Обмотка для снижения индуктивности рассеяния

November 9, 2011 by admin Комментировать »

Здесь мы рассмотрим возможности и методики, с помощью которых можно минимизировать индуктивность рассеяния обмотки. Индуктивность рассеяния (leakage inductance) — это измеримое количество индуктивности, не связанной с сердечником или с другой обмоткой. Она выступает неким подобием отдельного индуктора, включенного последовательно с проводом обмотки. Это — паразитный элемент, приводящий к всплескам на стоке или коллекторе ключа и на анодах выходных диодов. Это связано с тем, что магнитный поток не может быть загружен вносимыми полными сопротивлениями внутрь сердечника.

Формула для оценки величины индуктивности рассеяния, которой можно ожидать от выбранного сердечника и рассчитываемой обмотки, имеет следующий вид:

где: К] равно 3 для простой первичной и вторичной обмоток и до 0,85, если вторичная обмотка перемежается с двумя слоями первичной обмотки; Lmt — средняя длина витка вокруг катушки для целой обмотки (в дюймах); пх — количество витков, содержащихся в анализируемой обмотке; Щ — длина обмотки от одного конца до другого (в дюймах); Tjns — толщина изоляции провода (в дюймах); bw — толщина (считая от центрального стержня катушки) всех обмоток укомплектованного трансформатора (в дюймах).

Это уравнение дает основные факторы, влияющие на величину индуктивности рассеяния обмотки. Главный фактор, который находится под контролем проектировщика трансформатора, — это выбор сердечника с длинным центральным стержнем. Чем длиннее обмотка, тем в конечном счете будет меньше индуктивность Рассеяния. Также очень помогает минимизация количества витков в обмотке, поскольку эта величина возводится в квадрат. Кроме того, взаимодействие первичной обмотки со вторичными оказывает большое влияние на индуктивность рассеяния первичной обмотки. Это проявляется, когда вторичная обмотка располагается между двумя слоями первичной.

Другим неприятным паразитным элементом трансформатора является между- витковая емкость (inter-turn capacitance). Она является подобием маленьких конденсаторов, распределенных между витками внутри обмотки. Междувитковая емкость представляет проблему в трансформаторах с очень большими напряжениями на первичной обмотке. В частности, такая проблема возникает в автономных импульсных источниках питания, а также в источниках с большим входным напряжением. Междувитковая емкость образуется двумя смежными витками одной и той же обмотки, которые находятся под сильно различающимися напряжениями. Формула (3.36) описывает энергию, хранимую между двумя витками внутри обмотки. Само собой разумеется, энергия должна быть умножена на количество всех пар смежных витков, однако формула эта информативна в том смысле, что объясняет возникновение междувитковой емкости. Эта энергия выделяется в виде всплесков во время переходных процессов.

где: s — пространство между обмотками, м; d — диаметр проволоки, м.

Распределенные емкости могут сохранять большое количество энергии, когда слои витков намотаны друг на друга во встречных направлениях. На их концах напряжения значительно разнятся и даже могут приближаться к значению пробоя изоляции, что приводит к плачевным результатам. На рис. 3.26 показаны три возможные методики намотки проволоки в обмотках трансформатора.

Рис. 3.26. Методики намотки для минимизации междувитковой емкости: а — прямая намотка (плохо); 6 — "поступательная" намотка (очень хорошо); в — секционная катушка (хорошо)

Поступательная намотка (progressive winding) заключается в том, что в первый слой обмотки кладется от одного до пяти витков проволоки, затем проволока переносится назад поверх первого слоя и наматывается второй слой. Большая часть напряжения, которую "видит" любой виток, соответствует числу витков в этом поступательном сегменте. Секционную катушку можно использовать для разделения равных сегментов первичной обмотки, так что самой большой разностью напряжений внутри каждой секции будет входное напряжение, деленное на количество секций.

Последняя методика называется Z-намоткой. После завершения первого слоя проволока накладывается поперек нижнего слоя в направлении начала обмотки и затем наматывается, подобно первому слою. Характеристики этой методики находятся между первым из вышеупомянутых методов (наихудшим) и методами секционной катушки и поступательным методом (самый лучший).

Методики намотки с низкой междувитковой емкостью также значительно уменьшают электростатическое напряжение изоляции провода. Это снижает вероятность проскакивания дуги между двумя смежными обмотками вследствие пробоя изоляции.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты