Результирующий ток и напряжение трансформатора отличаются от ожидаемых

Я не уверен, почему ток на вторичной стороне не соответствует уравнению:

я 2 "=" Н 1 Н 2 я 1

который дает

я 2 "=" 20 3 я 1

Для измерения тока я использую два резистора по 1 Ом (один на первичной стороне и один на вторичной стороне), падение напряжения на которых я измеряю с помощью осциллографа (Keysight InfiniiVision MSO-X 3012T).

Настроив генератор сигналов (внутри осциллографа) на вывод синусоидальной волны с амплитудой 2,5 В, то есть размахом 5 В, и частотой от 10 кГц до 20 МГц, я получаю, что вторичный ток ниже основного тока. От 2 МГц до 10 МГц амплитуда вторичного тока составляет примерно 1/3 амплитуды первичного тока.

Измерение сопротивления на канале 1 дает синус с амплитудой 50 мВ для большинства частот, что означает, что через резистор и первичную катушку протекает синусоидальный ток 50 мА. Из уравнения я бы тогда ожидал ток 333 мА на вторичной стороне и, следовательно, падение напряжения 333 мВ на резисторе на вторичной стороне. Но вместо этого я получаю токи ниже 30 мА на вторичной стороне для всех частот.

У меня есть следующий тороидальный сердечник от FERROXCUBE: TN23/14/7-4C65 (ссылка ведет на страницу продукта на Farnell.com, техническое описание доступно здесь).

На изображении показано, как подключена цепь. Левая сторона является основной стороной, а правая сторона - вторичной стороной. Опорный генератор сигналов и все каналы подключены непосредственно к земле внутри осциллографа, то есть осциллограф относится к типу с общим опорным.

Какую нагрузку вы кладете на вторичку, чтобы потреблять ток? Обратите внимание, что первичный ток включает в себя ток намагничивания, как вы это учли?
Сейчас единственная нагрузка на вторичной обмотке - это резистор на 1 Ом. И я забыл о токе намагничивания, так что особо не думал об этом. Я не уверен, смотрели ли вы техническое описание, но информация там действительно ограничена. Поэтому я не совсем знаю, как найти значения, которые мне нужны для расчета этого. Можно попробовать отправить электронное письмо в FERROXCUBE.
Это дифференциальные датчики? Или вы подключаете заземление зонда к разным частям вашей цепи?
Они не дифференциальные, опора осциллографа, генератора сигналов и щупов заземлена. Так что да, я соединяю разные части цепи с землей.

Ответы (1)

Если вы посмотрите на схему ниже (типичная эквивалентная схема силового трансформатора), вы увидите красную стрелку, которую я отметил. Эта красная стрелка указывает на то, что ток будет течь в первичную обмотку, даже когда вторичная не нагружена. Этот ток сделает ошибочным предположение о взаимосвязи вторичного тока и первичного тока:

введите описание изображения здесь

Индуктивность намагничивания можно найти в паспорте вашего тороида:

введите описание изображения здесь

Умножьте количество витков в квадрате на 87 нГн, чтобы получить индуктивность намагничивания.

Если у вас есть 20 ходов, то л М А г "=" 34,8   мю ЧАС . Сколько тока это займет - вы должны учитывать это в своих расчетах. Однако в нижней части заявленного вами спектра (10 кГц) импеданс 34,8 мкГн составляет 2,18 Ом и действительно доминирует. Конечно, на более высоких частотах он становится менее доминирующим.

От 2 МГц до 10 МГц амплитуда вторичного тока составляет около 1/3 амплитуды первичного тока.

Это достаточно приличная частота, чтобы избежать проблемы индуктивности намагничивания, поэтому все сводится к индуктивности рассеяния и потерям в меди. Например, если чистые последовательные потери в меди (относительно вашей вторичной обмотки) составляют, скажем, пару Ом, то вы потеряете значительную способность подавать ток на нагрузочный резистор сопротивлением 1 Ом. Вы можете попробовать использовать нагрузочный резистор, который, конечно, больше. Затем есть индуктивность рассеяния (импеданс которой увеличивается с частотой), и в какой-то момент она может стать весьма доминирующей.

Например, если индуктивность рассеяния составляет около 5% от индуктивности намагничивания, она будет иметь значение около 1,7 мкГн. На частоте 2 МГц сопротивление составляет 21,4 Ом. Вы видите здесь проблему?

Если бы мы отнесли сопротивление нагрузки обратно к первичной обмотке, то сопротивление было бы равно:

( 20 3 ) 2 ⋅ 1   Ом "=" 44   Ом

И ясно, что импеданс утечки 21,4 Ом будет иметь некоторое влияние на частоте 2 МГц, но на частоте 10 МГц он затмит импеданс нагрузки 44 Ом и радикально уменьшит ток во вторичной обмотке.

Спасибо, я не знал, что это индуктивность намагничивания. Я посмотрю на это.
@TheJonaMr, возможно, вам также стоит пройти двухминутный тур , чтобы понять мотивацию людей, оказывающих бесплатную помощь. Когда вы поймете это, вы поймете, что нет необходимости говорить «спасибо», но это всегда приветствуется!
Я только что видел ваши новые правки, и они великолепны, скоро прочитаю их. Я все еще работаю над этим, но я считаю, что у меня есть хороший прогресс. Я попытался найти индуктивность рассеяния на основе метода, упомянутого по следующей ссылке в разделе «Традиционное решение». Я сделал это с помощью осциллографа и встроенного генератора сигналов, применил прямоугольную волну и нашел постоянную времени разряда, а не с помощью LCR-метра. Затем я обнаружил, что индуктивность рассеяния составляет 6,148 нГн. Хотя не уверен, что это разумно. voltech.com/Articles/104-105/1_What_is_Leakage_Inductance
@TheJonaMr, на мой взгляд, это звучит слишком низко. Это подразумевало бы коэффициент связи между катушками, который, возможно, был бы слишком хорошим даже для тороида.
Хорошая вводная, Энди.
Это игра со словом «введение» @MituRaj
Ты понял.. 😉
@ Andyaka Andyaka да, теперь я вижу, что я ошибочно принял общую индукцию утечки на вторичной обмотке за ту же, что и на первичной обмотке. Теперь я вижу, что из-за отраженного импеданса через трансформатор общая индуктивность рассеяния, видимая с обеих сторон, будет разной, и в этом случае больше в том, что в моем случае является первичным. Я провел новые измерения и обнаружил, что индуктивность рассеяния составляет 3,825 мкГн. Это кажется более разумным значением? Сначала я проводил измерения со вторичной стороны, так как с моей настройкой это было проще (не то чтобы это требовало много работы, чтобы сделать это с первичной стороны).
@TheJonaMr да, это именно то, о чем идет борьба с индуктивностью рассеяния. Примерно от 3 до 5% подходит для хорошего тороида, но, учитывая низкую проницаемость материала (4C65), это означает, что вам придется потрудиться, чтобы добиться этого. Я ожидаю, что вы хотите, чтобы первичный и вторичный не наматывались друг на друга.
Сейчас они не намотаны друг на друга, и я не знаю, как это повлияет на мою схему. Лично я не могу придумать причину, чтобы не наматывать их друг на друга, кроме безопасности, связанной с их разделением, учитывая возможные короткие замыкания (не то чтобы я считаю, что это может произойти).
Если вы можете жить с ними, намотанными друг на друга, вы должны получить улучшенную (более низкую) индуктивность рассеяния.
Кстати, что вы имеете в виду, когда говорите, что я потеряю значительную способность подавать ток в нагрузочный резистор 1 Ом?
@TheJonaMr Я имею в виду, что с последовательным сопротивлением в пару омов, присущим вашим обмоткам (просто число, которое я взял из воздуха), вы не сможете подавать столько тока на нагрузку 1 Ом, как вы думали, вы должны .
@TheJonaMr, если мы закончили здесь, то, возможно, вам следует подумать о закрытии этого сеанса вопросов и ответов - прочитайте это, чтобы понять, что вам следует подумать о том, чтобы сделать - это называется «принятие ответа», но, если у вас все еще есть нерешенные проблемы, связанные с вашим первоначальным вопросом, тогда оставьте еще один комментарий.
Привет, я все еще работаю над этим, у меня сейчас много дел, так как я пишу диплом бакалавра. Я, скорее всего, приму этот ответ как ответ на мой вопрос, поскольку он мне очень помог. Но я подожду с этим, пока не закончу эту часть проекта, что произойдет где-то на следующей неделе.
@Andyaka, откуда вы взяли отношение утечки 3–5% к индуктивности намагниченности?
Из моего опыта использования таких вещей @TheJonaMr - если индуктивность магнита составляет 1 генри, то типичная утечка будет от 30 до 50 мГн.
Результирующий ток и напряжение трансформатора отличаются от ожидаемых
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v