Hegeszto 2.

[Nemeth Tibor]

Hali !

Varga Tibor wrote:
 
> > Nem tudja valaki hogy a legresnek milyen hatasa van egy tekercs/
> > trafo jellemzoire es hogy lehet szamszeruen leirni?
> 
> Nekem nem ez volt a kedvenc temam.
> Regen is volt.

Hat ez itt a lenyeg, hogy tekercs vagy transzformator.

A transzformator ha jol emlekszem:
     U2=a*U1 illetve  I2=-I1/a egyenletekkel leirhato negypolus.
A tekercs viszont :
     U=L*dI/dt diffegyenletu ketpolus. A kettonek az eg vilagon semmi
koze egymashoz.

Ennyit az elmeletrol. Gyakorlatban a transzformatort kolcsonos
induktivitasbol allitjuk elo olyan modon, hogy ket huzalt
feltekercselunk ugyanarra a magra. Ekkor a ket tekercs fluxusa /majdnem/
kozos lesz es ezert a ket feszultseg a menetszamok aranyaban van
egymassal.
A transzformator nem energiatarolo. A primer es szekunder teljesitmenyek
osszege minden pillanatban nulla. A terheletlen transzformator primer
tekercseben csak azert folyik aram mert a dolog nem idealis. Ez az aram
ahhoz kell, hogy felepitse azt a fluxust, aminek valtozasa a primer
illetve szekunder feszultseget okozza. Ez az aram induktiv jellegu,
szeretjuk ha minel kisebb ez csak egy szukseges rossz. 

A tekercset vagy precizebben induktivitast arra hasznaljuk, hogy
energiat taroljunk benne. Ebbek merteke E=1/2*L*i^2 . A tekercseknek az
induktivitason kivul igen fontos adatuk a maximalis aram. Ez persze a
vastol is meg a reztol is fugg, en most az elobbirol irok. 

Most nezzunk egy peldat egy magneskorre es utana terjunk vissza a
tekercs vagy trafo kerdesre.
Valasszunk egy 30X19-es magot, N22 anyagbol. A katalogus szerint, de  a
meretekbol is kijon:
 Keresztmetszet       A= 136mm^2
 Erovonal hosssz      l=  45mm
 Terfogat         V=A*l=6120mm^3

Mivel a kezdeti kerdes is errol szolt, most a nagyjelu viselkedest
vizsgaljuk, tehat amikor a magnesezesi gorbet alaposan kihasznaljuk.  A
gorberol kivalasztva egy "eleg nagyjelu" pontont, amirol persze
megintcsak lehetne vitatkozni, hogy az pontosan hol legyen, mondjuk a
H=120A/m   tererosseghez B=0.28Tesla indukcio tartozik, ezeket tekintjuk
maximalis ertekeknek. /Siemens Datenbuch 1972/73/
A fluxus maximalis erteke B*A=0.28T*136mm^2=38.08E-6Vs.
Kerdes, mekkora arammal tudom ezt letrehozni. Ha s[mm] nagysagu legrest
teszunk bele:
  Hv+l+Hl*s=I gerjesztesi torveny alapjan, valamint mivel tudjuk, hogy a
B meroleges komponense folytonos /Div B=0 / ezert a levegoben szinten
B=0.28T lesz. Ebbol a levegoben a tererosseg Hl=B/munul ,
Hl=0.28Vs/m^2 / 4*pi*1e-7 Vs/Am  = 222.8kA/m. Nagyjelu vizsgalatnal nem
sok ertelme van de Hl/Hv a vasnak a "nagyjelu' permeabilitasa.
ezt behelyettesitve:
  120A/m*l+222.8kA/m*s=5.4A+223[A/mm]*s adodik tekercsunk maximalis
magnesezo aramara. Nem hivtam fel erre kulon a figyelmet,de gondolom
latszik, hogy eddig mindent egy menetre szamoltam. Most nezzuk meg
mindezt energetikai szempontbol.
A magnese ter energiasurusege W=1/2*B*H.
Ebbol kulon vasra kulon legresre szamitva:
  Wv=0.5*V*Hv*Bv=0.5*6120[mm^3]*0.28[Vs/m^2]*120[A/m]=0.103[mJ].
  Wl=0.5*A*s*Bl*Hl=0.5*136[mm^2]*s*0.28[Vs/m^2]*223[kA/m]=4.246[mJ/mm]
Lathato, hogy 1mm legres eseten a tarolhato energia kb. negyvenszeres
lesz.

Most mar visszaterhetunk a trafo vagy induktivitas kerdeshez. Ha trafot
keszitunk, a legrest kerulni kell. Ha ezt nem tesszuk, jelentos
mertekben megno a trafo uresjarasi vagyis magnesezo arama ami szamunkra
teljesen haszontalan. 

Ha kapcsistapban kell energia tarolo induktivitas, akkor viszont a
legres kotelezo mert a vasban nem tudunk /annyi/ energiat tarolni.
Mondjuk esetunkben ha s=0.5mm, Wv+Wl=0.103*2.123=2.2mJ. Ha mondjuk 100W
a megcelzott teljesitmeny, ezt 100W/2.2mJ=45kHz-en, vagy nagyobbon,
tehetjuk meg.
Ha az adott maghoz es a megkivant teljesitmenyhez illetve frekvenciahoz
kiszamolt legres, illetve az ebbol adodo telitesi aram erosseghez
tartozo rezkeresztmetszet nem fer el nagyobb mag kell.

Kapcsistap ketfele /sot tobb/ van. Azt, hogy melyik a zaro es melyik a
nyito uzemu sosem birtam megjegyezni, de a lenyeg a kovetkezo: 
A) kapcsoloeszkoz zarasakor a terhelesre energia jut
B) kapcsoloeszkoz zarasakor az energia eltarolodik es nyitaskor a   
kimenetre jut.

Ha azt klasszikus kapcsolast tekintjunk amikor egy ket tekercsbol allo
"izere" dolgozik egy hid aminek egyik atlojan ket szinkronban jaro
kapcsolo eszkoz, masik atlojan ket dioda van
, az uzemmodtol fuggoen beszelhetunk transzformatorrol vagy
induktivitasrol es ez elso ranezesre nem is latszik.
Az A) esetben transzformatorrol van szo, ekkor a kapcsolo eszkoz
nyitasakor a primer induktivitasban tarolt energia a visszfutas diodakon
keresztul visszatoltodik a tapba. Ilyenkor persze a szekunder korben
kell lenni egy energia tarolo induktivitasnak is az egyeniranyitoban.
Nelkule ugyanis, igaz a trafo szort impedanciain keresztul, de kapacitiv
hurok alakulna ki a kapcsolo eszkozoket csunya nagy aramimpuzusokkal
terhelve.
A B) estben a tarolt energia kikapcsolaskor jut a kimenetre illetve a
szort primer induktivitase ugyanugy mint elobb, visszamegy a tapba. 
Ebben az esetben szekunder oldali tarolora nincs szukseg.

Termeszetesen A)esetben legres nelkul, B)esetben megfeleloen meretezett
legressel kell dolgozni.

Erdekes kulonbseg van skin hatas szempontjabol is a ket eset kozott.  A
skin hatast transzformator eseteben jol lehet csokkenteni ugy, hogy a
primer es szekunder huzalokat egymas kozott helyezzuk el, legegyszeubben
valtott reteges tekercselessl. A huzalokban egyszerre folyik aram
megpedig ellenkezo iranyban ezert a magneses terek gyengitik egymast. A
B) esetben ugyanez nem mondhato el mivel a primer es szekunder aram
idoben szetvalik ezert ilyenkor nem erdemes a nehezebb tekercselessel
bajlodni.

Ha kerdezhetek is, tudja valaki, hogy mukodik a litze huzal ??
Tulajdonkeppen azt nem ertem, hogy amig parhuzamosan futnak a vezetekek,
ugyanolyan teret hoznak letre mintha tomor lenne. A vezetekkoteg
belsejeben, a vatozo magnese ter hatasar indukalt hurkok a vegeken
zarodnak tehat ezekben aram folyhat. Mindez addig igaz amig meg nem
csavarjuk. Szoval a kerdes az, a csavaras-e a litze mukodesenek alapja ?


Udv.
        Nemeth Tibor