Correlación entre la saturación del núcleo del transformador de alta corriente (potencia) y la carga

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En un experimento necesito corrientes de CA altas (\ $ > 600A_ {max} \ $ o \ $ 1200A_ {pp} \ $) en un rango de 400Hz a 4kHz. La carga es simplemente un cortocircuito. Para este fin, uso un amplificador de audio de clase D y un transformador con un condensador en serie, por lo que creo un circuito resonante de la serie LC. La frecuencia se establece como se necesita para obtener resonancia.

El transformador tiene 74 devanados primarios y 1 (2) devanados secundarios de cable flexible HF. Este cable flexible de alta frecuencia tiene una longitud de aproximadamente 1,2 m y está entrelazado para que la inductancia sea baja. El cortocircuito se realiza sobre una barra de cobre de unos 5 cm de largo, se aplica el efecto de piel y este pedazo de cobre se calienta bastante.

El núcleo del transformador son dos ferritas en forma de C que están unidas entre sí, por lo que no puedo excluir un espacio de aire mínimo (pero tiene que ser pequeño). Los datos exactos del núcleo no están presentes en este momento.

Esto es solo un experimento rápido para mí y usé piezas de repuesto que encontré ... Ahora tengo dos efectos interesantes y no entiendo la razón detrás de ellos:

(El mismo condensador se usa para (1) y (2) la frecuencia se establece en resonancia y difiere en algunos Hz de (1) y (2) )

Nota : no puedo recordar los números exactos, solo deben proporcionar un punto de referencia.

(1) En un primer paso utilicé 1 devanado secundario. Obtengo una corriente primaria de ca \ $ 5A_ {max} \ $ (\ $ 10A_ {pp} \ $) y una corriente secundaria de \ $ 350A_ {max} \ $ (\ $ 700A_ {pp} \ $). Si subo en el futuro con la entrada actual, la forma de la corriente pasa de nice \ $ sin \ $ a una forma de triángulo. La salida actual se mantiene \ \ sin \ $ por un bit y también cambia.

(2) En un segundo paso, uso 2 devanados secundarios. Obtengo una corriente primaria de \ $ 14A_ {max} \ $ (\ $ 28A_ {pp} \ $) y una corriente secundaria de \ $ 500A_ {max} \ $ (\ $ 1000A_ {pp} \ $). Si voy en el futuro con la corriente de entrada, la corriente secundaria adquiere una forma extraña y, poco después, la corriente primaria obtiene picos. Los signos típicos de saturación ...

Mi pregunta : ¿Por qué la corriente primaria obtiene una forma de triángulo en (1) ? El efecto de (2) es claramente saturación. Si (1) también es un efecto de saturación, ¿por qué aumenta con \ $ 5A_ {max} \ $ y en (2) en \ $ 14A_ {max} \ $ ¿No depende el campo magnético solo del producto de \ $ I_ {prim} \ cdot N_1 \ $ y la saturación de la constante del material para una frecuencia fija? ¿Existe una dependencia de carga del campo magnético en el núcleo?

Nota : el amplificador no se satura (ni en el voltaje de salida ni en la corriente). Le queda mucho poder ...

    
pregunta B.Hazza

2 respuestas

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¿por qué aumenta con 5Amax y en (2) a 14Amax no es el magnético?   campo solo dependiente del producto de Iprim⋅N1 y la saturación   ¿De la constante material para una frecuencia fija? Hay una carga   ¿Dependencia del campo magnético en el núcleo?

La corriente de magnetización (y el campo magnético resultante en el núcleo) se crea por voltaje a través de la inductancia de magnetización del devanado primario ( Xm en el circuito equivalente del transformador a continuación). Dado que la corriente en un inductor aumenta a una tasa proporcional al voltaje y al tiempo, el aumento del voltaje primario o la reducción de la frecuencia aumentará la corriente de magnetización, conduciendo al núcleo a la saturación si el voltaje es demasiado alto y / o la frecuencia es demasiado baja.

Poner una carga en el secundario hace que el consumo primario sea más actual para alimentarlo, pero esta corriente transformada es independiente de la corriente de magnetización y, por lo tanto, no afecta directamente a la saturación. Sin embargo, el aumento de la corriente primaria provoca una caída de voltaje en la resistencia del devanado primario ( Rp ) y la inductancia de fuga ( Xp ). Esta caída de voltaje resta del voltaje a través de la inductancia de magnetización, por lo que se requiere un voltaje más alto y / o una frecuencia más baja para conducir el transformador a la saturación.

Cuando se pone un cortocircuito en el secundario, la corriente primaria se vuelve muy alta, lo que provoca una caída de voltaje significativa en el primario. Poner dos bobinas de salida en serie provoca un mayor consumo de corriente para una tensión y frecuencia de entrada particulares, lo que aumenta la caída de tensión y, por lo tanto, requiere una tensión mayor y / o una frecuencia más baja (y, por lo tanto, una corriente aún mayor) para alcanzar la saturación.

    
respondido por el Bruce Abbott
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Puedo confirmar que este fenómeno fue la saturación del núcleo. Hoy probé un núcleo más grande y la forma de onda en forma de triángulo desapareció y pude alcanzar corrientes de \ $ > 2000A_ {pp} \ $.

Creo que la razón por la que el núcleo se saturó en (1) a \ $ 5A \ $ y en (2) con \ $ 14A \ $ es porque con dos devanados el voltaje de salida es mayor y con la misma resistencia que la ( no es ideal), cortocircuito allí podría fluir una corriente secundaria mayor (\ $ 500A \ $). Esto indujo un mayor flujo de "contador" en el núcleo, lo que evitó la saturación. Pero también este voltaje era demasiado pequeño para superar la resistencia y la corriente secundaria no podía crecer más. Con eso, también el flujo contrario no podría crecer y el núcleo entra en saturación.

    
respondido por el B.Hazza

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