Jak zrozumieć efektywność małego transformatora: straty, laminacje i kształt rdzenia?

Tue Feb 19, 2008 2:32 pm   

Witam!
Staram się przygotować doświadczenie, które mogłoby wykazać od czego
zależy efektywność małego transformatora. Nie ukrywam - moja wiedza w
tym zakresie jest dosyć elementarna - znam zasadę jego działa ale
niewiele ponad to. Fizyki uczę się w języku angielskim, przez co byłbym
wdzięczny za pomoc z wykorzystaniem angielskich/zbliżonych terminów...

W ramach zbierania informacji pogrzebałem trochę w Internecie ale
natrafiłem na jeden czynnik, którego nie do końca rozumiem :
1.There are some eddy current losses in the core. These can be reduced
by laminating the core. Laminations reduce the area of circuits in the
core, and so reduce the Faraday emf, and so the current flowing in the
core, and so the energy thus lost.

Nie za bardzo rozumiem co autor miał na myśli: O jaką area of circuits w
corze chodzi? Przecież core nie jest traktowany żadnym napięciem
bezpośrednio (przez dotyk), a current może być w nim tylko indukowany -
a na to chyba żadna laminacja nie pomoże?

2.Czy hysteresis losses w core zależą bezpośrednio od materiału z
jakiego jest on zrobiony?

3.Co dokładnie wpływa na wydajność transformatora jeśli chodzi o jego
kształt? Chodzi głównie o to, aby uzwojenia primary i secondary były
ułożone w jednej płaszczyźnie? (w sensie: aby jedna pętla na primary
była w jednej płaszczyźnie z jakąś pętlą w secondary)

Z góry dziękuję za pomoc!
Pozdrawiam serdecznie,
Theriel

Tue Feb 19, 2008 2:46 pm   

"Milo" <theriel@no-spam.gmail.com> wrote in message
news:fpelue$q7r$1@inews.gazeta.pl...


starty z pradow wirowych ktore zmniejsza sie przez wykonanie rdzenia z
wielu warstw rozdzielonych elektrycznie - pakiet blach malowanych
lakierem - rzecz jasna lakierowanie zmniejsza efektywny przekroj rdzenia
(rowniez niejednorodnosc powierzchni, szczeliny itd)

Tue Feb 19, 2008 3:42 pm   

Użytkownik "Milo" <theriel@no-spam.gmail.com> napisał w wiadomości
news:fpelue$q7r$1@inews.gazeta.pl...


w jakim sensie efektywność ? Sprawność ? A co możesz w transformatorze
zmieniać, żeby pokazać jakieś zależności ? Chcesz porównywać transformator
mniejszy z nieco większym ?


Chodzi o to, że laminacja rdzenia przerywa drogę przepływu indukujących się
prądów wirowych (przynajmniej tych cyrkulujących w "dużych" pętlach).


Tak. I od warunków, w jakich dany materiał pracuje (pola wewnątrz pętli
histerezy po której porusza się "punkt pracy" rdzenia).


Optymalnym kształtem transformatora jest, w praktyce, toroid, albo (gorzej)
sześcian - być może w teorii najlepsza byłaby kula ? Uzwojenia powinny być
dobrze sprzężone magnetycznie ze sobą, w czym zawiera się m.in. układanie
zwojów pri/sec względem siebie w jednej płaszczyźnie, oczywiście blisko .

e.

Tue Feb 19, 2008 4:15 pm   

Do tego dolicz jeszcze straty na przemagnesowywanie rdzenia. To są tzw.
"straty w żelazie" OIDP. Są jeszcze "straty w miedzi", ale o to autor chyba
nas nie pytał

Tue Feb 19, 2008 4:47 pm   

Dzięki serdeczne za wszystkie odpowiedzi!
Stworzyłem listę, jeślibyście mieli jakieś inne pomysły to dajcie znać.

Czynniki wpływające na skuteczność transformatora:
a)materiał uzwojenia
b)przekrój poprzeczny uzwojenia (drutu z jakiego jest zrobione)
c)temperatura otoczenia (wpływa na szybsze chłodzenie uzwojeń =>
zmniejszanie ich oporu => zmniejszanie dyssypacji energii)
d)materiał rdzenia/core (z powodu hysteresis)
e)fakt czy core jest solid czy laminated (z powodu eddy-currents)

Oczywiście mam na myśli takie czynniki, które można zmieniać
niezależnie. Stwierdziłem, że np: z kształtem rdzenia będzie ciężko, bo
nie jestem w stanie (chyba?) znaleźć dwóch rdzeni o różnym kształcie na
które zamontuję dokładnie te same komplety uzwojeń? Już i tak pewnie
będzie mi ciężko przeforsować stwierdzenie, że mogę wybrać dwa
'identyczne' rdzenie, z tego samego materiału, różniące się tylko i
wyłącznie tym że jeden jest zrobiony z płytek, a drugi nie...

P.S.entroper - chodzi mi o "efficiency" (oznaczane małą literką eta).
Jeżeli w polskiej nomenklaturze przyjęło się używanie słowa
"skuteczność" to tak, to mam na myśli .

Pozdrawiam,
Theriel

Tue Feb 19, 2008 5:20 pm   

Mogą oba być identyczne i zrobione z płytek - tylko jeden z płytek
oczyszczonych z izolacji. Pojawią się prądy wirowe o dużej wartości.

Tue Feb 19, 2008 5:42 pm   

"Robert J." <rob_33@wp.pl> wrote in message
news:fperq4$v27$1@news.onet.pl...

odnioslem sie tylko do tego laminowania - reszta wydawala mi sie tak
oczywista ze nie probowalem odpowiadac

Tue Feb 19, 2008 5:42 pm   

"Milo" <theriel@no-spam.gmail.com> wrote in message
news:fpetqp$24t$1@inews.gazeta.pl...


sprawnosc - IMHO eta to sprawnosc

Tue Feb 19, 2008 5:46 pm   

PAndy pisze:
[cut]

Tue Feb 19, 2008 5:47 pm   

Bogdan G pisze:
[cut]

Hmmm, tak żeby było jasne - istnieje jakiś prosty sposób na zdjęcie
izolacji z tych cienkich płytek, z których zrobiony jest rdzeń?

Pozdrawiam,
Milo

Tue Feb 19, 2008 7:42 pm   

Użytkownik "Milo" <theriel@no-spam.gmail.com> napisał w wiadomości
news:fpetqp$24t$1@inews.gazeta.pl...

[quote:910096d772]Czynniki wpływające na skuteczność transformatora:
a)materiał uzwojenia
[/quote:910096d772]
jak dorwiesz skądś drut aluminiowy o takim samym przekroju jak miedziany to
czemu nie (chyba tylko z trafa od Rubina). Ewentualnie drut srebrny z
audiofilskich traf sieciowych ;)

[quote:910096d772]b)przekrój poprzeczny uzwojenia (drutu z jakiego jest zrobione)
[/quote:910096d772]
Nie za bardzo. Tzn, zależy co masz na myśli. Jeśli masz x zwojów które przy
jakimś przekroju wypełniają w całości okno, to oczywiście jeśli te x zwojów
nawiniesz cieńszym drutem, wtedy wyjdzie gorsze trafo (ale nieoptymalnie
zaprojektowane, więc ciężko z czymś porównywać). Jeśli jednak nawiniesz y
zwojów cieńszym drutem, przy tym samym wypełnieniu okna, po prostu powstanie
trafo na inne napięcia, ale o podobnej sprawności, choć w ten sposób możesz
udowodnić, że wpływu nie ma...

[quote:910096d772]c)temperatura otoczenia (wpływa na szybsze chłodzenie uzwojeń =
zmniejszanie ich oporu => zmniejszanie dyssypacji energii)
[/quote:910096d772]
ale zastanów się, jakiego rzędu jest to wpływ dla miedzi...

[quote:910096d772]d)materiał rdzenia/core (z powodu hysteresis)
e)fakt czy core jest solid czy laminated (z powodu eddy-currents)
[/quote:910096d772]
nie znajdziesz dwóch rdzeni różniących się tylko konstrukcją solid/ laminated,
chyba że, jak Koledzy radzą, obdrapiesz blaszki. Rdzenie solid są z ferrytu i
służą do zupełnie innych zastosowań, no chyba, że zaprojektujesz jakieś trafo
sieciowe na ferrycie (jest to zupełnie bez sensu, ale wykonalne) :)

[quote:910096d772]Oczywiście mam na myśli takie czynniki, które można zmieniać
niezależnie. Stwierdziłem, że np: z kształtem rdzenia będzie ciężko,
bo nie jestem w stanie (chyba?) znaleźć dwóch rdzeni o różnym
kształcie na które zamontuję dokładnie te same komplety uzwojeń?
[/quote:910096d772]
A to właśnie byłoby bardzo pouczające, ale małe szanse na dobranie
porównywalnych rdzeni o innych kształtach (szczególnie, że mocno
nieoptymalnych kształtów po prostu nie ma). Jest jednak inna możliwość -
eksperyment z różnym rozmieszczeniem uzwojeń na tym samym rdzeniu - na
przykładzie np. toroidu - uzwojenia na całym obwodzie na sobie, uzwojenia
skupione na wycinku obwodu, daleko od siebie itp. Można spróbować to samo na
rdzeniu L-L (rzadkość teraz) lub RZC (z dwoma karkasami).

[quote:910096d772]P.S.entroper - chodzi mi o "efficiency" (oznaczane małą literką
eta).
[/quote:910096d772]
sprawność

e.

Tue Feb 19, 2008 8:06 pm   

Hmmmm no trochę mi tu żeś Panie ideę całą zepsuł, a tak ładnie szło ;p.

Mówisz, że podgrzanie temperatury otoczenia np: z 20 do 80 stopni nie da
zauważalnej różnicy? Może jednak da... co? (niech będzie na 2-3
miejscu po przecinku chociaż ;p) . I może będzie działało jeszcze?

Co do przekrojów uzwojeń - proszę się nieoptymalnego projektowania nie
czepiać . Jak i tego, że w sklepie ciężko dostać. Jeżeli osoba jakaś
będzie chciała porównać sprawność to niech sobie sama zrobi coil z taką
samą ilością uzwojeń z innego drutu. Ja mam tylko zaplanować
eksperyment, który wykaże, że jest różnica w tej sprawności. A różnica
po zmienieniu przekroju druta będzie. No!

A tak swoją drogą się zastanawiałem - czy obciążenie w danym momencie
(opór całkowity podłączony do secondary circuit) nie powinno wpływać na
skuteczność? Tzn., mam na myśli samo obciążenie a nie fakt, że pod
większym obciążeniem po czasie całość się grzeje... A jeżeli wpływa
to... mógłby ktoś powiedzieć dlaczego?

Serdecznie!
Theriel

Tue Feb 19, 2008 8:50 pm   

Eghm... przepraszam, ale coś się pogubiłem:
1.Czy wzrost obciążenia powoduje malenie sprawności?
Intuicyjnie powiedziałbym, że tak, ale nie wiem dlaczego...

A teoria?:

p-primary
s-secondary

Vs/Vp = const, bo Ns/Np też jest const.

Jako że źródła prądu (Vp) nie zmieniamy, to Vs jest const.

R = U / I . Wiemy już, że U =const. R wzrasta (obciążenie), więc maleje
prąd.

Jeśli płynie mniejszy prąd to na uzwojeniach/drutach/transformatorze
jest mniejsza strata bo opór całego fizycznego urządzenia jest stały, a
przecież P = I^2 * R <- czyli im mniejszy prąd tym mniejsza strata...

Dziękuję z góry za pomoc, Wasz czas oraz przepraszam za kłopot i te
wszystkie męczące pytania...

Pozdrawiam serdecznie,
Theriel

Tue Feb 19, 2008 10:42 pm   

Milo wrote:

Bedzie nawet lepiej.


Nie bedzie tak dobrze ;-)


Jak trafo jest zaprojektowane dobrze (czyli gdy sie grzeje), to jak je
wlaczysz przy Tambient 80 stopni, to w srodku trafa poplynie izolacja,
dostaniesz zwarcie miedzyzwojowe i bedzie troche smrodu i dymu.
Dlaczego? Ano dlatego ze przy 80 stopniach uzwojenia nie dadza rady sie
schlodzic ponizej progu wytrzymalosci izolacji przewodow.

Zakladam ze nie dasz rady sie zblizyc do punktu Curie, bo bylyby jeszcze
inne efekty.


--
Jerry1111

Thu Feb 21, 2008 8:36 pm   

Milo pisze:

sprawność rośnie. Bez obciążenia sprawność spada do 0 :)

Zauważ, że małe transformatorki włączone do gniazdka na luzie grzeją się
dosyć mocno.
--
Pozdr
EM