Чому для зберігання енергії потрібен пробій повітряного зазору?

12

Чому так багато джерел говорять про те, що "трансформатор запаса енергії зберігає енергію, необхідний повітряний зазор"? Я бачив це міркування в підручниках та примітках до додатків.

Я думав, що повітряні зазори не можуть зберігати енергію, і я вважав, що трансформатор віддачі зберігає енергію зі своєю індуктивністю, а повітряний проміжок знижує індуктивність, тому я думаю, що це також знижує здатність індуктора / ретрансляції зберігати енергію.

Де я плутаюсь?

— EwokNightmares
джерело

13

На відміну від перетворювача прямої топології (де первинна і вторинна обмотки проводяться одночасно), відкатний трансформатор повинен зберігати енергію під час первинного вимикача, доставляючи його до навантаження під час відключення первинного вимикача.

Трансформатору вперед-топології не потрібен розрив, оскільки пікова щільність потоку є функцією лише застосовуваних вольт-секунд; потужність, що подається «через» трансформатора, не є змінною (крім ефекту на робочий цикл). Тільки намагнічуючий струм переміщує ядро по його петлі гістерезису, що не створює ніякого ризику насичення, якщо все добре продумано, оскільки первинні та вторинні амперні витки скасовують один одного.

$\frac{1}{2}LI^2$

— Адам Лоуренс
джерело

Це ще один спосіб сказати, що я повинен додати проміжок, щоб підвищити точку насичення потоку, щоб більше струму могло протікати до насичення? І чим більше потоку постійного струму має на увазі більшу енергію, що зберігається в ядрі?

— EwokNightmares

Сердечник може обробляти однакову пікову щільність потоку з або без зазору. Ви не змінюєте Bmax пропуском.

— Адам Лоуренс

11

Ключовим моментом тут є те, що без повітряного зазору індуктор насититься, якщо ви спробуєте провести через нього якийсь струм, щоб індуктивність падала, і ви не зможете зберігати енергію.

Термін «Трансформатор відхилення» трохи вводить в оману, і його корисніше розглядати як сполучені індуктори, а не трансформатори, тому що дія зовсім інша, тому що звичайна енергія трансформатора переходить в первинну і поза вторинну одночасно не зберігає енергію. З трансформатором "Flyback" енергія спочатку зберігається, а потім звільняється.

Беручи до уваги деякі речі, які ми знаємо про індуктори

v = L \frac{d i}{d t} = N A \frac{d B}{d t}

$v = L \frac{di}{dt} = N A \frac {dB}{dt}$

Де v - напруга, i - струм, N - витки, B - щільність потоку і A - ефективна магнітна область.

Також

H = \frac{N i}{l} \Rightarrow i = \frac{H l}{N}

$H = \frac {N \ i}{l} \Rightarrow i = \frac {H \ l}{N}$

де Н - напруженість магнітного поля, N - витки, а l - довжина магнітного шляху

Нарешті проникність

μ = \frac{B}{H} \Rightarrow H = \frac{B}{μ}

$\mu = \frac {B}{H} \Rightarrow H = \frac {B}{\mu}$

Таким чином

i = \frac{B l}{μ N}

$i = \frac{B \ l}{\mu \ N}$

Тепер ми можемо розрахувати енергію

\begin{aligned} E n e r g y & = \int i v d t \\ = \int (\frac{B l}{μ N}) (N A \frac{d B}{d t}) d t \\ = \frac{A l}{μ} \int B d B \\ = \frac{A l}{μ} \frac{B^{2}}{2} \end{aligned}

$\begin{align} Energy & = \int{i \ v} \ dt\\ & = \int{\left( \frac{B \ l}{\mu \ N} \right) \ \left( N A \frac {dB}{dt} \right)} \ dt\\ & = \frac {A \ l}{\mu}\int{B} \ dB\\ & = \frac {A \ l}{\mu}\frac{B^2}{2}\\ \end{align}$

Отже, накопичення енергії можливе лише у повітряному проміжку і пропорційно об'єму повітряного зазору та квадрату щільності потоку.

— Уоррен Хілл
джерело

1

Зберігання енергії можливе лише у повітряному проміжку? Тоді як тоді всі безрозривні індуктори світу зберігають енергію? Або їх немає?

— Філ Мороз

2

@PhilFrost Розподілені основні розривні матеріали. Немає механічного зазору, через який можна було б просунути папірець. Між зернами матеріалу існують мікроскопічні зазори, які знижують проникність матеріалу.

— Нік Алексєєв

Строго кажучи, ви можете зберігати енергію без повітряного проміжку, але проникність магнітних матеріалів, таких як ферит, настільки вище, ніж вільний простір, що накопичення енергії в магнітному матеріалі незначне. Як вказував @NickAlexeev, розрив не повинен бути повітряним, а лише немагнітним, і він може бути розподілений у декілька окремих прогалин, включаючи мікроскопічні.

— Warren Hill

Дякую вам, Уоррен Хілл, ваше виведення переконує мене і корисно відфільтрувати погану інформацію, яку я читав в іншому місці: D

— EwokNightmares

0

Всупереч тому, що думає більшість людей, в тому числі і ви, більша частина корисної енергії зберігається в розриві ядра.

У випадку з феритом зазор розподіляється між крихітними металевими частинками, тому він також є ефективним зазором, який використовується для розрахунків. Цей проміжок лінеаризує цикл BH і збільшує обробку струму перед насиченням.

— Едгар
джерело

-4

Повітряні щілини зазвичай використовуються з міркувань безпеки. Для відкидного трансформатора не потрібно дуг між первинною та вторинною обмоткою, а використовуйте повітряний зазор.

— Ліор Білія
джерело

6

Він говорить про розрив ядра, а не про ізоляцію між обмотками.

— Адам Лоуренс