Prąd nasycenia mojego induktora nie zgadza się z wzorami

Uzwojełem swój pierwszy induktor i zweryfikowałem indukcyjność 2 metodami.

Jednak gdy testuję jego prąd nasycenia, jest on znacznie niższy niż formuła dała mi:

(jednostki: wolty, mikrosekundy, mm², zwoje)$B_{peak} = \dfrac{V\cdot T_{on}}{A_e\cdot N}$

Ustawiam na 0,2 Tesli i używam materiału N87 w moim rdzeniu.$B_{peak}$

Przyznaję, że moje uzwojenia były niechlujne, ale poza tym nie jestem pewien, co mogłoby spowodować tak niski prąd nasycenia. To spowodowało, że mój konwerter boostów wysadzał się za każdym razem.

Oto mój obwód testowy do pomiaru zarówno prądu nasycenia, w którym zwiększam szerokość impulsu, aż do nasycenia, a także używam do pomiaru indukcyjności metody 2.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

1. N87 jest prostym materiałem ferrytowym, a nie rozproszoną szczeliną powietrzną, jak materiały typu proszkowego żelaza. To, że jest w formie toroidalnej, nie oznacza, że ​​jest to materiał o rozproszonej szczelinie - N87 w toroidie będzie nasycał się tak samo jak N87 w rdzeniu E. Nie ma nic złego w stosowaniu prostego ferrytu jako induktora doładowania, o ile go rozdzielisz (więcej na ten temat później). Fakt, że ma formę toroidalną, oznacza, że ​​nie możesz go rozdzielić. Możesz przełączyć się na Kool-Mu, jeśli chcesz trzymać się kształtu toroidalnego.

2. $A_L$$A_L$

3. Cewki indukcyjne przenoszą zarówno prąd magnesujący, jak i energię dla obciążenia (które będzie magazynowane magnetycznie i dostarczane w czasie wyłączenia). Gdy przetwornica zacznie działać w trybie ciągłego przewodzenia (gdy prąd cewki indukcyjnej nigdy nie spadnie do zera), jest jeszcze gorzej ponieważ zaczynasz działać na krzywej BH, która nie resetuje się do zera. (Bmax wciąż jest Bmax, ale teraz masz przesunięcie DC, na którym jeździ Bpeak.) Z tych powodów cewka indukcyjna potrzebuje przerwy powietrznej - rdzeń nie byłby w stanie obsłużyć żadnego znaczącego prądu DC bez nasycenia w przeciwnym razie.

4. Nie jestem pewien, czy rozumiem twój obwód testowy. Oba końce cewki indukcyjnej są zasadniczo zaciśnięte na 5 V, co oznacza, że ​​dwa kondensatory (C1 i C2) nie przyczyniają się do symulacji. Jeśli Twój prawdziwy konwerter boostów jest ustawiony w ten sposób, nie jest to konwerter boostów i nigdy nie będzie działał. L1 musi uwolnić zgromadzoną energię przez D1 do obciążenia, co nigdy nie może się zdarzyć, gdy D1 i ładunek są podłączone, jak pokazano. Jedyne połączenie między wejściem a wyjściem musi być wykonane przez L1 i D1. Umieściłbym również R1 w źródle Q1 i wykonałbym pojedynczy pomiar odniesienia do ziemi zamiast konstrukcji matematycznej. (L1 nasyca się tylko, gdy Q1 jest włączony, więc pomiar go, gdy Q1 jest wyłączony, nie ma znaczenia).

Odpowiedź zmieniona na odpowiadającą zmienionemu pytaniu

Ta odpowiedź została zredagowana, ponieważ zmieniono temat pytania. Moja pierwotna odpowiedź jest nadal poniżej, ponieważ dotyczyła pierwotnego pytania.

W dowolnym cewce indukcyjnej B (gęstość strumienia magnetycznego) i H (siła pola magnetycznego) tworzą krzywą BH iz tej krzywej widać, że B nie rośnie liniowo z H - nazywa się to nasyceniem:

H jest siłą napędową amperokrętów za wytwarzaniem strumienia i jest zwymiarowana w jednostkach ampera na metr. Jego formuła jest następująca:

$\frac{I N}{l_e}$$l_e$$l_e$$\pi$

B, gęstość strumienia jest związana z H we wzorze:

$\frac{B}{H} = \mu_0 \mu_r$

$\mu_o$$\mu_r$$4\pi\times10^{-7}$

Tak więc, jeśli wiesz, jakie są twoje obecne wartości szczytowe (lub oczekuje się tego) i wiesz, ile masz zwojów (i jakiego materiału i wielkości rdzenia używasz), możesz obliczyć B, gęstość strumienia.

$l_e$

$H = \frac{0.077 \times 51}{0.05415} = 72.5$

Jeśli podłączymy to do wzoru B / H i użyjemy względnej przepuszczalności (2200) z kart danych N87, otrzymamy:

$B = 4\pi\times10^{-7}\times 72.5\times 2200$

Może to oznaczać tylko, że rdzeń jest nasycony, ponieważ:

• Nie cała energia magnetyczna została usunięta do czasu ponownego pulsowania cewki indukcyjnej
• Strumień remanencji + nowy strumień (impuls) powoduje nasycenie (patrz wykres krzywej BH)
• Z jakiegokolwiek powodu do induktora przepływa więcej prądu
• Jak się wydaje, ferryt nie jest N87

Osobiście spojrzałbym na gęstość strumienia Remanence, aby zobaczyć, jak wysoka może być. Właśnie rzuciłem okiem, a siła pola koercyjnego w specyfikacji dla N87 wynosi 21 A / m. Ponieważ nie pozbywasz się strumienia Remanence, istnieje równoważne natężenie pola magnetycznego wynoszące 21 A / m, co dodaje 72,5 A / m, które stosujesz, co oznacza, że ​​faktycznie stosujesz 93,5 A / m, a to skutkuje gęstością strumienia wynoszącą bardziej jak 260mT.

$A_L$ może być 25% niski) mogą one być wystarczająco dużo powodów, aby uwzględnić problemu.

$0.077\times\sqrt{2}$

Oryginalna odpowiedź

Poniżej wzięto z komentarza OP, a moje wyjaśnienie poniżej wyjaśnia, w jaki sposób jego metoda jest wadliwa:

Najpierw użyłem rezystora 1,5 kΩ szeregowo z cewką 6,8 mH i zweryfikowałem połowę amplitudy przy ~ 61 kHz fali sinusoidalnej 1vpp

$X_L$$\frac{1500}{2\Pi F}$

W rzeczywistości, jeśli na cewce znajduje się 1Vp-p, nastąpi to wtedy, gdy reaktancja będzie większa niż 1060 omów, a przy 61 kHz - wtedy, gdy L = 2,8 mH.

$T_{ON}$