Enerji depolaması için geri dönüş hava boşluğu neden gereklidir?

Neden bu kadar çok kaynak “bir geri dönüş transformatörü enerji depoladığından, bir hava boşluğuna ihtiyaç duyulduğundan” satır boyunca bir şey söylüyor? Bu mantığı ders kitaplarında ve uygulama notlarında gördüm.

Hava boşluklarının enerji depolayamayacağını düşündüm ve bir geri dönüş transformatörünün endüktansıyla enerji depoladığını ve bir hava boşluğunun endüktansı azalttığını düşündüm, böylece bir indüktörün / geri dönüşün enerji depolama yeteneğini de azalttığını düşünürdüm.

Nerede kafam karıştı?

İleri topoloji transformatörünün aksine (birincil ve ikincil sargıların aynı anda iletken olduğu yerlerde), geri dönüş transformatörü birincil anahtar sırasında enerjiyi depolamalı ve birincil anahtar kapanma zamanı sırasında yüke teslim etmelidir.

Bir ileri topoloji transformatörünün herhangi bir boşluğa ihtiyacı yoktur, çünkü pik akı yoğunluğu sadece uygulanan volt-saniyelerin bir fonksiyonudur; trafodan 'iletilen' güç bir değişken değildir (görev döngüsü üzerindeki etkisi dışında). Çekirdeği histerezis döngüsü boyunca hareket ettiren sadece mıknatıslama akımıdır, bu da her şey iyi tasarlanmışsa herhangi bir doygunluk riski oluşturmaz, çünkü birincil ve ikincil amper dönüşleri birbirini iptal eder.

Bir geri dönüş transformatörünün ileri bir dönüştürücünün amper dönüşü iptal avantajı yoktur, bu nedenle birincil enerjisinin tamamı çekirdeği histerezis eğrisinin üstüne taşır. Hava boşluğu histerezis eğrisini düzleştirir ve çekirdeğin geçirgenliğini azaltarak daha fazla enerji kullanımına izin verir. Boşluğa kıyasla istediğiniz endüktansı elde etmek için elbette daha fazla dönüş eklemeniz gerekecek, ancak çekirdek doygunluğundan kaçınacaksınız.$\frac{1}{2}LI^2$

Buradaki kilit nokta, hava boşluğu olmadan bir indüktörün içinden herhangi bir akım koymaya çalışırsanız doyurulmasıdır, böylece endüktans düşer ve herhangi bir enerji depolayamazsınız.

"Geri Dönüş Trafosu" terimi biraz yanıltıcıdır ve bunu bir transformatörden ziyade birleştirilmiş indüktörler olarak düşünmek daha yararlıdır, çünkü geleneksel bir transformatör enerjisi ile eylem oldukça farklıdır ve aynı zamanda sekonderden sekonder dışına çıkar. enerji depolamaz. Bir "Geri Dönüş" ile transformatör enerjisi önce depolanır ve sonra serbest bırakılır.

İndüktörler hakkında bildiğimiz bazı şeyleri almak

$$v = L \frac{di}{dt} = N A \frac {dB}{dt}$$

V voltaj, i akım, N dönüş, B akı yoğunluğu ve A etkili manyetik alandır.

Ayrıca

$$H = \frac {N \ i}{l} \Rightarrow i = \frac {H \ l}{N}$$

burada H manyetik alan kuvveti, N dönüş ve l manyetik yol uzunluğu

Sonunda geçirgenlik

$$\mu = \frac {B}{H} \Rightarrow H = \frac {B}{\mu}$$

Böylece

$$i = \frac{B \ l}{\mu \ N}$$

Şimdi Enerjiyi hesaplayabiliriz

$$\begin{align} Energy & = \int{i \ v} \ dt\\ & = \int{\left( \frac{B \ l}{\mu \ N} \right) \ \left( N A \frac {dB}{dt} \right)} \ dt\\ & = \frac {A \ l}{\mu}\int{B} \ dB\\ & = \frac {A \ l}{\mu}\frac{B^2}{2}\\ \end{align}$$

Bu nedenle enerji depolaması sadece hava boşluğunda mümkündür ve hava boşluğu hacmi ve akı yoğunluğunun karesi ile orantılıdır.

Sizin de dahil çoğu insanın düşündüğünün aksine, yararlı enerjinin çoğu çekirdek boşluğunda depolanır.

Ferrit söz konusu olduğunda, boşluk küçük metalik parçacıklar arasında dağıtılır, böylece hesaplamalar için kullanılan etkili bir boşluk olarak da bulunur. Bu boşluk BH döngüsünü doğrusallaştırır ve doygunluktan önceki akım idaresini artırır.

Hava boşlukları genellikle güvenlik hususları için kullanılır. Bir geri dönüş transformatörü için, birincil ve ikincil sargı arasında yay istemez ve bir hava boşluğu kullanırsınız.