AC-kuristimia käytetään laajalti erilaisissa sähköasennukset ja radiolaitteiden piireissä, esimerkiksi virranrajoittimissa, voimakkaiden generaattoreiden antennipiireissä, voimakkaiden vahvistimien kaistanpäästösuodattimissa jne. Laaja sovellusäskettäin kuristimet ovat löytäneet mallinnustekniikan.

Kuristimet on tehty sisällytettäväksi sähköpiirit teholla useista voltampereista induktanssilla 0,01 virtoihin jopa 10 a. Rikastimen eristys on suunniteltu erilaisia ​​merkityksiä sallittu käyttöjännite - jopa 2500 V pienjännitteellä ja korkeampi korkeajännitteellä. Seuraavassa huomioidaan vain pienjännitteiset yksivaihekuristimet.

Induktori on pohjimmiltaan käämi, jossa on ferromagneettinen ydin, jota johdetaan vaihtovirralla. Jälkimmäinen lisää jyrkästi magneettikenttää. Samoilla parametreilla ferromagneettisella ytimellä varustettu kuristin on verraten kompaktimpi kuin kela ilman sydäntä. Korostamme, että muiden asioiden ollessa sama, induktiivinen reaktanssi Mitä suurempi kuristin, sitä paremmat ovat ferromagneetin magneettiset ominaisuudet, eli sitä suurempi on sen magneettinen läpäisevyys.

Kaikki kelan ominaisuudet määräytyvät sen ferromagneettisen ytimen ominaisuuksien mukaan.

Virta-jännite-ominaisuudet voivat tässä tapauksessa olla lähellä lineaarisia ja voivat olla merkittävästi epälineaarisia.

Epälineaarisen kuristimen ominaisuudet ovat erilaiset kuin lineaarisen kuristimen. Joten tietyllä taajuudella epälineaarisen induktorin resistanssi on epävakioarvo riippuen käytetyn jännitteen suuruudesta. Tyypillisesti induktorin induktiivinen reaktanssi on paljon pienempi kylläisellä kuin tyydyttymättömällä ytimellä. Epälineaarisen kuristimen käämin läpi kulkevan virran käyrän muoto riippuu käytetyn jännitteen käyrän muodosta ja sen suuruudesta. Jos jännite on sinimuotoinen ja ydin on tyydyttymätön, niin virtakäyrän muoto on melkein sinimuotoinen, kylläisellä suljetulla sydämellä virta ei ole sinimuotoinen.

Joissakin tapauksissa kaasuvivun epälineaarisuus on ei-toivottu tekijä. Samalla se määrittää kuristimen käytön joissakin nykyaikaisen automaation ja radioelektroniikan laitteissa.

Induktorin virta-jännite-ominaisuuden linearisointi voidaan saavuttaa, jos sen magneettipiiri on tehty ei-magneettisella raolla. Induktorista tulee tässä tapauksessa rajoitetusti lineaarinen elementti, jonka induktiivinen resistanssi on vakio, kun induktorin virta muuttuu tietyissä rajoissa.

Ei-magneettisen raon käyttö on myös suositeltavaa, jotta kelaan saadaan lisää magneettista energiaa. Elektroniikkalaitteiden kuristimien magneettipiireissä on yleensä nämä raot. Ei-magneettinen rako tuo joukon ominaisuuksia kaasuvivun toimintaan. Erityisesti sen kanssa havaitaan myös magneettivuon "laajenemisen" tai "lommahduksen" ilmiö. On syytä huomauttaa, että edes suuri aukko magneettipiirissä ei tee kelasta täysin lineaarista elementtiä, koska Sähköenergia, joka kuluu kattamaan ytimen häviöt, ei ole verrannollinen virran neliöön. Suunniteltaessa lähellä lineaarisia kuristimia on väistämättä otettava huomioon ferromagneettisen ytimen epälineaarisuus.

Periaatteessa erotetaan kolme tyyppistä kuristimia: yksinkertaiset AC-kuristimet, joita usein kutsutaan ferromagneettisiksi ytimen induktoreiksi, tasasuuntaajien tasoituskuristimet ja ohjatut kuristimet tai kyllästyskuristimet.

Alla tarkastellaan vain yksinkertaisia ​​yksivaiheisia pienitehoisia AC-kuristimia.

Riisi. 1.1. Tyypilliset avoimen tyypin yksivaihekuristimien mallit: a - panssaroitu magneettinauhalla; b - sauva teippisydämillä ja kahdella kelalla; c - toroidaalinen; g - bromi, jossa on leimattujen levyjen ydin; d - panssaroitu muovikiinnikkeillä.

Rikastimet, riippuen niiden laitteiden käyttöolosuhteista, joihin ne on tarkoitettu, voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

a) rikastimet normaaleissa olosuhteissa (lämpötilakosteus) toimiville laitteille;

b) kuristimet lyhytaikaiseen käyttöön muissa kuin normaaleissa olosuhteissa;

c) rikastimet elektronisille laitteille, jotka toimivat pitkään vaikeissa olosuhteissa - korkeissa lämpötiloissa ympäristöön(enintään) tai trooppisessa ilmastossa, jonka kosteus on 98 % ja lämpötila 40 °C. Ensimmäisen ryhmän kuristimilla on yleensä avoin rakenne, toinen ryhmä - avoin, vedenpitävä ja kolmas - suljettu, yleensä suljettu. Yleisimmät avoimen tyyppiset kuristimet on esitetty kuvassa. 1.1.

AC-kuristimet jaetaan yleensä seuraavien kriteerien mukaan:

a) tehon suhteen - pienitehoinen (jopa) ja tehokas (yli);

b) taajuuden mukaan - teollinen (50 Hz), korotettu (400-1000 Hz) ja korkea (yli 1000 Hz);

c) voimalinjan suunnittelun mukaan - panssaroitu, sauva ja toroidaalinen (panssaroiduissa kuristimissa ydin peittää käämin ja muissa - päinvastoin);

Riisi. 1.2. Kaavioesitys kolmen tyyppisistä kuristimista: a - suljetulla ferromagneettisella ytimellä; b - magneettipiirillä, jossa on rako; c - avoimella magneettipiirillä.

d) käämien rakenteen mukaan - kela, keksi jne.;

e) ydinmateriaalin tyypin mukaan - sähköteräksestä tai ferriitistä;

f) käämin materiaalin mukaan - langasta tai kalvosta;

g) suunnittelun mukaan - avoin; avoin, mutta vedenpitävä ja suljettu.

Induktorit voidaan erottaa myös magneettipiirin valmistustavasta: suljetulla ferromagneettisella ytimellä;

magneettisilla piireillä, joissa on ei-magneettisia rakoja, ja lopuksi täysin avoimilla magneettipiireillä (kuva 1.2). Jälkimmäisiä ei käsitellä tässä kirjassa.

Induktorit voidaan jakaa myös ampeeriominaisuuksien tyypin mukaan: linearisoidut - magneettipiirin aukolla tai tyydyttymättömällä suljetulla ytimellä ja epälineaariset - ilman rakoa kyllästetyssä magneettipiirissä tai erittäin kylläisellä ytimellä, jossa on aukko. Kaasuvivun epälineaarisuutta säädellään joskus: neliö, teho jne.

Ei loistepurkauslamppua (kodin tai toimiston lamppu, katuvalo) ei toimi ilman kaasua. Tämä on eräänlainen sammutin tai jännitteenrajoitin, joka syötetään kaasupurkauslampun polttimoon. Tai pikemminkin sen elektrodeilla. Periaatteessa tämä sana on käännetty saksasta. Mutta tämä ei ole tämän laitteen ainoa toiminto. Induktori luo myös käynnistysjännitteen, joka on välttämätön sähköpurkauksen muodostamiseksi elektrodien välille. Näin se syttyy luminesoiva lähde Sveta. Muuten, käynnistysjännite on lyhytaikainen, kestää sekunnin murto-osan. Joten rikastin on laite, joka vastaa sekä lampun sytyttämisestä että sen sytyttämisestä normaalia työtä.

Kaasu - laite, joka vastaa lamppujen normaalista toiminnasta

Toimintaperiaate

On välittömästi tehtävä varaus, että tämän laitteen toimintaperiaate perustuu kelan itseinduktioon. Jos otamme huomioon kuristimen, tämä on tavallinen kela, joka toimii kuin sähkömuuntaja. Eli voit turvallisesti käyttää keskustelussa termiä kuristinmuuntaja. Vaikka malli sisältää vain yhden käämin.

Itse asiassa kela on teräs- tai ferromagneettisten levyjen ydin, jotka on eristetty toisistaan. Tämä tehdään erityisesti, jotta Foucault-virrat eivät muodostu, mikä aiheuttaa suuria häiriöitä. Tällä kelalla on erittäin korkea induktanssi. Samalla se toimii itse asiassa voimakkaana estävänä esteenä, kun verkon jännite laskee ja varsinkin kun se kasvaa voimakkaasti.

Mutta juuri tätä mallia pidetään matalataajuisena. Miksi hänellä on tällainen nimi? Asia on siinä, että sisään virtaava vaihtovirta kotitalouksien verkot- tämä on laaja valikoima vaihteluita: yhdestä miljardiin hertsiin ja enemmän. Alueen rajat ovat erittäin suuret, joten puhtaasti ehdollisesti vaihtelut jaetaan kolmeen ryhmään:

• Matalilla taajuuksilla, joita kutsutaan myös ääneksi, on värähtelyalue 20 Hz - 20 kHz.
• Ultraäänitaajuudet: 20 kHz - 100 kHz.
• Ultrakorkeat taajuudet: yli 100 kHz.

Joten yllä oleva malli on matalataajuinen kuristinmuuntaja. Mitä tulee korkeataajuisiin laitteisiin, niiden suunnittelu erottuu ytimen puuttumisesta. Niiden sijaan käämityksen perustana kuparilanka, käytetään muovikehyksiä tai tavanomaisia ​​vastuksia. Tässä tapauksessa kuristinmuuntaja itsessään on poikkileikkaus (monikerroksinen) käämi.

Laitteen mukaan kuristin on tavallinen kela, joka toimii kuten sähkömuuntaja.

Rikastimet lasketaan erittäin huolellisesti asetettujen parametrien mukaan, jotka tukevat lamppujen toimintaa. päivänvalo. Tämä pätee erityisesti hehkun alkuun, jossa kaasumainen väliaine on puhkaistava purkauksella. Pakollinen täällä korkea jännite. Sen jälkeen laitteesta tulee päinvastoin rajoitin. Loppujen lopuksi, jotta lamppu hehkuisi, ei tarvita paljon jännitettä. Tästä johtuu tämän tyyppisten lamppujen kustannustehokkuus.

Rikastin ydin

Myös ydinmateriaalia edustavat useat esineet. Hänen valintansa on itse kaasuläpän mittojen taustalla. Esimerkiksi magneettisydän tarjoaa mahdollisuuden pienentää induktorin kokoa minimiin. Tässä tapauksessa induktanssiindikaattorit eivät muutu.

Paras vaihtoehto suurtaajuuslaitteille on magnetodielektrisistä seoksista tai ferriitistä valmistetut ytimet. Muuten, seokset antavat mahdollisuuden käyttää tämän tyyppisiä ytimiä melkein kaikilla alueilla.

Ominaisuudet

Muuntajan kuristin on valittava useiden ominaisuuksien mukaan, joista tärkein on induktanssi (mitattu Henry H:lla). Mutta tämän lisäksi on muitakin:

• Resistanssi. Otetaan huomioon tasavirralla.
• Jännitteen muutos (sallittu).
• Bias-virta, nimellisarvo pätee.

Kuristimen tyyppi

Loistelamppuja on markkinoilla laaja valikoima. Ja jokaisella loistelampputyypillä on oma kuristinmuuntaja. Esimerkiksi DRL- ja DNAT-lamppua ei voida sytyttää samantyyppisellä kaasulla. Kyse on palamisen käynnistämisen ja ylläpitämisen eri parametreista. Täällä jännite on erilainen ja virran voimakkuus.

Mutta MGL-lamppu voi toimia myös kaasulla DRL lamput ja DNAT:ltä. Mutta on yksi hetki. Tämän valonlähteen hehkun kirkkaus riippuu käytetystä jännitteestä. kyllä ​​ja Värikäs lämpötila tulee olemaan erilainen.

Huomio! Mikä tahansa induktorimuuntaja käyttöiän kannalta "selviää" useita lamppuja. Tietysti sillä varauksella, että lampun toiminta suoritetaan oikein.

Mutta sinun on otettava huomioon se tosiasia, että lamppu "vanhenee" vuosien varrella. Volframielektrodeissa loistelamput päivänvalossa levitetään erityistä alkalimetallitahnaa. Joten tämä tahna haihtuu vähitellen, elektrodit paljastuvat, mikä tarkoittaa, että jännite nousee, mikä johtaa induktorin ylikuumenemiseen. Lopputuloksena voi olla kaksi vaihtoehtoa:

1. Kelan käämitykseen tulee katkos, joka katkaisee jännitteensyötön elektrodeille.
2. Kela sulkeutuu. Ja tämä on lampun liitäntä suoraan verkkovirtaan. Lamppu palaa - se on varmaa, tai se voi räjähtää, mikä johtaa koko lampun vaurioitumiseen.

Siksi neuvo - älä odota, kunnes lamppu itse palaa. On olemassa erityinen vaihtoaikataulu, jonka valmistaja määrittää ja jota on ehdottomasti noudatettava. Kokeneiden sähköasentajien on ennakkohuollon aikana tarkistettava näiden valaistuslaitteiden jänniteparametrit. Jos se lähestyy normin rajaa, lamppu vaihdetaan jo ennen käyttöikää. On parempi vaihtaa halpa lamppu kuin kallis kelamuuntaja.

Lisäämme, että valmistajat tarjoavat nykyään parempia suojajärjestelmiä loistelamppuille. Niiden suunnitteluun lisättiin turvakatkaisijat, jotka laukaisevat jännitteen nousun kaasupurkausvalonlähteen sisällä.

Erottelu tarkoituksen mukaan

Itse asiassa kaikki kuristimet on jaettu kahteen pääryhmään, kuten lamput, joihin ne on asennettu.

1. Yksivaihe. Niitä käytetään kotitalouksien ja toimistojen valaisimissa, joissa on yhteys 220 voltin verkkoon.
2. Kolmivaiheinen. Yhdistä 380 voltin verkkoon. Näitä ovat DRL- ja DNAT-lamput.

Asennuspaikan mukaan nämä laitteet jaetaan myös kahteen ryhmään:

1. Upotettu. Niitä kutsutaan myös avoimina. Tällaiset kuristimet on asennettu lampun koteloon, mikä suojaa sitä kosteudelta, pölyltä ja tuulelta.
2. Suljettu (suljettu, vedenpitävä). Näissä laitteissa on erityinen laatikko, joka suojaa niitä. Tällaiset mallit voidaan asentaa ulos avoimen taivaan alle.

Elektroniset analogit

Suurin osa kuristimista on melko suuria laitteita. Niiden koon pienentämiseksi, mutta samalla parametrien muuttamatta, on tarpeen korvata induktori puolijohteen stabilisaattorilla, joka periaatteessa on suuritehoinen transistori. Eli lopulta saadaan elektroninen kuristin.

Itse asiassa asennettu transistori stabiloi jännitepiikkejä (vaihteluita), vähentää sen aaltoilua. Mutta sinun on otettava huomioon se tosiasia, että elektroninen kuristin on edelleen puolijohdelaite. Joten ei ole järkevää käyttää sitä korkeataajuisissa laitteissa.

Kuten monet elektroniset laitteet, kuristimet on merkitty parametrien mukaan. Tämä on melko monimutkainen lyhenne, jota kokemattomat sähköasentajat eivät ymmärrä. Siksi värikoodaus otettiin käyttöön. Eli laitteessa on useita värillisiä renkaita, jotka määrittävät laitteen induktiivisuuden. Kaksi ensimmäistä rengasta ovat nimellisinduktanssi, kolmas on kertoja, neljäs on toleranssi.

Huomio! Jos kaasuläpässä on vain kolme värillistä rengasta, oletusarvoisesti sen toleranssi on 20%.

Värikoodaus on kätevää varsinkin niille, jotka alkavat ymmärtää sähköalan alaa. Sen avulla voit valita tarkasti asennettujen laitteiden parametrit (transistori, elektroninen kuristin, vastus ja niin edelleen).

Johtopäätös aiheesta

Joten olemme määrittäneet kaasuläpän arvon, sen laitteen, toimintaperiaatteen ja luokituksen. Kuten käytäntö osoittaa, tämä laite voi toimia vuosikymmeniä, jos itse lamppua käytetään oikein. Jopa suurimmat jännitepiikit vaimentuvat täydellisesti kuristimella. Ja siksi lamppu loistaa pitkään ja ilman ongelmia.

Aiheeseen liittyvät julkaisut:

Tämä materiaali on noin erilaisia ​​tyyppejä käämien valmistamat käämituotteet.

Muuntajien käyttötaajuuden ja tehon kasvu johtaa siihen, että muuntajan kierrosten määrä vähenee, eivätkä ne voi täyttää koko kerrosta käämin leveydellä. Tässä tapauksessa sen sijaan käämitys lanka on parempi käyttää kalvoa, ja sen leveys valitaan siten, että se täyttää koko kerroksen leveydeltä. Tämä on tarpeen käämin vuotoinduktanssin vähentämiseksi. Kalvokerrosten lukumäärä on sama kuin kierrosten lukumäärä, ja jää vain valita kalvon paksuus. Matalataajuisissa muuntimissa kalvon paksuus voidaan valita täyttämään koko ikkuna. Tämä vähentää käämin ohmista vastusta ja siten sen häviöitä. Suurtaajuusmuuttajissa tämä sääntö ei kuitenkaan enää päde skin-ilmiön vuoksi. Arvioitaessa skin-ilmiön vaikutusta on otettava huomioon virran muoto, joka joissakin muuntimien topologioissa voi poiketa merkittävästi sinimuotoisesta, esimerkiksi siltamuuntimessa (ks. riisi. yksi). Suodattimen induktanssin ja kapasitanssin arvo tässä kuvassa on valittu samassa paikassa näytetyille virran ja jännitteen tulo- ja lähtöarvoille.

Riisi. 1. Siltamuunnin

Riisi. 2. Muuntajaikkuna EC70-ytimessä

Käytössä kuva 2 muuntajan ikkuna on esitetty EC70-sydämessä, ensiö- ja toisiokäämitykset koostuvat kumpikin neljästä kalvokerroksesta. Kuvasta näkyy, että käämitys täyttää koko ikkunan, mutta on epätodennäköistä, että todellisessa suurtaajuusmuuntajassa kerrosten lukumäärä ja kalvon paksuus ovat niin suuria, että ne täyttäisivät koko ikkunan.
Ennen kalvon paksuuden valitsemista on tarpeen määrittää käämien virrat ja virran harmoninen sisältö. Paras tapa tehdä tämä on simulaattorilla ja samalla varmistaa, että muuntimessa ei esiinny voimakkaita värähtelyjä tasaisessa tilassa, jossa on suljettu takaisinkytkentäsilmukka. Simulointi voidaan tehdä esim. POWER 4-5-6:lla . Kaaviot näyttävät simulaation tulokset.

Riisi. 3. Virran aaltomuoto primäärikäämitys silta muuntaja

Käytössä kuva 3 näyttää siltamuuntajan ensiökäämin virran (katso kuva). riisi. yksi) ja sen harmoninen sisältö suurimmalla tulojännitteellä ja enimmäiskuormalla. Tasavirtakomponenttia ei tietenkään ole, perusharmonisen taajuus on 50 kHz. Lisäksi spektrissä on kaksi paritonta harmonista taajuuksilla 150 ja 250 kHz. Käytössä kuva 4 näyttää yhden toisiopuolikäämin virran. Suodattimen induktanssivirta on annettu yksikössä kuva 5. Korkein arvo on vakiokomponentti ja virran aaltoilu kaksinkertaisella toimintataajuudella.

Riisi. 4. Siltamuuntajan toisiopuolikäämin virta

Riisi. 5. Siltasuodattimen induktanssivirta

Kalvon paksuuden valinta riippuu virran DC-komponentin suuruudesta ja AC-komponenttien harmonisten arvoista sekä käämien sallittujen häviöiden suuruudesta.

Matemaattiset analyysimenetelmät ovat monimutkaisia, eikä niillä ole analyyttistä ratkaisua. Voidaan käyttää Dowell-käyrien analysointiin , mutta tämä menetelmä on melko työläs ja hankala.

Riisi. 6. Simulaattorin laskennan tulokset

Laskentatulokset esitetään osoitteessa kuva 6. Se näyttää kaavioita muuntajan ensiö- ja toisiokäämien sekä suodatinkelan käämien häviöstä kalvon paksuuden funktiona. Huomaa, että muuntajan käämien kaavioissa on minimityypin ääriarvot, mutta kelan käämillä ei ole.

Muuntajan ensiökäämillä pienimmät häviöt havaitaan kalvon paksuudella 0,35 tunkeutumissyvyydestä, mikä on noin 0,2 mm. Virtauksista lähtien toisiokäämi sisältävät merkittävän tasavirtakomponentin, toisiokäämin nimelliskalvon paksuus on suurempi ja yhtä suuri kuin noin puolet tunkeutumissyvyydestä 50 kHz:n toimintataajuudella.

Riisi. Kuva 7. Muuntajaikkuna foliokäämityksellä, jonka paksuus valitaan laskentatulosten mukaan

Käytössä kuva 7 näyttää muuntajan ikkunan, jossa on edellä mainitun paksuinen foliokäämi. Kuten näette, ikkunan täyttöaste on alle 20%. Pienellä ikkunan täytöllä vuodon induktanssi kasvaa. Sen vähentämiseksi on mahdollista monimutkaista käämitystä vaihtamalla ensiö- ja toisiokerroksia. Tässä tapauksessa kuitenkin ensinnäkin kustannukset kasvavat ja toiseksi läpimenokapasiteetti kasvaa. Voit myös käyttää sandwich-kelausmenetelmää .

Koska kelan käämitys on erilainen kuin muuntajan käämi, koska Induktorin käämissä virtaa pääasiassa tasavirtaa, on mahdollista lisätä käämikalvon paksuutta ja minimoida siinä olevat häviöt. Tässä tapauksessa kalvon paksuudeksi valittiin 0,7 mm, mikä on 3,4 kertaa tunkeutumispaksuus 100 kHz:llä. Tässä tapauksessa rikastinikkuna RM12-ytimellä on täysin täytetty.

Kuristimien muotoilu on melko monipuolinen. Rikastintyypin valinta riippuu sovelluksesta. Ilmeisten parametrien - induktanssi, maksimivirta, kyllästysvirta - lisäksi on myös otettava huomioon virtojen harmoninen koostumus, koska induktorihäviöt vaihtovirta huomattavasti suurempia kuin häviöt tasavirralla.

Jos piiriin tarvitaan kuristin tasavirta jos virran aaltoilu on vähäistä, voit käyttää rumpuydinkuristinta (rummun ydintä). Se sai nimensä, koska se muistuttaa ulkoista vastaavaa lyömäsoitin. Tällaisen kuristimen matalaprofiilinen ydin koostuu kahdesta litteästä levystä ylä- ja alapuolella ja kapeasta tangosta niiden välissä. Suunnitteluominaisuus tarjoaa enemmän virtaa ilman sydämen kylläisyyttä kuin toroidisessa kuristimessa.

Riisi. 8. Rikastin rumpuytimen kanssa

Kuitenkin, kuten voidaan nähdä kuva 8, jossa on käämitetty sydän, tällaisen kuristimen käyttö AC- tai DC-piirissä, jossa on suuria aaltoiluja, ei ole toivottavaa, koska AC-häviöt ovat suuret monikerroksisen käämin läheisyysilmiön vuoksi.

Tällaisia ​​kuristimia valmistavat tällä hetkellä monet yritykset. Heidän joukossaan on Ferroxcube, vähän tunnettu yritys Venäjällä, joka valmistaa pienoisrumputyyppisiä ytimiä, joiden korkeus on 0,8-3 mm ja halkaisija 3,5-8 mm uudentyyppisestä ferriitistä ZS92 . Suurin taajuus, jolle tämä materiaali on suunniteltu, saavuttaa 400 kHz, kyllästysinduktio 25 ° C:ssa on 0,47 T ja tehotiheys 100 ° C:ssa, taajuus 100 kHz ja induktio 0,2 T saavuttaa 350 kW / m 3 .

Mutta tämän ferriitin tärkein "kohokohta" on sen hyvät lämpötilaominaisuudet. 175°C:n lämpötilassa tällaisella ytimellä varustetun kuristimen induktanssi vain puolittuu, kun taas perinteisillä MnZn-ferriiteillä se putoaa 10 prosenttiin alkuperäisestä. ZS92-ferriittien edut perinteisiin verrattuna alkavat näkyä noin 120°C:n lämpötilassa.

Riisi. 9. West Coast Magnetics -kokeessa testatut induktorit

Nykypäivän muuntimissa käytetään usein litteää foliokuristinta (katso äärioikealla oleva kuristin riisi. 9). Tällaisella käämityksellä varustettua kuristinta tarkastellaan yksityiskohtaisesti . Samassa paikassa suoritettiin spiraalikalvokäämin ja perinteisellä kalvokäämityksellä varustetun kuristimen parametrien vertaileva laskenta.

Tästä laskelmasta seuraa, että 400 kHz:n taajuudella käämivastuksen suhde vaihto- ja tasavirroilla kierrekuristimella on R AC \u003d 20,2R DC ja kuristimella, jossa on tavanomainen foliokäämi R AC \u003d] 0] R DC. Tässä tapauksessa ensimmäisessä tapauksessa resistanssiarvo oli noin 11,6 mOhm ja toisessa tapauksessa se ylitti 62 mOhm. Kierrekuristimen etu selitetään pitkä välimatka kerrosten välissä. Yllä olevassa esimerkissä se oli 4 mm, mikä on noin 38 kertaa tunkeutumissyvyys 400 kHz:llä. Tässä tapauksessa läheisyysvaikutusta ei käytännössä näy, joten käämin vastus vaihtovirralla pienenee.

Spiraalikäämityskelan etu vahvistetaan myös julkaisussa. Tässä työssä tutkittiin tehokertoimen korjaimen kuristimia. Kierrekuristimia, tavanomaisia ​​kalvokäämittyjä kuristimia ja lankakuristimia on testattu. Pienin vastus R DC \u003d 2,92 mOhm osoittautui kuristimessa, jossa oli spiraalikäämi, kahdelle muulle kuristimelle vastusarvo oli 3,92 mOhm. Kaikissa tapauksissa käämitykset koostuivat 16 kierrosta.

Mielenkiintoinen koe suoritettiin West Coast Magneticsissa . Tämän yrityksen insinöörit suorittivat neljän tyyppisen kuristimien vertailutestit (katso. riisi. 9), suunniteltu muuntajille, joiden teho on 1-100 kW. Seuraavat laitteet sijaitsevat tässä kuvassa vasemmalta oikealle.

Induktori E-muotoisella ytimellä, jossa on sinkkiferriittirako ja käämitys kuusi kerrosta kuparifoliota, valmistettu yrityksen patentoidulla tekniikalla. Ferriitin alkuperäinen magneettinen permeabiliteetti on 2000. Induktorin käämin poikkipinta-ala on 31600 pyöreää mil (ympyrämil vastaa ympyrän pinta-alaa, jonka halkaisija on 1 mil eli 5,07-10 -4 mm2 ).
- Matala läpäisevyys rauta-nikkeli toroidinen kuristin, jossa on 13 kierrosta 10 AWG lankaa.
- Rauta-nikkeli toroidinen kuristin, jossa on korkea rautapitoisuus ja kaksilankainen kierretty 10 kierrosta 7 AWG lankaa.
- Ostetut kuristimet litteällä spiraalikäämityksellä. Kokeessa käytettiin kahta tämän tyyppistä kuristinta: 22 kierrosta ja käämityspoikkileikkaus 22600 pyöreää mil ja 12 kierrosta käämin poikkileikkauksella 38200 pyöreää mil. Testit suoritettiin virralla
65 A, kuristimien minimiinduktanssi tällä virralla oli vähintään 10 μH. Testipiiri oli melko yksinkertainen - resonanssi LC-piiri: kaksi sarjaan kytkettyä kondensaattoria, joiden kapasiteetti oli 0,1 F, kytkettiin rinnan kuristimen kanssa pienellä vastaavalla sarjan vastus(ESR). Kokeen tulokset on esitetty kuvassa 10 kaavioineen induktorin häviöistä riippuen virran aaltoilun amplitudista taajuuksilla 100 ja 250 kHz. Tässä kuvassa on otettu käyttöön seuraava kaavioiden merkintä.

1 - kuristin W-muotoisessa ytimessä;
2 - induktori toroidisessa ytimessä, jossa on korkea rautapitoisuus;
3 - rikastin 12 kierroksen spiraalikäämityksellä;
4 - rikastin toroidisessa rauta-nikkeliseoksessa;
5 - rikastin 22 kierroksen spiraalikäämityksellä.

Kuten kokeen tuloksista voidaan nähdä, pienimmät häviöt havaittiin kuristimessa, joka on valmistettu West Coast Magneticsin omalla teknologialla. Hyviä tuloksia pienellä pulsaatioamplitudilla ja kuristimella, jonka spiraalikäämitys on 12 kierrosta, mutta pulsaatioiden amplitudin kasvaessa se alkaa taipua kuristimiin toroidisissa ytimissä. Suuret häviöt kuristimessa, jonka spiraalikäämitys on 22 kierrosta, ovat ymmärrettäviä - niiden lukumäärän kasvaessa kerrosten välinen etäisyys pieneni ja läheisyysvaikutuksen vaikutus lisääntyi.

Huomaa, että kahdessa artikkelissa annetusta kolmesta esimerkistä kierteisesti kierretty kuristin suoritti perinteisen foliokäämityksen kuristimen. Näissä esimerkeissä vertailu tehtiin kuitenkin käämien resistanssin mukaan vaihto- ja tasavirralle ja kolmannessa esimerkissä kyseessä oli täysimittainen koe, jossa kuristimia testattiin toimivassa piirissä, ts. Käämityksen häviöiden lisäksi huomioitiin myös sydämen häviöt. Lisäksi testeihin osallistui eri kierroslukuja omaavia kuristimia, ja West Coast Magnetics -kuristimella oli pienin määrä, mikä todennäköisimmin määräsi suurelta osin sen tulokset.

Eri valmistajien kuristimien testauksen perusteella ei ole vielä mahdollista tehdä johtopäätöstä yhden tai toisen käämityypin eduista. Esimerkiksi Coilcraftin uusimmat kierukkakuristimet, joita ei ole testattu, näyttävät erittäin lupaavilta.
Tästä artikkelista voidaan kuitenkin tehdä tiettyjä johtopäätöksiä.

Matalaprofiilisia rumpusydänkuristimia käytetään parhaiten tasavirtapiireissä, joissa on alhainen aaltoiluamplitudi.
- Litteät kierrekuristimet soveltuvat käytettäväksi piireissä, joissa virran aaltoilu ei ylitä 5-10 %.
- Piireissä, joissa on suuri aaltoiluamplitudi, esimerkiksi resonanssimuuntimissa, on suositeltavaa käyttää suuren sydämen korkeuden omaavia kuristimia, koska tämä vähentää käämityskerrosten määrää. Oman suunnittelunsa West Coast Magnetics induktorin testivoitto johtuu suurelta osin pienimmästä käämityskerrosten määrästä - kuusi.
- Jos käytetään sydäntä, jossa on ei-magneettinen rako, niin reunavaikutusten välttämiseksi on toivottavaa poistaa tämä rako pois käämijohtimista.