Hakkuritehomuuntajan yhteismuotoinduktanssin suunnittelussa huomioitavaa
Tehomuuntajien suunnitteluprosessissa insinöörien on tiukasti laskettava ja täydennettävä yhteismuotoisen induktanssin suunnittelu ja numeerinen valinta, mikä vaikuttaa suoraan kytkentätehomuuntajien toimintatarkkuuteen. Tämän päivän artikkelissa teemme lyhyen analyysin kytkentätehomuuntajien yhteismuotoinduktanssisuunnittelusta ja katsomme, mihin asioihin tulisi kiinnittää huomiota tehomuuntajien yhteismuotoinduktanssin suunnittelussa ja laskentaprosessissa. Tehomuuntajien suunnittelu- ja tuotantoprosessissa insinöörien on suunniteltava yhteismuotoisia keloja, jotka edellyttävät pääasiassa kolmea perusparametria: tulovirta, impedanssi ja taajuus sekä magneettisydämen valinta. Katsotaanpa ensin tulovirtaa. Tämä parametriarvo määrittää suoraan käämityksen vaaditun langan halkaisijan. Laskettaessa ja valittaessa langan halkaisijaa virrantiheydeksi otetaan yleensä 400A/cm ³, mutta tämän arvon tulee vaihdella induktanssin lämpötilan nousun mukaan.
Yleensä käämitystä käytetään yhdellä johdolla, mikä voi vähentää suurtaajuista kohinaa ja ihovaikutushäviöitä. Laskentaprosessissa hakkuriteholähteen muuntajan yhteismuotoinduktanssin impedanssi määritellään yleensä pieneksi arvoksi annetuilla taajuusolosuhteilla. Lineaarinen impedanssi sarjassa voi tarjota yleisesti vaaditun kohinan vaimennuksen. Todellisuudessa lineaarisen impedanssin ongelma jätetään kuitenkin usein huomiotta, joten suunnittelijat käyttävät usein 50 W:n lineaariimpedanssista vakaata verkkolaitetta yhteismuotoisten kelojen testaamiseen, ja niistä tulee vähitellen standardimenetelmä yhteismuotoisten kelojen suorituskyvyn testaamiseen. Mutta saadut tulokset eroavat yleensä merkittävästi todellisesta tilanteesta. Itse asiassa yhteismuotoinen induktanssi tuottaa ensin taajuuden -6dB vaimennusta kulmataajuuden oktaavia kohti normaalin toiminnan aikana (kulmataajuus on -3dB yhteismuotoisen induktanssin tuottama). Tämä kulmataajuus on yleensä hyvin pieni, joten induktanssi voi tarjota impedanssin.
Siksi induktanssi voidaan ilmaista tällä kaavalla, eli Ls=Xx/2 π f. Tässä on toinenkin seikka, johon insinöörien on kiinnitettävä huomiota, eli kiinnitettävä huomiota magneettisydämen materiaaliin ja vaadittavaan kierrosmäärään yhteismuotoista kelaa suunniteltaessa. Katsotaanpa ensin magneettisydänmallien valikoimaa. Jos tällä hetkellä on määritetty induktanssitila, valitsemme sopivan magneettisydänmallin tämän tilan perusteella. Jos määräyksiä ei ole, magneettisydänmallien valinta on yleensä mielivaltaista.
Tehomuuntajan magneettisydänmallin määrittämisen jälkeen seuraavana tehtävänä on laskea suurien kierrosten lukumäärä, jonka magneettisydän voi kiertyä. Yleisesti ottaen yhteismuotoisessa induktorissa on kaksi käämiä, yleensä yksi kerros, ja jokainen käämi on jaettu magneettisydämen kummallekin puolelle tietyllä etäisyydellä kahden käämin välillä. Myös kaksikerroksisia ja pinottuja käämejä käytetään toisinaan, mutta tämä lähestymistapa voi parantaa käämin hajautettua kapasitanssia ja vähentää induktanssin korkeataajuista suorituskykyä. Koska kuparilangan halkaisija määräytyy lineaarivirran suuruuden mukaan, sisäkehä voidaan laskea vähentämällä kuparilangan säde magneettisydämen sisäsäteestä. Siksi suuremmille keloille voidaan laskea eristetyn kuparilangan halkaisija ja kunkin käämin käyttämä ympärysmitta.
