Вплив геометрії одношарової обмотки індуктивного елемента на опір втрат
DOI:
https://doi.org/10.20535/S002134702301003XКлючові слова:
ультразвуковий діапазон частот, узгоджуючий фільтр, дросель, кінцево-елементне моделювання, ефект близькості, скін-ефект, опір втратАнотація
В роботі проаналізовано методики Доуела і Ферера обрахунку опору втрат обмоток дроселів, та визначено, що причиною їх похибки є нехтування впливом геометрії обмотки, бо задача вирішувалася на площині. Для перевірки досліджено вплив геометричних параметрів обмотки на розподіл струму у провідниках і на опір втрат. Розглянуто вплив геометрії одновиткової обмотки на опір втрат для провідників різних діаметрів та різних діаметрів обмоток. Визначено, що вплив геометрії обмотки на опір втрат значний (до 40%), та збільшується зі збільшенням діаметру провідника і частоти, та зменшенням діаметру витка. При моделюванні виявлено нерівномірність розподілу струму у провіднику, згорнутого у кільце, спричинену впливом самоефекту близькості. Досліджено вплив міжвиткової відстані для одношарової обмотки на його опір втрат. Виявлено, що вплив міжвиткового ефекту близькості суттєвий, та зростає зі зменшенням міжвиткової відстані. Причиною розбіжності з відомими методиками є нерівномірність розподілу струмів у крайніх та внутрішніх витках. Розглянуто особливості розподілу струмів у провідниках квадратного перерізу та еквівалентних за площею циліндричних провідників, представлених як прямі одиночні провідники, одиночні витки та одношарові обмотки. Визначено вплив форми провідника на розподіл струму і його густину.
Посилання
- C. Alexander, M. Sadiku. «Fundamentals of electric circuits». 3-d edition. McGraw-Hill, 2007, p. 211.
- : Marian K. Kazimierczuk. «High-frequency magnetic components». 2-d edition. John Wiley & Sons, Ltd, 2014, pр. 294 – 331.
- Gary Bocock. «Essential guide to power supplies». 1-d edition. XP Power, 2014, р.p. 35 – 36.
- Marian K. Kazimierczuk. «High-frequency magnetic components». 2-d edition. John Wiley & Sons, Ltd, 2014, р. 164.
- Kyle Jensen. «Liz wire: Practical design consideration for today`s high frequency application». Power Magnetics & High Frequency Workshop, May 12, 2020, р. 5.
- Сифоров В.И. «Радиоприемные устройства: Учебное пособие». - 5-е вид., перероб. - М.: Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1954. - с. 162.
- Gary Bocock. «Essential guide to power supplies». 1-d edition. XP Power, 2014, р.p. 1 – 12.
- Hojong Choi. «Pre-Matching circuit for high-frequency ultrasonic transducers». MDPI. Sensors. vol.22, no.22, 2022, pp.1 – 15.
- Сифоров В.И. «Радиоприемные устройства: Учебное пособие». - 5-е вид., перероб. - М.: Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1954. - с. 150 – 172.
- P. Dowell, «Effects of eddy currents in tramsformer winding», Proc. IEE., vol. 113, no.8, 1966, pp.1387-1394.
- J. Ferreira, «Improved analytical modeling of conductive losses in magnetic components», IEEE Transactions on power electronics, vol.9, no.1, 1994, pp.127-134.
- Johnson, Howard; Graham, Martin. «To understand skin effect, you must first understand how eddy currents operate...» . High-Speed Signal propagation Advanced Black Magic (3rd ed.). Prentice Hall, 2003, pp. 58–78.
- A. Ducluzaux, «Extra losses caused in high current conductors by skin and proximity effects», Cahier technique no. 83, Schneider Electric, 1983.
- Середін А.П., Мовчанюк А.В., «Аналіз методик та модифікація існуючих виразів для розрахунку опору втрат дроселів на ультразвукових частотах», Міжнародна науково-технічна конференція «Радіотехнічні поля, сигнали, апарати та системи», НТУУ «КПІ ім.. І. Сікорського», Київ, 2020, с. 52 – 55.
- Xi Nan; C. Sullivan. «An improved calculation of proximity-effect loss in high-frequency windings of round conductors», IEEE Power Electronic Specialists Conference, June 2003, pp.853-860.
- Narinder Kumar. «Comprehensive Physics for Class XII». New Delhi: Laxmi Publications, 2003, p. 282.
- Marian K. Kazimierczuk. «High-frequency magnetic components». 2-d edition. John Wiley & Sons, Ltd, 2014, р. 184.
