Программы расчета трансформаторов и дросселей

[mikaleus]

Для определения проницаемости нужно мотать однослойную обмотку виток-к-витку по внутреннему диаметру, по всему периметру, проводом 0.14-0.2 мм диаметром, чтобы удобнее было считать витки. Вот тогда можно пытаться определять магнитную проницаемость. Резонансным методом не следует измерять. С генератора подать напряжение через резистор, так чтобы расчётное значение напряженности поля не превышало 50А/м (число витков умножаем на ток в амперах и делим на среднюю длину магнитной линии в метрах). С учётом частотных свойств материала не следует частоту делать выше 400 Гц (фирменные аппараты очень часто используют эту или близкую к ней частоту). Напряжение, которое падает на катушке имеет фазовый сдвиг по отношению к входному. Можно посчитать... индуктивность, ток и т.д. и далее проницаемость материала. Скорее всего это 10000 феррит

[zoog]

Вот тогда можно пытаться определять магнитную проницаемость.

Это для лабораторной точности - а реальные обмотки будут на разном расстоянии от сердечника + у ферритов собственный разброс как у электролитов.
++ так индуктивность получим немного меньше, а не на порядок-другой больше.

Резонансным методом не следует измерять. С генератора подать напряжение через резистор, так чтобы расчётное значение напряженности поля не превышало 50А/м (число витков умножаем на ток в амперах и делим на среднюю длину магнитной линии в метрах). С учётом частотных свойств материала не следует частоту делать выше 400 Гц (фирменные аппараты очень часто используют эту или близкую к ней частоту). Напряжение, которое падает на катушке имеет фазовый сдвиг по отношению к входному. Можно посчитать... индуктивность, ток и т.д. и далее проницаемость материала. Скорее всего это 10000 феррит

Не вижу аргументации. Проницаемость от частоты если и зависит - то только в лабороторных масштабах; при работе там будет под 100кГц; в моём измерителе было 850Гц.

[mikaleus]

Проницаемость от частоты если и зависит - то только в лабороторных масштабах

Это не правильное утверждение. Проницаемость зависит от частоты очень сильно. Также зависит и гистерезис и тангенс угла потерь.

у ферритов собственный разброс как у электролитов

В ферритах даже китайского производства начальный разброс ±25%. Температурная зависимость гораздо сильнее. И определение магнитной проницаемости необходимо для оценки материала и пригодности для определённой сферы его использования

[zoog]

Проницаемость зависит от частоты очень сильно. Также зависит и гистерезис и тангенс угла потерь.

Вы эту картинку имеете в виду:

?
У нас речь идёт о частотах измерения - 100-1000-10000Гц, а не о мегагерцах.

В ферритах даже китайского производства начальный разброс ±25%.

В ферритах даже японского производителя - ±25%) Так что не в тему.

Температурная зависимость гораздо сильнее.

Ага, на 100К изменение аж 0,04%

[zoog]

Намотал 2*6витков, подал меандр с пуш-пула простенького, довёл до границы насыщения (весьма резкое, 20% прироста напряжения дают х4 ток; у пермаллоев вроде насыщение относительно мягкое, судя по советскому справочнику радиолюбителя начала 80-х) - 30кГц, питание 10В, размах тока 0,2Апп. Индуктивность посчитал - 750мкГн (по программе такое же кольцо из 2000НМ имеет 75мкГн). То есть реальная проницаемость порядка 20000? Странно, вроде на рабочем участке проницаемость наоборот немного нарастает.
Потом выставил 100кГц, питание 17В - кольцо практически без обмотки нагрелось на 20..25° за 10 минут, на 13В - градусов на 5.
Ну шьтошь, индуктивность высокая, но она же и не даст уменьшить число витков - просто чуть меньше потери от тока намагничивания.

[mikaleus]

Так у Вас действительно кольцо с номиналом 10000, а может и 15000. Там проницаемость может достигать 20К с гаком.
Картинка, которую Вы привели об этом, но для разных материалов координата частоты разная. При измерении резонансным способом, подачей треугольного тока и измерения напряжения существенную роль играет комплексная магнитная проницаемость √(μ'²+μ"²), при этом результирующее значение при получении индуктивности соответствует модулю комплексного числа. Мостовой метод на синусоидальном токе позволяет фактически разделить комплексные составляющие в виде модуля и угла, а оттуда пересчитать на действительную и мнимую составляющие.
Кроме того, в приведенном Вами примере график идёт с частоты 10000 кГц...
По поводу температуры, то где Вы взяли 0.04%?
Вообще-то начальная магнитная проницаемость изменяется более чем в три раза при изменении температуры от -50°С до температуры Кюри.

[zoog]

Так у Вас действительно кольцо с номиналом 10000, а может и 15000. Там проницаемость может достигать 20К с гаком.

Ой сомневаюсь.
1) такие ферриты буржуи афаик не делают, не в силовой технике (с разбора которой было взято).
2) частотные свойства там таковы, что 5кГц синуса едва держат, не то что 100к меандра.
3) Разброс там ну мож +50%, а никак не +100 или +600.

Картинка, которую Вы привели об этом, но для разных материалов координата частоты разная

И Вы утверждаете, что эта зависимость может влиять при измерениях??

При измерении резонансным способом, подачей треугольного тока и измерения напряжения существенную роль играет комплексная магнитная проницаемость √(μ'²+μ"²),

На частотах х0,01..0,1 от максимальной мнимая составляющая составляет менее 1%.

Мостовой метод на синусоидальном токе позволяет фактически разделить комплексные составляющие в виде модуля и угла, а оттуда пересчитать на действительную и мнимую составляющие.

И это измеряют обычные измерители за пределами научных лабораторий? мне кажется, Вы издеваетесь.

Кроме того, в приведенном Вами примере график идёт с частоты 10000 кГц...

Очевидно, до этой частоты вообще ничего интересного.

По поводу температуры, то где Вы взяли 0.04%?

[mikaleus]

такие ферриты буржуи афаик не делают, не в силовой технике
частотные свойства там таковы, что 5кГц синуса едва держат, не то что 100к меандра.

если не держат 5 кГц синуса, то это точно не силовой феррит, а сигнальный (может быть с 10-20К).

эта зависимость может влиять при измерениях

При измерениях на частотах может. Мало того, при измерении индуктивности RLC-meter (синусоидальный сигнал 100-120-1К-10К-100К) измерение не мостовое, а методом комплексного сопротивления (фазовый сдвиг и амплитуда) это очень заметно, даже при разных амплитудах тока возбуждения...

измеряют обычные измерители за пределами научных лабораторий? мне кажется, Вы издеваетесь.

Вообще-то мостовые измерители были в качестве измерителей в моей ДОМАШНЕЙ лаборатории ещё, когда я был старшеклассником. Эта штука была на лампах (из старой книжки) и детали искал по свалкам радиодеталей. Нормировать помогли в кружке и потом в политехническом институте, в лаборатории которого я работал между 9 и 10 классом летом... Так что методика измерений зависит только от Вашего желания иметь нечто подобное.
Хотя сейчас микропроцессорный от батареек RLC-meter с АлиЭкспресса работает не хуже и с приемлемой точностью по отношению к профессиональным приборам. Тестер с измерителем индуктивности - это тестер и ничего более.

По поводу температуры,

Теперь разберём параметр, который Вы привели.
Пишу текст в соответствии с тем, как это излагается, например, Soft ferrites and accessories. 2002 Data Handbook. Ferroxcube. в разделе Introduction. Моё изложение, но если есть желание можете найти подобный материал в других вводных даже китайских фирм.

Температурная зависимость проницаемости.

Проницаемость феррита является функцией температуры, которая в общем растёт с ростом температуры до максимального значения и затем резко падает до значения 1. Температура, при которой достигается это состояние, называется температурой Кюри (Tc).
Типовые графики зависимости даются в разделе данных материалов.

Для применений в фильтрах, температурная зависимость проницаемости есть очень важный параметр. Катушка фильтра должна быть разработана таким образом, чтобы в сочетании с высококачественным конденсатором был получен LC-фильтр с хорошей температурной стабильностью.

Температурный коэффициент TC проницаемости определяется как:

TC=( [(μi)T2 - (μi)T1] / (μi)T1]) х [1/(T2 - T1)]

Для магнитный цепей с зазором влияние температурной зависимости проницаемости уменьшается на множитель μe/μi. Следовательно:
TCgap = ( μe / (μi)T1 ) х ( [ (μi)T2 - (μi)T1] / (μi)²T2) х [1/(T2-T1)] = μe x αF
Таким образом αF определяется как:
α[I]F[/I= ( [ (μi)T2 - (μi)T1] / (μi)²T2) х [1/(T2-T1)]
Или, точнее, если изменение проницаемости на указанной площади достаточно велико:
α[I]F[/I= ( [ (μi)T2 - (μi)T1] / (μi)T2 x μi)T1) х [1/(T2-T1)]
Температурный коэффициент для нескольких температурных зависимостей для марок ферритов, предназначенных для фильтров, указан в спецификации материала. Этот коэффициент предлагает простой способ расчёта температурного коэффициента любой катушки, изготовленной из этих ферритов.
Обратите внимание, что αF это не температурный коэффициент проницаемости материала. Для получение температурного коэффициента необходимо умножить его на эффективную магнитную проницаемость сердечника.
Для кольца этот параметр фактически равен (μi).
Для материалов со средней магнитной проницаемостью на графике температурной зависимости есть полочка или даже участок с отрицательным изменением проницаемости с ростом температуры.
Следует отметить, что приведенные Вами материалы N27 N87 имеют полочки в диапазоне средних температур, но их диапазон температур, где определён αF достаточно узок всего +25°С - +55°С. И даже в этом температурном диапазонеαF=3•2000•(1/1000000) (1/К)=6/1000 (1/K)=0.6% (1/K). И опять же в узком температурном диапазоне +25°С +55°С даёт 18%.
Есть специально разработанные ферриты, например, 3D3 от ferroxcube для фильтров - там спецификация от 25°С до 70°С и нормируется этот параметр (1.5±1) ppm/K.

Как-то так....

[zoog]

если не держат 5 кГц синуса, то это точно не силовой феррит, а сигнальный (может быть с 10-20К).

Да, силовые максимум на 2000 афаик. Больше - нет смысла, меньше - нет выгоды.

Мало того, при измерении индуктивности RLC-meter (синусоидальный сигнал 100-120-1К-10К-100К) измерение не мостовое, а методом комплексного сопротивления (фазовый сдвиг и амплитуда) это очень заметно, даже при разных амплитудах тока возбуждения...

И насколько? От частоты вроде % на 5..10.

Вообще-то мостовые измерители были в качестве измерителей в моей ДОМАШНЕЙ лаборатории ещё, когда я был старшеклассником.

И он мерил раздельно реально мнимую и реальную части проницаемости?) Так-то мост - один из примитивнейших методов.

Обратите внимание, что αF это не температурный коэффициент проницаемости материала.

О, буржуины тоже умеют для шпионов писать) Спасибо.

[mikaleus]

он мерил раздельно реально мнимую и реальную части проницаемости?

Нет, конечно, это достигается пересчётом (да и предназначение не только ферриты, но прежде всего трансформаторы звуковые).

От частоты вроде % на 5..10.

зависит от материала. Завтра-послезавтра повторю на работе с 10000 и 400 (или 1000 сейчас не помню, лет 20 назад была даже характеристика полная на феррит)