Làm thế nào để tính toán một cuộn cảm lõi. Đề án, mô tả

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Thợ điện

Hàn điện. Cách tính cuộn cảm bằng lõi. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / thiết bị hàn

Một yếu tố cần thiết của bộ chuyển đổi DC-DC là ga.

Mục đích của phần này, không vượt ra ngoài phạm vi của một khóa học vật lý ở trường, là cung cấp một phương pháp tính toán cuộn cảm phổ biến nhất - một cuộn cảm hoạt động bằng từ hóa. Để bắt đầu, chúng ta giả sử rằng một dòng điện một chiều có gợn sóng nhẹ chạy trong cuộn cảm.

Cuộn dây cảm ứng thường chiếm hoàn toàn cửa sổ lõi. Do đó, biết cường độ dòng điện I và mật độ dòng điện J (A/mm2) trong cuộn dây, cũng như diện tích cửa sổ lõi S_o (cm2) và hệ số lấp đầy K của nó_o, có thể được xác định số lượt tối đa, có thể được đặt trong cửa sổ lõi:

liên kết thông lượng cuộn dây của cuộn cảm có thể được xác định nếu biết số vòng, cảm ứng lớn nhất B_m (T), tiết diện lõi S_c (cm2) và hệ số lấp đầy K của nó_m:

Thay (18.10) vào (18.11), ta được:

Được biết,

Từ (18.12) và (18.13) ta tìm được cuộn cảm:

Từ công thức điện cảm, thật dễ dàng để có được kích thước tổng thể của lõi, điều này sẽ cho phép bạn có được kích thước cần thiết cuộn cảm:

Để chọn B, J, K_c, ĐẾN_o bạn có thể sử dụng các khuyến nghị trong bảng. 18.5. Đồng thời, công suất tổng P_{bịt miệng} có thể tương đương với 1,25 • S_cS_c.

Đối với dây nhôm, mật độ dòng điện phải giảm đi 1,6 lần.

Cảnh báo! Để tránh bão hòa, lõi điện cảm phải có khe hở không từ tính.

Chúng tôi tin rằng, so với khe hở không từ tính, lõi cuộn cảm là một dây dẫn từ tính lý tưởng và tất cả các vòng dây ampe của cuộn dây đều được áp vào khe hở không từ tính. Do khe hở không từ tính dài nên cảm ứng trong lõi thay đổi từ gần như bằng XNUMX đến B_m.

Chiều dài của khoảng cách không từ tính với số vòng quay ampe đã biết có thể được xác định theo công thức:

hoặc:

Từ (18.10), (18.13) và (18.17) ta rút ra được công thức tìm cuộn cảm:

Thông thường, chúng ta thấy cuộn cảm lõi thép được sử dụng trong các bộ biến tần ở tần số cao hơn mức có thể chấp nhận được đối với chúng. Có một lời giải thích hợp lý cho việc này.

Tổn thất trong lõi thép máy biến áp được xác định bởi công thức:

nơi P_c - tổn thất trong lõi; R_{nhịp đập} - tổn thất riêng đối với một vật liệu nhất định ở các giá trị cảm ứng tối đa B nhất định_у và tần số f_у cảm ứng từ hình sin; G_с - khối lượng lõi; TRONG_m - cảm ứng tối đa trong lõi; α và β - các chỉ số tần số.

Trong máy biến áp, dao động cảm ứng đạt gấp đôi giá trị cảm ứng cực đại B_m (cảm ứng thay đổi từ -B_m đến +B_m). Và ở cuộn cảm, ngay cả ở chế độ cắt dòng điện, dao động không vượt quá giá trị B_m (cảm ứng thay đổi từ 0 đến V_m). Điều này có nghĩa là đối với van tiết lưu, công thức có thể được viết lại như sau:

ΔB là dao động cảm ứng trong lõi điện cảm.

Theo công thức, tổn thất trong lõi tăng khi biên độ cảm ứng tăng ΔB và với tần số hoạt động ngày càng tăng f. Tuy nhiên, nếu bằng cách tăng tần số, chúng ta giảm dao động cảm ứng thì tổn hao sẽ không tăng.

Từ đây có thể xác định phạm vi tối đa của cảm ứng cho tần số hoạt động cao hơn:

Hãy xem xét các ví dụ thực tế về việc tính toán van tiết lưu.

Ví dụ tính toán cuộn cảm số 1

Giả sử chúng ta đang xây dựng một nguồn hàn có thể điều chỉnh được. Nguồn được cấp nguồn từ mạng một pha 220 V, 50 Hz. Điều chỉnh dòng hàn trong khoảng từ I_phút = 50 A đến I_{tối đa} = 150 A được thực hiện bằng bộ chỉnh lưu thyristor có điều khiển.

Tần số tải PN = 40%. Để đảm bảo hồ quang hàn không bị tắt khi điện áp dừng, ở dòng điện tối thiểu và góc điều khiển tối đa thì dòng điện không được giảm xuống dưới I._{nghệ thuật.} = 10 A.

Từ đây bạn có thể xác định độ tự cảm tối thiểu của cuộn cảm:

Chúng tôi sẽ quấn van tiết lưu trên lõi hình chữ W làm bằng thép 3411 (E310).

Trước tiên hãy chọn:

B = 1,42T;
J = 5 A/mm2 (có tính đến chu kỳ làm việc quy định);
К_o - số 0,35;
К_c = 0,95.

Tìm kích thước tổng thể của lõi:

Đối với cuộn cảm, bạn có thể sử dụng hai lõi ШЛ40х80 (S_c = 32 cm2, S_o = 40cm2).

Xác định số vòng dây quấn:

Việc quấn dây được tiến hành với tiết diện dây là:

Hãy để chúng tôi xác định độ dài của khoảng cách không từ tính:

Hãy xác định độ tự cảm kết quả:

Kết quả có thể được coi là đạt yêu cầu, mặc dù thực tế là độ tự cảm thu được thấp hơn một chút so với yêu cầu.

Ví dụ tính toán cuộn cảm số 2

Như đã đề cập trong ví dụ đầu tiên, cuộn cảm chủ yếu cần thiết để duy trì dòng điện trong thời gian tạm dừng do hoạt động của bộ chỉnh lưu (có điều khiển hoặc không điều khiển). Không cần phải tạm dừng ga.

Do đó, có thể giảm đáng kể kích thước của cuộn cảm bằng cách làm cho nó phi tuyến, bão hòa. Nghĩa là, khi dòng điện trong cuộn cảm thấp hơn dòng điện bão hòa 1nap, thì cuộn cảm có độ tự cảm đáng kể đủ để duy trì dòng điện trong các khoảng dừng và khi dòng điện trở nên lớn hơn I_{chúng tôi} cuộn cảm bị tắt, vì lõi của nó đi vào trạng thái bão hòa.

Hãy tính toán cuộn cảm bão hòa hai cuộn dây phi tuyến cho nguồn hàn có bộ điều chỉnh thyristor. Cuộn dây sơ cấp chính của cuộn cảm trước khi bão hòa phải có độ tự cảm 0,3 mH và cuộn thứ cấp bổ sung phải có độ tự cảm 7,5 mH.

Dòng điện cực đại của cuộn sơ cấp là I₁ = 180 A, và thứ cấp - tôi₂ = 13 A. Lõi cuộn cảm phải chuyển sang trạng thái bão hòa nếu dòng điện cuộn sơ cấp vượt quá I_{chúng tôi} = 132 A.

Chúng ta tạm giả định rằng cuộn sơ cấp của cuộn cảm sẽ được quấn bằng nhôm và cuộn thứ cấp bằng đồng. Trước đây, chúng tôi đã xác định rằng ở mức PV = 20% đối với đồng thì mật độ dòng điện J là chấp nhận được_Cu = 8 A/mm2.

Vì nhôm có điện trở suất cao hơn đồng nên cần chọn mật độ dòng điện cho nó nhỏ hơn 1,6 lần, tức là J_Al = 5 A/mm2.

Vì đã biết độ tự cảm của cuộn dây điện cảm nên có thể tìm thấy tỷ số biến đổi của cuộn cảm bằng công thức:

Các công thức dẫn xuất trước đây có giá trị đối với cuộn cảm một cuộn dây có dòng điện gợn sóng tối thiểu trong cuộn dây. Để tính đến sự khác biệt giữa dòng điện hiệu dụng và dòng điện bão hòa, cần nhân giá trị của mật độ dòng điện J với hệ số bão hòa:

Để phân bổ không gian trong cửa sổ lõi cho cuộn dây bổ sung, bạn cần nhân kích thước lõi với hệ số:

Để làm lõi cho cuộn cảm, chúng ta sẽ chọn lõi dạng dải hình chữ W làm bằng thép 3411 (E310). Sử dụng công thức đã sửa đổi (18.15), chúng tôi tìm thấy:

Đối với cuộn cảm, bạn có thể sử dụng một lõi ШЛ32х50 (S_c =16 cm2, S_o = 26 cm2, S_cS_o = 416cm4).

Chúng ta hãy xác định số vòng của cuộn sơ cấp bằng công thức đã sửa đổi (18.10):

Xác định số vòng dây của cuộn thứ cấp:

Cuộn sơ cấp được quấn bằng dây có tiết diện:

Cuộn thứ cấp được quấn bằng dây có tiết diện:

Hãy để chúng tôi xác định độ dài của khoảng cách không từ tính:

Hãy xác định độ tự cảm thu được của cuộn sơ cấp của cuộn cảm:

Độ tự cảm hóa ra là nhiều hơn mức cần thiết. Để đạt được độ tự cảm cần thiết, chúng ta giảm số cuộn sơ cấp xuống Wt = 18. Theo đó, W2 = 90 vòng và 5 = 2 mm.

Ví dụ tính toán cuộn cảm số 3

Hãy tính cuộn cảm L2 ERST. Dòng điện cảm ứng tối đa là 315 A, tối thiểu là -10 A.

Tần số gợn hiện tại trong cuộn cảm tương ứng với tần số PWM và bằng F_PWM = 25000 Hz.

Hãy xác định các thông số của cuộn cảm cần thiết để đảm bảo tính liên tục của dòng điện hàn. Trong bộ lễ phục. Hình 18.25 cho thấy hình dạng dòng điện trong cuộn cảm L2, tương ứng với ranh giới liên tục.

Làm thế nào để tính toán một cuộn cảm lõi
Cơm. 18.25hXNUMX. Hình dạng hiện tại tương ứng với ranh giới liên tục

Trong trạng thái mở của công tắc ERST, dòng điện trong cuộn cảm tăng từ XNUMX đến giá trị biên độ. Sau đó, trong thời gian tạm dừng, dòng điện giảm xuống bằng không. Nguy cơ vượt quá ranh giới liên tục tồn tại ở dòng điện hàn tối thiểu I_{sv tối thiểu} = 10 A và điện áp đầu vào tối đa ERST. Hãy xác định điện áp hồ quang cho dòng hàn tối thiểu:

Hãy xác định mối liên hệ giữa biên độ và giá trị trung bình của dòng điện tam giác. Giá trị trung bình của một hàm là tích phân của hàm này hay nói một cách đơn giản là diện tích giới hạn bởi hàm này và đường mức XNUMX.

Diện tích của một hình tam giác được xác định bằng tích của chiều cao của tam giác và một nửa chiều dài đáy:

Từ đây ta tìm được mối liên hệ giữa giá trị trung bình cộng và biên độ của dòng điện:

Nếu chìa khóa mở, thì điện áp được đặt vào van tiết lưu:

Cường độ dòng điện trong cuộn cảm tăng từ 0 đến I_a.

Trong khi tạm dừng, điện áp -U được đặt vào van tiết lưu_{d phút}, và dòng điện trong nó giảm xuống 0.

Do dòng điện thay đổi () trong cả hai trường hợp sẽ có cùng giá trị nhưng khác dấu thì

Giả sử làm vật liệu của lõi cuộn cảm, chúng tôi dự định sử dụng thép cách điện có độ dày tấm 0,08 mm, ở tần số f_y = 1000 Hz, tại cảm ứng B_y = 1 T và điện áp hình chữ nhật có tổn thất P_y = 22 W/kg.

Các chỉ số tần số của thép α = 1,4 và β = 1,8. Hãy tìm dao động cảm ứng cho phép ở tần số 25000 Hz, tần số này sẽ mang lại mức tổn thất tương tự như ở tần số 1000 Hz:

Trước tiên chúng ta hãy xác định rằng cảm ứng trong lõi đối với dòng điện một chiều có thể đạt giá trị B = 1,42 T, mật độ dòng điện J = 3,5 A/mm2, K_o = 0,35 và K_c = 0,10. Tìm kích thước tổng thể của lõi:

Kích thước phù hợp với lõi ШЛ25х50 (S_c = 12,5 cm2, S_o = 16cm2). Kích thước lõi S_cS_o = 12,5 • 16 = 200 cm4.

Hãy xác định số lượt:

Việc quấn dây được thực hiện bằng thanh cái đồng có tiết diện:

Hãy xác định khoảng cách không từ tính:

Hãy xác định độ tự cảm kết quả:

Bây giờ bạn nên đảm bảo rằng biên độ của xung cảm ứng tần số cao không vượt quá ΔB = 0,16 T.

Dao động cảm ứng cực đại trong lõi cuộn cảm xảy ra ở điện áp đầu vào cực đại U_{tối đa} = 80 V và làm đầy xung D = 0,5 và có thể tìm được theo công thức:

mà không vượt quá giá trị cho phép.

Tác giả: Koryakin-Chernyak S.L.

Xem các bài viết khác razdela thiết bị hàn.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Bàn phím Primium Seneca 05.05.2024

Bàn phím là một phần không thể thiếu trong công việc máy tính hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính mà người dùng gặp phải là tiếng ồn, đặc biệt là ở các dòng máy cao cấp. Nhưng với bàn phím Seneca mới của Norbauer & Co, điều đó có thể thay đổi. Seneca không chỉ là một bàn phím, nó là kết quả của 5 năm phát triển để tạo ra một thiết bị lý tưởng. Mọi khía cạnh của bàn phím này, từ đặc tính âm thanh đến đặc tính cơ học, đều được xem xét và cân bằng cẩn thận. Một trong những tính năng chính của Seneca là bộ ổn định im lặng, giúp giải quyết vấn đề tiếng ồn thường gặp ở nhiều bàn phím. Ngoài ra, bàn phím còn hỗ trợ nhiều độ rộng phím khác nhau, thuận tiện cho mọi người dùng. Mặc dù Seneca vẫn chưa có sẵn để mua nhưng nó được lên kế hoạch phát hành vào cuối mùa hè. Seneca của Norbauer & Co đại diện cho các tiêu chuẩn mới trong thiết kế bàn phím. Cô ấy ... >>

Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới 04.05.2024

Khám phá không gian và những bí ẩn của nó là nhiệm vụ thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới. Trong bầu không khí trong lành của vùng núi cao, cách xa ô nhiễm ánh sáng thành phố, các ngôi sao và hành tinh tiết lộ bí mật của chúng một cách rõ ràng hơn. Một trang mới đang mở ra trong lịch sử thiên văn học với việc khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới - Đài thiên văn Atacama của Đại học Tokyo. Đài quan sát Atacama nằm ở độ cao 5640 mét so với mực nước biển mở ra cơ hội mới cho các nhà thiên văn học trong việc nghiên cứu không gian. Địa điểm này đã trở thành vị trí cao nhất cho kính viễn vọng trên mặt đất, cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ độc đáo để nghiên cứu sóng hồng ngoại trong Vũ trụ. Mặc dù vị trí ở độ cao mang lại bầu trời trong xanh hơn và ít bị nhiễu từ khí quyển hơn, việc xây dựng đài quan sát trên núi cao đặt ra những khó khăn và thách thức to lớn. Tuy nhiên, bất chấp những khó khăn, đài quan sát mới mở ra triển vọng nghiên cứu rộng lớn cho các nhà thiên văn học. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Máy đo độ bụi Honeywell HPMA115S0 - PM2.5 29.05.2019

Honeywell đã giới thiệu một máy đo khối lượng bụi HPMA115S0 mới để đo các chất dạng hạt mịn trong không khí nhỏ đến 2,5 micron. HPMA115S0 được thiết kế để tích hợp vào các thiết bị đo chất lượng không khí di động và cố định. Thiết bị 43mm x 36mm x 24mm 5V 80mA sử dụng quạt tích hợp để hút không khí qua buồng bên trong nơi cặp điốt quang-la-de đếm và phân tích các hạt bụi, và bộ vi điều khiển trên bo mạch chuyển thông tin này thành nồng độ khối lượng bụi trong không khí.

Trong một gói thông tin duy nhất, có thể truy cập thông qua giao diện UART, có thông tin riêng biệt về nồng độ của các hạt nhỏ hơn 2,5 micron (PM2.5, các hạt khói hoặc vi khuẩn) và các hạt có đường kính nhỏ hơn 10 micron (PM10, bụi, phấn hoa hoặc khuôn).

Cảm biến có các đặc tính kỹ thuật sau:

Thời gian hoạt động 20000 giờ, tương đương với 7 năm hoạt động với tải 8 giờ một ngày.
Thời gian đo 6 giây.
Phạm vi đo từ 0 đến 1000 µg / m3.
Độ chính xác + - 15 µg / m3 trong phạm vi từ 0 đến 100 µg / m3 và + - 15% trong phạm vi từ 100 đến 1000 µg / m3.
Phạm vi nhiệt độ hoạt động -10 ° C đến 50 ° C.
Khả năng tương thích điện từ trường phù hợp với nhóm tiêu chuẩn IEC61000.

Sự hiện diện của UART với mức 3,3 V giúp nó có thể kết nối với vi điều khiển bên ngoài mà không cần chuyển đổi mức tín hiệu. Có thể chuyển thiết bị sang chế độ tiêu thụ điện năng thấp với quạt tích hợp được tắt và mức tiêu thụ dòng điện giảm xuống còn 20 mA.

Điều quan trọng là nhà phát triển phải trang bị bộ ổn định tích hợp trên bo mạch thiết bị có thể chuyển đổi điện áp nguồn 5 V thành điện áp đầu ra 3,3 V, có thể được sử dụng để cấp nguồn cho mạch bên ngoài, ví dụ, điều khiển hoặc các chỉ dẫn.

Máy đo độ bụi Honeywell HPMA115S0 có thể được sử dụng với các thiết bị sau:

Máy điều hòa không khí và máy lọc không khí.
Máy đo chất lượng không khí di động.
Máy theo dõi môi trường tích hợp.
Máy lọc không khí trên ô tô.

Mô-đun Honeywell HPMA115S0 không cần hiệu chuẩn, tuân thủ RoHS và tuân thủ REACH.