Расчёт мощного импульсного трансформатора

[Alex2810]

Всем привет, признаюсь новичок в этом деле, но имею желание учиться!

Есть задача (факультативная) рассчитать мощный импульсный трансформатор:
1. Схема мостовая;
2. Максимальное входное напряжения DC звена после трёхфазного мостового выпрямителя (+20%, и -4% падает на DC дроселе) ~620В (напряжение прикладываемое к обмотке);
3. Выходное напряжение 60В;
4. Выходной ток 2000А (2кА);
5. Частота ШИМ 50кГц;
6. Пока что смотрю на сердечник B64290L0084X087 (N87; Bmax = 0.49 (беру 0.39 Тл); мю.i 2200; Ae = 267.2 мм^2; le = 255.3 мм; D = 102 мм; d = 65.8 мм; h = 15 мм. Для увеличения мощности думаю объединить 12 таких сердечников итого h = 180 мм. Габаритная мощность получается ~127кВт (по http://cnc.matrixmosaic.ru/index.php?me ... ransformer)
7. Число витков первичной обмотки W1 = 3, а вот вторичной W2 = 0,3 
И вот что делать со вторичной обмоткой – тут я сел в лужу, точнее утонул в ней!
Думается увеличить число витков W1, но тем самым увеличиваю индукцию вроде как, которая становиться больше Bmax = 0.39.
Кто нибудь делал такие монстры? Подскажите в каком направлении двигаться.

[Agaev]

Двигаться надо в направлении изучения теории. И не замахиваться сразу на 120 кВт. Рассчитайте сначала на 100 или 500 Вт, поиграйте исходными данными, посмотрите как их изменение влияет на конечный результат. Изготовьте хотя бы одно такое реально действующее устройство. Через годик-другой, если не пропадет желание, пробуйте 120 кВт. И про результат тут напишите. А если это просто очень теоретические мечты, то смотрите ютубу. Там есть шанс найти видео, как такие блоки собирают из подручного хлама, запускают, используют. И затыкают за пояс инженеров всех ведущих фирм мира.

[Alex2810]

Да понятно что начинают с малого, для начало требуется расчитать, чтобы всё "сошлось", и в ближайшем в будущем, а живая модель может только через годик - второй нарисуется.
На данный момент рассматривается в принципе возможность сделать этот преобразователь на доступных сердечниках.
Если сразу начать углубляться в опыты на маломощных устройствах, потеряю кучу времени, а потом выясню, что то, что мне нужно - не реально! Или уже и не нужно никому будет.
Поэтому и нужно рассчитать сейчас.

[Starichok51]

а если сразу браться за очень большую мощность, то потеряешь еще больше времени и потратишь на сожженные детали очень-очень много денег.

[Alex2810]

Starichok51 писал(а):

а если сразу браться за очень большую мощность, то потеряешь еще больше времени и потратишь на сожженные детали очень-очень много денег.

Модератор! А на сколько сложна данная задача для Вас?

[Starichok51]

вообще-то, у меня имя есть.
для меня такая мощность не только сложна, но и не реально мне такое сделать.

[musor]

120кв для новмичка без крутого профилного инженерного образованияя думаю мечты...

[charchyard]

Число витков первичной обмотки W1 = 3, а вот вторичной W2 = 0,3

Если сразу начать углубляться в опыты на маломощных устройствах, потеряю кучу времени

красавчег продай квартирку и купи готовый

[zato4nik]

Нада использовать сверхпроводник, тогда на потери от скина и проксимити можно забить и связка бубликов не понадобиться.

[Телекот]

Думается увеличить число витков W1, но тем самым увеличиваю индукцию вроде как, которая становиться больше Bmax = 0.39.

при увеличении числа витков индукция уменьшается, но сопротивление обмотки возрастает. в вашем случае надо применять несколько мелких трансформаторов включенных параллельно где число витков вторички равно 1 , 2 или больше.
Обычно мощные БП имеют секционную систему, это куча БП работающих на общую нагрузку и предусматривающую горячую замену секций.

Последний раз редактировалось Телекот Пн май 18, 2020 21:05:22, всего редактировалось 1 раз.

[Fuser]

ну если ради академического интереса, то:
на одном сердечнике такого монстра на такой частоте не построишь.
только модульная силовая часть из кучи монстриков, каждый со своими драйверами, ключами, трансом и диодами, работающих на общий выход. типа как китайские сварочники "трёхэтажки", с 3 трансформаторами. причем каждый драйвер должен следить за своими ключами, и при аварии глушить как себя, так и все остальные.


----------
вот уже Телекот опередил

[Alex2810]

Я инженер с 15 летним стажем в сфере электропривода и автоматики, с детства занимаюсь электроникой, да не профессионально, но много знаю, очень много, касательно этой темы - она для меня немного новая в плане физики с материалами и переходных процессов в импульсных трансформаторах, я так же представляю как работают разного рода преобразователи....
На одном кольце конечно не построить, планировалось "склеить" 12 таких колец, чтобы не городить кучу управляющей электроники, будут применены IGBT.
Почему не хочу городить из много маленьких - да потому что таких монстров нужно соединить в параллель около 15 шт, для получения постоянного тока 30кА.
А если пробъёт выпрямительный диод на выходе преобразователя хотя бы у одного маленького - то всё это дело просто вспыхнет как спичка, т.к. все остальные, параллельно включенные, будут жарить неисправный!
Поэтому предварительно выбран "габарит" мощности 120кВт.

Конечно же сам я не буду разрабатывать до деталей, для этого хочу найти толкового человека, знающего как правильно сделать! Есть тут такие?

Моя задача проверить и выполнить приблизительный расчёт, для оценки возможности изготовления и предварительной оценки? Чтобы понимать, стоит, или нет продложать работать в этом направлении.

Индукция уменьшается если увеличить число витков?, а эта формула ошибочна (под номером 5)? http://cnc.matrixmosaic.ru/index.php?me ... ransformer

Добавлено after 7 minutes 16 seconds:
Чтобы не было сообщений о том что я хочу что то сверхъестественное, что вовсе не так, сообщаю, что на данный момент я разрабатываю и запускаю тиристорные выпрямители на токи до 120кА и напряжение до 1000В. И прекрасно понимаю что такое ток и напряжение
Просто есть задумка уйти на большую модульность но на транзисторных преобразователях, потому и встал вопрос о предварительном расчёте.
Кто может помочь? любые советы приветствуются!

[Телекот]

Индукция уменьшается если увеличить число витков?, а эта формула ошибочна (под номером 5)?

Формула не ошибочна. Но на трансформатор подается напряжение, а вот в формуле ток.

[Alex2810]

Но увеличивая число витков, ток у нас прежний, т.к. он привязан к требуемой мощности, поэтому должен увеличиваться и магнитный поток в сердечнике, вроде как и индукция тоже должна увеличиваться. Вот тут короче у меня проблема в знаниях! Где только не читал, но что то не складывается в моей голове, где то глючу.

[Телекот]

На магнитную индукцию в трансформаторе влияет не общий ток, а только ток намагничивания. А он зависит от индуктивности, времени приложенного напряжения и величины напряжения. I=U*t/L. При увеличении числа витков в 2 раза индуктивность возрастает в 4 раза , следовательно ток намагничивания уменьшается в 4 раза.

[Alex2810]

Телекот, Точно! Глаза разулись, не узрел в формуле (5) http://cnc.matrixmosaic.ru/index.php?me ... ransformer то, что там ток намагничивания а не общий, а я общий подставлял и мозг врывался...
Благодарю! Буду далее грызть гранит науки!

[musor]

учитца учитца учитца ...(с)никогда не позно!(с)

[Wladimir_TS]

Могу сказать одно - подобные промышленные источники (имею в эксплуатации по месту службы только на 27 вольт 2500 А из 36 блоков параллельно по 12 на фазу) собираются в виде большого количества параллельных модулей. На 2-2,5 при одной фазе на модуль с распределением фаз по модулям) или 3-5 кВт при 3х фазах на модуль - ККМ строго - если это не для дома, семьи. Система последовательного запуска, уравнивания токов, контроля Cos Фи - ибо 120 кВт не шуточки, охлаждения. Горячий ввод резерва, горячая замена модулей (обычно то, что от такого питается не терпит в своём питании малейших перебоев).

Второе - топикстартеру - за пальцегнутие тут набегают школьники и поливают дерьмом, лучше вести себя по уважительнее, сколь-бы вы крутым спецом небыли (хотя тут форум любителей начинающего класса, профи тут редкость).

[Alex2810]

Wladimir_TS, Не гну пальцы, просто интуитивно вижу что возможно! Не просто, но выход всегда есть.

Добавлено after 4 minutes 13 seconds:
Год назад смотрел внутренности промышленного сварочника 40кВт (630А), Aurora 630 Full Bridge. На первый взгляд всё там не сложно. Одно кольцо (материал только не выяснить), мост из IGBT, конденсатор последовательно с первичкой, накопительная ёмкость, DC дроссель, и выпрямительный мост. Диоды правда входные китайские какие то, не внушающие доверия, однако работают ))

[сэм]

musor писал(а):

120кв для новмичка без крутого профилного инженерного образованияя думаю мечты...

Для старичка тоже самое, это работа целого бюро НИИ