Рад снова приветствовать вас, дорогие зрители. С вами Тимур Гаранин.
В одном из прошлых роликов я сравнивал однодроссельную и 2-дроссельную схемы zvs генератора, а в этот раз хочу сделать ролик, посвященный проблемам, которые возникают в самом дросселе перед этим генератором.
Пока генератор работает с мощностями около сотни Ватт, то для него вполне хватает небольшого дросселя, намотанного на ферритовом колечке 10 на 6 на 4.5 проводом диаметром 0,6 мм тридцатью пятью витками. Такой маленький дроссель очень выгоден, когда компактность схемы является критичной.
Однако, когда мощность приближается к трем сотням ватт, и через этот дроссель проходит пульсирующий ток силой 30-50 ампер, уже невозможно игнорировать возникающие при этом неприятности. О чём же я говорю?
Первая проблема заключается в банальном насыщении. Маленькое ферритовое колечко не резиновое и не может вместить бесконечное количество магнитного потока. Оно неизбежно входит в насыщение.
А вторая проблема гораздо интереснее. Это скин-эффект.
Омическое сопротивление провода не так уж велико. Там, где провод отдален от сердечника, провод остается относительно холодным. Но провод на сердечнике, точнее поверхность провода, во время работы на больших мощностях раскаляется вплоть до почернения и слезания лака. Таковы последствия скин эффекта. Сам по себе скин эффект на частотах около 40 килогерц невелик. Но когда провод намотан на сердечнике, это сильно увеличивает вихревые токи в толще провода, которые и являются причиной выталкивания тока на поверхность проводника.
Скин-эффект сильно снижает и КПД, и мощность прибора. Равно как и вхождение сердечника в насыщение.
Какие есть варианты решения этой проблемы?
Первый вариант, который поможет бороться со скин-эффектом, это увеличение диаметра провода, которым намотан дроссель. Однако это проблематично сделать, потому что на сердечник уже больше провода не влезает.
Второй вариант, который заодно поможет снизить насыщение дросселя, это уменьшение количества витков. Однако это делать не рекомендуется, потому что очевидно это снижает индуктивность дросселя. А это никак не способствует повышению КПД.
Что же делать? Слава богу есть еще третий вполне очевидный вариант. Увеличить сечение магнитопровода. Необходимо просто поставить более крупный сердечник. Однако, не всё так просто.
Во-первых, более крупный сердечник будет занимать значительно больше места в корпусе.
Но даже если место не играет критической роли, есть ещё один момент. С увеличением размера сердечника обычно увеличивается длина магнитопровода. Когда-то я уже делал ролик на эту тему, а сейчас просто повторю. Увеличение длины магнитопровода ведет к увеличению сопротивления магнитной цепи. Иначе говоря, короткий магнитопровод обеспечивает гораздо лучшую магнитную связь между витками, чем длинный магнитопровод.
Как же выйти из этой ситуации?
На самом деле просто. Нужно взять несколько маленьких ферритовых колечек и сложить их в высоту. Таким образом мы увеличим сечение магнитопровода, не увеличивая его длину. Более того, такая структура гораздо компактнее и удобнее.
И тогда можно увеличить сечение проводника. Взяв провод толще, мы сможем намотать меньшее количество витков, но теперь это не так критично, потому как увеличение сечения магнитопровода автоматически увеличивает индуктивность дросселя.
Проведённый на практике эксперимент, показал, что сдвоенное ферритовое колечко с более толстым проводом действительно обеспечивает большую стабильность генератора на больших мощностях. При этом размеры такого дросселя не сильно больше, чем были раньше.
Можно считать, что проблема решена. Если нам понадобится мощность больше, потребуется просто сложить больше колечек и намотать дроссель более толстым проводом.
Итак, повторим, что мы усвоили благодаря этому эксперименту:
- При работе генератора на больших мощностях возникают проблемы, связанные с эффектами в дросселе
- Решаются эти проблемы складыванием сердечников в высоту и утолщением провода дросселя
На сегодня всё. Спасибо за внимание. Надеюсь вам была полезна эта информация.
Кстати, если вы интересуетесь сборкой преобразователей напряжения и конкретно подобными повышающими блоками, то хочу вам сообщить, что последние несколько недель я был занят созданием мини курса по сборке повышающих модулей. Очень скоро я закончу работу над этим мини курсом и выложу его в открытый доступ. Поэтому держите ухо востро, можете даже нажать на колокольчик рядом с кнопкой подписаться. Говорят, это позволяет получать уведомления о выходе новых роликов на канале. Хороший повод проверить.
