Entwurfsüberlegungen zur Gleichtaktinduktivität von Schalttransformatoren
Beim Entwurfsprozess von Leistungstransformatoren müssen Ingenieure das Gleichtaktinduktivitätsdesign und die numerische Auswahl strikt berechnen und vervollständigen, was sich direkt auf die Betriebsgenauigkeit von Schaltleistungstransformatoren auswirkt. Im heutigen Artikel werden wir eine kurze Analyse des Gleichtaktinduktivitätsdesigns von Schalttransformatoren durchführen und sehen, auf welche Aspekte beim Entwurf und Berechnungsprozess der Gleichtaktinduktivität von Leistungstransformatoren geachtet werden sollte. Im Entwurfs- und Produktionsprozess von Leistungstransformatoren müssen Ingenieure Gleichtaktinduktivitäten entwerfen, die hauptsächlich drei Grundparameter erfordern: Eingangsstrom, Impedanz und Frequenz sowie Auswahl des Magnetkerns. Schauen wir uns zunächst den Eingangsstrom an. Dieser Parameterwert bestimmt direkt den erforderlichen Drahtdurchmesser für die Wicklung. Bei der Berechnung und Auswahl des Drahtdurchmessers wird üblicherweise die Stromdichte mit 400 A/cm³ angenommen. Dieser Wert muss jedoch mit der Temperaturerhöhung der Induktivität variieren.
Üblicherweise wird die Wicklung mit einem einzigen Draht betrieben, wodurch hochfrequente Geräusche und Skineffektverluste reduziert werden können. Im Berechnungsprozess wird die Impedanz der Gleichtaktinduktivität des Schaltnetzteiltransformators im Allgemeinen als kleiner Wert bei den gegebenen Frequenzbedingungen angegeben. Die lineare Impedanz in Reihe kann für die allgemein erforderliche Geräuschdämpfung sorgen. In der Realität wird das Problem der linearen Impedanz jedoch häufig übersehen. Daher verwenden Entwickler häufig ein Netzwerkinstrument mit stabiler linearer Impedanz von 50 W, um Gleichtaktinduktivitäten zu testen, und werden nach und nach zu einer Standardmethode zum Testen der Leistung von Gleichtaktinduktivitäten. Doch die erzielten Ergebnisse weichen meist deutlich von der tatsächlichen Situation ab. Tatsächlich erzeugt die Gleichtaktinduktivität zunächst eine Frequenz von -6dB Dämpfung pro Oktave und einen Anstieg der Winkelfrequenz im Normalbetrieb (die durch die Gleichtaktinduktivität erzeugte Winkelfrequenz beträgt -3dB). Diese Kreisfrequenz ist in der Regel sehr niedrig, sodass die Induktivität für Impedanz sorgen kann.
Daher kann die Induktivität mit dieser Formel ausgedrückt werden, also Ls=Xx/2 π f. Es gibt noch ein weiteres Problem, auf das Ingenieure hier achten müssen, nämlich beim Entwurf einer Gleichtaktinduktivität auf das Material des Magnetkerns und die erforderliche Anzahl von Windungen zu achten. Werfen wir zunächst einen Blick auf die Auswahl an Magnetkernmodellen. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein bestimmter Induktivitätsraum vorhanden ist, wählen wir basierend auf diesem Raum das entsprechende Magnetkernmodell aus. Gibt es keine Vorschriften, ist die Auswahl der Magnetkernmodelle meist willkürlich.
Nach der Bestimmung des Magnetkernmodells des Leistungstransformators besteht die nächste Aufgabe darin, die Anzahl der großen Windungen zu berechnen, die der Magnetkern wickeln kann. Im Allgemeinen hat eine Gleichtaktinduktivität zwei Wicklungen, normalerweise eine einzelne Schicht, und jede Wicklung ist auf jeder Seite des Magnetkerns verteilt, mit einem bestimmten Abstand zwischen den beiden Wicklungen. Gelegentlich werden auch Doppelschicht- und Stapelwicklungen verwendet, aber dieser Ansatz kann die verteilte Kapazität der Wicklung verbessern und die Hochfrequenzleistung der Induktivität verringern. Da der Durchmesser des Kupferdrahts durch die Größe des linearen Stroms bestimmt wird, kann der Innenumfang berechnet werden, indem der Radius des Kupferdrahts vom Innenradius des Magnetkerns abgezogen wird. Daher können für größere Spulen der Durchmesser des Kupferdrahts mit Isolierung und der von jeder Wicklung eingenommene Umfang berechnet werden.
