Форум » Модели » Прошу помощи с нагрузочной характеристикой модели трансформатора. » Ответить

Прошу помощи с нагрузочной характеристикой модели трансформатора.

Alexkamur: Здравствуйте. С практическими радиолюбительскими целями мне потребовалось смоделировать реальный трансформатор. Почитав форум я исполнил его в виде двух связанных катушек с сердечником. Рассчитал индуктивности, установил коэффициент связи 0,998(качественный тор),добавил резисторы равные активному сопротивлению обмоток. Но выяснилось несовпадение нагрузочной характеристики реального трансформатора и модели. График напряжение / ток реального трансформатора резко нелинеен , а график модели линеен, что вносит значительную ошибку в реальной конструкции. Существуют ли методы приблизить модельную характеристику к реальной?

Ответов - 12

qaki: Alexkamur пишет: Существуют ли методы приблизить модельную характеристику к реальной? Увы, но проблема несоответствия результатов моделирования силовых трансформаторов для мощных инверторов фактическим параметрам девайса действительно существует. По собственному опыту убедился в том, что испытания, казалось бы тщательно смоделированного устройства, порой завершались могучим взрывом ключей и даже разрушением сердечника. Причина скорее всего в несовершенстве модели трансформатора с ферромагнитным сердечником, используемой в Микрокапе. Она практически не реагирует на изменение коэффициента связи между обмотками, а форма петли гистерезиса для частных циклов, с которыми работают реальные устройства далека от истинной. Если есть такая возможность, выбирайте параметры трансформатора таким образом, чтобы предельное значение индукции не превышало 20-25% от насыщения. Тогда оказывается более или менее справедливым линейное приближение и можно отказаться от использования модели с сердечником, заменив ее простейшими связанными катушками. Величину индуктивности обмоток и коэффициент связи между ними желательно определить экспериментально на прототипе трансформатора.

Alexkamur: Спасибо за ответ. Но к сожалению я был неправильно понят, видимо невнятно изложил задачу. Я не настолько продвинут, чтобы проектировать импульсные высокочастотные преобразователи. Речь шла об обыкновенном 50 Герц трансформаторе в виде тора. Проблема в том ,что при больших токах нагрузки трансформатор выдает значительно меньшее напряжение , чем его модель. Сняв зависимость напряжение/ ток реального трансформатора я увидел, что она нелинейна, снял эту же зависимость в micro-cap на модели. Она оказалась линейный. Вероятно, это и вызвало расхождение результатов моделирования и макетирования. Трансформатор используется при кратковременных перегрузках по току. В связи с этим и был задан вопрос про приближение характеристик модели к реальному трансформатору. По моему мнению неучтённая петля гистерезиса здесь роли не играет. Поскольку не имею соответствующего образования могу ошибаться

qaki: Alexkamur пишет: Речь шла об обыкновенном 50 Герц трансформаторе в виде тора. Сколько я понимаю, у Вас трансформатор с ленточным сердечником. Если это не секрет, то нужны подробности, в частности размеры сердечника, рабочее напряжение и ток ХХ первички, напряжение КЗ, материал ленты, количество витков. Форма петли гистерезиса имеет значение, поскольку есть материалы с прямоугольной петлей, которые легко влетают в насыщение, и ток во вторичке перестает расти. Такие материалы есть в коллекции Микрокапа и скорее всего можно подобрать аналог Вашему.

Alexkamur: Признаюсь, что напряжение короткого замыкания я не измерял. Просто потому, что куда это напряжение применить не имею представления. Ситуация осложняется тем, что трансформатор изготовлен , как сетевой, промышленным способом предприятием ВПК, пропитан компаундом и определить материал ленты магнитопровода, число витков обмоток не представляется возможным. Техническая документация недоступна. Мощность была определена весьма приблизительно в 30 ватт . Так скажем ,интуитивно))))). К сожалению радиолюбители вынуждены применять то что есть.))) На форуме вычитал, что в библиотеке micro-cap 9 нет стальных магнитопроводов. Поэтому попытался моделировать трансформатор в виде двух индуктивно связанных катушек с сердечником "К". Это мой второй опыт использования микрокап, Поэтому прошу не судить строго Если сделал что-то не так. В связи с вышесказанным вопрос- есть ли смысл замерять напряжение короткого замыкания и приводить прочие данные трансформатора? Или данных, которые возможно получить в этом случае в домашних условиях, всё равно не хватит? PS Для понимания Вами моего уровня осведомленности в данной теме сообщаю,что электроникой начал интересоваться выйдя на пенсию.Теперь убиваю время пытаясь из разного хлама что нибудь спаять и в перерывах изучая закон Ома))). Так что,возможно,Вам не стоит тратить время на образование неофита)))

Aml: Первое, с чего бы я начал, это помимо добавил активного сопротивления обмоток еще и индуктивность рассеяния. Как я понимаю, интересует характеристика в районе предельных токов трансформатора. Индуктивность там уже может влиять.

qaki: Alexkamur пишет: электроникой начал интересоваться выйдя на пенсию. Самое оно! Иначе придут всякие альц-геймеры, деменции и прочие проявления старческого маразма. Начните с того, что определите индуктивность обмотки, которую Вы считаете первичной. Это даст возможность рассчитать ток намагничивания при подаче на на нее 220 В 50 Гц. По идее он не должен превышать нескольких десятков мА. Закоротите вторичку и измерьте индуктивность рассеяния, приведенную к первичке. По этим двум значениям Вы можете определить реальный коэффициент связи между обмотками. Наконец измерьте индуктивность вторички. Теперь у Вас есть все параметры для построения более или менее достоверной линейной модели Вашего трансформатора. Далее нужно разобраться с сердечником. Но об этом потом.

Alexkamur: Здравствуйте. Судя по всему, готового решения проблемки не существует. Добавление к модели индуктивности последовательно с резистором изображающим активное сопротивление вторичной обмотки приводит только к изменению наклона характеристики. Но не делает ее нелинейной. Поскольку данные использованного мной трансформатора неизвестны, а сам трансформатор уже установлен в зарядное устройство для шуруповерта и пытается импульсами заряжать убитый аккумулятор)) предлагаю разобраться в вопросе в общем случае. Для примера сниму все возможные данные с имеющегося у меня трансформатора тн-61 , про который хоть что-то известно. По готовности выложу данные и методику измерений и расчётов ( возможны казусы) . По завершении попробую создать его модель и снять характеристики модели.

qaki: Alexkamur пишет: Судя по всему, готового решения проблемки не существует. Для начала внятно сформулируйте целевую функцию Вашей работы. Судя по отдельным фразам, Вы пытаетесь восстановить импульсной зарядкой дохлый аккумулятор для "шурика". На эту тему можно найти немало измышлений на сайте "Шыза". Но результат, как мне кажется, почти всегда отрицательный. Что касается накального трансформатора ТН-61-220-50, то все его характеристики известны и разрабатывался он серьезными мужиками из НИИ радиокомпонентов для серийного производства. Относительно Вашего малогабаритного транса на тороиде можно предположить, что скорее всего это девайс для работы с питающим напряжением повышенной частоты 115 В или 220 В 400 Гц или даже 220В 2400 Гц. Последние выпускались полностью залитые эпоксидным компаундом и имели вид невысоких цилиндров с выводами. Делать трансы на тороидах для 50 Гц особого смысла не было. Моделирование транса ТН-61 едва ли даст что-то новое, кроме того, что расписано во всех учебниках электротехники. А вот с Вашим тороидом и зарядной схемкой есть над чем почесать репу.

Alexkamur: Микрокап реабилитирован! Здравствуйте. Закончил измерение характеристик трансформатора тн-61,расчёт индуктивностей обмоток , создание его модели и снятие характеристик модели при нагружении ее такими же резисторами, какими нагружал реальный трансформатор при снятие характеристики напряжение / ток. Выходное напряжение модели трансформатора , при токах нагрузки от 0 до 200% от номинального совпало с аналогичными реального трансформатора с точностью около 1%. Расхождение наблюдалось только в режиме близком к короткому замыканию вторичной обмотки. Я намерил 113 ампер , модель выдает 90. В виду невозможности точного измерения сопротивления проводов , использованных для соединения с шунтом, считаю результат моделирования не просто хорошим, а идеальным)))). Вывод 1-- тороидальный трансформатор ,с которого все началось, не оптимизирован для работы в сети 220 вольт. Поэтому придётся смириться с печальными результатами его моделирования. Вывод 2-- Слава micro-cap и пророкам его,Амелину С.А. и Амелиной М.А. К сожалению, Библия, которую они написали, явно не рассчитана на начинающих.Поэтому нам,дилетантам,трудновато ее разуметь)). Благодарю за помощь и поддержку, проблемы , как оказалось, не существует. Ее вызвал неизвестно кем и для чего намотанный трансформатор с удивительными характеристиками. А модель стандартного трансформатора ведет себя совершенно адекватно реальному трансформатору....

Alexkamur: Да,чуть не забыл отчитаться по проекту "Аккумулятор шуруповерта".qaki, Вы оказались правы,попытка восстановления закончилась печально.Элементы раздуло,электролит потек,акк выброшен. Вывод--не все режимы зарядки одинаково полезны))))...

locik: "Вывод 1-- тороидальный трансформатор ,с которого все началось, не оптимизирован для работы в сети 220 вольт. Поэтому придётся смириться с печальными результатами его моделирования." Alexkamur , интересно сердечник вы всё же добавили или нет? без него результаты вообще далеки от истины.

Alexkamur: Нет. ТН61 в моей модели выглядит так-источник син напряжения амплитудой 310в с последовательным резистором 1,8 ом(измерил приведенное сопротивление сети).Это изображает розетку)) К ней подключен резистор 4,3ом(измеренное сопротивление первичной обмотки) и индуктивность 7.95Гн(первичная обмотка).Четыре вторичных обмотки по 0,00745Гн с последовательно включенными резисторами по 0,0365 ом(измерено сопротивление втооричек и усреднено) включены последовательно и как на реальном трансформаторе ,измерение напряжения проводились с них. После расчета идуктивностей подогнал их по току хх-первичную(88ма),по напряжению хх(26,8в)-вторичную,так как значения немного не совпадали с экспериментально измеренными.Все пять катушек индуктивно связанны сердечником "К" ,без указания материала магнитопровода.Коэф связи выбран 0,997. Результат-практически идеальное совпадение напряжения вторичной обмотки в зависимости от тока нагрузки. Пример- Rн=3 ома,(ток8,2а) ,измеренно на реальном тр-24,8/24,9 от и до скачет)))) ,модель выдала 24,82....Погрешность-0,3%,куда уж лучше то? В остальных 5ти точках-до 1%.При КЗ вторички на шунт 45мв погрешность увеличилась до 25%,но та мне пришлось придумать сопротивление проводов,тк измерить нечем такие величины,а считать по сечению было лень,да и в таком режиме использовать трансформатор я не планирую))))). По этой же методике я пробовал создать модель и тора,но поведение модели не совпало с реальностью.Это несовпадение и вызвало мой первый вопрос.Я подозревал,что микрокап ,обсчитывая модель ,выдает слишком большие погрешности.Но,как выяснилось на пробном моделировании тн61,виноват не микрокап,а трансформатор.Вероятно,в нем применен какой то неведомый сердечник )))) Прилепил бы картинку,но не знаю как....



полная версия страницы