Самодельный ИБП

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@Nikolay_Po, Вот тут https://www.lz2gl.com/power-inverter-3kw/ в четвертом ряду фотки того, что я хочу реализовать.
Пять ферритовых колец (предположительно 63*38*25), сложенных вместе с тремя витками провода, который далее подключается к низковольтой обмотке БЖТ. И сильно похоже, что без зазоров. Во всяком случае автор о них ничего не упомянул.
Посчитать насыщение я, конечно, попробую. Но тут возникает вопрос, как потом при испытаниях определить входит ли сердечник в насыщение или нет?

 

@user343, К транзисторам прикручена фольга 0,2 мм, так что гнется она, транзисторы неподвижны.

 

Намотать тестовую обмотку и осциллографить с нее.

 

Вы упускаете детали.

1. Что должен сделать дроссель? Должен поглотить ВЧ-импульсы напряжения, сделав ток средним, на горизонте нескольких импульсов почти постоянным.
2. Можно ли избежать протекания постоянного тока через дроссель? Вроде бы достаточно включить полуобмотки плеч на один сердечник встречно постоянному току. Но в таком случае они окажутся включены встречно и для импульсов ВЧ. Вспомните, импульсы ВЧ, за исключением нуля синусоиды 50Гц имеют постоянное смещение в том же направлении, в котором должен течь ток. И если нейтрализовать постоянную составляющую, тем же образом будет нейтрализована работа дросселя и по ВЧ-импульсам. С точки зрения источника импульсов (моста или тяни-толкая) дроссель будет иметь нулевую индуктивность за счёт встречного включения обмоток. Поэтому обмотки должны быть включены последовательно, по ходу постоянной составляющей тока.
3. Исходя из п. 1 и п. 2, дроссель должен быть включён так, чтобы магнитные потоки полуобмоток суммировались как по постоянному току, так и по переменному. Поэтому расчёт дросселя нужно вести на полный постоянный ток (плюс ток пульсаций ВЧ, но он не должен быть большим, если делаем фильтр).
4. Учитывая большую постоянную составляющую тока дросселя (в общем, большой магнитный поток), дроссель должен быть с зазором.

 

Да, я слышал ещё, что этой тестовой обмоткой может быть пояс Роговского, https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%8F%D1%81_%D0%A0%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE
Опоясываете им ваше моточное изделие целиком по периметру, не пропуская в отверстия магнитопровода. Кольцо опоясываете по внешней стороне, по большому радиусу, броневой сердечник (Ш-образынй) - как их обматывают фольгой для экранирования в компьютерных БП. Единственное, что нельзя располагать пояс Роговского прямо напротив зазора, если в броневом сердечнике есть зазор по периметру, то пояс нужно сдвинуть выше или ниже зазора.
До тех пор, пока нет насыщения, магнитопровод замыкает в себе весь магнитный поток и пояс Роговского "не видит" тока обмоток. Как только магнитопровод начнёт входить в насыщение, его магнитная проницаемость падает почти до нуля и магнитное поле катушек начинает выходить вовне магнитопровода, как будто бы его нет. Пояс Роговского это поле регистрирует. На осциллографе вы увидите резкий подём "иголок", на порядки более высоких, чем обычные помехи при нормальной работе.

 

Не исключаю, что автор просто насовал того, что было под рукой. И это могли быть как сердечники с распределённым зазором (они без краски тоже могут быть тёмными, как феррит), так и обычные ферритовые. В случае обычных ферритовых без зазора, они будут наверняка насыщаться на рабочих токах, но на холостом ходу могут отлично работать не насыщаясь, вводя автора в заблуждение будто бы повышением КПД.
Предположим, что в инверторе по ссылке используются кольца материала №34 (по micrometals. com, серый+синий): "An inexpensive alternate to the -8 material for applications where high frequency core loss is not critical. Good linearity with high bias". По рассчёту в программе МикроМеталс неплохо сходится, я закладывал 140А постоянного тока, 57В импульсы (худший случай) и 8.6мкГн индуктивность (когда сглаживание уже есть примерно до 1/3 от полной амплитуды тока). При 6 кольцах материала -34 можно намотать 5 витков на кольцах типоразмера T184 (это 4.5см диаметром кольца). У автора на фото кольца меньше, но и витков не 5, а три (вроде). Поэтому насыщаться до 3000ВА не должны, тем более что материал не насыщается резко. Феррит сейчас не посчитаю, формул под рукой нет, а искать или вспоминать, выводить заново - лень. Но уверен, что при таком количестве витков, кольца должны насыщаться при работе под нагрузкой.
Учитывая большую паразитную индуктивность НЧ-трансформатора, в насыщении сердечников нет особого вреда. Просто на больших токах этих колец как бы нет.

 

P. S. посмотрел схему в PDF там же, наряду с фото. На дросселях указано 75мкГн 2кВт. Если индуктивность такая, как указано, витки и размеры соответствуют фото, у меня нет сомнений, кольца насыщаются. Автор снизил ток холостого хода, не выиграв в КПД под нагрузкой, но и не сильно проиграв, так как насыщенные кольца не работают и энергию не рассеивают.
Если посмотреть на разводку драйвера, не сказал бы, что автор этого 3кВА инвертора большой профессионал. Так что и с кольцами мог не сильно заморачиваться. Подкинул, проверил - стало лучше на ХХ, под нагрузкой нет проблем - так и оставил.

 

Вообще-то они при перемагничивании очень даже рассеивают, но тут перемагничивание раз 10мс, как бы и нет проблемы.

 

Всё-таки я погорячился по поводу компетентности автора 3кВА инвертора выше.
Пораскинув мозгами, прихожу к выводу, что всё равно индуктивность НЧ-трансформатора выходит значительной и "переплюнуть" её силовыми дросселями с разумными габаритами и потерями не выйдет. И вариант оставить насыщающиеся дроссельки чуть ли не единственный полезный.
Сделать полноценный фильтр до трансформатора очень сложно. Если ставить силовые дроссели, они не подавят пульсации на 100%, так как для этого им нужно иметь индуктивность много больше значительной индуктивности рассеяния НЧ-трансформатора, а значит, огромные размеры из-за больших токов. Поэтому пульсации тока останутся и таки будут попадать в НЧ-трансформатор. КПД с силовыми дросселями, вероятно, вырастет, но потери ВЧ в НЧ трансформаторе останутся. Чтобы их исключить, нужна дополнительная фильтрация конденсаторами. Но конденсаторы в чистом виде будут "звенеть". Устранить звон можно снабберами, но снабберы - это те же потери.
В общем, требуется кропотливые расчёты, моделирования и тесты. Возможно, есть способы рекуперировать "звон" обратно в питание мостов, но для этого лучше использовать не диоды, а синхронные выпрямители. Снежный ком...

 

По нагреву и прикидочным расчётам. В программе Старичка51 потери в малом числе колец 39-52 Вт (при пропускаемом киловатте) или вообще отвергаются плохие материалы типа МП-140, если их не 10 шт. сложено вместе.
Параметры корректора коэфф-та мощности брал "от балды", лишь бы ток был подходящим.

Xtender-ы, мапы и т. д. ставят же, можно "слизать" число и цвет колец.

покупайте новосибирское?
А при ВЧ преобразовании нужно два набора ключей и безглючных защит на полную мощность.

 

@Nikolay_Po, Там у него феррит, в комментх пишет.
Т. е. подводя итог обсуждению я делаю такой вывод: при натурных испытаниях необходимо сделать два теста. Первый - снять осцилограмму на ХХ и второй - на номинальной нагрузке.
Если картинки сильно не отличаются, то всё ок, если при номинальной нагрузке лезут 23 кГц, (а это хорошо будет видно) сердечник насыщается.
К высоковольтной обмотке транса никаких фильтров при этом не подключать, чтобы они не искажали картинку.
Да, и никаких кондеров никуда тоже не подключать.

 

Я не это имел ввиду, а то, что большой объём работы нужен, чтобы пройти всё самому. Предложение "слизать" с этой точки зрения весьма разумно. Я не любитель работать с железками, в смысле, точать макеты, когда под рукой нет всего необходимого в нужных количествах. Для меня собирать реальные схемы почти всегда было большой трудностью. То того не хватает, то сего. Решать, как это прикрепить, как развести. В итоге жизнь заставила заниматься другими "полезными" делами. Сейчас остаётся только теоретизировать и покупать готовое.

 

Сие не совсем корректно.
Если б это было правдой, то встречно намотанные дроссели в китайских компьютерных БП не имели б смысла. А их ставят, очевидно - они работают.

 

Они работают совсем в другой части схемы, совсем в другом режиме и имеют совсем другое назначение. У них НЧ составляющая в противофазе, а ВЧ синфазна. Это ЭМС фильтры, классические.

 

А как придумать неклассический ЭМС фильтр для нашего случая? Пусть это будет мини-трансформатор, нагруженный на вспомогательную ёмкость.
Чтобы ВЧ не пропускал, а от НЧ не насыщался, и не имея >200г феррита в составе.