Zagadnienia projektowe dotyczące cewek indukcyjnych wspólnych transformatorów zasilających
Podczas procesu projektowania transformatora mocy inżynierowie muszą ściśle obliczyć i uzupełnić projekt indukcyjności w trybie wspólnym oraz wybór wartości, co jest bezpośrednio związane z dokładnością działania transformatora mocy przełączającej. W dzisiejszym artykule pokrótce przeanalizujemy konstrukcję indukcyjności wspólnej transformatora zasilającego i zobaczymy, na jakie problemy należy zwrócić uwagę podczas projektowania i obliczania indukcyjności wspólnej transformatora mocy. W procesie projektowania i produkcji transformatorów mocy inżynierowie muszą projektować cewki indukcyjne w trybie wspólnym. Wymagane są trzy podstawowe parametry, a mianowicie prąd wejściowy, impedancja i częstotliwość oraz wybór rdzenia magnetycznego. Najpierw spójrzmy na prąd wejściowy. Ta wartość parametru bezpośrednio określa średnicę drutu wymaganą do uzwojenia. Przy obliczaniu i doborze średnicy drutu gęstość prądu wynosi zwykle 400A/cm³, ale wartość ta musi się zmieniać wraz ze wzrostem temperatury wzbudnika. Zwykle uzwojenia są obsługiwane za pomocą pojedynczego drutu, co zmniejsza szumy o wysokiej częstotliwości i straty efektu naskórkowego. W procesie obliczeniowym impedancja indukcyjności trybu wspólnego transformatora zasilającego jest ogólnie określana jako wartość minimalna w danych warunkach częstotliwości. Szeregowa impedancja liniowa zapewnia zwykle wymagane tłumienie hałasu. Ale w rzeczywistości problem impedancji liniowej jest często najłatwiejszy do przeoczenia, dlatego projektanci często używają instrumentu sieciowego do stabilizacji impedancji liniowej o mocy 50 W do testowania cewek indukcyjnych w trybie wspólnym i stopniowo stało się to standardową metodą testowania wydajności cewek indukcyjnych w trybie wspólnym . Uzyskane wyniki są jednak zazwyczaj dość odmienne od rzeczywistości. W rzeczywistości cewka indukcyjna w trybie wspólnym najpierw wytworzy tłumienie -6 dB na oktawę przy normalnej częstotliwości narożnej (częstotliwość narożna to -3 dB wytwarzana przez cewkę w trybie wspólnym). Ta częstotliwość narożna jest zwykle bardzo niska, więc reaktancja indukcyjna może zapewnić impedancję. Zatem indukcyjność można wyrazić wzorem: Ls=Xx/2πf. Jest jeszcze jeden problem, na który inżynierowie muszą zwrócić uwagę, to znaczy, projektując cewki indukcyjne w trybie wspólnym, muszą zwrócić uwagę na materiał rdzenia i wymaganą liczbę zwojów. Przyjrzyjmy się najpierw wyborowi typu rdzenia. Jeśli istnieje określona przestrzeń indukcyjności, dobierzemy odpowiedni typ rdzenia zgodnie z tą przestrzenią. Jeśli nie ma regulacji, typ rdzenia jest zwykle wybierany dowolnie. Po określeniu modelu rdzenia transformatora mocy kolejnym zadaniem jest obliczenie maksymalnej liczby zwojów, jaką może nawinąć rdzeń. Ogólnie rzecz biorąc, cewka indukcyjna w trybie wspólnym ma dwa uzwojenia, zwykle jednowarstwowe, a każde uzwojenie jest rozmieszczone po obu stronach rdzenia magnetycznego, a oba uzwojenia muszą być oddzielone pewną odległością. Sporadycznie używane są również uzwojenia dwuwarstwowe i ułożone w stos, ale taka praktyka zwiększy rozproszoną pojemność uzwojenia i zmniejszy wydajność indukcyjności przy wysokiej częstotliwości. Ponieważ średnica drutu miedzianego została określona przez wielkość prądu liniowego, obwód wewnętrzny można obliczyć, odejmując promień drutu miedzianego od promienia wewnętrznego koła rdzenia magnetycznego. Dlatego maksymalną liczbę zwojów można obliczyć na podstawie średnicy drutu miedzianego plus izolacja i obwodu zajmowanego przez każde uzwojenie.
