Nejčtenější

DCUP12 - BOOST měnič napětí z 12V

EZP - Elektronický Zářivkový Předřadník

Napájení LED

Indukční ohřev - transformátor

V dnešním dílu seriálu popíši výkonový transformátor.

Úvod

Výkonový transformátor je zapojen v IGBT polomůstku a slouží k převodu impedance. V daném poměru transformuje napětí dolů a ve stejném poměru transformuje proud nahoru. Na jeho vstupu je tedy vyšší impedance než na jeho výstupu. Ukáži na příkladu. Na vstupu je 400V/5A což je 2kW a 80ohm. Při převodu 1:30 je na výstupu 13.33V/150A což je opět 2kW ale jen 0.089ohm. Z uvedeného příkladu jasně vyplývá účel transformátoru. Slouží k omezení výkonu a odlehčení spínacím tranzistorům.
Nejlepší konstrukcí je toroidní transformátor. Primární vinutí je vinuto na jádře a sekundár tvoří pouhý jeden závit - trubka procházející středem jádra. Převod transformátoru se volí podle požadovaného výkonu indukčního ohřívače. Obvyklý převod bývá 20:1-30:1. Čím je převod menší, tím je výkon vyšší, neboť se dostává vyšší napětí na rezonanční obvod. Protože používám polomost napájený usměrněným síťovým napětím, použiji převod přibližně 20:1. Po navinutí primáru mi vyšlo přesně 22 závitů.

Návrh

Přistupme k návrhu konkrétního transformátoru.
Můj ohřívač má pracovat v rozmezí 40kHz - 100kHz. S napájecím napětím na polomostu cca 325V a převodem 22:1. Ještě potřebujeme maximální hodnotu magnetické indukce jádra. Tu najdeme v katalogu, nebo ji u neznámého jádra můžeme změřit metodou popsanou zde. Mě se podařilo sehnat několik kusů feritových toroidů průřezu 2cm2. Měřením jsem zjistil saturaci při asi 150mT.
Z hlediska bezpečného sycení jádra mě bude zajímat nejnižší frekvence, protože to je nejdelší doba připojení napětí na primár a také nejvyšší magnetický tok jádrem. Počet závitů primárního vinutí je 22. Maximální indukce v jádru bude 100mT při fmin, tím vznikne rezerva 50mT k hranici přesycení 150mT.
Nyní tedy musím zjistit, jaký má být celkový průřez jádra za daných podmínek. Pojďme na to...

Z rovnice 10U = 4BNSf určíme vše potřebné.
U - napětí [V]
B - magnetická indukce [T]
N - počet závitů
S - průřez jádra [cm2]
f - frekvence [kHz]

S = 5U/(4BNf) [5U=10U/2 Protože jde o polomost, je napětí poloviční]
S = (5*325)/(4*0.1*22*40)
S = 4.61cm2
Moje jádro má průřez 2cm2. Použiji 4 ks jader. Celkem 8cm2. Nyní provedu zkoušku:
B = 5U/(4SNf)
B = (5*325)/(4*8*22*40)
B = 57.7mT
Transformátor nebude přesycen 57.7mT < 150mT.

Vinutí

Čtyři kusy toroidních jader 50/30/20 jsem přitiskl k sobě a omotal černou textilní elektrikářskou páskou. Vzhledem k tomu, že při vysokých frekvencích se projevuje rozdílná proudová hustota vodiče (skin efekt), je vhodné vinout více žilami tenkých vodičů. Já jsem se rozhodl pro 6ks lakovaných vodičů průměru 0.7mm. Celkový průřez je 2.3 mm2. Dráty jsem nejprve stočil do lanka (vrtačkou). Poté jsem navinul primár na jádro. Graf na obrázku 1 zachycuje měření hotového transformátoru touto metodou. Napájecí napětí 12V a bočník 0.33R. Z uvedených hodnot lze vypočítat, že indukčnost primárního vinutí je ~10mH a konstanta AL=20600 nH/Z2.

Fotografie


Autor: Choze [2013-11-20]   Přečteno: 4911x

Novinky

ALCD - Proudový zdroj pro LD

VUtiny44 - AVR VU metr

HotWire - Řezačka polystyrenu

ASTRE85 - PWM antistres do akvária

Kontakt
196246