии двух произвольно выбранных из большой кучи дросселей просто замечательная и не бывает хуже 1%. В простейшем случае можно приближенно оценить индуктивность дросселя с применением миллиамперметра и вольтметра переменного тока, путём подключения дросселя к Латру и бытовой сети. Установив предельное возможное напряжение при допустимом токе (например 0,2 ампера), делят измеренное напряжение на измеренный ток, а затем на угловую частоту 314 радиан в секунду. Полученное значение даёт индуктивность, если пренебречь резистивной составляющей, которая и в самом деле оказывается пренебрежимо малой. Как видно по картинкам выигрышными выглядят размеры дросселей и их форма. И по массе эти железки также выгодны в сравнении с трансформаторными дросселями традиционной конструкции. Ниже показаны дроссели более аккуратного изготовления по внешнему виду, это отечественные дроссели по конструктиву зарубежного проекта, а также дроссели маде ин франс. Комплект первый имеет на борту 1,7 Генри при резистивном сопротивлении 66 Ом. Допустимый сквозной ток может достигать 0,3 ампер. Второй комплект имеет индуктивность поменьше, около 1,4 Генри и меньшее резистивное сопротивление, величиной всего 38 Ом.

Чем меньше резистивное сопротивление обмотки дросселя, тем меньше окажется падение напряжения на нём и соответственно меньше будет рассеиваемая в дросселе мощность. Следовательно, в более мощном усилителе выгоднее применить дроссель с обмоткой в 38 Ом. При токе потребления 300 мА просадка постоянного напряжения окажется всего 11 вольт. А это очень неплохой результат при такой здоровенной индуктивности. Пульсации переменного напряжения в анодном источнике с таким дросселем можно уменьшить до 20 мВ. А потраченные габариты по блоку питания останутся очень скромными. Ниже показана ещё одна картинка с дросселями сравнительно небольшой индуктивности. Слева очень компактные дроссели с индуктивностью 1,5 Генри и резистивным сопротивлением 52 Ома. Это отличные штуковины, пригодные для довольно мощного усилителя. А вот справа размещены дроссели большенького габарита и веса. Индуктивность их поменьше – всего около 1 Генри, зато резистивное сопротивление всего 18 Ом. Это довольно крутой результат, ведь падение напряжения при допустимом токе 0,5 ампера всего 9 вольт. Крупные дроссели с картинки имеют обмотку из более толстого провода, и пригодны они для мощного токового усилителя на 6С33С, а также для выходного каскада на сдвоенных токовых телевизионных лампах. 

Кроме практических рекомендаций и примеров применения железок, здесь же можно показать иллюстрации по моделированию режимов работы разных дросселей в цепях электропитания лампового усилителя. Подобные результаты, наряду с физическим экспериментом позволяют подтвердить пригодность такого железа к применению. Многие применяют для моделирования специализированные среды – симуляторы, например EWB. Наиболее продвинутые специалисты работают в системах более высокого уровня, например AnsysMultiphysics. Ansys лучше годится для решения «тяжёлых» задач. А для простеньких примеров, мне больше нравится применение собственного программного обеспечения. Оно было разработано более 25 лет назад, давно устарело морально, поскольку выполнено с применением софта для 16-разрядной математики. Некоторыми вспомогательными средствами 32-разрядной операционной системы моё старинное программное обеспечение удалось освежить, однако оно всё равно устарело. Тем не менее, бывает удобно применять его для сравнительно небольших задач, требующих ускоренного ответа. А удобно это только по причине хорошо закрепленных навыков. Жаль, что и здесь многое уже забыто. Для описываемого софта характерно полное отсутствие интерфейса. Все модели для анализа режимов приходится писать прямо в текстовом формате в ASCII-коде. Для задач повышенного размера приходится рисовать модель на бумаге. Такая визуализация существенно облегчает представление. Нужно заметить, что для серьёзных сред математического моделирования математическую модель также приходится писать в виде текста (Ansys), поэтому изначальное неудобство отсутствия у меня интерфейса в некотором роде универсально.

Для специалистов понятно, что построение корректной и работоспособной дискретной модели для дросселя довольно непростая задача, особенно учитывая необходимость динамического, автоматического управления выбором метода численного интегрирования. В моих программных модулях предпочтение отдаётся неявным методам. Учитывая кратко изложенные здесь сведения, любой уверенный пользователь симуляторов вроде MicroCAP, может составить представление, насколько мне не интересны, ни интерфейс, ни математика, ни примеры применения подобных систем фирменной буржуйской разработки. Ниже показано несколько иллюстраций исследования режимов выпрямителей в моей собственной программной среде математического моделирования. Вначале показаны исходные схемы двухполупериодных мостовых выпрямителей, которые применяют в ламповой и в транзисторной технике. В каждой из представленных схем при построении макромоделей в математическом описании применены дискретные модели индуктивностей, интегрируемые по методу трапеций.

Две другие схемы двухполупериодного выпрямления показаны ниже, причём схема с нейтральной точкой нашла более широкое распространение. Для всех схем на этапе машинного анализа генерируются численные модели в текстовом формате. Для адаптации к применению без графического интерфейса их переводят к схемотехническому формату. Подобное упрощение вполне объяснимо, поскольку любому наблюдателю гораздо более понятна схемотехническая интерпретация. В то время как текстовый формат пригоден только для машинного представления.

Для математического моделирования пригодны вовсе не картинки схем. Нужны математические модели, численные модели, системы уравнений и их цифровое кодирование. В решении задач моделирования нужен инструментарий узловых уравнений, а также соответствующая автоматизированная идентификация и нумерация. Основным машинным средством в большинстве программных сред служит гибридный алгоритм расширенного узлового анализа. Инструментом реализации метода расширенных узловых уравнений служит матричная арифметика. В результате применения методов теории цепей, математика ПО формирует системы алгебраических уравнений. Как правило, это нелинейные системы. Нередко они ещё и нестационарные, но в ряде случаев их приходится считать квазистационарными. Порядок систем алгебраических уравнений может быть чрезвычайно высоким. Искусство построения эффективного программного обеспечения заключается в тонком сопряжении всевозможных граничных условий и в преодолении многочисленных некорректностей, как математического, так и технологического характера. Системы уравнений в многомерном пространстве решают, только численно, итерационно, без вариантов. И в результате получается некоторая совокупность рабочих точек, соответствующих формализованной задаче. Примеры двух крайне упрощенных схемных моделей для выпрямителя блока питания показаны ниже. В первой модели применён разделительный управляемый источник ЭДС EU. Это источник напряжения, управляемый напряжением, ИНУН. Во второй схемной модели корректность коммутации обеспечена применением модели диода обратного тока VD3. 

Результаты моделирования нескольких таких моделей выпрямителей с индуктивными дросселями показаны ниже. На левом графике снизу зеленым цветом показана кривая выпрямленного напряжения, а желтым – обратного напряжения на выпрямительном диоде (мостового выпрямителя). На правом графике показана кривая напряжения источника питания с учётом потерь напряжения в выпрямительных диодах моста. Красным цветом показана кривая выпрямленного напряжения для реального маломощного источника при слабой батарее выпрямительных конденсаторов 200мкФ и относительно небольшой индуктивности фильтрующего дросселя 50мГн. В результате большого внутреннего сопротивления, падение напряжения внутри источника оказывается около сотни вольт относительно амплитуды, а пульсации выпрямленного напряжения крайне велики и достигают значения в 50 вольт. 

При изменении параметров текстовой модели легко получить динамические характеристики любого выпрямителя. Важно, чтобы макромодели всех компонентов были адекватными реальным условиям эксплуатации. Ниже показано семейство динамических характеристик, полученных при изменении параметров модели. Наглядно продемонстрирована фильтрующая способность индуктивной катушки, поскольку при двукратном увеличении индуктивность наблюдается переход в порядке чередования кривых 1-2-3-4-5. В качестве нагрузки использован резистивный эквивалент. 

Далее показаны характеристики другого выпрямителя, рассчитанного на более высокое напряжение, при сравнительно небольшом токе нагрузки. Емкость выбрана сравнительно небольшой – 200мкФ, а вот индуктивность приближена к реальным значениям источника питания лампового усилителя. При значении 0,8 генри пульсации напряжения приходят к приемлемым значениям, но разгон по характеристике происходит сравнительно медленно. Внизу слева показаны кривые для синусоидального напряжения на выходе силового трансформатора, а также выпрямленного напряжения с учётом потерь напряжения в диодах. Справа, показаны характеристики на выходе БП. Красным цветом выделена кривая выходного напряжения, а сиреневым – масштабированные пульсации напряжения на дросселе. 

При необходимости проведения более тщательного моделирования, путём варьирования параметров в модели источника, можно задать любой спектральный состав высших гармоник, в соответствии со степенью насыщения трансформатора. Совершенно аналогично можно регулировать параметры электромагнитных дросселей. Нужно заметить, что практическое значение имеют только модели, в которых с заданной точностью запрограммированы однозначно нелинейные характеристики стали. Модели с неоднозначными нелинейностями вебер-амперных характеристик, а также параметрические модели высоких порядков для практического анализа малопригодны. Довольно удобным оказалось применение в программной оболочке динамических моделей резисторов. Они представляют собой некие прототипы резистивных матриц, с динамическими ключами, обеспечивающими определенные законы управления. В качестве закономерностей коммутации использованы двоичные законы кодо-импульсного (КИУ) управления. Такие макромодели допустимо применять в качестве нагрузочных элементов для тех же исследуемых блоков питания, в которых нужно запрограммировать сброс и наброс нагрузки по ходу работы источника, в заданные интервалы времени, преодолевая конфликты при совпадении этих интервалов.

Вполне вероятно, что мне удастся представить в отдельном цикле статей более подробную информацию о математическом и схемотехническом моделировании электронной схемотехники. Ведь это материалы, сравнительно легко извлекаемые из готовых моделей, приведенных в стандартные цифровые форматы документации. Исходников накопилось очень много, нужно лишь выдернуть фрагменты материалов их архива и адаптировать к сети. Количество разработанных и тестированных мною моделей транзисторов, тиристоров, симисторов, ОУ, а также пассивных компонентов и цифровых устройств довольно велико, а их качество очень разное. Моделей для электронных ламп у меня нет, 20 лет назад тема эта была не актуальна. Писать их сейчас, особенно для устаревшей программной оболочки у меня никакого желания тоже нет. Поэтому, скорее всего, в изложении придется ограничиться иллюстрациями общеобразовательного характера. Дополнительно нужно непременно сказать, что вопрос о необходимости тщательного исследования динамики блоков питания ламповых усилителей отнюдь не праздный. В нынешней ситуации возникли технологические подвижки, следствием которых стало появления новых элементов в базисе электронных устройств, а также резкое увеличение энергетического ресурса, например ёмкостных элементов электронных цепей. В связи с этим нередко приходится наблюдать, как в схемотехнике ламповых блоков питания появляются ёмкости в несколько миллифарад. А это совсем не безобидно. Если раньше была тенденция применения конских индуктивностей в 10 и более генри, то теперь другая крайность, применение электролитов чудовищных ёмкостей. Совершенно обоснованно могу сказать, любые крайности по соображениям здравого смысла неприемлемы. Если в моих схемах появляются такие ёмкости-монстры, то для их применения есть некоторые основания и приняты специальные меры ограничительного характера. Для подтверждения высказанных соображений могу привести графические иллюстрации по результатам численных экспериментов с фильтрующими дросселями и ёмкостями для блока питания. При плохом демпфировании ёмкостей и неудачном выборе сочетания L и C, довольно нетрудно привести систему электропитания к продолжительным колебаниям, перенапряжениям и аварии. На рисунке показан переходный процесс при пуске БП с разными значениями емкости в 100-200-400 мкФ и неизменной индуктивностью дросселя в 0,5 генри. В ходе разгона кодоимпульсная модель резистивной нагрузки производит наброс и сброс нагрузки (на 30-60%) в произвольные моменты времени. Об этом свидетельствуют небольшие выбросы напряжения в момент коммутации и участки с просадкой напряжения на 3-6%. 

Примечательно, что с увеличением емкости БП, явно прослеживается уменьшение уровня пульсаций, улучшение сглаживания, однако существенно возрастает колебательность характеристики и продолжительность перехода в установившееся состояние. А это вполне может оказаться причиной появления в усилителе различных барабашек в звуке, а также всякого рода призвуков, которые так любят оценивать удифилы на слух. Но гораздо худшим последствием бездумного выбора ёмкости, можно считать величину пускового перенапряжения. И если не принимать специальных мер, то электролиты могут не выдержать и бабахнут. Ниже показаны характеристики того же БП при дискретном регулировании индуктивности и неизменной ёмкости 100мкФ. В модели поочередно использованы три значения индуктивности дросселя 0,5-1,0-2,0 генри. В результате получается, что при увеличении индуктивности, существенно сниженным оказывается уровень пульсаций выпрямленного напряжения (почти четырёхкратно), но разгон по характеристике естественно замедляется. Увеличение индуктивности приводит к снижению выброса пускового напряжения, радикальному снижению. Но не нужно думать, что его нет совсем.

Желательно понимать, что если в одном месте убыло, то в другом месте прибыло. Значительные напряжения могут возникать на самой индуктивности. В достигнутом установившемся режиме колебательность системы при увеличенной индуктивности дросселя не велика, зато отчётливо видны продолжительные участки с просадкой напряжения при набросе и сбросе нагрузки. Демонстрация физических принципов работы выпрямителя имеет характер обучалки. Для количественной же оценки очень существенное значение имеют сами модели. От их корректности зависит не только само соответствие, но и точность получаемого результата. При наличии свободного времени постараюсь подготовить отдельную публикацию, где можно рассмотреть наиболее актуальные вопросы построения эффективных и безопасных классических блоков питания. Там же можно сформулировать совокупность требований и рекомендаций по выбору фильтрующих компонентов. Весьма важно понять, что путём машинного моделирования можно получить конкретные значения номиналов фильтрующих элементов и конфигурацию схемы источника питания, пригодные для практического повторения. И чем выше соответствие результата практике, те корректнее написана модель и правильнее работает математика ПО.

Ниже показана картинка с готовым БП для лампового усилителя, в котором использованы беленькие электромагнитные дроссели. Этот вариант сконструирован для питания усилителя на 8 лампочках 6П18П. Конструкция показанного БП питает вариант двухканального двухтактного усилителя со сдвоенными лампочками по схеме, описанной в другой статье. Как видно по картинке реализовано компактное размещение всех компонентов в двухэтажной конфигурации и применены плоские прямоугольные дроссели. Пара анодно-накальных трансформаторов обеспечивает питание двух низковольтных оконечных каскадов при отдаваемой мощности до 108Вт. Для питания предварительного каскада применен мелкий тороидальный трансформатор мощностью около 20Вт, с обмоткой из тонкого провода, размещенный с торца. Там же есть ещё немного места для монтажа релейного модуля задержки подачи анодного питания. Однако подгонку такого модуля в нишу ограниченного размера сделать не так просто. Поэтому на этапе конструирования скелета нужно заранее тщательно продумывать компоновку блока питания и всех систем, его составляющих. При проектировании нужно понимать, что важнейшим критерием для конфигурирования блока питания всегда является правильная оценка потребляемой лампами и нагрузкой мощности и выбор соответствующих трансформаторов.

Блочное конструирование источника питания исключительно удобно не только в эксплуатации, но также на этапе испытаний. Компактный блок питания можно предварительно полностью отрепетировать и настроить на нужный режим электропитания. Размещают такой блок питания в центре тяжести конструкции корпуса при монтаже. На следующем этапе настраивают каждый каскад, начиная с конца усилителя. Блочная конструкция БП весьма ремонтопригодна, поскольку при любой аварии легко вскрыть колпак и демонтировать блок питания целиком, заменив его другим. Ниже показаны картинки с корпусом лампового усилителя, подготовленным к сборке. Блок питания установлен и закреплён непосредственно сверху шасси. В шасси предусмотрены крупные отверстия, предназначенные для вывода в подвал жгутов из проводов электропитания. Шасси представляет собой прямоугольную стальную коробку и служит одновременно корпусом усилителя. На передней панели предусмотрено прямоугольное отверстие для индикатора, а также входные клеммы для кабелей. Позднее по центру лицевой панели будет просверлено отверстие для установки сдвоенного регулятора громкости. Блок питания довольно тяжелый, около 6 кг. Поэтому корпус должен быть изготовлен из прочной стали и иметь рёбра жесткости.

Довольно любопытными мне показались соображения, изложенные в статье Евгения Карпова, которая попалась мне случайно. В белорусском журнале Радиолюбитель за 2011 год опубликована заметка по применению в качестве дросселей электронных модулей, на MOSFET-транзисторах. Это довольно популярная на форумах тема. В сети даже встречаются специальные штучки, которые некоторые оригиналы предлагают применять в цепях анодного питания, как панацею для фильтрации высших гармоник. Совершенно очевидный для меня ответ Карпова. Евгений действительно поставил точку в досужих рассуждениях. Достоинства ЭД есть, но они минимальны, а потому заниматься этой темой не стоит. Как-то интуитивно мне было понятно и без статьи, что достоинства электронных дросселей (ЭД) ориентированы на сравнительно узкий диапазон применения. И действительно, если не городить сложную систему фильтрации пульсаций, со следящими ОС, то при изменении нагрузки лампового усилителя эффективность электронного дросселя будет меняться. Поэтому Е.Карпов справедливо отметил, что применение электронных дросселей предпочтительно в А-режиме. Для усилителей в режиме АВ диапазон изменения тока нагрузки в динамике слишком велик, что снижает эффективность ЭД в фильтрации. И в отношении габаритов, сомнительность достоинств ЭД также подтвердилась, поскольку для рассеивания мощности на транзисторе приходится устанавливать радиатор. Только по массе ЭД выигрывает перед электромагнитными дросселями. Но и здесь применение сравнительно компактных осветительных дросселей делает преимущество ЭД минимальным. Зато в отношении кошерности никаких шансов у ЭД перед ЭМ-дросселем нет. Именно поэтому применение электромагнитных дросселей из медного провода на стальном сердечнике и остаётся незыблемым как классика.

В статье показаны практические сведения из личного опыта, пригодные для ознакомления и научения. Кроме того, они годятся для тупого и меркантильного воспроизведения, и применения плоских и удобных беленьких дроссельных железок в блоках питания ламповых усилителей, вместо традиционных серийных дросселей типов Д или Др. Лучше бы не расценивать мою публикацию как рекламу дросселей от осветительного оборудования. Во всех публикациях мне свойственно исключать указание конкретных сведений о торговых марках оборудования и комплектующих, использованных для практических конструкций. Желательно отчётливо понимать, что рекламировать фирменные железяки не следует.

                Евгений Бортник, Красноярск, Россия, февраль 2018

Дроссель для сварочного аппарата

Как сделать дроссель для сварочного аппарата своими руками?

Практически каждый мастер хотя бы раз задумывался над тем, как сделать дроссель для сварочного аппарата своими руками. Сегодня продается достаточно большое количество различных устройств, которые можно использовать в условиях малого производства. Это может быть приспособление, которое работает на временном или непрерывном токе, полуавтомат для сварки или изделие с использованием электродов. Однако качественное устройство стоит очень дорого, а бюджетные аналоги быстро приходят в негодность.

Схема сварочного аппарата переменного тока с отдельным дросселем: 1 – первичная обмотка, 2 – сердечник, 3 – вторичная обмотка, 4 – обмотка дросселя, 5 – неподвижная часть сердечника дросселя, 6 – подвижная часть сердечника дросселя, 7 – винтовая пара, Др – регулятор тока.

Для сборки самодельного приспособления для сварки понадобится подобрать и соорудить все нужные элементы, в том числе и дроссель.

Преимущества использования дросселя

Однофазная мостовая схема выпрямления (а). Графики напряжений и тока в трансформаторе (б), напряжения и тока в нагрузке (в).

Дроссель для сварки – это устройство для регулировки силы тока, используемого для выполнения сварочных работ. Элемент нужен для компенсации сопротивления, которого может не хватать. Его можно подсоединить к повторной обмотке трансформаторной конструкции. Это дает возможность смещать фазы между проходящим током и его напряжением, в результате чего облегчается зажигание электродуги в начале работы. Она будет гореть ровно, в связи с чем есть возможность получить сварочный шов хорошего качества. Если не использовать дроссель, то могут появиться проблемы во время сварки.

Дроссель может состоять в конструкции полуавтомата или устройства для сварки, которое предусматривает использование электродов. Полуавтомат с дросселем практически не разбрызгивает металл во время работы. Процесс сварки будет проходить гораздо мягче, чем при отсутствии дросселя. Шов сварки сможет провариваться на существенную глубину. Достоинства подобного элемента не вызывают сомнений. Его можно смонтировать не только на самодельное устройство, но и на приспособление заводского производства. Особенно это касается бюджетных вариантов, склонных к неисправностям. Это сможет существенно облегчить работу на подобных конструкциях и повысить качество сварочного шва.

Какие подручные средства можно использовать

Схема источника питания инверторного сварочного аппарата.

Чтобы соорудить дроссель для сварки своими руками, первым делом нужно подготовить материал. В данном случае можно применить практически любые неиспользуемые электротехнические приспособления. Конструкция являет собой обыкновенный сердечник с намотанным проводом. Для данной цели можно использовать трансформаторную конструкцию, которая ранее была смонтирована в старом телевизоре. Всю обмотку понадобится демонтировать. Сердечник можно будет использовать для намотки провода, длина которого рассчитывается заранее.

Если есть возможность, можно применить детали, которые были установлены в лампочках фонарей. Старые обмотки следует демонтировать, так как они часто неисправны. В процессе намотки провода их понадобится установить на прежнее место.

Для намотки дросселя можно применить любой сердечник сечением приблизительно 12-15 см. Между его элементами понадобится сделать немагнитную часть. Для этого следует закрепить прокладку для изоляции толщиной примерно 0,6-1 мм.

Плавной регулировки тока можно достичь благодаря монтажу подвижных обмоток трансформаторной конструкции. Путем смены расстояния между обмотками можно изменять величину магнитного потока и сопротивление в повторной обмотке.

Преобразование тока в сварочном инверторе.

Для сварки на непрерывном токе к обмотке на выходе трансформаторной конструкции нужно подключить элемент для преобразования временного тока в непрерывный. Такое приспособление называется выпрямителем. Ток может быть не непрерывным, а пульсирующим. Уменьшить пульсацию возможно исключительно путем увеличения емкости конденсаторного устройства.

Чтобы была возможность выполнять регулировку тока дуги с помощью дросселя, между выходом трансформаторной конструкции и точкой нужно включить 3 выпрямителя.

Элементы, которые будут нужны для сооружения дросселя:

  • электротехническая конструкция,
  • провода,
  • трансформатор,
  • лампа фонаря,
  • картон для изоляции.

Как изготовить дроссель для сварочного устройства

Схема изготовления сварочного дросселя.

Перед выполнением намотки провода понадобится изолировать ярмо.Для намотки дросселя можно использовать провод из алюминия или меди. В первом случае его сечение должно быть примерно 36-40 мм, во втором рекомендуемое сечение составляет 25 мм. Вместо провода можно использовать шину из меди толщиной 4-5 мм. Если планируется использовать алюминиевую деталь, то она должна иметь большую толщину. Провод нужно наматывать в количестве 30-35 витков, шина наматывается в 3 слоя. Если в качестве сердечника будет использоваться элемент от лампочки фонаря, то намотку следует выполнять только на одну боковую часть по всей длине до тех пор, пока окно не заполнится. Направление намотки изменять не допускается. Каждый слой должен быть изолирован от предыдущего. Элементы рекомендуется пропитать бакелитовым лаком.

В процессе намотки через одинаковое количество витков следует делать отводы. Контакты должны быть сильными, так как на них будет ложиться существенная нагрузка.

Установка дросселя оказывает положительное влияние на работу полуавтоматического устройства или обыкновенной самоделки. Для устройства, которое работает на временном токе, рекомендуется использовать приспособление вместе с конструкцией для выпрямления тока. В таком случае будет можно применять практически все возможные электроды.

Дроссель для сварки своими руками можно устанавливать и на устройство с понижающей трансформаторной конструкцией. Элемент нужно подключать на вторичную цепочку трансформатора для сварки. Это даст возможность соорудить устройство фирменного сварочного полуавтомата, который стоит очень дорого. Дроссель следует точно рассчитать по формуле, которая есть в документации, поставляемой вместе с приспособлением. Данное изделие будет иметь трансформаторную конструкцию с хорошим рассеиванием и отличными характеристиками.

Дроссель для инверторного или любого другого аппарата важно правильно настроить.


Дроссель для сварочного аппарата своими руками

Как сделать дроссель для сварочного аппарата постоянного тока

Сварка постоянным электрическим током получила широкое применение не только в масштабах крупных производств, но и в домашних мастерских.

Современный рынок предлагает десятки (если не сотни) аппаратов для сварки с помощью электрической дуги, начиная от компактных маломощных сварочников, заканчивая промышленными высокопроизводительными агрегатами.

Вне зависимости от типа оборудования, применяемого для электросварки, всех их объединяет одна проблема — неконтролируемое падение напряжение, из-за чего розжиг дуги и формирование шва становится затруднительным.

Для решения этой проблемы умельцы придумали дросель, внедряемый в цепь со сварочным оборудованием. У начинающих сварщиков сразу возникнет много вопросов: «Что это за деталь и как она функционирует? Как сделать дроссель самому на свой аппарат? Как рассчитать дроссель правильно?». В этой статье мы постараемся ответить на эти, и многие другие вопросы.

Общая информация

Для чего нужен дроссель? Эта небольшая деталь, подключенная в цепь, обеспечивает плавный розжиг дуги и поддерживает ее стабильность даже при перепадах напряжения, к тому же металл практически не разбрызгивается, шов получается более качественным, можно точно настроить аппарат и без проблем варить тонкий металл.

Принцип работы прост: дроссель пропускает через себя ток, накапливая его от сварочного аппарата. Накопленный ток как раз и используется для компенсации потерянного напряжения. Также дроссель с подмагничиванием обеспечивает нужное сопротивление тока, если напряжение слишком велико.

Совсем не обязательно покупать дроссель в магазине, тем более это далеко не дешевая покупка. Этот агрегат вполне можно смастерить самостоятельно.

Его конструкция состоит из сердечника и двух обмоток с сечением, рассчитанным на работу с определенным значением постоянного тока.

Именно поэтому не получится изготовить универсальный дроссель, ведь маленькая деталь не справится с мощным сварочником, и наоборот. Так что важно правильно рассчитать, сколько обмотки понадобится для работы с тем или иным напряжением.

Регулировка тока

Регулировка сварочного тока крайне важна для правильной работы и формировании качественного шва. Она может осуществляться несколькими способами:

  • Регулировка тока путем изменения расстояния между элементами сварочного аппарата. Самый популярный способ. Чтобы уменьшить силу тока раздвиньте разрезанный сердечник трансформатора. Индукция несколько рассеется, и сила тока станет меньше. Чем больше сварочный агрегат, тем больше возможность регулировать ток, потому что интервал регулировки напрямую зависит от доступного размера в корпусе аппарата.
  • Регулировка тока на обмотке трансформатора. Таким способом можно отсечь часть катушки, тем самым увеличив значение напряжения, пуская ток по более короткому пути. Чтобы ослабить ток путь нужно наоборот увеличить.
  • Регулировка тока с помощью стальной пружины с креплением клемм через заданный интервал. Это неплохой способ регулировки, он позволяет плавно настраивать ток, но есть один существенный недостаток — пружина сильно нагревается и при этом постоянно находится под ногами у мастера, а это грубейшее нарушение техники безопасности.

Если внедрить в цепь дроссель, то решится большинство проблем, связанных с регулировкой тока. Это на первый взгляд небольшое приспособление способно в полной мере компенсировать недостающие напряжение или наоборот выполнять роль сопротивления, если напряжения слишком много. Настройка тока дросселем происходит очень плавно и сварщику не нужно держать под ногами раскаленную пружину.

Применение дросселя

Дроссель для сварки своими руками лучше всего работает на сварочных трансформаторах. Это доказывает наша практика. Дроссель быстро разжигает дугу даже при значительной потере тока, поэтому его можно без проблем использовать на даче или в цеху с нестабильным напряжением.

Отдельная особенность — это возможность использовать дроссель в паре с выпрямителем. Связка дроссель + выпрямитель способна увеличивать электродвижущую силу самоиндукции. В случае с полуавтоматом такой набор оборудования позволить легко зажечь дугу даже на значительном расстоянии от поверхности металла.

Дроссель своими руками

Теперь давайте разберемся, как дроссель для сварки своими руками можно намотать и как рассчитать дроссель. Чтобы намотать дроссель правильно, нужно досконально знать его устройство и понимать принцип работы.

В разделе «Общая информация» мы кратко описали устройство и принцип действия этого прибора. Мы составили небольшую поэтапную инструкцию, следуя которой вы сможете собрать дроссель.

Собранная вами деталь подойдет для использования на небольшом производстве или при домашней сварке. Итак, приступим:

  1. Для начала вам нужно найти старый трансформатор, он будет нашей основой. Опытные мастера советуют брать повышающий элемент из лампового телевизора модели «ТСА 270-1», он будет выступать в роли сердечника. Подобные модели можно легко найти на блошином рынке или поискать в интернете на онлайн-досках объявлений.
  2. Затем нужно разобрать трансформатор. Делается это просто: нужно срезать болты или повернуть головки в верхней части агрегата, затем снять катушки.
  3. Полученные «подковы» (как их именуют умельцы) устанавливают специальные прокладки. Их изготавливают из тонкого картона и приклеивают к основанию «подковы». Прокладки нужны для образования индуктивного зазора.
  4. Теперь нужно намотать провод на «подкову». Для этого берем алюминиевые провода сечением 36 миллиметров. Намотайте 22-24 витка с каждой стороны. Если вам удалось найти сердечник из лампового телевизора, то вы сможете намотать на каждую сторону по 8 витков в два слоя. Не забудьте сделать изоляцию между витками с помощью бумаги и бакелитового лака.
  5. Провод следует наматывать в одну сторону на каждой из катушек. Это необходимо для того, чтобы в конце провода располагались в одинаковом направлении и вверху была перемычка между отводами, соединяющая катушки, а внизу располагался вход и выход.
  6. Если вы все же неправильно намотали провода, и они располагаются в разном направлении, то установите по диагонали косую перемычку между верхним и нижним отводами. Вторая пара отводов будет играть роль входа и выход.
  7. Рекомендуется устанавливать дроссель в сварочном аппарате только после диодов. Подключите ко входу кабель диодного моста.

Если сила тока дросселем наоборот продолжает падать при применении, то нужно убрать несколько витков на каждой из катушек.

Вместо заключения

Теперь вы знаете, как сделать дроссель для сварочного аппарата своими руками и использовать его в своей работе. Самодельный дроссель легко можно собрать своими силами, зная элементарные законы электротехники. Расскажите о своем опыте конструирования дросселя в комментариях и делитесь этой статьей в социальных сетях. Желаем удачи!

Как сделать (намотать) дроссель для сварочного инвертора

Электросварка широко применяется на крупных производствах и в мелких мастерских. Аппараты для соединения металлов электрической дугой тоже бывают разными по размерам и мощности.

Но всех их объединяет одна возможная проблема — падение напряжения мешает розжигу дуги и ведению шва. Еще бывает трудно настроить нужную величину тока для конкретной толщины металла. Для решения всего этого используется дроссель в составе оборудования.

Что это такое? Как он функционирует? Как сделать дроссель самому на свой аппарат?

Что это такое?

Дроссель для сварочного аппарата своими руками смастерить вполне возможно. Он состоит из сердечника и двух обмоток с определенным сечением, рассчитанным на работу с конкретной величиной тока. Дроссель от крупного сварочного оборудования не подойдет к маленькому агрегату, и наоборот, маленькая модель будет не эффективна на большом сварочном аппарате.

Дроссель получает и накапливает в себе ток от понижающего трансформатора, чем содействует плавному розжигу электрода. Во время ведения шва дуга горит более мягко и меньше разбрызгивается металл сварочной ванны. Если поступающее напряжение слишком велико, то дроссель берет на себя часть функции сопротивления. Это позволяет более точно настраивать аппарат и варить тонкий металл.

Преимущество самодельного дросселя

Для сварки металла различной толщины применяется несколько способов регулировки силы тока:

  • Изменение расстояния между элементами трансформатора. В устройстве сварочных аппаратов имеется две обмотки, между которыми происходит электромагнитная индукция. Благодаря этому понижаются Вольты, и повышаются Амперы. Если сила тока слишком велика, для нормального ведения шва на заданной толщине материала, то обмотки разводятся между собой при помощи винта с резьбой. Это рассеивает индукцию и уменьшает силу тока. Степень регулировки зависит от длины винта и размеров корпуса аппарат. Чем шире настройки этого параметра, тем крупнее сам сварочный агрегат.
  • Ступенчатая регулировка на обмотке трансформатора позволяет отсекать часть катушки, пуская ток по более коротком пути. Для уменьшения силы сварочной дуги устанавливают максимально длинный путь напряжению. Но это зависит от количества витков понижающего трансформатора.
  • Сопротивление из стальной пружины с креплением клемм через определенный интервал позволяет регулировать силу тока мелкими «шагами», но имеет существенный недостаток в виде быстрого перегрева сопротивления, которое постоянно находится под ногами у сварщика.

Внедрение в схему дросселя решает все эти проблемы одновременно. Это небольшое электротехническое приспособление частично компенсирует недостающее сопротивление, поэтому нет необходимости использовать большие трансформаторы с широкими параметрами регулировки. Настройка тока происходит плавно без ступеней, а под ногами нет раскаленной пружины.

Применение

Сделанный самостоятельно дроссель хорошо взаимодействует на трансформаторах. Поскольку переменный ток отличается треском и разбрызгиванием металла, то добавление в схему этого элемента позволит варить более мягко. Особенно это чувствуется при работе на трубах отопления, где продолжает подтекать вода из системы.

Дроссель для сварочного инвертора и полуавтомата полезен и содействием быстрого розжига дуги. Например, если инвертор должен выдавать 48 V холостого хода, то при падении или скачках напряжения в сети, это значение будет еще меньше.

Когда требуется варить электродом МР-3, оптимальное значение тока для которого составляет 70 V, а при 48V он зажигается с трудом, то в случае падения напряжения дугу будет возбудить очень сложно.

В результате, запланированные сварочные работы придется отложить до восстановления нормального напряжения.

Дроссель, в сочетании с выпрямителем, способен производить ЭДС самоиндукции, которая пронизывает воздушное пространство и легко поджигает электрод. В случае полуавтомата это содействует легкому началу работ при малейшем поднесении к изделию подающейся из сопла проволоки.

Сочетая в себе две функции (компенсация сопротивления и стабилизация дуги) это устройство позволяет варить тонкий металл в условиях скачущего напряжения. Так, аппараты с дросселем широко используются для сварки кузовов автомобилей на СТО, или нержавеющих тонких емкостей.

Дроссель своими руками

Чтобы знать как намотать дроссель правильно, важно разобраться в его устройстве. Хотя оно простое, поэтапное точное выполнение каждой части обеспечит качественный результат. Для полуавтомата или инвертора, используемых в частном доме и на даче, подойдет дроссель, сделанный следующим образом:

  1. За основу берется старый трансформатор. Оптимальная модель — это повышающий элемент на ламповом телевизоре с маркировкой «ТСА 270-1». Подобные можно найти у пожилых знакомых в гараже. Размеры его внутренней части идеально подходят под сварочный аппарат для домашнего использования.
  2. Разборка трансформатора производится путем срезания болтов для освобождения катушек. Или можно повернуть ряд головок в верхней части устройства, и снять катушки напрямую.
  3. На пустые подковы необходимо установить прокладки, которые будут образовывать индуктивный зазор дросселя. Их можно изготовить из картона с толщиной листа от 0.8 до 1.0 мм. Прокладки приклеиваются на основание подковы.
  4. Обмотка производится мягким алюминиевым проводом с сечением 36 мм. На каждую катушку следует нанести по 24 витка. С использованием указанного сердечника от старого телевизора получится сделать три слоя по восемь витков в каждом. Между слоями необходимо выполнить качественную изоляцию бумагой и бакелитовым лаком. Это делается ввиду способности устройства к выработке ЭДС самоиндукции, которая появляется при разрыве дуги. Тогда разряд идет по пути наименьшего сопротивления и пробивает воздух, чем возобновляет горение электрода. Если наименьшее сопротивление окажется между витками обмотки, то пробой случится там, что повлечет порчу элемента.
  5. Наматывать провод нужно в одну сторону на каждой катушке. Благодаря одинаковому направлению получится конструкция, на которой вверху будет перемычка между отводами, соединяющая катушки, а внизу расположатся вход и выход.
  6. Если при наматывании была допущена ошибка, и катушки получились противоположными по направлению намотки, то выйти из положения можно установкой косой перемычки между верхним и нижним отводами по диагонали. Вторая пара отводов образует вход и выход.
  7. Устанавливать дроссель в цепь рекомендуется уже после диодов. Ко входу подключается кабель с диодного моста, а к выходу крепится кабель массы, подающийся на изделие.

После сборки происходит тестирование устройства. Для этого необходимо выполнить сварку на металле, толщина которого будет применяться чаще всего в повседневной работе. Проверяется сила тока, которой должно быть достаточно для хорошего провара, но без прожогов.

Обращать внимание необходимо и на поведение сварочной дуги, ее стабильность, умеренный треск, и плавность горения без чрезмерных брызг. Легкий поджиг электрода и хорошие характеристики дуги будут показателем правильной сборки. Если сила тока значительно упала, то стоит перемотать устройство и удалить несколько витков обмотки на каждой катушке.

Внедрение дросселя в схему полуавтомата, инвертора или обычного трансформатора, облегчает работу с устройством. Накладывать швы становится более удобно, а поджиг электрода происходит плавно и стабильно. Особенно это практично в частном секторе, где скачки напряжения — привычное дело. Самодельное изготовление устройства легко выполнить придерживаясь последовательности приведенной в статье.

Поделись с друзьями

Сварочный аппарат своими руками

Самый подходящий по массе и мощности сварочный аппарат — с тороидальным магнитопроводом (например, от сгоревшего электродвигателя мощностью 3-5 кВт)…

Исходя из собственного опыта и практики других самодельных конструкторов, считаю также уместным подчеркнуть, что ток холостого хода у добротного сварочного трансформатора, рассчитанного на подключение к бытовой 220-вольтной сети, должен быть порядка 0,5-1 А.

При меньшем значении данного параметра падает мощность, при большем — греется магнитопровод, а вместе с ним и весь ЭСА.

Не могу также не отметить: если подключение «сварочника» планируется к сети с напряжением 220-380 В, то поверх первичной обмотки крайне желательно иметь дополнительную, 160-вольтную (требуемое число витков уточняется по вольтметру), после которой идет уже вторичная, сварочная.

Корпус такого самодельного сварочного аппарата можно выполнить, например, из перфорированного металлического листа толщиной 1-1,5 мм.

В основании его устанавливается на изоляционных подставках сам тороидальный трансформатор, фиксируемый сверху прижимной планкой-изолятором с двумя шпильками М10.

Перфорационные отверстия диаметром 20 мм — для создания естественной приточной вентиляции, необходимой нашему «сварочнику».

Рис.1. Самодельный сварочный аппарат в сборе: 1 — опора-амортизатор (4 шт.), 2 — кронштейн-шпилька М10 с двумя шайбами и парой гаек (4 компл.

), 3 — облицовка с прорезями для вентиляции: 4 — шпилька М8 с двумя шайбами и парой гаек (2 компл), 5 — основание с вентиляционными отверстиями, 6 — изолирующая подкладка (текстолит гетинакс или деревянная дощечка s10-15, 4 шт.

), 7 — магнитопровод (от электродвигателя мощностью 3-5 кВт), 8 — изоляционная подложка (стеклоткань, 2-3 слоя), 9 — первичная сетевая обмотка (220-380 В, ток холостого хода 0,5-1 А), 10 — дополнительная обмотка, рассчитанная на 160 В, 11 — вторичная сварочная обмотка, 12 — защитная оболочка сварочного трансформатора (стеклоткань, 2-3 слоя), 13 — косынка (4 шт.

), 14 — ручка для переноски (металлическая труба 20×3, 2 шт.

) 15 — прижимная планка (текстолит, гетинакс или деревянная дощечка s10-15), 16 — клеммная панель (13-мм стеклотекстолит или другой термостойкий изолятор), 17 — светоиндикатор (тиратрон МТХ-90 с 60-килоомным МЛТ-0,25 или «неонка» ТН-02 с последовательно соединенным резистором порядка 120 кОм), 18 — клемма 220 В (2 шт.): 19 — сварочная клемма (болт М10 с двумя гайками, парой шайб и гайкой «барашек», латунь или медь, 2 компл.), 20 — «концевик» сварочной обмотки (медь или латунь, лист s1,5, 2 шт.),

материал дет. поз. 3,5 и 13 — металлический лист s1-1,5, тип и количество деталей крепежа для облицовки и клеммной панели не показаны

К основанию крепится (например, на винтах и кронштейнах-уголках) облицовка: тоже из металлического листа, но уже с «прорезной» перфорацией. Расстояние между стенками и трансформатором должно быть, как свидетельствует практика, не менее 30 мм — опять-таки для облегчения условий воздушного охлаждения.

Сверху корпус ужестчается косынками, к которым крепятся скобы-ручки. Основу каждой из таких ручек составляет труба 20×2 мм с боковыми отверстиями диаметром 10,3 мм у концов, в которые вставляются шпильки М10 и привариваются через торцевое окно.

На завершающей стадии сборки устанавливается панель из 10-мм стеклотекстолита (или другого столь же термостойкого изолятора) с располагающимися на ней сетевыми и более мощными сварочными клеммами, а также светоиндикатором «Вкл».

В качестве последнего может использоваться тиратрон МТХ-90 с 60-килоомным резистором или «неонка» МН3 (ТН-0,2) с последовательно соединенным МЛТ-0,25 сопротивлением 120 кОм.

Для регулировки тока при сварке рекомендуется применять самодельный реостат. Основа — 100-мм отрезок асбоцементной трубы диаметром 200-250 мм. В качестве резистентной обмотки используется пружина (стальная хромо ванадиевая проволока диаметром 3-4 мм, навивка — на цилиндрической болванке диаметром 40 мм), например, от сеялки.

Кольцевой реостат сварочного аппарата:
1 — основание-изолятор (асбоцементная труба), 2 — резистентная обмотка (цилиндрическая пружина от сеялки, стальная хромованадиевая проволока диаметром 3-4, навивка диаметром 40, концы отожжены и после установки по месту загнуты под болт М8), 3 — клемма (болт М8 с гайкой и двумя шайбами, 2 компл.), 4 — сварочный кабель с «концевиком», 5 — ручка для переноски (стальная полоса 40×2), 6 — сварочный кабель с двумя «концевиками», 7 — обжимка-изолятор (резиновый шланг 20×3, L50), 8 — ножевой контакт (медная полоса 25×5, L110) Концы пружины-заготовки нагреваются докрасна, пропускаются в просверленные для них отверстия внутрь асбоцементной трубы-основания и плоскогубцами выгибаются под болт М8. Начало получившейся резистентной обмотки соединяется со сварочным 1-м кабелем при помощи самодельной клеммы, состоящей из болта М8, гайки и двух шайб. Ну а регулируемый токосъём осуществляется при помощи медного ножа-регулятора, вставляемого между витками пружины реостата. Конечно же, нелишне оснастить ЭСА и достаточно мощным выпрямителем, что позволит выполнять качественную сварку на постоянном токе. Как свидетельствует практика, самыми приемлемыми оказываются технические решения, в основе которых — так называемый выпрямительный мост на диодах, способных отдавать в нагрузку прямой ток не менее 100 А. С целью лучшего охлаждения каждый из полупроводниковых вентилей желательно снабжать радиатором, имеющим площадь теплоотдачи порядка 200 см2. Довольно хорошие эксплуатационные характеристики, например, у выпрямительного моста, состоящего из двух групп мощных разнополярных диодов В200 и ВЛ200, конструктивное исполнение которых (с «анодным» либо, наоборот, «катодным» отводом тепла и имеющим отличительные корпуса, соответственно, зеленого или малинового цвета) позволяет легко объединять их в суперкомпактный блок с «плюсо-минусовой» и «минусо-плюсовой» контактно-радиаторными группами, между которыми устанавливается резиновая прокладка. Для надежного поджигания дуги обычно используют конденсатор или дроссель. Однако последний предпочтительнее в силу свойственных ему высоких энергоемкостных и эксплуатационных качеств. Сама же конструкция зависит от используемого магнитопровода. Наиболее доступным для многих является «железо» сгоревших трансформаторов. Точнее — пакеты типовых конфигураций из электротехнической стали.

Рис.3. Схема выпрямительно-дроссельного блока

Варианты сварочного дросселя на стержневом магнитопроводе (а) и на броневом (б), составлением из двух типовых стержневых сердечников:

1 — магнитопровод (пакет, набранный из наиболее доступных пластин трансформаторной стали), 2 — изолирующая прокладка (2-3 слоя стекло изоляционной ленты), 3 — обмотка (35-40 витков кабеля с общим сечением медных жил 25 мм2 или алюминиевых 35-40 мм2), 4 — стяжной кронштейн (металлический уголок 15×15 или 25×25, 4 шт.), 5 — стяжка (шпилька с двумя гайками и шайбами Гровера, 4 или 8 компл.)

Неплохие дроссели получаются, в частности, когда в качестве магнитопровода для них — стержневой сердечник шириной 30 мм и толщиной пакета 150-250 мм (от старого блока электропитания) или два спаренных, приспособленных как своеобразный броневой с пакетом толщиной 100-150 мм. Обмотка содержит от 35 до 40 витков хорошо изолированного провода (токопроводящей шины, кабеля) сечением 35-40 (алюминий) или 25 (медь) мм2. Достоинство: можно использовать любой электрод. Именно такие дроссели легко встраивать в выпрямители или оформлять в виде отдельных блоков. Если приходится заниматься сваркой помногу да к тому же использовать 4-мм электроды, то не обойтись без принудительного воздушного охлаждения. При этом сам вентилятор желательно устанавливать непосредственно на выпрямителе сварочного аппарата.

В последнем авторском варианте пришлось пойти на установку более мощных радиаторов от 500-амперных диодов. В результате получился самодельный сварочный аппарат, который по своим технико-эксплуатационным параметрам способен быть, что называется, на равных со сварочными аппаратами промышленного изготовления.

А.Певнев, г. Димитровград, Ульяновская обл.Самодельный сварочный аппарат из старого электродвигателяТочечная сварка своими руками

Использование сварочного дросселя

Сварочный аппарат есть, практически у каждого мало-мальски уважающего себя хозяина. Как правило, в последнее время приобретаются аппараты относительно невысокого качества, которые, после небольшой и недорогой доработки, совершенно не уступают лучшим фирменным образцам. Одной из таких доработок является установка дросселя для сварки .

Что это дает? Во-первых стабилизируется сварочный ток.

При использовании сварочного аппарата переменного тока поджиг электрода возможен только при достижении уровня напряжения, необходимого для поджига и соответствующей синусоиды электрического тока.

Включение в конструкцию дросселя позволяет сместить фазы между током и напряжением, что приводит к более легкому началу сварочных работ и более ровному горению и, соответственно, более качественному сварному шву.

При современном строительстве одну из ключевых ролей играет пол, особенно если он должен обладать не только внешними показателями, но и сохранять тепло. Паркетный пол считается оптимальным решением. Паркет Киев есть разных видов, цветовых решений и в его выборе есть определенные нюансы.

Сварочные дроссели применяются как в сварочных аппаратах, использующих электроды, так и в полуавтоматах. В случае применения в полуавтомате, значительно уменьшается разбрызгивание металла, а работа становится более мягкой, причем шов проваривается более глубоко.

Для изготовления сварочного дросселя своими руками умельцы используют трансформаторы от старых, желательно ламповых, телевизоров. Для начала снимается полностью вся намотка, а на «железо» наматывается провод, исходя из предварительных расчетов.

Стоит отметить, что весьма неплохое качество при изготовлении сварочного дросселя своими руками можно получить, если использовать в качестве заготовки дроссели от сгоревших ламп уличного освещения.

Как правило, обмотка содержит от 25 до 40 витков провода, сечением 35-40 мм2, если используется алюминиевый провод и от 25 мм2, в том случае, если удалось раздобыть медный.

Неплохо подходит для намотки дросселя шинка — как алюминиевая, так и медная.

Итак, можно ставить дроссель на, практически, любой сварочный аппарат, но специалисты все-таки советуют использовать его совместно с выпрямительным блоком — это относится только к сварочным аппаратам, работающим с переменным током. В этом случае достигается двойная цель. Получается более мягкая работа и возможность варить любыми электродами.

Существуют конструкции, в которых дроссель работает в паре с понижающим трансформатором. В этом случае расчет дросселя должен бытьолее точным и производится по формулам, которые можно найти в специализированной литературе.

При такой реализации конструкции предпочтительное место установки дросселя — вторичная цепь сварочного трансформатора. Стоит заметить, что именно таким образом располагается дроссель в некоторых дорогих сварочных полуавтоматах импортного производства. Преимущества здесь налицо. При таком расположении трансформатор обладает нормальным рассеиванием и весьма жесткой внешней характеристикой.

Регулировка работы дросселя — весьма ответственное дело. Несмотря на все расчеты, добиться устойчивой и безупречной работы с первого раза, практически невозможно. Обычно количество витков подбирают опытным путем отматывая или, наоборот, добавляя витки. Еще один способ регулировки заключается в изменении воздушного зазора в магнитопроводе — в этом случае регулировка более плавная.

Дроссель для сварочного аппарата своими руками

  • Расчет сечения проводов первичной обмотки трансформатора
  • Расчет сечения проводов вторичной обмотки трансформатора
  • Выпрямитель для сварочного аппарата
  • Способы регулирования тока сварочной дуги
  • Как сделать дроссель и намотать его правильно?

Понижающий трансформатор является основой простейшего сварочного аппарата. Более сложным является сварочный аппарат, у которого на выходе имеется выпрямитель, который переменное напряжение преобразует в постоянное. Такие сварочные аппараты называют выпрямителями.

Трансформаторы бывают трех видов: тороидальный, стержневой и броневой, различия между ними можно увидеть на рисунке выше.

Самым сложным является сварочный аппарат, преобразующий входную частоту сети питания 50 Гц сначала в постоянное напряжение, как у выпрямителей, с последующим преобразованием его в переменное, частота которого измеряется уже килогерцами. Это инвертор.

Сделать своими руками инвертор по силам только тому, кто хорошо разбирается в радиоэлектронике и в используемой там элементной базе. Для этого специалиста не нужно объяснять, для чего нужен дроссель и где его место в схеме. А неподготовленному человеку целесообразно объяснить, что такое трансформатор и выпрямитель к нему.

Расчет сечения проводов первичной обмотки трансформатора

Схема устройства сварочного трансформатора.

Теория трансформаторов сложна тем, что она основана на законах электромагнитной индукции и других явлений магнетизма. Однако, не используя сложный математический аппарат, можно пояснить, как работает трансформатор и можно ли его собрать самостоятельно.

Вручную трансформатор можно намотать на металлическом сердечнике, собранном из пластин трансформаторной стали. Проще выполнить намотку на стержневой или броневой сердечник, чем на тороидальный.

Сразу же следует обратить внимание, что на изображении хорошо видна разница в толщине проводов: тонкий провод расположен непосредственно на сердечнике, и в нем явно видно большее количество витков. Это первичная обмотка.

Более толстый провод и с меньшим количеством витков – это вторичная обмотка.

Не учитывая потери мощности внутри трансформатора, рассчитаем, каким должен быть ток I1 в его первичной обмотке. Идеальное напряжение сети равно U=220 В. Зная потребляемую мощность, например, P=5 кВт, имеем:

I1 = Р:U= 5000_220=22,7 А.

По току в первичной обмотке трансформатора определяем диаметр провода. Плотность тока для бытового сварочного трансформатора должна быть не более 5 А/мм 2 сечения провода. Следовательно, для первичной обмотки потребуется провод сечением S1 =22,7:5=4,54 мм 2 .

По сечению провода определяем квадрат, его диаметр d без учета изоляции:

d 2 =4S/π=4×4,54/3,14=5,78.

Извлекая корень квадратный, получаем d=2,4 мм. Эти расчеты выполнены для медных жил провода. При намотке проводов с алюминиевым сердечником полученный результат необходимо увеличить в 1,6-1,7 раза.

Для первичной обмотки применяют медный провод, изоляция которого должна хорошо выдерживать высокие температуры. Это стеклотканевая или хлопчатобумажная изоляция. Подойдет резиновая и резинотканевая изоляция. Провода, имеющие ПВХ изоляцию, применять не следует.

Доработка сварочного аппарата

Выбор бытовых сварочных аппаратов на современном рынке огромен — от трансформаторных и инверторных до аппаратов плазменной резки.

Основная область использования данной электроаппаратуры в бытовых целях — ремонт авто — мототехники, сварочные работы на малых строительных площадках (дачное строительство).

В данной статье предлагаю рассмотреть некоторые моменты по модернизации бытовых трансформаторных сварочных аппаратов на примере сварки фирмы BlueWeld модель Gamma 4.185.

Рассмотрим принципиальную схему аппарата — как видите ничего сложного-обычный силовой трансформатор,с первичной обмоткой на 220/400В, с тепловой защитой и вентилятором охлаждения.

Рабочий ток прибора (от 25 до 160А) регулируется посредством выдвижной части сердечника трансформатора.Аппарат расчитан на работу с покрытыми электродами от 1,5 до 4мм диаметром.

Что же явилось предпосылкой к модернизации данного устройства? Прежде всего нестабильность питающего напряжения в том районе, где планировалось использование данного аппарата — в иные дни оно едва достигало 170В (кстати, некоторые инверторные аппараты просто не запускаются при таком напряжении питания).

Кроме того, аппарат изначально не предназачен для выполнения сварных швов с высокими эстетическими характеристиками (например при применении электродуговой сварки в процессе художественной холодной ковки металла или при сварке тонкостенных профильных труб) — в общем основным назначением аппарата было”спаять” между собой две железных болванки.

Помимо всего прочего, ”зажечь” дугу этой сваркой было весьма затруднительно даже при номинальном напряжении питания — про пониженное напряжение вообще говорить не приходится.

В итоге было решено прежде всего перевести аппарат на постоянный ток (для стабильности электрической дуги и как следствие увеличения качества сварного соединения) а также повысить напряжение выхода для более стабильного и легкого розжига электрода. Для этих целей идеально подошла схема выпрямителя/умножителя конструкции А.Трифонова — принципиальная электрическая схема (а) и вольт-амперные характеристики (б) показаны на рисунке.

Особую роль в этом техническом решении казалось бы обычного выпрямителя, играет перемычка Х1Х3-вставив ее,получают из обычного диодного моста VD1-VD4 с низкочастотным фильтром C1C2L1 выпрямительное устройство, на выходе которого в режиме холостого хода мы имеем удвоенное напряжение (по сравнению с вариантом работы прибора без перемычки).

Рассмотрим более подробно работу схемы. Положительная полуволна напряжения поступает на полупроводниковый вентиль VD1 и зарядив конденсатор С1 до максимума возвращается к началу обмотки трансформатора. В другой полупериод, заряд проходит к конденсатору С2, а от него к вентилю VD2 и далее к обмотке.

Конденсаторы С1 и С2 соединены таким образом, что результирующее напряжение оказывается равным суммарному (удвоенному) напряжению, которое и подводится через дроссель на держатель электрода и таким образом способствует стабильному разжиганию дуги. Вентили VD3 и VD4 при замкнутой перемычке Х2Х3 и отсутствии сварочной дуги в работе схемы не участвуют.

Главным достоинством схемы является то,что при применении обычной схемы моста имеет место резкое снижение выпрямленного напряжения при увеличении тока нагрузки в момент зажигания дуги-приходится ставить электролитические конденсаторы огромной емкости — 15000мкф, и все это при том, что в момент касания электродом свариваемых поверхностей и мнгновенного разряда конденсатора большой емкости, происходит микровзрыв плазмы с разрушением покрытия электрода, а это ухудшает розжиг. Теперь немного о деталях конструкции.

В качестве вентилей диодного моста применимы полупроводниковые диоды Д161 или В200 со стандартными радиаторами для них.

Если у вас в наличии имеются 2 диода Д161 и 2 диода В200 вы можете сделать мост более компактным — диоды исполнены с разной проводимостью и радиаторы можно скрепить шпильками прямо между собой, не применяя прокладок. В качестве конденсаторов, перестраховавшись, применил набор неполярных конденсаторов МБГО (можно МБГЧ,МБГП).

Емкость каждого получилась по 400 мкф, чего вполне хватило для стабильной работы аппарата. Токовый дроссель L1 намотан на сердечнике от трансформатора ТС-270 проводом сечением 10мм квадратных.

Сварочный аппарат своими руками: комплектация, чертежи, схемы и проекты самодельных аппаратов (110 фото)

Основная часть специалистов считает, что создание аппарата для сварки не потребует особых навыков. Но прежде чем приступить к его изготовлению, нужно чётко понять в каких целях его можно использовать.

Очень важно, чтобы схема сварочного аппарата была как можно проще, изредка, даже применяют трансформаторы, изъятые из микроволновой печи. Изделие обязано функционировать от бытовой электрической сети с напряжением в 220В.

При этом выделяют целый каталог самодельных аппаратов, функционирующих от электрической сети в 380В.

Комплектация

Сборка аппарата, в большинстве ситуаций, совершается для осуществления мелких сварочных работ, требуемых в бытовых условиях.

В комплектацию представленного аппарата включены следующие компоненты:

Блок питания

Главным компонентом в нём считается преобразователь (трансформатор), его можно создать из бывшего автотрансформатора или же из преобразователя, изъятого из микроволновой печи. Если используется последний вариант, то вынимая трансформатор из микроволновой печи нужно быть предельно осторожными, чтобы не навредить основной обмотке.

Блок выпрямителя

Главными компонентами представленного оборудования являются диоды. Подборка мощности диодов выполняется таким образом, чтобы они были в состоянии выдержать предварительно установленные нагрузки. Для охлаждения диодов применяются специальные радиаторы, изготовленные из сплава алюминия.

При разметке установочной платы обязательно нужно оставить место для дроссели, которая создана сглаживать импульсы. Сборка выпрямителя выполняется на отдельной плате с применением гетинакса или текстолина.

Блок инвертора

Инвертор трансформирует поступающий из выпрямителя постоянный ток в переменный, который характеризуется высокой частотой колебания. Трансформация осуществляется с применением электронных схем на мощных транзисторах или тиристорах.

Изготовить сварочный инвертор своими руками – не трудно, главное, подобрать все представленные компоненты, присутствующие в комплектации. К тому же можно значительно сэкономить на дополнительной обмотке преобразователя, используя не медные провода, а медную жесть.

Технология сборки сварочного аппарата

Если вас интересует, как сделать сварочный аппарат собственноручно, то нужно следовать такому плану:

Выпрямитель располагается на одном пульте управления с преобразователем и дросселю. Регулятор силы тока располагается на панели управления.

С имеющихся катушек преобразователя (не задевая сердечник) удаляются дополнительные обмотки. К основной обмотке прикасаться не нужно, а вот среднюю можно перемотать проводом, выполняя отводы через последующие тридцать витков.

Клеммы для выведения дополнительного типа обмотки преобразователя изготавливаются из трубок, из меди, диаметр которых равен 10-12 миллиметров, в длину они достигают 30-40 миллиметров. Одна сторона клеммы расклепывается и в образовавшейся пластине просверливается выемка размером около десяти миллиметров, с обратной стороны, вставляется предварительно зачищенный провод.

С панели, размещённой сверху преобразователя, удаляются винты, оснащённые гайками, и заменяются усовершенствованными винтами, типа М10 – к ним подсоединяются клеммы.

Для выведения основной обмотки создается отдельная плата и прикрепляется к преобразователю. Предварительно в плате нужно создать 10-11 отверстий, в диаметре достигающих 6 миллиметров, и соединить с ними винты М6, содержащие две гайки и шайбы. Далее, осуществляется параллельное соединение двух боковых обмоток, а затем добавление к ним средней обмотки.

Главной характеристикой самодельного сварочного аппарата является то, что к электрической сети он может быть подключен только через рубильник, используя провода сечения около 1,5 мм2.

С фото сварочного аппарата, изготовленного своими руками можно ознакомиться в нашей галерее.

Если при изготовлении представленного аппарата своими руками возникают трудности, то всегда можно приобрести сварочный аппарат в магазине.


svarnoy.info

Свежие записи

Свежие комментарии

  • Дмитрий к записи Связаться с нами
  • admin к записи Продолжение: DXF для твердотопливного котла 9 кВт.
  • admin к записи Чертежи шахтного твердотопливного котла 9 кВт
  • ric к записи Повышение эффективности производства
  • Сварщик к записи Сварка труб через «операцию»

Сварочные аппараты переменного тока

Сварочные аппараты переменного тока, подразделяют на четыре основные группы: сварочные аппараты

? с отдельным дросселем,

? со встроенным дросселем,

? подвижным магнитным шунтом,

? с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой.

Они отличаются по конструкции и по электрической схеме. Сварочные аппараты состоят из понижающего трансформатора и устройства — дросселя, подвижного магнитного шунта, подвижной обмотки — для создания падающей внешней характеристики и регулирования сварочного тока. Трансформатор обеспечивает питание дуги переменным током напряжением 60…70 В.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем (рис. 1) состоят из понижающего трансформатора и дросселя (регулятора тока). Трансформатор Тр имеет сердечник (магнитопровод) 2 из пластин, отштампованных из тонкой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике расположены первичная 1 и вторичная 3 обмотки. Первичная обмотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке, изготовленной из медной шины, индукцируется напряжение 60…70 В. Небольшое магнитное рассеивание и малое омическое сопротивление обмоток обеспечивают незначительное внутреннее падение напряжения и высокий к.п.д. трансформатора. Последовательно с вторичной обмоткой в сварочную цепь включена обмотка 4 (из голой медной шины) дросселя Др. Обмотка имеет асбестовые прокладки, пропитанные теплостойким лаком. Сердечник дросселя также набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: неподвижной 5, на которой расположена обмотка дросселя, и подвижной 6, перемещаемой с помощью винтовой пары 7. При вращении рукоятки по часовой стрелке воздушный зазор а увеличивается, против часовой стрелки—уменьшается.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем
Рис. 1

При возбуждении дуги (при коротком замыкании) большой ток, проходя через обмотку дросселя, создает мощный магнитный поток, наводящий э.д.с. дросселя, направленную против напряжения трансформатора. Вторичное напряжение, развиваемое трансформатором, полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Напряжение в сварочной цепи почти достигает нулевого значения.

При возникновении дуги сварочный ток уменьшается, вслед за ним уменьшается э.д.с. самоиндукции дросселя, направленная против напряжения трансформатора, и в сварочной цепи устанавливается рабочее напряжение, необходимое для устойчивого горения дуги, меньшее, чем напряжение холостого хода. Изменяя зазор а между неподвижным, и подвижным магнитопроводами, изменяют индуктивное сопротивление дросселя и тем самым ток в сварочной цепи. При увеличении зазора магнитное сопротивление магнитопровода дросселя увеличивается, магнитный поток ослабляется, уменьшается э.д.с. самоиндукции катушки и ее индуктивное сопротивление. Это приводит к возрастанию сварочного тока. При уменьшении зазора сварочный ток уменьшается. Один оборот рукоятки винтовой пары изменяет сварочный ток примерно на 20 А.

По этой схеме изготовлены сварочные трансформаторы типа СТЭ. Трансформаторы СТЭ-24-У и СТЭ-34-У не сложны по устройству и безопасны в работе и поэтому их широко применяют при ручной дуговой сварке.

Сварочные аппараты со встроенным дросселем (рис.2) имеют электромагнитную схему, разработанную акад. В. П. Никитиным. Магнитопровод трансформатора состоит из основного сердечника на котором расположены первичная 2 и вторичная 6 обмотки собственно трансформатора, и добавочного сердечника 4 с обмоткой 5 дросселя (регулятора тока). Добавочный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми с помощью винтовой пары 3 устанавливается необходимый воздушный зазор а.

Сварочные аппараты со встроенным дросселем
Рис. 2

Магнитный поток, создаваемый обмоткой дросселя, может иметь попутное или встречное направление с потоком, создаваемым вторичной обмоткой трансформатора, в зависимости от того как включены эти обмотки.

Сварочный ток регулируют, изменяя воздушный зазор а, чем больше зазор а, тем больше сварочный ток.

Этот принцип действия лежит в основе конструкции следующих сварочных трансформаторов СТЭ-24-У, СТЭ-34-У, СТН-350, СТН-500, СТН-700, ТСД-500, ТСД-1000-3, ТСД-2000.

Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижным магнитным шунтом (рис. 3)

Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижным магнитным шунтом
Рис. 3

имеют замкнутый магнитопровод, у которого на одном стержне расположены первичная 4 и вторичная 3 обмотки трансформатора, а на другом — реактивная обмотка 1. Между ними находится стержень — магнитный шунт 2. Шунт замыкает магнитные потоки, создаваемые первичной и реактивной обмотками. При этом образуются магнитные потоки рассеяния, которые создают значительное индуктивное сопротивление. Таким образом, обеспечивается падающая внешняя характеристика трансформатора.

Сварочный ток регулируют, перемещая магнитный шунт вдоль направления магнитного потока. При выдвижении шунта рассеяние магнитных потоков первичной и реактивной обмоток уменьшается, вследствие чего уменьшается индуктивное сопротивление трансформатора. При этом сварочный ток возрастает. По такому принципу работают аппараты типа СТАН и СТШ.

Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой. Трансформатор имеет магнитопровод, на обоих стержнях которого расположены по две катушки: одна с первичной обмоткой, а вторая — со вторичной обмоткой. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно в нижней части сердечника, а катушки вторичной обмотки перемещаются по стержню с помощью винтовой пары. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичными и вторичными обмотками. При увеличении этого расстояния магнитный поток рассеяния возрастает, а сварочный ток уменьшается. По этому принципу изготовлены такие трансформаторы ТС-120, ТС-300, ТС-500, ТСК-300, ТСК-500, ТД-300, ТД-500.


Справка по конструкции дроссельной катушки

Справка по конструкции дроссельной катушки

Дроссельная катушка

Использование таблиц сердечников дроссельной катушки / трансформатора обратного хода

Дросселирующие катушки и трансформатор обратного преобразователя должны накапливать энергию. Накопленная энергия сохраняется в виде энергии магнитного поля в ферритовом сердечнике, точнее, в воздушном зазоре.

Энергия, которую необходимо сохранить, составляет:

Значения L и I max были определены на стороне моделирования.
Чтобы выбрать подходящую сердцевину, необходимо учитывать следующие требования к сердцевине:

  • , что емкость накопления магнитной энергии, по крайней мере, равна указанной выше расчетной энергии ½ · L I 2 max и
  • , что ядро ​​как можно меньше, чтобы было недорого.

Таблица сердечников для выбора подходящих сердечников включает 11 столбцов и 12 столбцов для обратного трансформатора.Эти:

  • NO .: текущий номер в список различных ядер
Следующие три столбца служат для идентификации ядра. Они не требуются для расчетов в программе.
  • Ядро: Тип сердечника
  • Идентификация: Дополнительная идентификация-характеристика, например воздушный зазор, материал или код заказа
  • Производитель: Производитель сердечника, поэтому при необходимости можно запросить дополнительную информацию о ядре.
Следующие четыре столбца содержат данные из таблицы данных, которые требуются программе для расчетов.
  • AL / NH: Магнитная проводимость. С его помощью можно рассчитать количество оборотов, необходимое для L .
  • Ae / мм 2 : Эффективное магнитное сечение сердечника.
  • л / мм: Эффективная магнитная длина сердечника.
  • Амин / мм 2 : Минимальное поперечное сечение сердечника для расчета максимальной плотности магнитного потока.
Следующие четыре столбца рассчитываются программой.
  • Wmax / mWs: Емкость сердечника для хранения магнитной энергии для максимальной плотности магнитного потока 0.3Т
  • Bmax / mT: Максимальная плотность магнитного потока в сердечнике. Эта плотность магнитного потока рассчитана для наихудшего сценария в диапазоне входного напряжения В, , в и номинальной нагрузке. Рассчитано для минимальной площади поперечного сечения жилы A min . Максимальная плотность потока дается как дополнительная важная информация, чтобы помочь пользователю выбрать подходящую сердцевину. Чтобы повлиять на B max , вы можете изменить L или Δ I L на стороне моделирования.
  • N1: Количество витков для необходимой индуктивности L , а также L 1 обратноходового преобразователя.
  • N2: Вторичное количество витков, необходимое для обратноходового преобразователя. Этот столбец появляется только в том случае, если рассчитан обратный преобразователь. Чтобы изменить вторичное количество витков, вы можете изменить соотношение N 1 / N 2 на стороне моделирования. Если соотношение будет изменено, это повлияет на максимальное напряжение сток-исток транзистора.Чем ниже отношение N 1 / N 2 , тем меньше будет напряжение сток-исток транзистора В, ds_max .

Программа предлагает подходящие ядра:

  • Зеленая надпись: Очень хорошо подходят сердечники, у которых емкость накопления магнитной энергии Вт max превышает требуемое значение на предельную величину, а также имеет минимально возможный объем сердечника. Максимальная плотность потока в этих сердечниках примерно достигает точки насыщения 0.3Т.
  • Коричневая надпись: Хорошо подходят сердечники, у которых емкость накопления магнитной энергии явно превышает требуемое значение. Его объем ядра в два раза больше, чем у самого маленького хорошо подходящего ядра. Максимальная магнитная индукция для этих сердечников обычно находится в пределах 0,2 ... 0,25 Тл.
  • Черное письмо: Подходящие сердечники, емкость которых значительно превышает требуемую величину. Эти жилы неэкономично большие.
  • Серая надпись: Несоответствующие жилы.При условии, что B max

    Также можно добавить ядер:
    Под основной таблицей находятся семь полей ввода. Поля «ядро», «ID» и «производитель» служат для идентификации ядра и не имеют отношения к расчетам в программе. Поля «Al», «Ae», «le» и «Amin» должны быть заполнены в соответствии с таблицей данных. Чтобы завершить ввод, нажмите «ДОБАВИТЬ». Введенное ядро ​​будет добавлено в таблицу и обработано так же, как и остальные предварительно определенные ядра в таблице.

    Примечание:
    Предлагаемые нами диаметры провода , а также сечение провода всегда рассчитаны на заявленную плотность тока 3 А / мм 2 .

    К началу страницы

    Расчет дроссельных катушек и трансформаторов обратного хода

При моделировании был рассчитан индуктор и соответствующий ток индуктора, предложенный нами или выбранный вами.Катушка индуктивности и максимальный ток определяют выбор подходящего сердечника.

Дросселирующие катушки должны накапливать энергию. Запасенная энергия составляет: Вт = ½ л I 2 макс. Эта энергия хранится в виде энергии магнитного поля. Фактически, он хранится не только в феррите, но и в воздушном зазоре сердечника (см. Правую иллюстрацию).

  • Требуемый физический размер дроссельной катушки приблизительно пропорционален количеству сохраняемой энергии.
Энергия поля в накопительном индукторе составляет:

(1)

Плотность магнитного потока B является непрерывной и примерно одинакова в феррите и воздушном зазоре, то есть B B Fe B г . Напряженность магнитного поля H непостоянна, она выше в воздушном зазоре, чем в феррите, в μ r раз.Это вводится в уравнение (1), которое дает B = μ 0 μ r · H , I Fe = l Fe · A и V г. = г · A :

(2)

μ r в феррите составляет примерно 1000 ... 4000. Эффективная длина магнитопровода учитывается только при расчете энергии с l Fe / μr.Таким образом, можно сказать, что при обычных размерах сердечника энергия хранится в основном в воздушном зазоре.
  • Это приводит к следующему: Дросселирующие катушки нуждаются в воздушном зазоре. Энергия хранится в этом промежутке.
Поскольку энергия накапливается в воздушном зазоре, требуется определенный объем воздушного зазора для хранения требуемой энергии. Максимально допустимая магнитная индукция в обычном феррите составляет примерно B max = 0,3 Тл.
  • Отсюда следует, что: Чем больше воздушный зазор, тем больше емкость накопления магнитной энергии.
Производители ферритовых сердечников указывают замещающие значения для члена (l Fe / μr + g) · A) в уравнении (2), а именно:
  • эффективное сечение магнитопровода A e ,
  • эффективная длина магнитопровода l e и
  • Эффективная магнитная проницаемость μ e .
Это означает:

Значение μ e можно рассчитать с помощью магнитной проводимости A L :

Емкость накопителя магнитной энергии тогда составляет:

Следовательно, из значений таблицы A e , l e , A L и A min наша программа сначала вычисляет емкость накопления магнитной энергии, а на основе результата из этого выдает предложения по подходящим ядрам.

Количество витков N 1 рассчитывается с помощью магнитной проводимости A L :

Расчет диаметра проволоки:

Плотность тока обмотки S можно выбрать от 2 до 5 А / мм 2 (в зависимости от теплового сопротивления трансформатора). Для этого следует, что для сечения провода и диаметра провода:

Примечание:
Предлагаемые нами диаметры проволоки рассчитаны на плотность тока 3 А / мм 2 .

К началу страницы

подсказок

  • Не используйте сначала ядра, которые слишком малы ( Gray Writing ), если вы не знаете, что делаете.
  • Для высоких частот (> 50 кГц) и более сильных пульсаций тока (непрерывный режим) следует выбирать ядра несколько большего размера (, коричневое письмо, ). При этом изменение плотности потока меньше, а вместе с ним и гистерезисные потери.
  • Выберите Δ I L , чтобы оно не было слишком большим.Предложенные нами предложения имеют достаточно малую пульсацию тока наряду с физически малым размером индуктора. При большей пульсации тока пульсация выходного напряжения В, , , выход становится явно больше, в то время как физический размер катушки индуктивности незначительно уменьшается.

К началу страницы

Математика, используемая в программе

Столбцы W max , B max и N 1 рассчитываются следующим образом: Пусть Вт будет максимальной энергией, которую ядро ​​должно хранить.Эта энергия составляет Вт = ½ л I 2 . Из техпаспорта сердечника для дальнейших расчетов требуются следующие значения:
  • A L - магнитная проводимость
  • A e - эффективное сечение жилы
  • l e - эффективная длина жилы
  • A мин. - минимальное поперечное сечение сердечника для расчета максимальной плотности магнитного потока.
Из этого следует:
  • Вт макс. : максимальная емкость накопления магнитной энергии сердечника
    Вт макс. - это количество энергии, которое может выдержать сердечник, если максимальная магнитная индукция в минимальном поперечном сечении A мин. - это точно B = 0.3Т.

    Для выбора сердечника W max должно быть больше W = ½ L I 2 . Ядро экономически выгодно, если оно может обрабатывать необходимую энергию, а также иметь как можно меньший объем. По их объемам A e · l e сердечники отмечены цветом:

    • Ядра, которые слишком малы (где B в A мин будет больше 0.3Т) написаны ярко-серым цветом.
    • Ядра, эффективные объемы которых минимальны, выделены зеленым цветом.
    • Ядра, которые лежат от 50 до 100% в наименьшем объеме, написаны коричневым цветом.
    • Ядра, которые еще больше (неэкономно большие) написаны черным цветом.
  • B max : максимальная плотность потока при наименьшем поперечном сечении сердечника A min .
    Это составляет:

  • N 1 : Число витков катушки индуктивности или первичной обмотки обратноходового преобразователя.
    Количество витков N 1 составляет:

    N 2 : Вторичное число витков трансформатора обратноходового преобразователя.
    N 2 рассчитывается с использованием выбранного отношения витков N 1 / N 2 :

Дроссели объяснены

Описание дросселей

Общий

«Дроссель» - это общее название катушки индуктивности, которая используется в качестве фильтрующего элемента источника питания.Обычно они представляют собой блоки со стальным сердечником с зазором, похожие по внешнему виду на небольшой трансформатор, но только с двумя выводами, выходящими из корпуса. Ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно; то есть катушки индуктивности имеют тенденцию сопротивляться любому изменению тока. Это свойство делает их удобными для использования в качестве фильтрующих элементов, поскольку они имеют тенденцию «сглаживать» пульсации в форме волны выпрямленного напряжения.

Зачем нужен дроссель? Почему не просто резистор большой серии?

Дроссель используется вместо последовательного резистора, поскольку он обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточных пульсаций переменного тока на питании, что означает меньше шума на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения.«Идеальный» индуктор должен иметь нулевое сопротивление постоянному току. Если бы вы просто использовали резистор большего размера, вы бы быстро достигли точки, в которой падение напряжения было бы слишком большим, и, кроме того, «проседание» питания было бы слишком большим, потому что разница в токе между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть большим, особенно в усилителе класса АВ.

Вход конденсатора или входной фильтр дросселя?

Существует две распространенных конфигурации источника питания: вход конденсатора и вход дросселя.Входной конденсаторный фильтр не обязательно должен иметь дроссель, но он может иметь дроссель для дополнительной фильтрации. Входное питание дросселя по определению должно иметь дроссель. Конденсаторные входные фильтры - это, безусловно, наиболее часто используемая конфигурация в гитарных усилителях (фактически, я не могу вспомнить производственный гитарный усилитель, в котором использовался бы входной фильтр дросселя).

Входной конденсаторный источник питания будет иметь фильтрующий конденсатор сразу после выпрямителя. Тогда он может иметь или не иметь второй фильтр, состоящий из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор.Сеть «колпачок, индуктор, колпачок» обычно называется сетью «Пи-фильтр». Преимуществом конденсаторного входного фильтра является более высокое выходное напряжение, но он имеет худшее регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя. Выходное напряжение приближается к sqrt (2) * Vrms переменного напряжения.

На входе питания дросселя будет дроссель, следующий сразу за выпрямителем. Основное преимущество источника питания с дросселем - лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Выходное напряжение приближается к (2 * sqrt (2) / Pi) * Vrms переменного напряжения.Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него, чтобы поддерживать регулирование.

Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть транзистор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель. Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное постоянное напряжение без нагрузки 424 вольт, которое будет падать до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток. Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет 270 В и будет намного более жестко регулируемым, чем входной фильтр конденсатора (меньше изменений напряжения питания с изменениями тока нагрузки).

Как выбрать дроссель:

Дроссели

обычно рассчитаны на максимальный постоянный ток, сопротивление постоянному току, индуктивность и номинальное напряжение, которое представляет собой максимальное безопасное напряжение, которое может быть приложено между катушкой и корпусом (который обычно заземлен).

Если вы используете дроссельный входной фильтр (маловероятно, если вы не пытаетесь преобразовать усилитель класса AB в настоящий класс A и нуждаетесь в более низком напряжении, или если вы проектируете усилитель с нуля и хотите улучшить регулировку питания), дроссель должен быть способен обрабатывать весь ток выходных ламп, а также секции предусилителя.Обратите внимание, что это означает не только ток смещения выходных ламп, но и пиковый ток на полном выходе. Обычно для этого требуется дроссель размером со стандартный выходной трансформатор мощностью 30-50 Вт, поскольку дроссель должен иметь воздушный зазор (как и несимметричный ОТ), чтобы избежать насыщения сердечника из-за протекающего через него постоянного тока смещения, и дроссель также должен иметь низкое сопротивление постоянному току, чтобы избежать слишком большого падения напряжения на нем, что снизит выходное напряжение и ухудшит регулировку нагрузки. Эта комбинация низкого DCR, воздушного зазора и высокой индуктивности (подробнее об этом позже...) обычно приводит к образованию дроссельной заслонки значительного размера. Чтобы рассчитать требуемый номинальный ток, сложите токи пластины выходной лампы полной мощности, токи экрана и токи питания предусилителя и добавьте коэффициент запаса. Для усилителя мощностью 50 Вт это может быть 250 мА или около того.

Если, с другой стороны, вы выбираете дроссель для источника питания конденсатора (например, типичный дизайн Marshall или Fender), то требования несколько смягчаются. Назначение дросселя в источниках питания такого типа - не фильтрация и регулирование напряжения, а просто фильтрация постоянного тока, подаваемого на сетку экрана выходных ламп и секции предусилителя.Экраны обычно потребляют около 5-10 мА каждый, а лампы предусилителя потребляют около 1-2 мА (для типичного 12AX7; 12AT7 обычно смещены примерно в десять раз больше). Это означает, что вы можете обойтись дросселем гораздо меньшего размера, и, кроме того, ток питания предусилителя не сильно меняется, поэтому вы можете обойтись более высоким сопротивлением постоянному току, что означает, что для намотки кабеля можно использовать провод меньшего размера. дроссель, что означает более высокую индуктивность для сердечника данного размера. Просто сложите текущие требования к экранам и лампам предусилителя и добавьте немного больше для запаса.Для усилителя мощностью 50 Вт типичное значение может составлять 50-60 мА.

Для типичного источника питания дросселя вам понадобится дроссель с сопротивлением не более 100-200 Ом или около того. В качестве источника питания конденсатора обычно может использоваться дроссель с постоянным током 250 Ом - 1 кОм. Чем выше сопротивление, тем больше падение напряжения и хуже регулирование, но и стоимость будет ниже.

Что касается значения индуктивности, это зависит от того, какую фильтрацию вы хотите.Индуктивность в сочетании с емкостью фильтра образует фильтр нижних частот. Чем больше катушка индуктивности, тем ниже частота среза фильтра и тем лучше подавление 120 Гц (если двухполупериодное выпрямление) или 60 Гц (если полуволновое выпрямление) составляющей переменного тока выпрямленного постоянного тока. В общем, чем больше, тем лучше в разумных пределах (большие индуктивности при низком сопротивлении постоянному току означают большие дроссели, которые стоят больше денег). Как правило, 5-20 Henries - хороший выбор со стандартными электролитическими конденсаторами 32-50 мкФ.Значения индуктивности и емкости также определяют переходную характеристику источника питания, что означает тенденцию к выбросу источника питания или «звонку» с затухающими колебаниями всякий раз, когда применяется переходный процесс тока (например, при запуске или при сильном скачке тока, например жесткий аккорд «ми» на полную мощность!).

Номинальное напряжение должно быть выше, чем напряжение питания, иначе изоляция на проводе может выйти из строя, что приведет к короткому замыканию подвода к корпусу.


Я настоятельно рекомендую зайти на сайт Дункана Манро (http://www.duncanamps.com/), чтобы загрузить его программу-калькулятор источника питания. Это позволит вам поэкспериментировать с различными значениями индуктивности и емкости и увидеть результирующие остаточные пульсации переменного тока и переходную характеристику фильтра питания. Можно моделировать входные фильтры конденсаторов и катушек индуктивности. Это отличный обучающий инструмент.


Авторские права © 1999-2007, Рэндалл Эйкен. Воспроизведение в любой форме без письменного разрешения Aiken Amplification запрещено.

Пересмотрено 18.02.14

дросселей с аудиофильтрами

дросселей с аудиофильтрами ДУСКИ - СТРАНИЦА 1.
Обновлено в 2017 г.
Эта страница 1 о: -
A. Что такое дроссель? Общие сведения об индуктивности и фильтрующие дроссели.
B. Простейшее измерение штуцера.
Рис. 1. Схема измерения дросселя без Idc.
C. ПРИМЕР ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ДРОССЕЛЯ: -
Шаги с 1 по 10.
D. Индуктивность и магнитная проницаемость с сердечником µ и µe.
E. Тестирование дросселей для CLC с Idc.
Рис. 2. Схема проверки дросселя с Idc.
Шаги с 1 по 7.
F. НЧ-резонанс фильтров CLC.
Рис. F. Отклик низкочастотного ЖК-фильтра.
G. Альтернатива CRCRC для CLC
H. Обходной дроссель с R + C для подавления резонанса 100 Гц.
Методика дроссельной заслонки И. Ханны, РДх5.
J. Разработайте дроссель на 270 мА постоянного тока и более 6 ч.
Таблица 1, сечения обмоточного провода класса 2.
Таблица 2, детали штуцера основаны на T25mm x S25mm E&I.
Шаги с 1 по 9.
К. Дроссели обмотки.
------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------
Для дросселей в блоке питания с фильтрами CLC с высоким Idc, низким Vac через L, вы находитесь на Chokes 1
Для дросселей в БП с LC-фильтрами с высоким Idc и высоким Vac через L перейти к Дроссели 2
Для дросселей для подачи на анод с высоким или низким Idc с высокой AF поперек L, перейдите к Дроссели 3

(A) Что такое "Дроссель"?

Я не знаю, почему кто-то назвал катушку с проволокой «дросселем», но очень скоро после того, как к 1900 году электричество
было использовано во многих сферах, люди стали обмотка изолированной медной проволоки
на железо для создания индуктивности, препятствующей потоку переменного тока, переменного тока
, Iac, или для «подавления потока» переменного тока, переменного тока.
На раннем этапе нашего познания в области электроники индуктивность обнаружено 1001
применений в катушках и трансформаторах для передачи энергии, телеграфе. и телефон
связи и радиопередачи и приема. Индуктивность хороший фильтрующий элемент
для уменьшения нежелательного потока Iac между точками A и B в схема. Правильное количество индуктивности
с низким сопротивлением провода и малым шунтом Емкость делает
очень простым прочным фильтрующим элементом.Но выбор на дроссель зависит от области применения, размера
, веса, стоимости и, возможно, ряда других факторов.

Математика, которую я здесь изучаю, является самой базовой и не связана с квантовой физика, которая
окружает поведение индукторов. Необходимой математики достаточно, чтобы дать возможность большинству людей
, желающих сделать хороший штуцер в мастерской. Определения Индуктивность действительно существует
где-нибудь в Интернете, и большинство людей могут быть полностью обманутый
математиками.

В основном, если есть изменение тока через катушку при эмалированном проводе будет произведено изменение магнитного поля на
единиц. Поле имеет направление точно так же, как направление север - юг
«полюсов» магнитного поля Земли. Но с катушкой в зависимости от приложенного переменного тока и
Iac направление поля изменяется в зависимости от направления тока. В приложенная энергия описывается
как магнитная движущая сила, MMF, выраженная как ток x витков, или на.MMF,
часто обозначают просто как F, но не путают с F для частоты, так что контекст - король, хорошо.
F вызывает создание магнитного поля. Для Idc это поле константа, и
не вызывает какого-либо противодействия потоку Idc в проводе.
Там, где на катушку подается переменный ток, есть Iac и изменяющееся магнитное поле
, которое меняет направление и величину.
Это изменение Vac создает «электродвижущую силу», ЭДС, которая выступает против изменения
потока Iac.
Это явление сложно понять.

Там, где в катушке только Idc, есть фиксированный магнитный поле (как у Земли).
Рассмотрим типичную дроссельную катушку фильтра с железным сердечником и 2000 оборотов. и сопротивление провода = 50р.
При + 5 В постоянного тока на катушке есть 0,1 постоянного тока. Эта катушка действует как 50р. сопротивление, где t
, здесь всего 0,1 А пост. тока. Если Vdc мгновенно переключается на -5Vdc, мгновенного изменения тока
нет, но изменение будет происходить медленно, пока ток = 0.1Adc в противоположном направлении
. Магнитные свойства катушки противоположны текущее изменение, когда происходит быстрое изменение
. Если применяется синусоида 5Vrms x 100Hz на этой катушке изменение Ia
составляет всего 2,3 мА (среднеквадратичное значение). Катушка ведет себя как сопротивление при
R = 5V / 0.0023A = 2174R. Если синусоидальная волна находится на частоте 50 Гц, Iac = 0,0046MArms,
, а кажущееся сопротивление изменилось на 1,087R. Таким образом, дроссель сопротивление изменяется
в зависимости от частоты приложенного В.Индуктивность катушки L имеет свойство реактивного сопротивления
XL, для которого единицей измерения является ом или r.
XL = 2 x pye x частота x L, где pye - константа для всех уравнения = 22/7 = 3,14286,
Частота в Герцах, Гц, т. е. количество волновых циклов в секунду,
и L - Генри, единица индуктивности, названная в честь Джозефа Генри, американский ученый
, умерший в 1879 году.

В случае Iac и Iac любой проводник создает вокруг себя магнитное поле. сам. Поле вокруг куска провода
довольно слабое, но там, где много витков намотано катушка,
линий магнитного поля вокруг каждого провода объединяются, чтобы стать намного сильнее, и магнитное поле
имеет направление вдоль центральной линии катушки, затем распространяется на один конец катушки и возврат
к другому концу.
Образуется невидимая магнитная петля. Наиболее ярко это видно где электромагнит
обсыпан железными опилками. В документах нет шаблона без Idc. Но при включении Idc
в документах сразу же образуются линии, показывающие, где они находятся. магнитного поля существуют.

Когда на катушку подается переменный ток, возникает поток Iac и поле изменяется с частотой
и противодействует потоку Iac, где частота достаточно высока.Если железные опилки
посыпаны на катушку с током, скажем, 50 Гц, они с меньшей вероятностью покажут узор из линий, потому что направление поля
меняется 50 раз в секунду, и опилки прыгают о честно немного, и не
иллюстрируют, что на самом деле происходит. При применении 5Vrms x 100 Гц через катушку с 2000 т,
напряженность поля намного меньше, чем было с 5Vc через катушка.
Это изменение приложенного напряжения, которое изменяет магнитное поле, которое создает
оппозицию текущему потоку.Противодействие текущему потоку когда на катушку подается переменный ток.
Если частота была 0,001 Гц, чуть выше 0,0 Гц, нет большая оппозиция текущему потоку.
Но на 100 Гц может быть много противодействия, а Iac намного меньше. потоков, а на 10кГц у
почти нет потока Iac. Кусок проволоки длиной 25 мм имеет очень маленький величина индуктивности.
Но реактивное сопротивление XL на частоте 1 ГГц может быть настолько высоким, что его трудно получить. Iac течь. Таким образом, все современные схемы
, работающие при таком высоком значении F, должны иметь очень короткое замыкание. соединительные провода и небольшие схемы
внутри микросхем, и любое понимание того, что именно происходит в ИС может стать загадкой
.Среди прочего действует магнетизм.

Электромагниты используются во многих промышленных приложениях. В рано громкоговорители до
постоянных магнитов могли быть сделаны, анод Idc питания Ток подавался через катушку возбуждения
для создания сильного магнитного поля в кольцевом зазоре. между железным прутом и окружающей пластиной
. Цилиндрическая звуковая катушка работала с постоянным током. магнитное поле через зазор
для создания движения для создания звуковых волн.Спикер был своего рода электродвигатель.
Электромагнит динамика был известен как "полевая катушка" и имел тысячи витков тонкого провода
, несущего, скажем, 50 мА постоянного тока на 6V6 в старом AM-радио. 50 мА постоянного тока скажем, 5000 оборотов дали
F = 0,05A x 5000t = 250At, а железо динамика приспособлен для изготовления электро-магнита
с длиной пути железа около 200 мм, но включая зазор, скажем, 2 мм, в котором
напряженность магнитного поля может быть фиксированной 1.2Тесла в одном направление.
В этом кольцевом зазоре конус, прикрепленный к звуковой катушке, может перемещаться с высокий Iac и низкий Vac
создают силу для движения конуса.

Этот старомодный метод построения раннего электромагнитного динамик был изобретен в
1930-х, и катушка для создания сильного магнитного поля для Звуковая катушка была названа
"полевой катушкой" и использовалась для фильтрации B +, производимого обмоткой HT. а также диоды и колпачки
, чтобы звук из радио не гудел.
В начале 1930-х годов та же основная идея использования множества поворотов провод на сердечнике из железа
использовался в дросселях для фильтрации содержимого Vac, обеспечивая при этом легкий поток Idc. Многие старые радиостанции
имели катушку возбуждения, которая имела L =, возможно, 5H, и крышки фильтров для CLC. обычно были 8uF или 16uF,
и дорогие, и ненадежные. Современный электролитик с такой же размер как 1935 16 мкФ x 450 В, номинал
теперь может иметь 470 мкФ x 450 В, и это намного дешевле, и больше надежный.

Многие ламповые усилители все еще используют фильтрацию CLC для анода B +. расходные материалы для снижения напряжения
В переменного тока на шинах B + до чрезвычайно низкого уровня, чтобы обеспечить работу трубки от источника питания, который похож на большую батарею 400 В постоянного тока
, но, конечно, 400 В постоянного тока не может быть поддерживается при отключении сетевого питания
.

Термин «импеданс» также используется для обозначения дросселя, но обычно он следует называть реактивным сопротивлением
, потому что сопротивление провода и собственная емкость обмотки имеют незначительное влияние на работу
и расчеты для предполагаемого использования при 50 Гц или 100 Гц в блоке питания, или где частоты
от 14 Гц до 50 кГц для подачи через дроссель Idc на аноды. Импеданс - это имя, используемое
для сетей из двух или более элементов L, C или R, по крайней мере, с одним является L или C, и все
имеют отношение к операции.

Дроссель фильтра в БП имеет L реактивное сопротивление XL плюс сопротивление провода Rw. Rw часто игнорируется
в некоторых расчетах для Vac, но имеет значение для расчетов Idc. где значение Vdc на Rw равно
, важно для проектирования источника питания Vdc для работы всей цепи. Модель катушки LCR - это
чистый L + Re последовательно, с шунтом C через L + R.

Дроссель для CLC может иметь 3,4H и Rw = 50r. При 14 Гц XL = 6,28 х 14 х 3,4 = 298р.
Импеданс включает Rw 50r и.
ZL = sq.rt (XL в квадрате + Rw в квадрате) = sq.rt (89,358 + 2,500) = 303р. Таким образом, 50r имеет очень небольшой вклад в реактивное сопротивление XL. Для серий R + L, Rw имеет очень небольшую разницу
в общем Z, где XL> 10 x Rw.

Для всех серий L + R,
импеданс Z (L + R) = квадратный корень из (Rw в квадрате + XL в квадрате) Ом, р.

Для всех параллельных L // R,
импеданс Z (L // R) = 1 / sq.rt (1 / R в квадрате + 1 / ZL в квадрате) Ом, р.

В большинстве случаев поведение электроники определяется довольно простыми математике, так что запомните этот феномен
и не забудьте оставить много своего глупого здравого смысла позади, когда вы
войдете в мир электроники, или вы потеряетесь.
К сожалению, простая электроника может превратиться в огромную кошмар сложности, когда
подключено более 3-х элементов LCR. Я обнаружил, что все бесплатно программное обеспечение для расчета
пассивных сетей LCR исчезло из Интернета в быть заменены программами
, за которые вы должны заплатить.Есть несколько бесплатных программ САПР, которые я всегда было слишком сложно использовать
, потому что NERDS, написавшие коды, не имеют способность научить
кого угодно чему-нибудь. Помощь, предлагаемая многими приложениями и программами оказывается
Dead Useless.

По возможности, Rw следует минимизировать, чтобы избежать нежелательного падения напряжения постоянного тока. через штуцер Rw
и во избежание рассеивания тепла.

(B) Простейшее измерение штуцера без Idc: -
Рис.1.

На рис. 1 показана измеряемая индуктивность. Подобная установка также может использоваться для измерения емкости
. Схема тестирования может быть установлена ​​на панель из фанеры
, скажем, квадрат 200 мм, с латунными винтами для шкафа размером 12 мм x 4 для соединение
точек и оголенный медный провод диаметром 1 мм, используемый для звеньев. Поворотная вафля переключатели могут быть установлены
на нескольких головках винтов или на металлической панели около одной край доски.

Необходимые инструменты: -
Хороший генератор сигналов, способный генерировать синусоидальную волну от 2 Гц до 200 кГц, прямоугольная волна, с точностью
F.Возможный частотомер, если ген сигнала циферблат с плохой калибровкой
. Осциллограф (CRO) с полосой пропускания не менее 1 МГц. Многие из них 15 МГц,
двойная трасса, но одиночная трасса в порядке.
аудиоусилитель мощностью 40 Вт, полоса пропускания от 7 Гц до 50 кГц, точки -3 дБ, чтобы обеспечить среднеквадратичное значение 15 В по крайней мере, Rout <1r0. Измеритель переменного тока
с несколькими диапазонами и полосой пропускания от 5 Гц до 200 кГц и давая Vrms.

Большинство цифровых мультиметров бесполезны для частот ниже 10 Гц и выше 2 кГц и иметь Cin = 1 нФ
, который нагружает дроссель, поэтому, как только вы измерили переменный ток на частоте 1 кГц, скажем, 10Vrms при
VL, вы знаете, какой будет ампер Vac, скажем, от 10 Гц до 30 кГц.Не зажимать Вакуумметр через штуцер
.
Все измерения производятся путем подачи переменного тока через дроссель от источник низкого Z Vac,
и измерение расхода Iac в 10r0 или 100r.
Vac через 10r0 или 100r в основном будет намного ниже, чем Vac. от amp.

Выводы RCA, выводы вольтметра и выводы усилителя.
Припой, терпение, настойчивость и желание понимать и понимать никогда ничего не предполагай.
Блокнот и карандаш.
Компьютер, i-pad, мобильный телефон и клавиатура НЕ НУЖНЫ, черт возьми ну
хотел где-нибудь рядом с любым человеком, пытающимся понять основные электронике, не чувствуя, что
скучно, или что он должен заниматься чем-то другим, что огорчает более 50% всех.

R1 - тумблер простой, используйте более прочный. Это позволяет выбрать измерение тока R
10r или 100r, и если дроссель имеет короткое замыкание или низкий L воздух с сердечником, усилитель имеет минимально возможную
нагрузку 10r0, поэтому усилитель никогда не должен быть поврежден, и я знаю конечно
, что где что-то может быть Pharqued Arpe, оно будет, если идиоты присутствуют.

Некоторым рьяным людям нужна двойная трассировка CRO и настроить ее для просмотра VL до 0V на канале A
и Vac через R1 + 2 на канале B.
Это супер хорошая идея, вам НЕОБХОДИМО знать, появляются ли какие-либо THD что может превратить
измерений в чушь.

CRO позволяет любому увидеть искажения в дросселе с железным сердечником. в VI.
THD от sig-гена и усилителя должен быть <0,5% и обычно трудно поддается измерению. см. на CRO, но
легко увидит 5%, если дроссель начнет насыщаться LF Vac.

Если измеряются индуктивности с воздушным сердечником, они не должны давать никаких THD,

Генератор сигналов должен выдавать такое же постоянное Vo, скажем, на 2 Гц. до 200 кГц, но
F и уровень регулируется.Маршрут Sig gen должен быть <600r, поэтому это подключение к небольшому входу усилителя мощности
не оказывает никакого влияния на уровень Vo sig-гена. Многие «генераторы сигналов»
или «функциональные генераторы» имеют «декадные» диапазоны, например от 2 Гц до 20 Гц, От 20 Гц до 200 Гц и так
на частоте до 200 кГц, которые аудиотехника использует для тестирования звукового оборудования. В лучше и больше
дорогие, но хрупкие функциональные генераторы имеют максимальную частоту 2 МГц, со смещением постоянного тока
, синусоидальная волна, прямоугольная волна, треугольная волна, возможно, зубчатая передача волна, FM и
AM модуляция и т. д.Но для этого теста вам понадобятся только синусоидальные волны.

Эта тестовая схема не включает возможность измерения с Idc. поток в штуцере.
Те из вас, кто настаивает на присутствии Idc, сделайте переменную источник постоянного тока
между шиной +40 В постоянного тока, так что его полное сопротивление и емкость В рекламе нет паразитных
R или C, которые портят измерение L измеряется. Idc может вызвать насыщение дросселя до уровня
, но это нормально, вы это измеряете, но CCS будет оставаться невидимым.

Используемый усилитель может быть любым обычным твердотельным аудиоусилителем, способным От 40 Вт до 8r0
= 17,88 В (среднеквадратичное значение) макс, но большинство усилителей мощности звука имеют диапазон F, скажем, 5 Гц. до 30 кГц
при максимальном Po и, возможно, немного больше F при 1/2 Po для 12,6 В среднеквадратического значения. Хорошим началом является тестирование с уровнем усилителя
, установленным на 10,0 В среднеквадратического значения при 1 кГц.

Значения

л могут находиться в диапазоне от 0,1 мГн до 500 ч.

(C) ПРИМЕР ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ДРОССЕЛЯ: -

Безотходный штуцер E + I, T25 мм x S25 мм, качество материала сердцевины неизвестно.
Его возраст указывает на то, что он мог быть произведен в 1960 году с использованием NOSS. E + I.
Повороты неизвестны, меня бодают в E с малым неизвестным воздухом зазор.
Случайная намотка без слоев и изоляции.
Магнитная длина и средняя длина витка для данного размера сердечника = 138мм.

(1) Диаметр проволоки составляет примерно 0,42 мм при использовании микрометр, поэтому диаметр Cu
= 0,35 мм Диаметр Cu. Железо ML = 139 мм, средняя длина витка TL = 139мм.
мер Rw = 47р.
Теперь Rw = N витков x ML мм (44000 x Cu в квадрате).
Таким образом, Н витков = Rw x (44000 x Cu в квадрате) / TLмм
= 47r x (44000 x 0,35 мм x 0,35 мм) / 138 мм = 1835 тонн.

Проверьте, возможно ли это. Для материала T25 мм зона намотки шпульки Доступен для проволоки
= 33мм x 10мм = 330кв. мм.
Если диаметр провода = 0,42 мм, то макс. N может составлять 330 кв. Мм / 0,42 мм. в квадрате = 1872.
Для случайной намотки количество витков всегда меньше теоретического, поэтому N может составлять 1835 т,
в зависимости от точного сечения провода.Предположим, N = 1,800 т.

(2) Установите S1 для R1 = 10r0. Неизвестный дроссель подключен к ВЛ и ВИ точки.

(3) Установите сигнальный ген, чтобы выдавать 10,0 В среднеквадратического значения при VL до 0 В при 1 кГц от аудио усилитель. Измерьте VI через
10r0, и вы можете 0,0062Vrms, крошечный и, возможно, неправильный, поэтому переключатель для 100r,
Тогда вы можете измерить 0,062Vrms и Iac = 0,062 / 100r = 0,62 мА ср.

XL = 10,0 В / 0,62 мА = 16,1 кОм.
L = XL / (6,28 x F) = 16,100r / (6,28 x 1000 Гц) = 2.57H. Использование более высокого или более низкого Vac может дать
немного другой результат L.

(4) Повторите измерения с той же ВА, но при 500 Гц, 200 Гц, 100 Гц, 50 Гц и 25 Гц
, если возможно. THD может начать превышать 10% на НЧ.

По возможности следует использовать дроссель для фильтра CLC. Поэтому его свойства при 100 Гц важны.

Измерение при 100 Гц при VL = 10,0 В переменного тока может дать 0,318 В переменного тока при 100r, поэтому Iac = 3,18 мА (среднеквадр.).
XL = 10В / 0,00318 = 3140р.
L = XL / (6.28 x F) = 3140r / (6,28 x 100 Гц) = 5,0H.
Неудивительно, что L на 1 кГц немного меньше на 100 Гц. Этот потому что даже с воздушным зазором
значение L изменяется, потому что значение μ железа изменяется с F, и поэтому делает µe, но L изменяется на
гораздо больше без воздушного зазора, чем с воздушным зазором.

(5) Что такое дроссель?
µe - эффективная проницаемость сердечника для F и Vac. амплитуда, используемая для теста.
Рассчитать µe при 100 Гц.
Индуктивность для катушки с сердечником E + I или сердечником C =
L = 1.26 x N в квадрате x Afe x µe / (1000000000 x ML железа)
1,26 и 1000000000 - константы для метрических измерений, L в Генри, N = витков,
Afe = Tмм x Smm сердечника, ML в мм.

Следовательно, µe = L x 1 000 000 000 x ML / (1,26 x N в квадрате x Afe)
= 5,0H x 1000000000 x 139 мм / (1,26 x 1,800 т x 1,800 т x 25 мм x 25 мм) = 272.

Теперь это µe намного меньше максимально возможного µ со всеми E + I максимально переплетенный
, который может составлять от 1500 для наихудшего старого железа до 10000 для настоящий хороший GOSS.
Добавление Idc через обмотку намагничивает сердечник, но поскольку имеется воздушный зазор, изменение
Bdc с отсутствия Idc на большое Idc может не изменить μe или Намерил XL очень.

По мере увеличения воздушного зазора уменьшается µe и уменьшается L. Idc. разница с L при условии
, что сердечник не насыщен Idc, а применяемый Vac не вызвать насыщение сердечника.

Планируется использовать дроссель с Bdc до возможно 0.8Тесла.
Для этого дросселя, если Idc = 150 мА постоянного тока для 2 выходных ламп,

Bdc = 12.6 x N x Idc x µe / (10,000 x ML)
, где Bdc - Тесла, 12,6 и 10,000 - это
констант, N - витки, Idc в амперах dc, µe - расчетное число что считается правдой,
ML - это магнитная длина железа в мм.

Bdc = 12,6 x 1800 т x 0,15 A x 272 / (10 000 x 139) = 0,67 Тесла.
Это говорит о том, что у вас может быть больше Idc, но ядро ​​не насыщенный.
Core может быть насыщен на 1,1 Тесла. Возможный Бак = 1,1Т - 0,67Т
= 0,43Тесла.

Теперь N = Vrms x 226,000 / (Afe x Bac x F)
, поэтому Vrms max = max Bac x Afe x N x F / 226,000
Для этого дросселя максимальное Vrms на 100 Гц = 0.43 т x 625 кв. Мм x 1800 т x 100 Гц / (226,000)
= 214 В среднеквадратического значения.
При этом Vac дроссельная заслонка должна начать насыщаться, но тестовая передача не может предоставить
214Vrms, чтобы найти Fsat, из которого мы могли бы более точно узнать максимально возможный Bac.
Из-за отсутствия Idc макс. Bac может быть от 1,1 Тл до макс. 547Vrms.
Если бы F был уменьшен до 10 Гц, переменный ток для 1.1T был бы 54,7 В переменного тока, нет Idc.
При Idc максимальное значение переменного тока может составлять 21,3 В среднеквадратического значения.
Трудно определить точные свойства больше, чем я покажите здесь, но вы можете
определить, можно ли использовать дроссель или в нем есть неисправность, например, короткое замыкание. повернуть.

Если вышеуказанный дроссель используется в фильтре CLC с C1 = 47 мкФ, где Vac при C1
= 10,3 В x 100 Гц, а если C2 = 220 мкФ, и если L = 5H, XL на 100Гц = 3140р.
XC2 220 мкФ при 100 Гц = 159 000 / (220 мкФ x 100 Гц) = 7,2 r. Можно рассчитать пульсации напряжения
Вr при 100 Гц на C2 = Vac на C1 x XC2 / XL при 100 Гц
= 10,3 В x 7,2 r / 3,140 r = 0,024 В среднекв.

Это указывает на достаточно хороший коэффициент затухания = Vo / Vin = 0,024 В / 10,3 В
= 0,00233, т. Е. Затухание 1/429 или –52 дБ.

Полные характеристики этого дросселя можно найти там, где он работает. в БП.
Воздушный зазор можно немного уменьшить, чтобы увеличить µe для L = 7H и что
увеличит коэффициент затухания до 1/600. Резонансный Fo для 7H и 220 мкФ
= 5,035 / кв.рт (L mH x CuF), где Fo - частота Гц, а 5,035 является константой.
Fo = 5,035 / (7,000 мГн x 220 мкФ) = 4,0 Гц, что значительно ниже чем официальный диапазон
AF, начинающийся с 20 Гц.

(6) Все дроссели имеют некоторую емкость между слоями обмоток. которые в сумме составляют
, формируют «собственную емкость» обмотки при измерении от одного конец обмотки
на другой. Между соседние витки провода
, что в сумме является значительным. Для дросселя блока питания в приведенном выше тесте C <300 пФ.
Он образует параллельный резонансный контур с L. Чтобы найти Fo с Вышеупомянутая испытательная схема
будет затруднена, потому что добротность LC-резонанса низкая, возможно, 1.0, и значение L
могло уменьшиться вдвое на частотах выше 1 кГц, и если вы не знаете что такое
L, когда F увеличивается, то Fo для саморезонанса невозможно вычислить.
Но вы должны измерять подъемы XL с увеличением F выше, скажем, 30 Гц. где
может быть самым низким от 1,32 кГц до 32 кГц на 1 кГц и 60 кГц на 5 кГц, а затем Кривая ZL
выравнивает и понижает выше 20 кГц. Уменьшение размера XL необходимо к шунту
C дросселя плюс щуп осциллографа C, который может быть 100 пФ.

Если для XL построен график, скажем, от 10 Гц до 40 кГц, вы можете увидеть изгиб, как у моста
Sydney Harbour Bridge.
XL для 5H при 10 Гц = 314r, 3140r для 100 Гц, возможно 16k при 1 кГц, и где-то на
выше 1 кГц XL начнет снижаться со скоростью -6 дБ на октавы, и это эффект
шунта C между концами обмотки. XL продолжает расти, но XC становится падающим значением
по мере увеличения F. L и C образуют параллель резонансный контур L + C, где
максимальный XL приходится на вершину кривой моста.В коэффициент затухания -6 дБ на
на октаву на F выше максимального XL.

Если шунт C = 200 пФ, то при 40 кГц, XC = 19,8 кОм и 10 В на этом дает 0,5 мА
, поэтому вы бы увидели 0,05 В переменного тока на 100 об / мин и на 80 кГц, если бы вы могли при 80 кГц
это будет 0,1 В переменного тока, где XC = 10 кОм.

Теоретическое Fo для резонанса для Cshunt и L невозможно предсказать потому что L уменьшает
по мере увеличения F, в то время как C остается фиксированным. Но если использовать дроссель для подачи Idc на анод
, чтобы получить нагрузку с высоким сопротивлением не менее 2k0 для большинства AF, тогда дроссель должен быть в порядке.

Fo для всех LC = 5,035 / sq.rt (L x C), где Fo в Гц, 5035 является константой для всех уравнений,
L = милли-Генри мГн, C = мкФ.

(7). Но какой бы Csh ни существовал, он способен пропускать часть диода. Импульсы высокочастотного шума переключения
, которые представляют собой совокупность высокочастотных колебаний выше 50 кГц, возникающих на частоте 100 Гц. показатель. Часто этим
удается попасть в аудиотракт, и они хорошо видны на CRO на усилителе. выход с амплитудой
до 10мВпик. При усилении он издает резкий шум.Но удушье часто не является реальной причиной.
Шум может попасть в звуковой тракт через тракт 0 В, потому что ВЧ Коммутационные импульсы могут легко проходить
по шине 0 В. с низким импедансом. Подключения диодов и HT Секунды должны быть выполнены таким образом, чтобы напряжение
В перем. любая длина рейки 0В.
Заземление звездой также помогает.

Я нашел с использованием полиэстера 0,47 мкФ x 630 В; через электроды C1 и C2 CLC помогло и
0,05 мкФ 1000 В через обмотки HT.Следите, чтобы цепи 0 В были короткими, и держите входные цепи
и провода NFB подальше от блока питания. ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать шасси в качестве 0В. рельс.

Когда ВСЕ шумы любого вида на усилителе Vo = 0,25 мВ с закороченным входом до 0 В с перемычкой RCA
, у вас есть малошумящий усилитель мощности. Если усилитель делает 28Vrms max для 100W до
8r0, SNR считается = 100 дБ, хорошим, по любому стандарту, но где Vo = 1Vrms, SNR
= 72 дБ, тоже отлично. Замерил и устранил десятки шумных усилители.

(8) Для дросселя, измеренного выше, может быть невозможно использовать его для питание дросселя
, если у вас есть обмотка HT с диодами, питающими дроссель, тогда резервуар C.
Если B + был, скажем, + 400 В, напряжение HT Vac для входа LC будет близко к Vdc / 0,88. Таким образом, для + 400В,
вам потребуется Vac = 400 / 0,88 = 454Vac. Примененная амплитуда 100 Гц до дросселя =
около 0,45 x HT Vac = 0,45 x 454Vrms = 204Vrms.
Теперь, если вы хотите 150 мА постоянного тока для входа LC, тогда L должен быть RLdc / 900 Генри, где
Idc = минимум, или в данном случае 15 мА постоянного тока, 1/10 рабочего Idc, поэтому у вас должен быть выпускной клапан
R для 15 мА постоянного тока = 27 кОм, рассчитанный на 10 Вт.L должно быть 27000р / 900 = 30H, и
5H выше будет бесполезным, потому что это только 5H.

Дроссели 2 объясняет это дальше.

(9) Каков максимальный Idc для дросселя 5H, указанного выше? Rw = 47r с 0,35 мм Cu диаметр проволоки.
Acu = 0,096 кв. Мм.
Если максимальная плотность тока = 3 А / кв.мм, макс. Idc = 3 x 0,096 = 288 мА.
Таким образом, тепло = Idc в квадрате x R = 0,288 в квадрате x 47r = 3,9 Вт. НО, обмотка
будет горячей, а 288 мА постоянного тока намного больше, чем хотелось бы, и будет вызвать насыщение сердечника
, но не расплавит обмотку в течение минуты.
Если Idc = 150 мА постоянного тока, то тепло составляет 1 Вт, и ядро ​​исправно. Текущий плотность = 1,56 А / кв.мм = OK
При 150 мА постоянного тока, Vdc на дросселе = 7,05 В = небольшой% от B + = ОК.

(10) Индукторы с воздушным сердечником имеют преимущества для многих AF и RF приложения, но
трудно получить большие полезные значения индуктивности без использования железа ядра. Дроссель с воздушным сердечником 10H фильтра
без железного сердечника и с Rw = 50r может быть в 50 раз больше чем дроссель с железным сердечником
и был бы дорогостоящей тратой меди.

Для дросселей с фильтром кроссовера для громкоговорителей, сетей аттенюаторов в усилители и т. д., дроссели
с воздушным сердечником часто используются, потому что требуемая индуктивность обычно менее 50 мГн
, и они не создают искажений, довольно дешевы в изготовлении, имеют постоянное значение L для всех уровней
В переменного тока и работа от постоянного тока до высокочастотного, и никогда не бывает насыщения.

Некоторые катушки кроссовера, используемые последовательно с низкочастотными динамиками, препятствуют работе ВЧ сигналы имеют предварительно отформованные сердечники из железной пыли
или стержень из многослойных пластин в конструкции соленоида
для увеличения L и поддержания низкого уровня обмотки R.Обычно стержень с сердечником соленоидный дроссель увеличивает L на
, всего в 4 раза по сравнению с той же катушкой без железного сердечника.
Индуктивность примерно пропорциональна количеству витков в квадрате, хотя для L с воздушным сердечником формула
Уиллера хорошо подходит для расчета индуктивности воздушного сердечника. В размер и форма змеевика
имеют значение с воздушным сердечником L. Но если есть центральное отверстие, большое Достаточно для стержня ламп с использованием
некоторого запасного Is от трансформатора, L может увеличиться примерно на 4 раз.Использование планки GOSS
позволяет поддерживать низкий коэффициент нелинейных искажений, но применяются правила для Bac.

Всегда лучше использовать только L с воздушной сердцевиной последовательно с басом. динамики исключить ВЧ.
Rw всегда должно быть меньше 1/10 импеданса динамика в его центр полосы пропускания
, поэтому, если динамик 4r0 имеет Z = 3r0, то дроссель 2,4 мГн должен иметь Rw> 0,3r,
для отсечки = 200 Гц. Катушки кроссовера
Hi-end очень большие, чтобы минимизировать потери Rw. А также очень дорогой.
Но размер становится меньше по мере увеличения F для среднечастотных динамиков и твитеры, так что нет необходимости в каком-либо железе в L для кроссоверов
.

Хороший дизайн динамика соответствует всем правилам теории LCR.

Некоторые из больших кроссоверных катушек с воздушным сердечником могут иметь стержневой сердечник. добавлены, чтобы сделать дроссель 4mH
в 16mH, который имеет XL = 10r0 на 100 Гц, поэтому их можно использовать для CLC в БП
.
So для CLC с 2 x 4700 мкФ плюс 16 мГн, коэффициент затухания 100 Гц = 0,035. Это может быть
для 2 постоянного тока для нагревателей входной трубки или для твердотельного блока питания и напряжения питания. при C2 = 32 мВ переменного тока.
Тем не менее, 2Adc выдает Bdc в барах, но ue очень низкое, скажем, 4 поскольку воздушный зазор
длиннее, чем у железа ML, поэтому Bdc может быть не очень высоким.

Для фильтрующих дросселей в источниках питания нам действительно нужно знать какая индуктивность
будет на 100 Гц, потому что частота пульсаций выпрямителя = 2 x сеть 50 Гц Великобритания, Европа,
Австралия и другие страны. Любые блоки питания встроенные в "50Гц" страны будут работать нормально
, где сеть 60 Гц существует в США. Некоторые компоненты железной раны например, силовые трансформаторы
, рассчитанные на работу 60 Гц в США, могут работать некорректно. при экспорте в страны
50 Гц.Я австралиец, и все мои формулы на этом сайте основаны на сети
с частотой 50 Гц, и я использую метрические измерения, если не указано иное.

В приведенной выше испытательной схеме значения R могут дополнительно изменяться, как желательно, если ваше рассуждение
верно. Практика с измерениями и расчетами должна тренироваться вы должны работать точно
, не предполагая и не предполагая ни одной единственной вещи. Посвященный Техник избегает делать усилители
, пронизанные шумом или плохо курящие.

Чистое реактивное сопротивление L или C не имеет сопротивления и, следовательно, текущий поток
не рассеивает тепло, и в L или C. не выполняется никакой работы. Но где Iac или Idc снижаются в сопротивлении провода
в выводах, выделяется тепло и тепловая мощность = R x Irms в квадрате или
Power = Vac в квадрате / R в ваттах.

Энергия передается через L или C и может временно храниться но не потеряно, если
L или C идеальны, т. е. имеют провод или выводы с низким сопротивлением, и нет мощность теряется при нагревании
и железного сердечника из-за явления гистерезиса.
.
Энергия в дросселе накапливается в его намагничивании. Увеличение Iac в дросселе
увеличивает переменный ток через дроссель, а также увеличивает магнитное поле и накопитель энергии. Уменьшение
Iac в дросселе вызывает противоположное направление изменения V на дросселе, поскольку магнитная накопленная энергия
высвобождается. Пожалуйста, поищите в Google более подробные объяснения об индуктивности и характеристиках емкости
, потому что большинство людей игнорируют такие основные идеи и
, таким образом, никогда не смогут научиться правильно проектировать свои усилители.Один раз "руки на"
понимание того, как L, C и R ведут себя с сигналами переменного тока, затем другие концепции становятся понятными.
------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------
(D) Индуктивность с сердечником.
Значение L изменяется в зависимости от применяемого уровня и частоты переменного тока. Для чистая синусоида Vac
, приложенная к индуктору с железным сердечником, искажает токи, возникающие в утюге
из-за того, что называется гистерезисом.Кажется, никто не может ТОЧНО объясните, что такое гистерезис
в терминах, которые понимают обычные люди. Большинство парней знают что за истеричная шила
, хорошо, женщина, которая плачет, смеется и стреляет из пулемета твои уши чушью.

НО, тем, кто хочет знать, какой гистерезис действительно нужен, достаточно только проверить магнитные свойства
любой обмотки сетевого трансформатора на сердечнике без воздуха зазор.
Волна тока ВСЕГДА на 90 градусов отстает от приложенного переменного тока. через катушку и
искажение в волнах тока низкое с небольшим Vac для lo Bac меньше, чем скажем 0.3Tesla.
Но когда Bac увеличивается выше 0,3T, искажение становится видимым на a CRO, и если Bac
= 1.4T, токи искажения могли подняться выше уровня основная частота,
, поэтому сопротивление катушки уменьшается, а сердечник нагревается, потому что часть входной мощности
В x I преобразуется в тепло. Нагрев ядра происходит за счет «вихревые токи», и до
сводит их к минимуму, толщина ламинирования должна быть уменьшается, поэтому толщина материала GOSS
никогда не бывает больше 0.35 мм. См. Мои графики 3 и 4 на
powertranschokes.html.

Итак, что нам нужно знать о железном сердечнике L, так это его пригодность для позиции в схеме
в качестве фильтра L блока питания в сети CLC. Источник постоянного тока анода с высоким Z для триод и т. д.



Обычно требуется максимальная индуктивность без какого-либо насыщения сердечника дросселя или трансформатора
.

Дроссели в ламповых усилителях редко бывают без Idc flow. Большинство из них Idc поток в одном направлении
только в одной обмотке, но некоторые имеют Idc поток в противоположном направлении. направления от трансформатора тока в одну обмотку
.Таким образом, рабочая эффективная проницаемость µe обычно равна меньше максимально
возможных µ для любого данного материала магнитопровода, и один или несколько «воздушные зазоры» вставлены на
в длину магнитного пути железного сердечника.
Уменьшение µe дает меньшую намагниченность, вызванную Idc, Bdc, в то время как насыщая железо,
и допуская дополнительное намагничивание Iac, Bac и суммой Bdc и Bac никогда не должны превышать максимальное значение B, указанное в данных для материала.

Большинство индукторов с металлической обмоткой, используемых в дросселях и OPT в ламповых аудиосистемах В усилителях используется ориентированная кремниевая сталь Grain
, GOSS, также известная как холоднокатаная кремниевая сталь, CRGO.

Тороидальные катушки, намотанные на сердечники GOSS, имеют наивысший µ до 40 000.
Они бесполезны там, где используется любой поток Idc, в дросселях, SE или PP OPT.
Но это прекрасный материал для ПТ, если обмотки имеют тканая изоляция до
позволяет легко покрывать лаком, а трансформатор залит.Их мало, поэтому я никогда не покупал много.
Трудно добавить воздушный зазор в тороид, чтобы уменьшить его µ до скажем, 4000 для PP OPT
или 400 для дросселя.

C-образные сердечники исключительно хороши для дросселей и всего OPT. Воздушный зазор очень легко.
, а максимальное µ может быть 15000, и его легко уменьшить до любого меньшее значение, поместив немагнитный материал
в два зазора между двумя C, которые составляют C-образный O-образный элемент.


GOSS C-образные сердечники с полированными двумя шлицами отлично подходят для PT и дают низкие потери, а кривая
ZL показывает, что токи искажения низкие в начале насыщение ядра, которое часто составляет
при 1.2Т. Тороиды и C-сердечники имеют самые низкие вихревые токи при частоты сети, поэтому имеют минимальные потери
Вт / кг. C-сердечники сделанные Nicore.com также превосходны. Но я не знаю, где
можно купить в небольших количествах. Лист

GOSS можно разрезать на формы E и I для изготовления сердечников E + I. это часто толщиной 0,35 мм.
Материал GOSS, популярный среди производителей трубных зубчатых передач, известен как M6, и AK Steel в США
Сырье для сердечников трансформаторов поставляется в рулонах материала, может быть 1 м шириной x 0.35 мм толщиной
и направление волокон по длине рулона.
Буквы E штампуются с рулона парами E, обращенными друг к другу. и два I происходят из материала
между тремя ножками E.
Таким образом, направление волокон вдоль каждой из трех сторон E и вдоль I. Но при сборке с сердечником E + I
магнитные «силовые линии» проходят вдоль каждой ветви E. легко, но затем течет под углом
градусов, чтобы с трудом попасть в вертикальное положение E, и если учесть Собранный сердечник E + I,
длина пути включает материал с более низким µ из-за зерна направление, поэтому max µ для
E + I обычно никогда не бывает таким высоким, как для C-образных сердечников или тороида.
И похоже, что этот характерный характер E + показывает, что ZL кривые, которые я построил для
GOSS, показывают, что токи искажения возрастают выше примерно 0,5 Тл, а Катушка с намоткой и сердечник
имеет значительно уменьшающееся значение ZL, превышающее 0,5Т. Но в этом нет необходимости беспокоиться об этом, пока
Bac не достигнет 1,2 Тл или, может быть, 1,5 Тл, в зависимости от использования и характера E + I.
Таким образом, E + I подходит для PT или OPT, если Bac = 1,2T, если значение нагрузки для обмотки на
ниже ненагруженного значения XL на 1.2Т.

Если примененный Vac производит Bac выше 0,5 Тесла, ядро ​​E + I начинает насыщаться,
и до 1,2T чистая индуктивность кажется нелинейной, но сердечник все еще работает достаточно хорошо
, чтобы иметь достаточно высокий импеданс, если значение нагрузки обычно много раз ниже, чем XL
при 1,2т. Выше 1,2 Тл токи искажения в сердечнике становятся высокими. достаточно, чтобы заставить
Z (RL // XL) генерировать значительные искажения в переменном токе через RL // XL, и где этот
составляет, скажем, 5% THD при, скажем, 1.2T, более высокое значение Vac не может быть применено.
При любом увеличении Bac выше, скажем, 1,2T, пиковое значение Iac быстро становится выше, и если Vac
, скажем, удвоен, сердечник будет вести себя как магнитная индуктивность выше до 1,2 Т, но для 2,4 Т
катушка действует как кусок провода, то есть сопротивление обмотки катушки.
У меня были клиенты, которые покупали CD-плееры онлайн из США, что означало для сетевого входа 115 В перем. тока.
Они с нетерпением распаковали товар здесь, в Австралии, и подключили его. в нашу сеть 240Vac и
в течение 1/2 секунды, элемент был полностью поврежден, потому что Vdc рельсы пошли к удвоенному нормальному значению
, а затем сработала обмотка сетевого трансформатора, а затем перегорел сетевой предохранитель.
Они были еще более недовольны, когда я сказал им, что предмет не поправимо.

Поэтому важно знать свойства используемого железа. для любого вашего проекта.
Ценности железа и причудливы, и неопределенны, и Бог Триодов действительно пытался разработать лучшую сделку
с Богом Стали, который ужасно упрям юридическое лицо. Вам нужно знать
: все, что касается железа, - это загадка, но если вы можете справиться с переменными параметрами
разберетесь.Так скажи себе громким голосом: «Пойми Эта катушка! "и если вы не сделаете
, спирали вокруг железа всегда будут мисс Терри.

------------------------------ -------------------------------------------------- ----------------------------------------------
(E ) Испытательные дроссели для фильтров CLC с Idc, установка воздушного зазора.
Мне иногда приходилось поставлять людям дроссели фильтров или SE OPT построить ламповые усилители и установить
воздушный зазор перед продажей, но без реальной схемы усилителя настоящее время.

Рис. 2.
Схема испытаний для измерения дросселя L с Idc, и установка воздушного зазора.

Схема на рис. 2 позволит безопасно измерить дроссель фильтра. с использованием дешевой вторичной обмотки PT
на 12,6 В переменного тока на 30 ВА до 2,4 А переменного тока. Используются 2 кремниевых диода 1N5408 с 2 конденсаторами по 470 мкФ
в удвоенном выпрямителе для создания до 34 В постоянного тока при 0,8 А постоянного тока. Обеспечение значений Idc и C
такие же, как в усилителе с гораздо более высоким B +, 100 Гц. Вычисления
пульсации переменного тока и фильтрующее действие CLC будут точно такими же.Idc составляет 270 мА постоянного тока для анода
питания для 4 x EL34 плюс каскад драйвера.

(1) Любой избыточный трансформатор с обмоткой от 12,6 В до 30 В может использоваться в конфигурации моста
, двухполупериодного или удвоителя, чтобы обеспечить Vdc на C1 не выше чем +40 В постоянного тока, но имейте в виду
из номинала ВА. Дроссель имеет Rw 26r, R1 настроен таким образом, чтобы Idc = 270 мА постоянного тока в данном случае.

(2) Воздушный зазор необходимо отрегулировать так, чтобы индуктивность была максимальной. высокое затухание переменного тока
, но дроссель не должен быть насыщен.
Рис. 2 показывает Vr до и после L, а также с воздушным зазором L1. с поправкой на оптимум.
Коэффициент затухания 100 Гц = Vripple после дросселя / Vripple до дроссель = 4 мВ / 2,5 В
= 0,0016 или 1 / 625.
XC2 470 мкФ = 3,38 об / мин при 100 Гц. XLP = 625 x XC2 = 625 x 3,38r = 2,112r
Таким образом, L = 2,112r / (6,28 x 100 Гц) = 3,36H.
Rw 26r практически не влияет на дизайн, но Idc поток нагревает проволоку и
тепловая мощность = Rw x Idc в квадрате = 26 x 0.27A x 0,27A = 1,9 Вт, и повышение температуры
может быть рассчитано в соответствии с таблицей для мощности на кв. дюйм. Удушение меньше при немного меньшей площади поверхности
, чем теннисный мяч должен выдерживать 1,9 Вт.

(3) Дроссель может быть сначала установлен с плотным прижатием Es, и даже без какого-либо воздушного зазора
стыковое соединение действует так, как будто был добавлен воздушный зазор.
Таким образом, для сердечника с максимальной µ от 10,000 до 2,500 с максимальным взаимное зацепление может иметь
жестких стыков µe = от 2000 до 700 приблизительно без какого-либо реального воздушного зазора.Прикрепление стопки E к куче I
означает, что направление волокон Is и Es меняет направление на 90. градусов, и это значительно уменьшает
µ, заставляя эффективный ML вести себя так, как будто он длиннее, чем его действительно есть, и это похоже на
на добавление небольшого воздушного зазора, хотя реального воздушного зазора не существует.

Следовательно, при размещении реального воздушного зазора следует следовать формулам для µe и воздушный зазор. При стыковке µ должно быть
, при расчетах считается, что это 1000.
Если µ = 1000, этого достаточно, чтобы многие ядра с Idc могли становятся насыщенными, т. е. Bdc находится между
1.0Тесла для низкосортного железа до 1.6Тл для хорошего GOSS E + I.

(4) Vr 100 Гц при C1 = Idc x 2200 / C в мкФ, Vrms. 2200 это постоянная для пульсации 100 Гц.
Для Vr 120 Гц используйте 1833 вместо 2200.
Для рис. 2, Vr при C1 = 2,5 В среднеквадратического значения.

Если жила насыщена, Vr на C2 будет выше, чем Ожидается, что Iac течет от C1 к C2 через
Rw 26r без значительного ослабления индуктивностью. CLC становится CRC и Vr на C2 могут составлять
0,32 В среднеквадратического значения.
Добавляем небольшой воздушный зазор с листом бумаги (скажем, 0.07мм) правый через пространство между E и I
может снизить Bdc до уровня ниже насыщения и позволить дросселю работать как чистая индуктивность.
Общий зазор = 0,14 мм, потому что есть 2 зазора вокруг магнитная длина, которая является центральной линией
из стали вокруг каждого окна.
Vac at C2 должен уменьшиться, но если не намного, добавьте еще один лист бумага для 0,14 мм и воздушный зазор
= 0,28 мм, и вы получите меньше Vac на C2. Вы можете продолжать добавлять листы бумаги до тех пор, пока Vac на C2 не станет очень низким на
, а затем, если будут добавлены еще листы бумаги, Vac на C2 начинает подниматься.Это означает, что воздушный зазор
слишком велик, дроссель L начал уменьшаться, потому что µe стало слишком мало.
Поэтому используйте количество листов бумаги, обеспечивающее минимум Vac на C2.

(5) Воздушный зазор правильный, когда желаемый Idc течет, а Vr на C2 минимален.

Измерение напряжения переменного тока через C2 практически невозможно выполнить с помощью Цифровой мультиметр или аналоговый измеритель
, поскольку шина + Vdc будет содержать много шума ниже 30 Гц. потому что уровень напряжения в сети постоянно меняется на
из-за того, что сотни других людей используют вашу сеть 240 В. поставлять.
Регулировать шину + Vdc дорого, а простой вариант - использовать RCRC-фильтр с -3 дБ
полюс при 50 Гц, скажем 0,33 мкФ + 10 кО и два каскадных фильтра дают -3 дБ при 70 Гц только с -1 дБ при 100 Гц
, но - 40 дБ при 7 Гц и более ниже, а затем используется трассировка CRO чтобы увидеть Vac на C2
не будет так сильно подпрыгивать вверх и вниз, что вы не можете видеть то, что хотите измерять. Экран CRO
должен иметь кусок ленты рядом с подачей напряжения от 0 до 1 мВ. с настройкой диапазона для наименьшего диапазона
В переменного тока.

Невозможно точно узнать, какой Bdc может быть для дросселя. с Idc, поскольку µe не может быть точно известен как
, но его можно вычислить, если N, Vac, Afe и F равны известен.

Измерение L дросселя без Idc не рекомендуется, поскольку добавление Idc немного снизит
µe без Idc, и будет выполнено наилучшее измерение с потоком Idc, равным
в усилителе, в котором должен использоваться дроссель.



Волна в C1 будет пилообразной или треугольной волной, которая содержит множество продуктов с четными номерами
H, т. е. 200 Гц, 400 Гц.Vac at C2 будет иметь в основном только 100 Гц. (6) Толщина бумаги должна быть известна. 128-страничное упражнение Книга состоит из 64 листов и имеет общую толщину
4,7 мм, не считая картонных обложек
. Толщина каждого листа бумаги = 4,7 мм / 64 = 0,073 мм. это важно измерить зазор.
Бумага подходит для постоянного зазора, если перед этим хорошо пропитать лаком. болты и хомуты затянуты на
туго. Повторный замер после затяжки болтов должен дать то же самое. полученные результаты.
Замачивание штуцера в банке с лаком до затяжки болтов является лучший способ намочить все поверхности.
При затяжке болтов излишки лака могут стекать обратно в банку. В штуцер можно слегка нагреть
для высыхания и затвердевания лака.

(7) 470 мкФ или более между подключением OPT B + к 0 В содержит огромный запас энергии,
как аккумулятор, а переходные процессы в музыке в усилителях класса AB тянут дополнительный мгновенный Iadc из этой емкости
, скажем, C2. Во всех случаях с усилителями 30 Вт AB, редко B + перемещается более чем на +/- 1V
даже при очень громких музыкальных отрывках.Если Idc упадет ниже номинального Idc, Индуктивность немного увеличивается,
и фильтрация улучшена. Значение штуцера немного меняется. ответ на требования Idc.
------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------

(F) Резонанс в фильтрах CLC.

Рис. 3.

На рис. 3 показаны те же крышки емкостью 470 мкФ и дроссель 3.36H в CLC для трубки. усилитель

Везде, где есть фильтр пульсаций CLC, как на Рис. 3 выше, там будет последовательное резонансное поведение
между L1 и C2.
Резонансный F = Fo = 5,035 / кв.м (LmH x CuF).
Если L = 3,360 мГн, а C2 = 470 мкФ, то Fo = 4,0 Гц. При 4,0 Гц, XL = ХС = 84р.

Напряжение 100 Гц на C1 генерируется диодами и обмоткой HT на трансформаторе тока. я показать сопротивление
источника R1 для сети, которое может варьироваться, но обычно <5r0 для 240 В переменного тока.
ПТ имеет R2 Rw = около 2,5% первичной нагрузки. R3 вторичный Rw может быть 2,5% от
сек нагрузка оценивается в 200р. Si-диоды имеют R <1r0, так что можно проигнорировать.
Но полное сопротивление источника питания Vdc, включая C1, может составлять около 5% x Vdc ​​/ Idc = 5%
из 1555r = 78r. Он намного выше, если есть ламповые диоды и ГТ. обмотка Rw намеренно имеет высокий уровень
, чтобы убедиться, что Rw ограничивает пиковый зарядный ток в лампе. их номинал
, что во много раз меньше максимального пикового значения Iac кремниевых диодов.

График F-ответа типичен для фильтра CLC в блоке питания B +. Для самый плоский F-отклик для
L1 + C2, скажем, ниже 10 Гц.R6 должен быть = 1,414 x XL
при 4Гц = 118r.

Но показанный R6 - это нагрузка показанных здесь трубок = 1,514r, и этого недостаточно, чтобы
уменьшить Q L1 и C2.
Для гашения резонанса R может быть включен последовательно с L1 и C2, поэтому R5 можно добавить к
, чтобы обеспечить ровный отклик.

Сглаживание F-отклика означает, что шум между 2 Гц и 8 Гц создаваемый сетью
. Изменения уровня переменного тока могут быть уменьшены на -10 дБ.

L1 Rw 26r немного демпфирует, но 26r слишком низкое, чтобы сделать все демпфирование, поэтому R5 может быть
118r - 26r = 92r, где сопротивление источника переменного тока
= 0.0р. Когда я построил ответ выше, тестовая схема может имеют очень низкий источник R.
Если источник R = 78r, то пик
будет низким, возможно, менее +2 дБ, и R5 опущен. Теоретически R5 = 118r - 78r - 26r = 14r,
поэтому можно не указывать.
Если дроссель может иметь высокий Rw, он просто становится слишком горячим.

Несомненно, легко построить усилитель, у которого CLC имеет пиковый НЧ. отклик с резонансом Fo
между 3 Гц и 15 Гц, где 10 Гц при соединении C2 на OPT выше, чем у С1.
Если C2 = 3 параллельных, 470 мкФ = 1,410 мкФ, Fo = 2,3 Гц, а XC2 = 49r. R для непикового отклика
= 68r, и если Rw = 26r, а исходный
R = 78r, пика в низкочастотном отклике быть не должно. Но это не означает, что у
не будет НЧ ниже 15 Гц на C2. Всегда есть.

Типичный НЧ при C2 ниже 15 Гц = 0,03 В переменного тока и значительно выше 100 Гц уровень 0,004Vac.
Шум с F ниже 10 Гц обычно не может легко добраться до слушателя. ухо, потому что громкоговорители
не могут его воспроизвести, и мы не можем его слышать, и если усилитель - PP типа, действие по подавлению режима OPT common
предотвращает попадание таких низкочастотных шумов в OPT П.Влияние колебания B + вверх и вниз +/- 50 мВ пик на работу усилителя
совершенно незначительно. В сеть должна быть способна включать и выключать
с интервалом в 1 секунду и без изменения звук должен произойти.
Я никогда не видел необходимости в регуляторе B +, даже с усилителями SE которые не имеют преимущества
подавления синфазного шума рельса
с PP OPT с CT.
------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -----------------------------
(G) Альтернативой CLC является CRCRC с большим количеством C и, возможно, большим количеством Р.
Для полезного коэффициента затухания 100 Гц = 0,1, участок R + C должно иметь R> 10 x XC.
Если B + = + 420Vdc на C1 235uF, и мы допускаем снижение B + на 5% с фильтром,
Выход постоянного тока после фильтра = + 420 В постоянного тока - 5% = + 399 В постоянного тока. Vdc через фильтр R =
(420Vdc - 399Vdc) / 0,27A = 77r, и он должен иметь 15W рейтинг.

Если используется CRCRC, каждый R = 38,5r, скажем, 3 x 100r x 5 Вт параллельно для R = 33р.
Если C = 470u, 100 Гц Xc = 3.4r, поэтому затухание = 0,1 приблизительно, поэтому при C3, ожидайте, что Vripple =
2,5 В x 0,1 x 0,1 = 0,025 В СКЗ.
Если C2 и C3 = 940 мкФ каждый, то Vripple при C3 = 2,5 В x 0,05 x 0,05 = 0,0063Vrms
, что, как я предлагаю, достаточно мало для любого усилителя, и будет нет проблем с
НЧ резонансом.

Могу поспорить, что дроссель хороший, но лишние 3 х 470 мкФ плюс 6 x 100r будут стоить
дешевле и не занимать слишком много места на шасси. Там не будет резонансного поведения LF
для CRCRC.

Одна проблема с питанием 6 x 470 мкФ в цепи B + - это бросок тока. Мне нужно было зарядить их все
после включения усилителя. Серия Rw на первичной обмотке ПТ может быть 40r, поэтому там, где нити нагревателя
холодные, а 6 x 470uF не имеют Vdc, пиковый входной ток может быть достаточно высоким
на достаточно долгое время, чтобы перегореть плавкий предохранитель на 4 А, который может выдерживают в среднем 4А с пиковыми значениями
выше.

Мое обычное решение для снижения высокого пускового тока Iac по крайней мере до 1/2 значение должно было иметь
около 80р последовательно с первичной обмоткой ПТ, а затем иметь реле который шунтирует 80р после
примерно 4 секунды.Таким образом, B + достигает около +280 В постоянного тока примерно за 3 секунды. с плавким предохранителем на 2 А,
и когда 80r шунтируется, B + продолжает + 420Vdc, а второй Всплеск высокого входного сигнала
Iac не больше первого, поэтому предохранитель на 2А не перегорает. Нормальная потребляемая мощность от сети для
, скажем, 4 x KT88 в 5050, может составлять 200 Вт, поэтому Iac = 0,83 Aac, поэтому предохранитель должен сработать, когда
что-то заставляет входной ток Iac увеличиваться до 2,4 А. Предохранитель на 4А может позволить чему-то
нагреться и загореться до того, как сработает предохранитель.
A с задержкой B + на каждом ламповом усилителе - неплохая идея, даже если CLC с меньшим количеством C.
Задержка должна сработать, когда усилитель выключен, а затем снова включен в течение 2 секунд.
LC-фильтр - простое хорошее решение для фильтрации, но LF резонанс
должен быть ниже 5 Гц. Усилитель должен иметь входную сеть C + R для ослабления вход ниже 5 Гц.

С предусилителем Idc намного меньше, а нагрузка на лампу обычно намного выше. сопротивление выше, чем у
в усилителе мощности, поэтому дроссель не нужен.Обычные фильтры CRCRC работают очень хорошо, если
не тратит много энергии на горячие резисторы. Шунтирующий регулятор на предусилителе входные каскады обычно
предотвращают появление VLF на выходе, особенно там, где есть фонокорректор MC
, который имеет очень высокое усиление НЧ, и где есть возможность НЧ колебания.

(H) Любой дроссель в системе CLC может быть отключен с помощью подходящего R + C последовательно с
сделать демпфированный параллельный резонанс L + C 100 Гц.

См. Рис. 3, R7 = 56r, больше, чем Rw, и C3 = 0.8 мкФ. C полиэстер Номинальное напряжение 630 В и значение
, рассчитанное, когда индуктивность дросселя известна, а затем регулируется в цепь по крайней мере для V2 на C2.
Для L = 3,36H C будет около 0,8 мкФ. Это уменьшит 100 Гц при C на -10 дБ, но некоторым
200 Гц и 400 Гц удается пройти, но они останутся ниже 2 мВ среднекв. C2.
------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ----------------
(I) Один очень хороший метод разработки дросселя фильтра для CLC использование состоит в том, чтобы работать с первыми принципами
с методом Ханны, четко изложенным в Справочник разработчика радиотронов
, 4-е изд., 1955 г., страницы 247–250.Но я так и не нашел время преобразовать метод
Ханны в метрические единицы, которые были введены в Австралии в 1960-х годах, поэтому
любому, кто использует метод Ханны, придется работать с дюймовой Габаритные размеры.
Есть еще одна хорошая книжка «Проектирование и конструирование катушек. Руководство 'B.B. Babani,
впервые напечатано в 1960 году, за исключением того, что оно не вникает в воздушный зазор. установка очень хорошо.
Когда я использую Hanna или Babani для проверки конструкции на предмет дросселирования, я должен вернуться к использованию
имперских единиц измерения дюймов, которые я все еще хорошо знаю, но это Royal PIA для людей, которые
никогда не использовали дюймы и футы и знают только метры, M и миллиметры, мм.

(J) Разработайте дроссель для 270 мА постоянного тока, и с L до 6H.
Не все из вас будут умолять одолжить или украсть копию RDh5, и большинство мужчины больше не читают книг
.
Я предлагаю альтернативу и привожу типичный пример почти всем когда-нибудь пригодятся в
, если они построят источник лампового усилителя, который нуждается в источнике питания. от 50 мА до
270 мА постоянного тока и для любого напряжения B + от + 250 В до + 550 В постоянного тока. Нет рассеять
более 4 Вт в Rw.

(1) Рассчитайте сечение провода.
Плотность тока для расчета должна быть 2 А постоянного тока / кв.мм. Это обычно допускает состояние неисправности
, при котором Idc может удвоиться на некоторое время без теплового повреждения провода и изоляция.

Для 2A / кв. Мм, площадь сечения Cu = Idc / 2A / кв. Мм.
Итак, для 270 мА, площадь Cu = 0,27A / 2 = 0,135 кв. Мм и проволока диаметром Cu = sq.rt (площадь Cu x 28/22)
= sq.rt (0,135 x 28/22) = 0,414 мм.
Вы можете попробовать 0,40 мм Cu диаметром x 0.Диаметр 462 мм, см. Таблицу 1: -

Таблица 1.
Сечения обмоточного провода класса 2.

Таблица 2. Детали дросселя основаны на T25 мм x S25 мм безотходный E + I, с площадью бобины
для проволоки = 34,0 мм x 10,0 мм = 340 кв. мм.

Медная проволока Ø
, мм
оборотов,
макс.
Сопротивление,
Ом
Постоянный ток
макс.
L, Генри
µe = 200
0.20
4,800
380
89 мА
25,0
0,25
3,100
157
138 мА
10,8
0,30
2,200
77
197 мА
5.4
0,35
1,600
42
267 мА
2,88
0,40
1,300
26
339 мА
1,9
0,45
1,050
17
420 мА
1.24
0,50
870
11
522 мА
0,85
0.60
600
5,3
752 мА
0,40
0,75
390
2.2
1,16A
0,17
1,00
230
0,73
2.02A
0,06
1,40
120
0,19
4.0A
0,016
2.00
60
0,05
7,7А
0,004
Примечание. Выше я сказал, что можно использовать диаметр 0,40 мм Cu x диаметр 0,462 мм. и площадь намотки окна
= 340кв.мм.
В таблице указано количество витков = 1300 т для проволоки 0,4 мм Cu.
Обмотка аккуратным слоем и изоляция 0,05 мм позволят tpl = 0,97 x 34 мм / 0,462 мм = 71 т.
Высота намотки 10 мм не позволяет использовать слои = 10.0 / (0,462 мм + 0,05 мм)
= 19,53 слоев, но вы должны 20,0 слоев, так что общее количество витков = 71tpl х 20л = 1420т.
Произвольная намотка позволяет около 1300 т.

(2) Рассчитать Rw.
Rw = TL x N / (44000 x Cu в квадрате).
Для T25 мм x S25 мм, TL = 138 мм. Rw = 138 мм x 1420 / (44000 x 0,4мм х 0,4мм)
= 28р.
Нагрев обмотки = Rw x Idc в квадрате = 28r x 0,27A x 0,27A = 2,04Вт.


На странице 238, РДх5 есть рис 5.18B дает повышение температуры по сравнению с Вт / квадратный дюйм
внешней площади ядра.
График 1. Повышение температуры силового трансформатора, градусы С для потерь тепла в ваттах на кв. дюйм.

SA = T x [(15 x T) + (11 x S)].
Для безотходных E + I размером T25 мм x S25 мм, T = S = 1 дюйм.
SA = 1 x [(15 x 1) + (11 x 1)] = 26 кв. Дюймов.
Теплота на кв. Дюйм = 2,04 Вт / 26 = 0,078 Вт / кв. Дюйм, а повышение температуры = меньше чем 15С.
Нет нагрева сердечника от высокого Bac, поэтому дроссель работает. здорово.

(3) Какие еще варианты размера сердечника T?
Попробуйте T32 мм x S32 мм для Afe = 1024 кв. Мм. Площадь намотки = 43 мм x 12,8 мм = 550 кв. Мм.
Для провода диаметром 0,462 oa ожидайте, что получите 90tpl x 25L = 2250t, возможно 2000 т с произвольной обмоткой l.
TL = 180 мм. Rw = 2250 x 180 мм / (44 000 x 0,4 мм x 0,4 мм) = 58r.
для 270 мА постоянного тока, тепло = 4,22 Вт. SA = 40 кв. Дюйм. Вт / кв. Дюйм = 4,22 / 40 = 0,1055 Вт / кв. Дюйм.
Повышение температуры = 15 ° C. рабочая температура = 40C = ОК.

(4) Чтобы не полагаться полностью на Таблицу 2 выше, Рассчитайте µe для T25 мм x S25 мм.
Bdc = 12,6 x N x Idc x µe / (10,000 x ML) где Bdc - Тесла, 12,6 и 10,000 - это константы
для всех таких уравнений, Idc - это амперы постоянного тока, µe - эффективная проницаемость сердечника
с воздушным зазором, ML - длина пути магнитного поля железа вокруг каждого окна в мм.
Для 1420 т, Bdc для сердечника GOSS может быть 1,0 Тесла = 12,6 x 1420 т x 0,27A x мкэ / (10 000 x 138 мм).
Таким образом, µe = 1,0T x 10,000 x 138 мм / (12,6 x 1420t x 0,27A) = 286.

(5) Рассчитайте L для µe = 286, T25 мм x S25 мм.
L = 1,26 x N в квадрате x Afe x µe / (1000 x ML) где L - Генри, 1,26 - постоянная величина,
Н - тысячи витков, Afe - центральная площадь светодиода = Tmm x Smm, µe - эффективная проницаемость
с воздушным зазором, ML - длина магнитного пути железа вокруг каждого окна.
Для этого штуцера L = 1,26 x 1,42 квадрат x 25 мм x 25 мм x 286 / ( 1000 x 138 мм) = 3,3H.

(6) Рассчитайте L для T25 мм x S50 мм.
Для тех же 1,420t, µe, 0,27Adc, ML,
L = 1.26 x 1,42 в квадрате x 25 мм x 50 мм x 286 / (1000 x 138 мм) = 6.6H.

(7) Рассчитайте ue для T32mm x S32mm и для N = 2250t x Проволока диаметром 0,4 мм (3),
ML = 180 мм.
µe = 1,0T x 10,000 x 180 мм / (12,6 x 2250tx 0,27Adc) = 235.

(8) Рассчитайте L для T32 мм x S32 мм , µe = 235.
L = 1,26 x 2,25 квадрата x 32 мм x 32 мм x 235 / (1000 x 180 мм) знак равно 8.5H.

(9) Рассчитать размер воздушного зазора, Ag.
µ макс для GOSS E + I с закрытым стыком, без реального воздушного зазора = 1000, приблизительный.
Теперь можно доказать (в другом месте), что
µe = µ / [1 + (µ x воздушный зазор в мм / ML железа в мм)]

Отсюда Ag = ML x [(1 / µe) - (1 / µ)].
Для сердечника T25 мм, указанного выше, µ = 1000, µe = 286,
Ag = 138 мм x [(1/286) - (1/1000)] = 0,34 мм.

Это общий зазор, поэтому для двух зазоров в ML требуется материал зазора = 0,170 мм.
Подтвердите размер Ag при использовании дросселя с 270 мА постоянного тока.
Стек Smm не имеет никакого значения для необходимого μe или Ag, но высота стека
определяет L и Bac, которые зависят от Afe.

(10) Рассчитайте Ag для сердечника T32 мм,
Для сердечника 32 мм x 32 мм, µe = 235, µ = 1000, ML = 180 мм,
Ag = 180 мм x (0,004255 - 0,001) = 0,585 мм,
Используйте материал зазора = 0,293 мм, но подтвердить размер AG при использовании дросселя с 270 мА постоянного тока.

(11) Максимальный Bdc не должен превышать примерно 1,0 Тесла для GOSS дроссели для CLC.
Максимальный общий Bdc + Bac может составлять 1,5 Тесла для дросселя GOSS, поэтому Bac может быть увеличен до 0,5Тесла.
Частота пульсаций Vr для двухполупериодного выпрямителя = 2 x сеть F, 100 Гц ( или 120 Гц в США. )
Bac = Vrms x 226,000 / (Afe x N x F) , где 226,000 - это постоянный.
Макс Vrms = Bac x Afe x N x F / 226,000.

Переменный ток 100 Гц на дросселе приблизительно равен перем. Тока на C1 - перем. Тока на C2 и где Vac на
C2 меньше 0,1 x Vac на C1, тогда Vac через L = Vac на C1.
В этом примере переменный ток при C1 = 2,5 В среднеквадратического значения.
Bac = 2,5 В x 226 000 / (625 кв. Мм x 1420 т x 100 Гц) = 0,006 Тесла.
Это очень маленький Bac, и Vac на C1 теоретически может быть 198Vrms.

В большинстве фильтров выпрямителя CLC переменный ток 100 Гц на дросселе будет менее 25Vrms
, где Bac = 0,06Tesla, крошечное значение, что означает, что Bdc может быть выше
1.0Тесла.
Bdc может быть 1,2T, а ue - 334 с меньшим Ag. L был бы 3.8H,
, поэтому коэффициент затухания 100 Гц увеличивается, но незначительно. я предпочитайте Bdc = 1.0 Tesla
, чтобы учесть, где Iadc увеличивается в усилителе класса AB и для краткости время работы
сразу после включения усилителя.

(12) Трубчатые выпрямители любого типа будут иметь внутреннюю дугу и затем не может стать бесполезным
, если резервуар C превышает значения, указанные в технических характеристиках для требуемый Idc.
В технических паспортах также указано, каким должно быть последовательное сопротивление. между обмоткой HT
и ламповым диодом.Раньше обмотка HT всегда имела CT переведен в 0 В,
, поэтому необходимо только 2 диода, а многие выпрямительные лампы имеют 2 диода. диоды с общим катодом
, подходящие для использования, такие как GZ34, одни из лучших, которые я мог всегда используйте для + 420Vdc,
и OK для 135mAdc с C1 = 33uF.
, но для 270 мА постоянного тока я бы использовал 2 x GZ34 и 66 мкФ или чуть меньше.
Idc может удваиваться для класса AB2, чтобы избежать чрезмерного пика Idc заряда
C1 можно сохранить на уровне 33 мкФ для 2 x GZ34.
Коэффициент преобразования Vac в Vdc с низким резервуаром C может быть только 1.1, поэтому для + 420Vdc,
HT обмотка 420Vdc / 1.1 = 380Vrms - 0V - 380Vrms. Без любая нагрузка B +
= + 537Vdc, поэтому все конденсаторы в CLC должны быть рассчитаны на 350V, но последовательно пары.
Таким образом, фильтр CLC может иметь следующие характеристики: C1 = 34 мкФ 2 x 68 мкФ,
L = 6,6 Гц с T25 мм x S50 мм,
C2 = 235 мкФ = 2 x 470 мкФ последовательно.
100 Гц переменного тока при C1 34 мкФ = 0,27 А x 2200/34 мкФ = 17,5 В среднеквадратического значения. 100 Гц коэффициент затухания
= XC2 / XL = 6.8r / 4,148r = 0,0016, поэтому 100 Гц при C2 = 0,028Vrms = ОК.
Fo для 6,6H и 235uF = 4,0 Гц = ОК.

RLdc = 420Vdc / 0,27A = 1,555r и постоянная времени с C = 34uF = 0,053 сек.
Vpk-pk для пилообразной волны C1 100 Гц = 17,5Vrns x 3,3 = 58Впк-пк.
При постоянном Idc + 420Vdc на C1 упадет до 0V в 0,05 с, так что это
(420 В / 0,053 с) В / С = 7,924 В / с, а для уменьшения 58 В время = 58V / 7,924V = 0,0073S
Это происходит в течение времени для каждых 50 Гц 1/2 волны = 0.01S, поэтому Диод заряжает
34 мкФ на 0,73 каждой 1/2 волны, поэтому средний ток заряда = 0,27 постоянного тока x 1 / 0,73 = 0,369 А.
Среднее значение Ia для каждого диода одного GZ34 = 0,369 A / 2 = 0,185 A, и пик Ia = 0,185 A / 0,63
= 0,293 A. Данные
GEC для 5AR5 = GZ34 пик Ia для каждого диода = 0,82A пик, поэтому I думаю, то, что я предлагаю
здесь, в порядке, но GZ34, производимый сейчас в Китае или России, может не быть соответствует тому, что было произведено
в 1960 году.
Регулировка Vdc с GZ34 даст выходное сопротивление блока питания B + около 200р.
Таким образом, если Idc увеличивается, скажем, с 270 мА до 540 мА постоянного тока, падение напряжения постоянного тока = -54Vdc, так что у
никогда не будет 90 Вт на канал; Вы могли получить только мгновенное Po 90Вт.
На практике, когда усилитель тестируется с розовым шумом, полоса пропускания ограничена от 20 Гц до
20 кГц, пики шумовых волн начинают срезаться, когда среднее Po = 0,1
x максимально доступное мгновенное Po, поэтому 9 Вт.
Для Hi-Fi GZ34 в порядке, пока лампа не потеряет контроль смещения и потребляет намного больше Idc, чем нормальный
.1 x GZ32 использовался для 2 x KT66, но 1 x GZ34 необходимо для 2 x KT88,
и Quad-II-Forty использовал 1 x 5U4, что мне точно не понравилось.

Дроссельный вход, т.е. LC фильтры с ламповыми выпрямителями работают НАМНОГО ЛУЧШЕ чем CLC, потому что пиковые токи диода
намного ниже. Регулирование лучше.

(К) Дроссели обмоточные.
Методы аккуратной намотки слоев лучше всего подходят там, где нужно терпение, навыки и станки токарные позволяют.
В наши дни высокотемпературный обмоточный провод класса 2 с полиэфирно-имидным покрытием намного прочнее
, чем хрупкие эмали прошлого, и проволока может быть намотана при использовании метод «случайной намотки»
.

Это означает, что проволока подается на шпульку без аккуратного наслоения, и допускается накопление витков до
при медленном перемещении проволоки по ширине бобины. Это делает все провода
пересекаются под небольшим углом, поэтому давление между проводами на провода не хорошо. Проволока наматывается
с минимальным натяжением, лак можно красить через каждые 200. витки поэтому на конце обмотки
все витки пропитаны лаком. К вершине извилистость, холмы и долины
на уровне поворотов сводится к минимуму за счет подачи большего количества поворотов в долины, чем на холмах, поэтому у
высота витка будет в пределах 2 мм от максимума. высота.
Лучше всего подходит двухкомпонентный эпоксидный лак с медленным схватыванием.

После окончательной лакировки намотать два слоя гибкой изоляции. лента по всей проволоке. Таким образом, искрение
не может возникнуть между железным сердечником и проводом катушки. Прекращения на шпульке должно быть предусмотрено
для проволоки диаметром менее 0,75 мм.

Люди могут найти какой-нибудь старый и бесполезный трансформатор с разомкнутым обмотка, которая может дать
подходящее количество железа для дросселя. Дроссели в БП не требуют что утюг должен быть топ
, комплектация GOSS.Я часто получал E + I из повторно использованных сердечников из плавленых трансформаторы.
Концы раструба и болты сняты, а затем целиком трансформатор помещают в небольшой дровяной камин
на 20 минут и нагревают железо до тех пор, пока вишня красная острая. Тепло
испаряет и сжигает любые пластмассы и лак. На следующий день, когда Лампы остыли,
Лампы E + I просто выпадут, и тепло будет отожгли железо, и
не повлияет на магнитные свойства железа.

К сожалению, многие люди не смогут нигде зажечь огонь жарить старые дроссели и трансформаторы
. Но как только старое железо будет приготовлено, старая проволока может легко распиливается и
удаляется в мусорную корзину. Не пытайтесь охлаждать горячие ядра в воде. Не пытайтесь очистить слой оксида
от ламината; он изолирует железные пластинки друг от друга, что
предотвращает потери на вихревые токи. Если материал не 25мм язычок размер, витки и ток
и размер провода должны быть разработаны, чтобы соответствовать размер окна.

К дросселям 2

К дросселям 3

В образовательный каталог и каталог DIY

К индексной странице

Создание собственных дроссельных катушек для звуковой частоты, октябрь 1932 г. Radio-Craft

Октябрь 1932 г. Радио-Крафт

[Таблица содержания]

Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники. См. Статьи из Radio-Craft, опубликовано 1929 - 1953 гг.Настоящим подтверждаются все авторские права.

Один очень приятный аспект "катить свои собственные" звуковые частотные катушки (они же дроссели или индукторы), насколько хорошо простые уравнения индуктивности соответствуют измеренным конечным результатам. Если вы действительно не справитесь испортить работу, если вы используете правильное уравнение и достаточно тщательно соблюдаете размер провода, расстояние (включая изоляцию) и диаметр жилы, вы будете поражены насколько практика соответствует теории.Хотя, строго говоря, звуковые частоты работать от нескольких герц до 15 кГц для людей с действительно хорошим слухом. Мой опыт показывает, что подобный успех может быть достигнут даже в области низких частот с требуется лишь небольшая настройка. Это не раньше, чем вы попадете в сферу саморезонанса что все начинает разваливаться с основными уравнениями.

Создание собственных дроссельных катушек A.F.

К. Х. У. Нейсон

Рис.1 - Кривые потока намагничивания и гистерезиса.

Рис. 2 - Ламинирование сердечника индуктора.

Рис. 3 - График зависимости витков катушки от индуктивности воздушного зазора.

Для данной индуктивности и постоянного тока, проходящего через сердечник, количество и размер провода могут легко определить с помощью приведенной выше таблицы. Для индуктивности 20 генри с 120 ма. через сердечник необходимо провести 6700 витков провода №35. сердечник, указанный на рис.2.

Фильтрующие дроссели, рассчитанные на заданную индуктивность, требуют расчетов далеко за пределами способности среднего любителя. Прежде чем обсуждать реальный упрощенный дизайн Однако, возможно, стоит кратко обсудить вовлеченные факторы. Определенный взаимосвязи участвуют в конструкции магнитной цепи, которые кратко следует:

Фактор Уравнение Единица выражения
H (магнитная сила 4 штуки N I Gilberts на см.
Φ (поток) u H A Максвеллс
В (плотность потока) Φ / A Gausses
u (проницаемость) B / H Числовое значение

В этих уравнениях:

1 = магнитный путь в см.

A = поперечное сечение жилы в кв. См.

N = количество витков.

I = ток в амперах.

пи = 3,1416

Если пропустить постепенно увеличивающийся ток через обмотку, окружающую магнитную Из материала отношение B к H показано на фиг. 1A. Если ток через обмотка теперь уменьшена, она не будет следовать исходной траектории кривой, но примет другой курс, как показано на рис. 1В. Таким образом, для данного значения H a двукратное значение B, соответствующее Q и R на рис.1B. (Этот возникает из-за остаточного магнетизма в сердечнике, и это состояние известно как «гистерезис». Естественно, чем меньше размер этой петли, тем лучше материал сердечника для магнитных целей.)

Если с фиксированной намагничивающей силой постоянного тока накладывается небольшое напряжение переменного тока, появляется небольшая петля гистерезиса, как показано на рис. 1С. Это из второстепенная петля, в которой мы определяем проницаемость материала сердечника к переменным токи, а это u a.c. , который мы используем при расчете индуктивности трансформатора или дросселя. Коэффициент u перем. определяется как равный до ΔB ΔH или приращение в B, деленное на соответствующее приращение в H для заданного потока переменного тока. Легко видеть, что значение u a.c. сильно отличается от арифметического значения u, полученного из исходная кривая B / H. Это значение не является постоянным, поскольку оно варьируется в диапазоне А.C. плотности потока. Отношение u a.c. к потоку переменного тока показан на рис. 1D для двух значений намагничивающей силы постоянного тока. Эти значения предназначены для особый материал сердцевины и, следовательно, не для целей проектирования.

С U перем. определяется для данной плотности потока постоянного тока индуктивность обмотки можно рассчитать по формуле.

На фиг. 1D следует отметить, что значение u перем. немного увеличивается для более высоких значений A.C. плотность потока, но увеличение имеет эффект немного добавление к индуктивности обмотки и, следовательно, благотворное влияние кроме случаев, когда задействованы резко настроенные схемы.

Если в магнитопроводе предусмотрен воздушный зазор, то плотность потока постоянного тока будет падать. выкл, но будет получено увеличение проницаемости переменного тока. Есть оптимальное значение для этого отношения, которое зависит от характеристик конкретного железа выбран для основного материала.То есть: для некоторой длины воздушного зазора - для некоторой замена части магнитной проницаемости материалом с единичной проницаемостью. path - проницаемость переменного тока будет максимальной. Не только это, но и поток постоянного тока плотность может изменяться в широком диапазоне с незначительным влиянием на индуктивность. обмотки.

В большинстве трансформаторов A.F. необходим определенный процент воздушного зазора (хотя предоставляется только для трансформаторов высочайшего качества).Воздушный зазор можно обойтись только тогда, когда плотность потока постоянного тока равна нулю за счет использования систем параллельной подачи. В двухтактных трансформаторах предполагается, что компоненты постоянного тока для отмены, но есть высокие значения переменного тока в ядре и определенное количество Постоянный ток всегда присутствует из-за неровностей трубки, поэтому воздушный зазор все еще необходим к экономичному дизайну.

Для того, чтобы предложить рядовым экспериментатору серию дросселей для построения с полным знанием характеристик, которые он получит, в первую очередь необходимо что будет выбрана конкретная ламинация, которая будет ему доступна.Основная форма который предложит диапазон около 30 генри для всех нормальных значений. флюса постоянного тока и в то же время будет иметь экономичную конструкцию в том, что касается сопротивления постоянному току, может быть достигнуто вокруг ламинирования EI-11 компании Lamination Stamping Company (расположенной в Брэкенридже, Пенсильвания)

Рис. 4 - График зависимости витков катушки от индуктивности сопротивления провода.

Размеры этого сердечника показаны на рис.2. Характеристики сердечники, имеющие квадратное поперечное сечение, бывают следующие:

Площадь окна 0,575 кв. Дюйма;

Объем, 4,03 куб. в.;

Вес сердечника, 1,13 фунта;

Площадь 4,94 кв. См. или 0,766 кв. в.;

Длина дорожки 15,61 см. или 6,13 дюйма

Данные обмоток из таблиц основаны на использовании эмалированной проволоки указанного размера. и пергамин между слоями. Концы обмоток следует расправить. с кусочками волокна и саму сердцевину следует защищать несколькими слоями коричневой бумаги.

При формировании обмоток кусок дерева должен быть обрезан немного меньше, чем размеры сердечника и обернуты одним слоем бечевки. После намотки. эта строка может быть вытащен, а змеевик извлечен из деревянной формы. Значения воздушного зазора данные в таблице относятся к общему зазору, а в случае пластин EI зазор в центре и на каждой ноге должен составлять половину значения, указанного на диаграмме. Любой машинист предоставит вам микрометр для создания бумажных пластин. или волокна для вставки в ноги.Отверстия в ядре предлагают готовые средства для монтажа и фиксации с помощью железных или латунных лент методами которые легко напомнят экспериментатору.

Отклонения от данных в диаграммах могут быть достигнуты путем изменения «стека» ламинатов. Для двойного стека (2 x 0,875 дюйма) индуктивность будет удваивается при заданной плотности тока и количестве витков; в то время как сопротивление обмотки будут увеличены только на одну треть.Для половины указанного стека индуктивность уменьшится вдвое; и сопротивление уменьшится примерно на 16 процентов.

Таким образом, с помощью этого единственного типа ламинации мы можем получить любое значение индуктивности. до 60 генри с округом Колумбия; или до более 200 генри, если не используется постоянный ток. Основным материалом, использованным при расчете диаграмм, был Allegheny Super Dynamo. Таблицы марок стали и расчеты основаны на предположении, что 1 вольт А.C. накладывается на D.C .; для высоких плотностей переменного тока немного выше индуктивность будет преобладать.

В качестве примера предположим, что нам нужен дроссель с индуктивностью 20 генри при токе 120 мА. по указанному ядру. Отслеживание от по линии 20 генри на левом краю кривой мы находим, что это пересекает 120 ма. линия на 6700 витков. Из кривой зависимости размера провода от сопротивления находим, что провод размер для этого количества витков - No.35 эмаль; и что сопротивление дросселя будет 1100 Ом. В этих условиях второй график показывает, что воздушный зазор составляет около 0,045 дюйма. Это означает, что 0,0225 дюйма. изоляционного материала потребуется в каждой ножке дроссельной заслонки.

Так вот, эффективный дроссель не должен иметь такое высокое сопротивление, если только он не разработан. для конкретной цели - например, предположим, что приемник, использующий динамическое поле 2500 Ом в его системе фильтрации должно использоваться с внешним динамиком и мы хотим заменить исходное поле динамика на дроссель.В этом случае мы будет работать в обратном направлении от спецификаций, что наш дроссель должен иметь сопротивление 2500 Ом. сопротивление. Исходя из соображений экономии, давайте посмотрим, что мы можем сделать с нашей конструкцией дросселя. чтобы уменьшить сопротивление.

Как мы уже отмечали ранее. увеличение высоты штабеля сердечника на 100% увеличивает индуктивность любой формы обмотки в одинаковой степени. На основе квадрата стек мы начинаем с индуктивности 10 генри на 120 мА. Это требует 5000 повороты No.33 провода, общим сопротивлением 450 Ом. Увеличение стека на 100% аналогичным образом увеличил сопротивление на одну треть. Таким образом, наше полное сопротивление 600 Ом. Ссылка на вторую диаграмму указывает на общий воздушный зазор 0,035 дюйма или .0175-дюйм. в каждую ногу.

, опубликовано 13 августа 2020 г. (оригинал 26.12.2014)

Специальные трансформаторы и приложения | Трансформеры

Согласование импеданса

Поскольку трансформаторы могут изменять напряжение и ток на разных уровнях, и поскольку мощность передается одинаково между первичной и вторичной обмотками, их можно использовать для «преобразования» импеданса нагрузки на другой уровень.Эта последняя фраза заслуживает некоторого пояснения, поэтому давайте разберемся, что она означает.

Назначение нагрузки (обычно) - сделать что-то продуктивное с мощностью, которую она рассеивает. В случае резистивного нагревательного элемента практическая цель рассеиваемой мощности - нагреть что-либо.

Нагрузки

спроектированы таким образом, чтобы безопасно рассеивать определенное максимальное количество мощности, но две нагрузки с равными номинальными мощностями не обязательно идентичны. Рассмотрим эти два резистивных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт:

Нагревательные элементы рассеивают 1000 Вт при различных номинальных значениях напряжения и тока.

Оба нагревателя рассеивают ровно 1000 Вт мощности, но они делают это при разных уровнях напряжения и тока (250 В и 4 А или 125 В и 8 А). Используя закон Ома для определения необходимого сопротивления этих нагревательных элементов (R = E / I), мы получаем значения 62,5 Ом и 15,625 Ом соответственно.

Если это нагрузки переменного тока, мы можем говорить об их сопротивлении току с точки зрения импеданса, а не простого сопротивления, хотя в данном случае это все, из чего они состоят (без реактивного сопротивления).Можно сказать, что 250-вольтовый нагреватель имеет более высокий импеданс, чем 125-вольтный нагреватель.

Если мы захотим использовать нагревательный элемент на 250 вольт непосредственно в системе питания на 125 вольт, мы в конечном итоге будем разочарованы. При 62,5 Ом импеданса (сопротивления) ток будет только 2 ампера (I = E / R; 125 / 62,5), а рассеиваемая мощность будет только 250 Вт (P = IE; 125 x 2), или один- четверть его номинальной мощности.

Импеданс нагревателя и напряжение нашего источника будут несовместимы, и мы не сможем получить полную номинальную мощность, рассеиваемую нагревателем.

Однако не все потеряно. С повышающим трансформатором мы могли бы использовать нагревательный элемент на 250 вольт в системе питания на 125 вольт, как показано на рисунке ниже.

Повышающий трансформатор питает нагреватель мощностью 1000 Вт 250 В от источника питания 125 В.

Коэффициенты преобразования импеданса, тока и напряжения

Соотношение обмоток трансформатора обеспечивает повышение напряжения на и понижение тока на , которое необходимо для того, чтобы несогласованная в противном случае нагрузка работала должным образом в этой системе.Внимательно посмотрите на цифры первичной цепи: 125 вольт при 8 амперах. Насколько «известно» источнику питания, он питает нагрузку 15,625 Ом (R = E / I) при 125 В, а не нагрузку 62,5 Ом!

Значения напряжения и тока для первичной обмотки указывают на полное сопротивление нагрузки 15,625 Ом, а не на фактические 62,5 Ом самой нагрузки. Другими словами, наш повышающий трансформатор не только преобразовал напряжение и ток, но и преобразовал сопротивление и .

Коэффициент трансформации импеданса - это квадрат отношения трансформации напряжение / ток, то же самое, что и отношение индуктивности обмотки:

Это согласуется с нашим примером повышающего трансформатора 2: 1 и коэффициентом импеданса 62.От 5 Ом до 15,625 Ом (соотношение 4: 1, что составляет 2: 1 в квадрате). Преобразование импеданса - это очень полезная способность трансформаторов, так как она позволяет нагрузке рассеивать свою полную номинальную мощность, даже если в системе питания нет надлежащего напряжения, чтобы делать это напрямую.

Применение теоремы о передаче максимальной мощности к трансформаторам

Вспомните из нашего исследования сетевого анализа теорему о максимальной передаче мощности , в которой говорится, что максимальное количество мощности будет рассеиваться сопротивлением нагрузки, когда это сопротивление нагрузки равно сопротивлению Тевенина / Нортона сети, поставляющей питание.Замените слово «импеданс» на «сопротивление» в этом определении, и вы получите версию этой теоремы для переменного тока.

Если мы пытаемся получить теоретическое максимальное рассеивание мощности от нагрузки, мы должны иметь возможность правильно согласовать импеданс нагрузки и импеданс источника (Тевенина / Нортона). Обычно это больше беспокоит специализированных электрических цепей, таких как радиопередатчик / антенна и аудиоусилитель / акустические системы.

Давайте возьмем систему аудиоусилителя и посмотрим, как она работает: (рисунок ниже)

Усилитель с импедансом 500 Ом управляет 8 Ом при мощности, намного меньшей максимальной.

При внутреннем импедансе 500 Ом усилитель может выдавать полную мощность только на нагрузку (динамик), также имеющую импеданс 500 Ом. Такая нагрузка будет падать с более высоким напряжением и потреблять меньше тока, чем динамик с сопротивлением 8 Ом, рассеивающий такое же количество энергии.

Если бы динамик 8 Ом был подключен непосредственно к усилителю 500 Ом, как показано, несоответствие импеданса привело бы к очень плохим характеристикам (низкая пиковая мощность). Кроме того, усилитель будет рассеивать больше энергии, чем полагается ему, в виде тепла, пытающегося управлять динамиком с низким импедансом.

Чтобы эта система работала лучше, мы можем использовать трансформатор для согласования этих несогласованных импедансов. Поскольку мы переходим от источника питания с высоким импедансом (высокое напряжение, низкий ток) к нагрузке с низким сопротивлением (низкое напряжение, большой ток), нам понадобится понижающий трансформатор:

Трансформатор согласования импеданса согласовывает усилитель 500 Ом с динамиком 8 Ом для максимальной эффективности.

Описание согласования импеданса

Чтобы получить коэффициент трансформации импеданса 500: 8, нам потребуется коэффициент намотки, равный квадратному корню из 500: 8 (квадратный корень из 62.5: 1 или 7,906: 1).

С таким трансформатором на месте динамик будет загружать усилитель до нужной степени, потребляя мощность с правильными уровнями напряжения и тока, чтобы удовлетворить теорему о максимальной передаче мощности и обеспечить наиболее эффективную подачу мощности на нагрузку. Использование трансформатора в этой емкости называется согласованием полного сопротивления .

Любой, кто ездил на многоскоростном велосипеде, может интуитивно понять принцип согласования импеданса. Ноги человека будут производить максимальную мощность при вращении кривошипа велосипеда с определенной скоростью (от 60 до 90 оборотов в минуту).

Выше или ниже этой скорости вращения мышцы ног менее эффективны при выработке энергии. Назначение «шестерен» велосипеда - согласовать сопротивление ног велосипедиста с условиями езды, чтобы они всегда вращали шатун с оптимальной скоростью.

Если гонщик пытается начать движение, когда велосипед включен на «высшую» передачу, ему или ей будет очень трудно начать движение. Это потому, что всадник слабый?

Нет, это потому, что высокое передаточное отношение цепи и звездочек велосипеда на этой высшей передаче представляет несоответствие между условиями (большая инерция, которую нужно преодолеть) и их ногами (требуется вращение со скоростью 60-90 об / мин для максимальной выходной мощности. ).

С другой стороны, выбор слишком низкой передачи позволит водителю немедленно начать движение, но ограничит максимальную скорость, которую он сможет достичь. Опять же, является ли отсутствие скорости признаком слабости в ногах велосипедиста?

Нет, это потому, что более низкое передаточное число выбранной передачи создает другой тип несоответствия между условиями (низкая нагрузка) и ногами гонщика (потеря мощности при вращении со скоростью более 90 об / мин). То же самое и с источниками электроэнергии и нагрузками: для максимальной эффективности системы необходимо согласование полного сопротивления.

В цепях переменного тока трансформаторы выполняют ту же функцию согласования, что и звездочки и цепь («шестерни») на велосипеде, чтобы согласовывать иначе несовместимые источники и нагрузки.

Трансформаторы согласования импеданса

Трансформаторы согласования импеданса

принципиально не отличаются от трансформаторов любого другого типа по конструкции или внешнему виду. Небольшой трансформатор согласования импеданса (шириной около двух сантиметров) для звуковых частот показан на следующей фотографии:

Трансформатор согласования импеданса звуковой частоты.

Другой трансформатор согласования импеданса можно увидеть на этой печатной плате в правом верхнем углу, слева от резисторов R 2 и R 1 . Обозначается «T1»:

Трансформатор согласования звукового сопротивления на печатной плате, вверху справа.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы

также могут использоваться в системах электрооборудования.Благодаря способности трансформаторов повышать или понижать напряжение и ток, а также обеспечиваемой ими гальванической развязке, они могут служить средством подключения электрических приборов к высоковольтным силовым системам с высоким током.

Предположим, мы хотим точно измерить напряжение в энергосистеме 13,8 кВ (очень распространенное напряжение распределения электроэнергии в американской промышленности):

Прямое измерение высокого напряжения вольтметром представляет потенциальную угрозу безопасности.

Разработка, установка и обслуживание вольтметра, способного напрямую измерять 13 800 вольт переменного тока, было бы непростой задачей. Сама по себе угроза безопасности, связанная с подведением проводов 13,8 кВ к приборной панели, была бы серьезной, не говоря уже о конструкции самого вольтметра.

Однако, используя прецизионный понижающий трансформатор, мы можем снизить напряжение 13,8 кВ до безопасного уровня при постоянном соотношении и изолировать его от соединений прибора, добавив дополнительный уровень безопасности измерительной системе:

Приборное применение: «Трансформатор потенциала» точно масштабирует опасное высокое напряжение до безопасного значения, применимого к обычному вольтметру.

Теперь вольтметр считывает точную долю или соотношение фактического напряжения системы, а его шкала установлена ​​так, как если бы он измерял напряжение напрямую.

Трансформатор поддерживает напряжение прибора на безопасном уровне и электрически изолирует его от системы электропитания, поэтому нет прямого соединения между линиями электропитания и прибором или проводкой прибора. При использовании в этом качестве трансформатор называется трансформатором потенциала или просто PT .

Трансформаторы потенциала предназначены для обеспечения максимально точного коэффициента понижения напряжения. Чтобы помочь в точном регулировании напряжения, нагрузка сведена к минимуму: вольтметр имеет высокое входное сопротивление, чтобы потреблять как можно меньший ток от трансформатора тока.

Как вы можете видеть, предохранитель был включен последовательно с первичной обмоткой ПТ для безопасности и простоты отключения ПТ от цепи.

Стандартное вторичное напряжение для СТ составляет 120 вольт переменного тока для полного номинального напряжения линии электропередачи.Стандартный диапазон вольтметра для ПТ составляет 150 вольт, полная шкала.

ПТ с индивидуальной передаточной способностью намотки могут быть изготовлены для любого применения. Это хорошо подходит для промышленной стандартизации самих вольтметров, так как трансформатор напряжения будет иметь размер, позволяющий понижать напряжение системы до этого стандартного приборного уровня.

Трансформаторы тока

Следуя тому же принципу мышления, мы можем использовать трансформатор для понижения тока в линии электропередачи, чтобы мы могли безопасно и легко измерять высокие системные токи с помощью недорогих амперметров.Конечно, такой трансформатор должен быть включен последовательно с линией питания.

Контрольно-измерительные приборы: «Трансформатор тока» понижает высокий ток до значения, применимого к обычному амперметру.

Обратите внимание, что в то время как PT является понижающим устройством, трансформатор тока (или CT ) является повышающим устройством (по напряжению), что необходимо для перехода вниз линии питания Текущий.Довольно часто трансформаторы тока представляют собой устройства в форме пончика, через которые проходит провод линии электропередачи, причем сама линия электропередачи действует как одновитковая первичная обмотка:

Измеряемый токовый провод продевается через отверстие. Уменьшенный ток доступен на проводах.

Некоторые трансформаторы тока открываются на шарнирах, что позволяет вставлять их вокруг силового проводника, не нарушая его вообще. Стандартный вторичный ток для трансформатора тока составляет от 0 до 5 ампер переменного тока.Как и трансформаторы тока, трансформаторы тока могут изготавливаться с индивидуальным соотношением обмоток, подходящим практически для любого применения.

Поскольку их вторичный ток «полной нагрузки» составляет 5 ампер, коэффициенты трансформатора тока обычно описываются в терминах первичного тока полной нагрузки до 5 ампер, например:

«Бублик» CT, показанный на фотографии, имеет соотношение 50: 5. То есть, когда по проводнику, проходящему через центр тора, проходит ток 50 ампер (переменного тока), в обмотке ТТ будет индуцироваться ток 5 ампер.

Поскольку трансформаторы тока предназначены для питания амперметров, которые представляют собой нагрузки с низким сопротивлением, и намотаны как повышающие трансформаторы напряжения, они никогда не должны работать с разомкнутой вторичной обмоткой.

Несоблюдение этого предупреждения приведет к тому, что трансформатор тока будет вырабатывать чрезвычайно высокое вторичное напряжение, опасное как для оборудования, так и для персонала. Чтобы облегчить техническое обслуживание амперметра, закорачивающие выключатели часто устанавливаются параллельно вторичной обмотке ТТ, чтобы их замыкали каждый раз, когда амперметр снимается для обслуживания:

Выключатель короткого замыкания позволяет отключать амперметр от цепи активного трансформатора тока.

Может показаться странным, что намеренно замыкает компонент энергосистемы, но это совершенно правильно и совершенно необходимо при работе с трансформаторами тока.

Трансформаторы с воздушным сердечником

Другой вид специального трансформатора, часто встречающегося в радиочастотных цепях, - это трансформатор с воздушным сердечником . В соответствии со своим названием, трансформатор с воздушным сердечником имеет обмотки, намотанные вокруг немагнитной формы, обычно это полая трубка из какого-то материала.

Степень связи (взаимная индуктивность) между обмотками в таком трансформаторе во много раз меньше, чем у эквивалентного трансформатора с железным сердечником, но нежелательные характеристики ферромагнитного сердечника (потери на вихревые токи, гистерезис, насыщение и т. Д.) полностью исключен.

Именно в высокочастотных приложениях эти эффекты железных сердечников наиболее проблемны.

Трансформаторы с воздушным сердечником могут иметь цилиндрическую (а) или тороидальную (б) формы.Отводы по центру первичного с вторичным (a). Бифилярная обмотка тороидальной формы (б).

Внутренняя обмотка соленоида с ответвлениями без избыточной обмотки может соответствовать неравным импедансам, когда изоляция по постоянному току не требуется. Когда требуется изоляция, дополнительная обмотка добавляется поверх одного конца основной обмотки. Трансформаторы с воздушным сердечником используются на радиочастотах, когда потери в железном сердечнике слишком велики.

Часто трансформаторы с воздушным сердечником соединяются параллельно с конденсатором, чтобы настроить его на резонанс.В одном из таких приложений перемотка подключается между радиоантенной и землей. Вторичная обмотка настроена на резонанс с переменным конденсатором.

Выходной сигнал может быть взят из точки отвода для усиления или обнаружения. В радиоприемниках используются малые миллиметровые трансформаторы с воздушным сердечником. Самые большие радиопередатчики могут использовать катушки метрового размера. Трансформаторы соленоидов с неэкранированным воздушным сердечником установлены под прямым углом друг к другу для предотвращения случайного соединения.

Паразитное сцепление сводится к минимуму, если трансформатор намотан на тороид.Трансформаторы с тороидальным воздушным сердечником также демонстрируют более высокую степень сцепления, особенно для бифилярных обмоток . Бифилярные обмотки наматываются из слегка скрученной пары проводов.

Это означает соотношение витков 1: 1. Три или четыре провода могут быть сгруппированы для 1: 2 и других интегральных соотношений. Обмотки не обязательно должны быть бифилярными. Это позволяет произвольное передаточное число поворотов. Однако страдает степень сцепления. Трансформаторы с тороидальным воздушным сердечником встречаются редко, за исключением работы на УКВ (очень высоких частотах).

Материалы сердечника, отличные от воздуха, такие как порошковое железо или феррит, предпочтительны для более низких радиочастот.

Катушка Тесла

Одним из ярких примеров трансформатора с воздушным сердечником является катушка Тесла , названная в честь сербского гения электричества Николы Тесла, который также был изобретателем двигателя переменного тока с вращающимся магнитным полем, многофазных систем питания переменного тока и многих элементов радиотехники. .

Катушка Тесла - это резонансный высокочастотный повышающий трансформатор, используемый для создания чрезвычайно высоких напряжений.

Одна из мечтаний Теслы заключалась в том, чтобы использовать свою технологию катушек для распределения электроэнергии без проводов, просто передав ее в виде радиоволн, которые можно было принимать и передавать на нагрузки с помощью антенн.

Базовая схема катушки Тесла показана на рисунке ниже.

Катушка Тесла: несколько тяжелых витков первичной обмотки, много витков вторичной обмотки.

Конденсатор вместе с первичной обмоткой трансформатора образует контур резервуара. Вторичная обмотка наматывается в непосредственной близости от первичной, обычно в такой же немагнитной форме. Существует несколько вариантов «возбуждения» первичной цепи, самым простым из которых является источник переменного тока высокого напряжения и низкой частоты и искровой разрядник:

Схема системного уровня катушки Тесла с искровым разрядником.

Назначение высоковольтного низкочастотного источника переменного тока - «заряжать» цепь первичного резервуара. Когда искровой промежуток загорается, его низкий импеданс замыкает цепь емкости конденсатора / первичной катушки, позволяя ему колебаться на своей резонансной частоте.

Катушки индуктивности «RFC» представляют собой «радиочастотные дроссели», которые действуют как высокие импедансы, чтобы предотвратить влияние источника переменного тока на колебательный контур резервуара.

Вторичная сторона трансформатора катушки Тесла также является контуром резервуара, полагаясь на паразитную (паразитную) емкость, существующую между разрядным выводом и землей, чтобы дополнить индуктивность вторичной обмотки.

Для оптимальной работы этот вторичный контур резервуара настроен на ту же резонансную частоту, что и первичный контур, при этом энергия обменивается не только между конденсаторами и индукторами во время резонансных колебаний, но также между первичной и вторичной обмотками. Визуальные результаты впечатляют:

Высоковольтный высокочастотный разряд катушки Тесла.

Катушки Тесла

находят применение в первую очередь в качестве новых устройств, их можно увидеть на научных выставках в старших классах, цехах в цокольном этаже и иногда в малобюджетных научно-фантастических фильмах.

Следует отметить, что катушки Тесла могут быть чрезвычайно опасными устройствами. Ожоги, вызванные радиочастотным («RF») током, как и все электрические ожоги, могут быть очень глубокими, в отличие от ожогов кожи, вызванных контактом с горячими предметами или пламенем.

Хотя высокочастотный разряд катушки Тесла имеет любопытное свойство выходить за пределы частоты «восприятия шока» нервной системы человека, это не означает, что катушки Тесла не могут повредить или даже убить вас! Я настоятельно рекомендую обратиться за помощью к опытному экспериментатору с катушками Тесла, если вы захотите построить такую ​​катушку самостоятельно.

Реакторы насыщения

До сих пор мы исследовали трансформатор как устройство для преобразования различных уровней напряжения, тока и даже полного сопротивления из одной цепи в другую. Теперь мы рассмотрим его как устройство совершенно другого типа: устройство, которое позволяет небольшому электрическому сигналу управлять гораздо большим количеством электроэнергии. В этом режиме трансформатор действует как усилитель .

Устройство, о котором я говорю, называется реактором с насыщаемой активной зоной или просто реактором с насыщением .На самом деле, это вообще не трансформатор, а особый вид индуктора, индуктивность которого может быть изменена путем подачи постоянного тока через вторую обмотку, намотанную на тот же железный сердечник.

Как и феррорезонансный трансформатор, насыщаемый реактор основан на принципе магнитного насыщения. Когда материал, такой как железо, полностью насыщен (то есть все его магнитные домены выровнены с приложенной силой намагничивания), дополнительное увеличение тока через намагничивающую обмотку не приведет к дальнейшему увеличению магнитного потока.

Обзор индуктивности

Индуктивность - это мера того, насколько хорошо катушка индуктивности противостоит изменениям тока, создавая напряжение в противоположном направлении. Способность индуктора генерировать это противоположное напряжение напрямую связана с изменением магнитного потока внутри индуктора в результате изменения тока и числа витков обмотки в индукторе.

Если индуктор имеет насыщенный сердечник, то дальнейший магнитный поток не будет результатом дальнейшего увеличения тока, и поэтому не будет индуцированного напряжения, противоположного изменению тока.Другими словами, катушка индуктивности теряет свою индуктивность (способность противодействовать изменениям тока), когда ее сердечник становится магнитонасыщенным.

Если индуктивность катушки индуктивности изменяется, ее реактивное сопротивление (и импеданс) по отношению к переменному току также изменяется. В цепи с источником постоянного напряжения это приведет к изменению силы тока:

Если L изменяется в индуктивности, Z L соответственно изменится, тем самым изменив ток цепи.

Работа в насыщающемся реакторе

Реактор с насыщением использует этот эффект, переводя сердечник в состояние насыщения с помощью сильного магнитного поля, создаваемого током через другую обмотку.«Силовая» обмотка реактора - это та, по которой проходит переменный ток нагрузки, а «управляющая» обмотка - это та, по которой проходит постоянный ток, достаточно сильный, чтобы привести сердечник в состояние насыщения:

Постоянный ток через обмотку управления насыщает сердечник. Таким образом можно регулировать индуктивность, импеданс и ток силовой обмотки.

Странно выглядящий символ трансформатора, показанный на схеме выше, представляет реактор с насыщаемым сердечником, причем верхняя обмотка является обмоткой управления постоянным током, а нижняя - «силовой» обмоткой, через которую проходит регулируемый переменный ток.

Повышенный управляющий постоянный ток создает больший магнитный поток в активной зоне реактора, приближая его к состоянию насыщения, тем самым уменьшая индуктивность силовой обмотки, уменьшая ее полное сопротивление и увеличивая ток в нагрузке. Таким образом, управляющий постоянный ток может управлять и переменным током, подаваемым на нагрузку.

Показанная схема будет работать, но не очень хорошо. Первая проблема - это естественное трансформаторное действие насыщающегося реактора: переменный ток через силовую обмотку вызывает напряжение в управляющей обмотке, что может вызвать проблемы для источника питания постоянного тока.

Кроме того, насыщаемые реакторы имеют тенденцию регулировать мощность переменного тока только в одном направлении: в одной половине цикла переменного тока МДС обеих обмоток складываются; в другой половине они вычитают. Таким образом, сердечник будет иметь больший магнитный поток в течение одной половины цикла переменного тока, чем другой, и будет насыщаться первым в этой половине цикла, передавая ток нагрузки в одном направлении легче, чем в другом.

К счастью, обе проблемы можно преодолеть, проявив немного изобретательности:

Противофазные управляющие обмотки постоянного тока позволяют симметрично управлять переменным током.

Обратите внимание на расположение точек фазирования на двух реакторах: силовые обмотки «синфазны», а управляющие обмотки «не совпадают по фазе». Если оба реактора идентичны, любое напряжение, индуцируемое в обмотках управления током нагрузки через силовые обмотки, уравновесится до нуля на клеммах батареи, тем самым устраняя первую упомянутую проблему.

Кроме того, поскольку управляющий постоянный ток через оба реактора создает магнитные потоки в разных направлениях через активные зоны реактора, один реактор будет насыщать больше в одном цикле мощности переменного тока, в то время как другой реактор будет больше насыщать в другом, таким образом выравнивая управляющее воздействие. через каждый полупериод, так что мощность переменного тока «дросселируется» симметрично.

Эта фазировка обмоток управления может быть выполнена с помощью двух отдельных реакторов, как показано, или в конструкции с одним реактором с разумной компоновкой обмоток и сердечника.

Технология насыщающегося реактора была даже уменьшена до уровня печатной платы в компактных корпусах, более известных как магнитные усилители .

Я лично нахожу это увлекательным: эффект усиления (один электрический сигнал управляет другим), обычно требующий использования физически хрупких электронных ламп или электрически «хрупких» полупроводниковых устройств, может быть реализован в устройстве как физически, так и электрически защищенном.

Магнитные усилители

имеют недостатки по сравнению с более хрупкими аналогами, а именно размер, вес, нелинейность и полосу пропускания (частотная характеристика), но их абсолютная простота все же вызывает определенную степень признательности, если не практического применения.

Реакторы с насыщаемым сердечником менее известны как «индукторы с насыщаемым сердечником» или преобразователи .

Трансформатор Скотт-Т

Первоначальная многофазная система питания

Николы Тесла была основана на простых в сборке двухфазных компонентах.Однако по мере увеличения расстояний передачи все более заметной стала более эффективная трехфазная система. Компоненты 2-φ и 3-φ сосуществовали несколько лет.

Трансформатор Scott-T позволяет соединять компоненты 2-φ и 3-φ, такие как двигатели и генераторы переменного тока. Ямамото и Ямагути:

В 1896 году General Electric построила трехфазную линию электропередачи протяженностью 35,5 км (22 мили) с напряжением 11 кВ для передачи электроэнергии в Буффало, штат Нью-Йорк, от проекта Ниагара-Фолс.Двухфазная генерируемая мощность была изменена на трехфазную с использованием преобразований Скотта-Т.

Трансформатор Скотта-Т преобразует 2-φ в 3-φ или наоборот.

Комплект трансформаторов Scott-T, показанный на рисунке выше, состоит из трансформатора с ответвлениями T1 и трансформатора с ответвлениями 86,6% T2 на стороне 3-φ схемы. Первичные обмотки обоих трансформаторов подключены к 2-фазному напряжению.

Один конец вторичной обмотки Т2 86,6% является выходом 3-φ, другой конец подключен к центральному отводу вторичной обмотки Т1. Оба конца вторичной обмотки T1 являются двумя другими соединениями 3-φ.

Применение мощности генератора Niagara 2-φ дает выход 3-φ для более эффективной линии передачи 3-φ. В наши дни более распространенным явлением является применение мощности 3-φ для получения выходного сигнала 2-φ для привода старого двигателя 2-φ.

На рисунке ниже мы используем векторы как в полярной, так и в комплексной нотации, чтобы доказать, что Scott-T преобразует пару напряжений 2-φ в 3-φ.Во-первых, одно из напряжений 3-φ идентично напряжению 2-φ из-за соотношения T1 трансформатора 1: 1, V P12 = V 2P1 .

Вторичная обмотка T1 с отводом по центру создает на концах вторичной обмотки 0,5 В с противоположной полярностью.

Этот 0 ° вычитается векторно из вторичного напряжения T2 в соответствии с уравнениями KVL V 31 , V 23 .

Вторичное напряжение T2 составляет 0,866 В 2P2 из-за отвода 86,6%. Имейте в виду, что эта 2-я фаза 2-φ составляет 90 °.Это 0,866V 2P2 складывается с V 31 , вычитается с V 23 в уравнениях KVL.

Уравнения преобразования преобразователя Скотта-Т 2-φ в 3-φ.

Мы показываем полярность «постоянного тока» по всей этой цепи только переменного тока, чтобы отслеживать полярности петли напряжения Кирхгофа. Вычитание 0 ° эквивалентно добавлению 180 °. Суть в том, что когда мы добавляем 86,6% от ∠90 ° к 50% от 180 °, мы получаем ∠120 °. Вычитая 86.6% от 90 ° из 50% от 180 ° дает ∠-120 ° или 240 °.

Графическое объяснение уравнений на рисунке выше.

На рисунке выше мы графически показываем векторы 2-φ в точке (a). В (b) векторы масштабируются трансформаторами T1 и T2 до 0,5 и 0,866 соответственно. При (в) 1∠120 ° = -0,5∠0 ° + 0,866∠90 ° и 1∠240 ° = -0,5∠0 ° - 0,866∠90 °. Три выходных фазы составляют 1∠120 ° и 1-240 ° от (c), а также входные 1∠0 ° (a).

Линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор

Линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT) имеет первичную обмотку, управляемую переменным током, между двумя вторичными обмотками на цилиндрическом воздушном сердечнике (рисунок ниже).Подвижная ферромагнитная пробка преобразует смещение в переменное напряжение, изменяя связь между ведомой первичной и вторичной обмотками.

LVDT - это преобразователь смещения или измерения расстояния. Доступны единицы измерения смещения на расстоянии от долей миллиметра до полуметра. LVDT более прочны и устойчивы к загрязнениям по сравнению с линейными оптическими энкодерами.

LVDT: линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор.

Напряжение возбуждения находится в диапазоне от 0,5 до 10 В переменного тока при частоте от 1 до 200 кГц. На этих частотах подходит ферритовый сердечник. Он выдвигается за пределы тела немагнитным стержнем. По мере того, как сердечник перемещается к верхней обмотке, напряжение на этой катушке увеличивается из-за увеличения связи, в то время как напряжение на нижней катушке уменьшается.

Если сердечник перемещается к нижней обмотке, напряжение на этой катушке увеличивается по мере уменьшения напряжения на верхней катушке.Теоретически центрированная пробка дает равные напряжения на обеих катушках. На практике индуктивность рассеяния предотвращает полное падение нуля до 0 В.

При центрированной заготовке последовательно соединенные вторичные обмотки противодействуют, давая V 13 = 0. При перемещении заготовки вверх увеличивается V 13 . Обратите внимание, что он синфазен с V 1 , верхней обмоткой, и сдвинут по фазе на 180 ° с V 3 , нижней обмоткой.

При перемещении пули вниз из центрального положения увеличивается V 13 .Однако он на 180 ° сдвинут по фазе с V 1 , верхней обмоткой, и синфазен с V 3 , нижней обмоткой. Перемещение заготовки сверху вниз показывает минимум в центральной точке с разворотом фазы на 180 ° при прохождении через центр.

ОБЗОР:

  • Трансформаторы могут использоваться для преобразования импеданса, а также напряжения и тока. Когда это делается для улучшения передачи мощности на нагрузку, это называется согласованием импеданса .
  • A Трансформатор потенциала (PT) - это специальный измерительный трансформатор, предназначенный для обеспечения точного коэффициента понижения напряжения для вольтметров, измеряющих напряжения систем высокой мощности.
  • A Трансформатор тока (CT) - еще один специальный измерительный трансформатор, предназначенный для понижения тока в линии электропередачи до безопасного уровня для измерения амперметром.
  • Трансформатор с воздушным сердечником - это трансформатор без ферромагнитного сердечника.
  • A Tesla Coil - это резонансный повышающий трансформатор с воздушным сердечником, предназначенный для создания очень высоких напряжений переменного тока на высокой частоте.
  • Насыщаемый реактор - это особый тип индуктора, индуктивность которого может регулироваться постоянным током через вторую обмотку вокруг того же сердечника. При достаточном постоянном токе магнитный сердечник может быть насыщен, контролируемым образом уменьшая индуктивность силовой обмотки.
  • Трансформатор Scott-T преобразует мощность 3 φ в мощность 2 φ и наоборот.
  • Линейный регулируемый дифференциальный трансформатор , также известный как LVDT, представляет собой устройство для измерения расстояния.Он имеет подвижный ферромагнитный сердечник для изменения связи между возбужденной первичной обмоткой и парой вторичных обмоток.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Глоссарий терминов - Gowanda Electronics

SMD
Обозначение Gowanda для устройства поверхностного монтажа.

SMRF
Обозначение Gowanda для радиочастотных индукторов поверхностного монтажа

SMP
Обозначение Gowanda для силовых дросселей для поверхностного монтажа

SMT
Обозначение Gowanda для тороидальных катушек поверхностного монтажа

Насыщение
Максимальная плотность магнитного потока, которая может присутствовать в магнитном материале.

Ток насыщения
Постоянный ток смещения, протекающий через катушку индуктивности, который вызывает падение индуктивности на заданную величину от начального нулевого значения индуктивности смещения постоянного тока. Обычно указанные проценты падения индуктивности включают 10% и 20%. В системах накопления энергии полезно использовать значение падения индуктивности 10% для ферритовых сердечников и 20% для сердечников из порошкового железа.

Причина падения индуктивности из-за постоянного тока смещения связана с магнитными свойствами сердечника.Сердечник и часть пространства вокруг сердечника могут хранить только определенную плотность магнитного потока.

За пределами точки максимальной плотности магнитного потока проницаемость сердечника снижается. Таким образом, индуктивность падает. Насыщение сердечника не распространяется на катушки индуктивности с воздушным сердечником. (см. Добавочный ток и проницаемость)

Вторичный ток
Требуемый выходной переменный ток, который представляет собой максимальный первичный ток (измерительная система с амперметром переменного тока).

Вторичная обмотка
Обмотка - это катушка, в которой энергия индуцируется от первичной обмотки.

Вторичное напряжение
Требуемое выходное напряжение переменного тока для представления максимального первичного тока (система измерения переменного напряжения).

Самоподводные
Катушки индуктивности, у которых есть внутренний провод, выходящий также на клеммы

Саморезонансная частота (SRF)
Частота, при которой распределенная емкость индуктора резонирует с индуктивностью. именно на этой частоте индуктивность равна емкости, и они компенсируют друг друга.Катушка индуктивности будет действовать исключительно резистивно с высоким импедансом в точке SRF.

Распределенная емкость вызвана витками провода, наложенными друг на друга и вокруг сердечника. Эта емкость параллельна индуктивности. На частотах выше SRF емкостное реактивное сопротивление параллельной комбинации станет доминирующим компонентом.

Кроме того, добротность катушки индуктивности равна нулю в точке SRF, поскольку индуктивное реактивное сопротивление равно нулю. SRF указывается в МГц и указывается как минимальное значение в технических паспортах продукта.(также см. Распределенную емкость)

Экранированный индуктор
Катушка индуктивности, предназначенная для того, чтобы его сердечник сдерживал большую часть магнитного поля. Некоторые конструкции индукторов являются самозащитными. Примерами являются формы магнитных сердечников, которые включают тороиды, сердечники электролизера и сердечники электрода. Формы магнитных сердечников, такие как сердечники и бобины, требуют применения магнитной втулки или аналогичного метода для получения экранированного индуктора.

Следует отметить, что магнитное экранирование зависит от степени.Определенный процент магнитного поля выходит за пределы материала сердечника. Это применимо даже для тороидальных сердечников, поскольку более низкие проницаемости сердечника будут иметь более высокие граничные поля, чем тороидальные сердечники с высокой проницаемостью. (см. Замкнутый магнитный путь)

Синусоидальный сигнал
Сигнал, который изменяется со временем в зависимости от синусоидальной тригонометрической функции.

Скин-эффект
Скин-эффект - это тенденция переменного тока (AC) избегать прохождения через центр сплошного проводника.Ток ограничен поверхностью или «кожей» проводника (до уровня, называемого глубиной скин-слоя). На более высоких частотах скин-эффект приводит к увеличению эффективного сопротивления проводника, что снижает эффективное поперечное сечение проводника.

Тип твердого сердечника
Обычно имеют круглую или тороидальную форму.

Тип разъемного сердечника
Обычно прямоугольной формы, но также может быть тороидальным.

Квадратная форма волны
Сигнал, создаваемый переключением между двумя напряжениями с постоянной частотой.

Повышающий трансформатор
Когда вторичная обмотка имеет более высокое напряжение, чем первичная.

Понижающий трансформатор
Когда вторичная обмотка имеет более низкое напряжение, чем первичная.

Поверхностный монтаж
Компоненты, изготовленные с помощью ножек для пайки, которые припаяны к контактным площадкам на печатной плате, обеспечивая монтаж и подключение к цепи. Электрическое соединение выполняется путем пайки компонента к этим контактным площадкам для пайки.

[PDF] Conti.- Скачать бесплатно PDF

Скачать Conti ....

Дизайн небольшого однофазного трансформатора и дроссельной катушки под руководством профессора MR Vasavada

Подготовлено 130230109018: Hemaxi Halpati 130230109019: Priyank Hirani 130230109020: Manish Jatiya 130230109022: Rakesh Joshi 130230109023: Трансформатор Piyush 9000 Kan4ani Design 9000 машина, которая изменяет уровень напряжения без изменения частоты. • Процедура проектирования однофазных и трехфазных трансформаторов большой мощности - очень утомительная работа, но маломощные трансформаторы низкого напряжения очень просты.• Общие характеристики малых однофазных трансформаторов составляют от 10 ВА до 1 кВА.

Конструкция сердечника • Первичное и вторичное напряжение (v1 и v2 указаны в проблеме). • Из справочных стандартных таблиц берется число оборотов на вольт (Те) для дальнейших расчетов. • Таблица VA и Te

Conti… • Уравнение ЭДС, Ep = 4,44ΦmfNp • Таким образом, число оборотов / вольт = N / E Te = 1 / 4,44Φmf • Частота трансформатора указана, и стандартная частота составляет 50 Гц. • Φm находится из уравнения Те. • Плотность потока Bm указана или предполагается (от 1 до 1.5 тесла). • Чистая площадь ядра, Ai определяется из уравнения, Ai = Φm / Bm. • Общая площадь активной зоны определяется уравнением Agi = Ai / Ks. Где Ks - коэффициент суммирования, он для активной зоны принимается равным 0,9. • Предпочтительна конструкция кожухового типа.

Conti. • • • • •

Для сердечника обычно используется квадратное сечение. Итак, ширина центрального лимба определяется как A = Agi 0.5. Стандартная форма E-I, форма T-U или штамповка E-образной формы доступны и выбираются для дизайна. Можно использовать стандартную штамповку, дающую ширину C, почти равную вычисленному выше значению.Перед тем, как приступить к проектированию данной проблемы, сообщите нам о стандартной штамповке жил и стандартной таблице медных жил. • Штамповки доступны в трех категориях: 1. Тип E-I 2. Тип T-U 3. Тип E-E

Тип E-I

Тип T-U

Тип E-E

Конструкция обмотки

Круглый медный провод (синтетическая эмаль)

Conti.

Площадь окна • Пространство, необходимое для первичной обмотки = Tpa’p / sfp. • Пространство, необходимое для вторичной обмотки = Tsa’s / sfs.• Пространство, необходимое для изоляции и каркаса, оценивается как 20% от необходимого для обмоток. • Следовательно, требуемая площадь окна Aw = 1,2 (Tpa’p / sfp + Tsa’s / sfs). • Следует отметить, что использованная штамповка дает более высокое значение площади окна, чем значение, вычисленное выше. • Ширина окна, Ww = A - C - 2D / 2 • Высота окна, Hw = B - 2E • Предусмотренная площадь окна, Aw = Ww x Hw

Дроссель • Катушка из медной проволоки, намотанная на ламинированный железный сердечник, имеет пренебрежимо малое сопротивление известно как дроссельная катушка.• Когда переменное напряжение подается на чисто индуктивную катушку, в катушке индуцируется ЭДС, известная как самоиндуцированная ЭДС из-за собственной индуктивности катушки, которая противодействует приложенному напряжению.

Conti. • В случае лампового освещения резкое прекращение прохождения тока через дроссель создает на нем напряжение в несколько сотен вольт (примерно от 900 до 1000 В) из-за собственной индуктивности катушки. • Высокое напряжение запускает поток электронов от одной нити накала к другой через газ, заполненный внутри трубки.

Процедура проектирования дросселя (без воздушного зазора) • Процедура проектирования дроссельной катушки аналогична конструкции однофазного малогабаритного трансформатора. • Подобные термины используются и в этом случае. • Единственное отличие состоит в том, что он имеет только одну опору обмотки на железном сердечнике. • Следовательно, количество оборотов на вольт определяется на основе ½ выходной VA, это означает, что если напряжение V подается на дроссель, а ток I - через дроссель, тогда VI берется для нахождения Te из справочной таблицы. 2

Этапы проектирования дросселя •

VI Q VA = = 2 2 2

, найдите Te для этого значения из таблицы.

• Дано уравнение ЭДС E = 4,44ΦmfT • Bm. Если нет, возьмите Bm = 1wb / мм2 •

Ai 

m

Bm

• Предполагается коэффициент суммирования Ks = 0,9 • Общая площадь Ai / 0,9

Conti. • • • • • •

Используется квадратное сечение. Ширина центрального плеча A = Ag Для намотки, витков T = V x Te Площадь токопроводящего провода = I / δ, δ дана = 2,5 A / мм2. Из этой площади (a) = π / 4 d2 Из приведенного выше уравнения найдите d. Обратитесь к таблице стандартных размеров проводов и найдите соответствующий размер d проводника и вставной диаметр d1 2 T a d  • Пространство в окошке для обмотки = и Sf  0.8  Sf

 d1

• Увеличьте площадь пространства на 20% для размещения прежней изоляции, упаковки и т. Д. • Общая требуемая площадь = 1,2 T a Sf

Conti. 2

Конструкция однофазной и трехфазной дроссельной катушки с регулируемым воздушным зазором • В этом разделе мы изучаем методику проектирования дросселя, работающего на (I) однофазной (II) трехфазной с регулируемым воздушным зазором между стержнями стального сердечника.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *