sac nuveli transformatorlerde saturasyon

[Haze]

sac paket trafolarda neden nuve doyuma gitmez, giris kismina akim olcmek icin kucuk bir direncin uzerine osiloskop bagladigimizda akimin bozulmadigini goruyorum, bu duruma engel olan trafonun sinus isaret ile calismasimidir, trafo bu durumda yillarca yuksuz calisabiliyor, ufak tefek kayiplari gozardi edersek bu durumu sonsuza kadar devam ettirecek gibi, burada sihirli kelime sinus isaret ise bu durumu biraz aciklayabilirmisiniz,
ayni durumu hava boslugu koyulmus full bridge bir smps te denemeye kalkalim, pwm sinyalinide maksimum %45 dolulukta sabit verelim yani ayar yapmiyoruz, bu durumda nuve doyuma ulasip muhtemelen transistorleri kavuracaktir, peki ferit cekirdek neden bu duruma sac trafodan daha tahammulsuz davraniyor,
smps trafoya kare dalga yerine 40khz sinus isaret uyguladigimizi varsayarsak ferit nuve yine doyuma gider mi.

 

[Mikro Step]

Sac nuveli transformatoru yuksuz sekilde 220v'a bagliyorsun bir sey olmuyor, fakat ferit nuveli duzenekte geribeslemesiz sekilde %45 dolulukta full bridge ile surersek bosta dahi neden sorun oluyor mu diyorsun?

 

[Haze]

evet

 

[Mikro Step]

Oncelikle %45 Duty yukun cok artmasi durumunda degil sebekenin cok dusmesi durumunda olusur.

Normalde smps de transformatorun sekonderindeki voltaj, istenen DC cikis voltajindan cok daha yuksektir.

Full bridge smpsler de aynen buck regulatorlerdeki gibi L-C-D devresi kullanir. Buckda tek bir mos LC devresine dortgen palsler uygular.
Full bridge de yapilan sebeke voltaji dogrultulur ve +/- dortgen dalgalarla surulen transformatore uygulanir.

Sekonderdeki voltaj dogrultulur ve dogrultulmus palsler (Filitre edilmemis dortgen DC palsler) aynen buckdaki mosun source bacagindan cikan darbelerin yaptigi isi yapar.

Daima yukun oldugu durumlarda LC girisi daha yuksek cikis daha dusuktur.

Eger yuk yoksa, LC filitre cikisindan akim cekip voltaji dusurecek yuk olmadigindan DC cikis voltaji kisa zaman icinde LC nin girisindeki palslerin genligine ulasir.

Geri beslemeyi kaldirirsan dusuk sebeke voltaji (190v gibi) icin sarilmis transformatore hem yuksek voltaj vermis hem de duty yi en sona getirmis oluyorsun.

Eger sarim hesabini sebekenin 220v olmasi durumu ve %45 duty icin yapip tekrar sararsan ferit nuveli Full bridge de geri beslemesiz sekilde bosta sorunsuz calisir.

 

[Haze]

peki bu durumda ferit nuvenin yuksuz durumda 190v ta sebekeden cektigi akim, ayni gucteki sac pakete gore nasil olur.

 

[Mikro Step]

Sorunsuz calismasi lazim.

Akim icin yorum yapmaya calisalim.


[math]\phi=B*S=\frac{N*i}{\Re}[/math]
[math]\Re=\frac{l}{\mu*S}[/math]
[math]B*S=\frac{N*i*S*\mu}{l}[/math]
[math]B=\frac{N*i*\mu}{l}[/math]
[math]i=\frac{B*l}{N*\mu}[/math]
Sac ve ferit nuveler icin [math]\mu, l, N, B[/math] ye bakalim.

Ayni gucteki sac trafo daha iridir. O halde l daha uzun ve Frekansin dusuk olusundan dolayi sac nuvede ?N sarim sayisi cok fazladir.

Ancak l ye kiyasla N cok daha buyuk oldugundan l/N orani sac nuvede cok kucuktur.

[math]B=\mu*H[/math]
[math]i=\frac{\mu*H*l}{N*\mu}[/math]
[math]i=\frac{H*l}{N}[/math]
Bunca isleme hic gerek yokmus. Zaten H*l=Amper Sarim bunu biliyoruz.

H alani sacta mi yoksa ferit nuvede mi daha buyuk olabilir buna bakmamiz gerekecek.

Dananin kuyrugu bunu yorumladigimizda kopacak.

Bunun icin interneti taramamiz gerekiyor. yapay zekaya bir soralim. Magnetizma uzerine biraz sohbet ettikten sonra sagidaki soruya verdigi cevap;

Sac nuvede mi H daha yuksek alinabilir yoksa ferit nuvede mi

Ferit çekirdekli bir bobin veya transformator, manyetik alanı daha yüksek bir şekilde konsantre edebilir ve bu nedenle genellikle manyetik alanın şiddetini artırır. Ferit çekirdekler, demir ve diğer ferromanyetik malzemelerden yapılmıştır ve manyetik alanı daha iyi iletirler.

Öte yandan, sac çekirdekli bir bobin veya transformator, manyetik alanı daha az etkili bir şekilde konsantre eder. Sac çekirdekler, manyetik alanın bir kısmını dağıtabilir ve manyetik alanın şiddetini azaltabilir.

Dolayısıyla, ferit çekirdekli bir bobin veya transformator, genellikle manyetik alanın daha yüksek bir şiddetle iletilmesini sağlar. Sac çekirdekli bir bobin veya transformator ise manyetik alanın daha düşük bir şiddetle iletilmesine yol açabilir. Ancak, bu durum tasarımın amaçlarına ve uygulamaya bağlı olarak değişebilir.

Basindan beri bir bobin yani sekonderi olmayan bir primerde inceleme yapmistik.

Bu durumda

- Eger ferit nuvede daha yuksek magnetik alan kullanabiliyorsak
- Nuve boyu l sac nuvede ferit nuveden daha buyuktur ama sarim sayilarinin orani kadar da degil.
- N sarim sayisi frekansla orantili oldugundan N frekansla cok azalir yani 1/N orani ferit nuvede daha buyuktur.

Bu durumda yuksuz transformatorun bostaki akimi ferit nuveli olanlarda cok daha yuksek olacaktir.

[math]i=fonksiyon(\frac{H}{N})[/math]
Sonuc olarak, H bridge ile sadece %45 duty ile geribeslemesiz calisan bir devre yaparsak ve yuksuz calistirsak bu duzenek catlamadan patlamadan calisir.

Ancak sac nuveli duzenek bosta cok az akim cekerken ferit nuveli olan daha fazla akim cekecektir.

Dogru yada yanlis benim yorumum bu sekilde.

 

[Haze]

@Mikro Step o zaman aklima su soru geliyor, ferit nuve sekonder yuksuz oldugunda bile sac nuveden kat bekat fazla akim cekiyorsa duty maksimuma yaklastiginda verim asiri dusmez mi, sanki burada bir tezatlik var, duty sekonderden cekilen akima gore ayarlasak bile maksimum doluluk oranina yaklasilinca faydasiz akim yinede cok yuksek olmayacakmi, buda smps nin verimliligi savini curutmez mi.

 

[Mikro Step]

Bosta iken primerden cekilen akim aktif bir akim degilki.

Dogrultucu cikisindaki kapasitorden cekiyorsun geri veriyorsun. Cekiyorsun geri veriyorsun. Bu akimin tek gorevi miknatislama isini yapmak.

Ote yandan eger yuksuz calisiyorsan 190 voltta bile duty acilmaz. Duty en dusuk degeri alir. Sebebini 2.mesajimda aciklamistim.

 

[Harmonik]

Sac nüveli ve ferit nüveli düzenekler farklı transformatör tasarımlarıdır ve farklı özelliklere sahiptir bu nedenle bu iki transformatörler farklı davranışlar sergiler. Sac nüveli trafolar daha geleneksel bir trafo tasarımı olup genellikle düşük frekanslı uygulamalarda kullanılır. Bu tür bir trafo yüksüzken veya boşta çalışırken bile çıkışa enerji iletebilir. Bunun sebebi sac nüveli trafonun manyetik akısının demir çekirdek üzerinde sürekli olarak döngüsel olarak oluşmasından kaynaklanır. Bu döngüsel akım trafonun enerji iletimini sağlar.
Diğer yandan ferit nüveli düzenekler genellikle yüksek frekanslı uygulamalarda kullanılan ve daha verimli bir şekilde enerji aktarımı sağlayan trafo tasarımıdır. Bu düzeneklerde manyetik akımın daha hızlı ve daha hassas bir şekilde kontrol edilmesi mümkündür.
Ferit nüveli düzeneklerin geri beslemesiz şekilde %45 dolulukta full bridge ile sürülmesi durumunda, yüksüzken veya boşta bile sorun olmamasının nedeni, bu tasarımın yüksek frekanslı çalışma prensiplerine dayanmasıdır. Yüksek frekanslı sürüş manyetik akımın daha hızlı değişmesini sağlar ve dolayısıyla boşta bile enerji iletimini mümkün kılar. Ayrıca geri beslemesiz çalışma durumunda da enerji transferi sağlanabilir ancak bu durumda çıkışta belirli bir yük olması gerekir.

 

[Haze]

bir trafonun primereden cektigi akimin yuk altinda davranisini incelersek, klasik sac pakette sekondere yuk bagladigimizda haliyle primer enduktansi dusecektir ve buda cekilen akimin artmasina ve manyetik akinin artisina sebep olacaktir, ve bu manyetik aki artisi sekonderde daha yuksek bir voltaj enduklenmesine sebep olacak ve yuk bunu tolere edecektir, benim trafonun calismasindan kisaca anladigim bu, yanlisim olabilir, aslinda en basta belirttigim trafonun yuksuz olma durumundan bahsetmek istedim, smps lerde tabiki feedback duty kontrol ediyor ama amacim pwm kontrolu olmadan ferit trafonun davranisini sac paket ile dahada otesi yuksek frekansli bir sinus isareti ferit trafoya uygulayarak tepkilerini ferit trafonun davranisini incelemek istedim,
@Mikro Step aktif akim degil derken pwm ile dutybin kontrol edildigibi farzederek yazdin sanirim, ama bastada belirttigim gibi duty ayari olmadan incelemek istiyorum.

 

[Mikro Step]

Primer enduktansi daha dogrusu miknatislama bobini enduktansi yukten dolayi degismez. Primer tarafindan gorulen empedans degisir.

Kare dalga yerine ayni tepe genliginde sinus verdiginde voltajin efektif degeri dusecegi icin akim duser.

Kare dalganin genligini dusurup sinusun efektif degerine esitlersen kare dalga da sinus de ayni isi gorur.

Yani sinus formu ozel bir sihir yapmiyor.

 

[Haze]

Primer enduktansi daha dogrusu miknatislama bobini enduktansi yukten dolayi degismez. Primer tarafindan gorulen empedans degisir.

Kare dalga yerine ayni tepe genliginde sinus verdiginde voltajin efektif degeri dusecegi icin akim duser.

Kare dalganin genligini dusurup sinusun efektif degerine esitlersen kare dalga da sinus de ayni isi gorur.

Yani sinus formu ozel bir sihir yapmiyor.

miknatislanma degildi kastettigim, yorumlamayi sekondere yuk baglanmis bir trafo icin yapmistim, konuyu anladim tesekkur ederim.

 

[Mikro Step]

Ben de onu diyorum zaten. Sekonderi yukledin diye primer enduktansi degismez.

 

[Haze]

Ben de onu diyorum zaten. Sekonderi yukledin diye primer enduktansi degismez.

yani manyetik aki sadece omik degisime goremi artip azalir, ben ilk miknatislanmayi kastettin sanmistim, o zaman benim lcr metre kafayi yemis, peki bu durum ferit icinde gecerli mi.

 

[Mikro Step]

Bu konu kafa karistirici. Zamaninda benim de kafami cok karistirmisti.

LCR metrenin sekonderi yuklendiginde enduktansi dusuk gostermesinin sebebi enduktansin dusmesinden degil empedansin dusmesinden.

Sekonderdeki yuk N^2 oraninda primere yansiyor ve miknatislama bobinine paralel geliyor. LCR metre de degisimden etkileniyor.
Normalde sekonder yuksuzken sonsuz empedans primere yansiyor haliyle sadece primer sarimin enduktansini goruyorsun. Fakat sekonderi yukleyince ptrimer tarafa sekondere bagladigin empedansin N^2 kati paralel geliyor.

Transformatorde sekonder yuklendiginde neden primer akimi artar konusunda bir videom var. Kafandaki sorulari giderebilir.

 

[Haze]

@Mikro Step trafo bostaykende yukteykende manyetik aki sabit diyirsun videoda, o zaman primerdeki akimin hem hem bosta hemde yukte sabit olmasi gerekmez mi, akimi kim artiriyor o zaman, bu anlattiklarin ideal bir trafo icin mi, gercek trafoda manyetik akinin yuke gore degismesi gerekmez mi.

 

[Mikro Step]

Videoda onun cevabi verildi zaten.Yuk yokken akan aki, yuk varken sekonder tarafindan azaltililiyor. Fakat bu kez de primer akimi artiyor. Artinca biraz once azalmis aki tekrar artiyor ve eski degerine geliyor. Bu olay anlattigim gibi bir surec seklinde degil aninda olan bir sey. Yani akinin azalip sonra da arttigini hissetmiyoruz hep sabit kaliyor.

Bu isi yapan Ndfi/dt=V bagintisi.

Primer sargida enduklenen gerilim V. Bu her zaman sebekeye esit olmak zorunda. Eger enduklenen gerilim duserse sebeke primere daha fazla akim basar.

Bu olay trafo doyuma girmedigi surece devam eder. Kisa devre edilen trafo vinlar. Bu normalin disina cikma anlamina gelir. Vinlama akidaki buyuk degisikligin artik regule edilememesinden kaynaklanir.

 

[Haze]

simdi anladim, peki sekonderi yukledigimizde bunun primere yansimasi empedansin dusmesi dedin, manyetik akinin degismedigi varsaydin haliyle L sabit kaldi, geriye sadece omik bilesen kaldi, ama pek kafama yatmadi, trafonun manyetik akisinin artmasi icin dirence ihtiyac varmiki, trafonun ihtiyaci %90 kusur oranda enduktif bilesen degilmi, aceba hesap yaparken sekonderin azalttigi manyetik akiyi ana akiya eklemek mi gerekiyor, kusura bakma biraz fazla oldu farkindayim ama lenz kanunundaki ters emk nin olusturdugu manyetik akinin sadece omik bilesene etki etmesi kafamda bosluk olusturuyor, primer enduktansinin degismemesini ana manyetik alanin degismemesine bagliyorsum ama, ana manyetik alan sekonder yukunden dolayi olusan zit manyetik alandan dolayi degisime ugramis olmuyor mu, aceba lcr metre dogru olcuyor olabilir mi.

 

[semih_s]

@Mikro Step trafo bostaykende yukteykende manyetik aki sabit diyirsun videoda, o zaman primerdeki akimin hem hem bosta hemde yukte sabit olmasi gerekmez mi, akimi kim artiriyor o zaman, bu anlattiklarin ideal bir trafo icin mi, gercek trafoda manyetik akinin yuke gore degismesi gerekmez mi.

Manyetik akı sabit olursa sekonderde voltaj indüklenmez. Voltajı indükleyenin manyetik akıdaki değişim olduğuna dikkat etmek lazım.
@Mikro Step 'in çekilen akım değişse bile manyetik akının sabit olmasından kastettiği anladığım kadarıyla N* dφ/dt oluyor yani manyetik akı değişimi sabit oluyor. Sekonderde indüklenen voltajdan akım çekilmeye başlaması, videoda ifade edildiği gibi çekirdekteki manyetik akıyı ters yönde etkiliyor. Primer akımını sınırlayan dφ/dt olduğundan sekonderden akım çekilmeye başlayınca aynı dφ/dt için primer akımı artıyor.

Çalışma prensipleri bakımından ferrit ve demir çekirdekli nüvelerin bir farkı olmamalı. Voltaj aynı şekilde indükleniyor, sadece kullanılan malzemenin fiziksel özellikleri farklı olduğundan endüktansları farklı oluyor. Bu da primerdeki akımın değişim hızını ve çekirdeğin doyuma ulaştığı noktayı değiştiriyor. Bu nedenle ferrit nüveleri yüksek frekansta sürmek zorunda kalıyoruz.

Ferrit nüvede manyetik geçirgenlik düşük olduğu için sarım sayısını yükseltemiyoruz çekirdek çabuk doyuma ulaşıyor. Sarım sayısını yükseltemeyince indüktans düşük oluyor ve akım değişimi hızlı oluyor.

 

[Mikro Step]

Hayir transformatoru enduktif bir eleman olarak gormek cok sik yapilan bir hata. Bunu gecmiste kendim den de biliyorum.

Transformator enduktif bir eleman degil. Sekonderde ne tip bir yuk varsa primerde de ayni tip yuk gorursun. Sekonderi kondansatorle yuklersen primer tarafi da kondansator olur. Bobin baglarsan bobin, direnc baglarsan direnc.

Tek fark sekondere baglanan elemanin degeri primere donusum oraninin karesi kadar yansir. (donusum orani voltaj yukseltici 1/n, voltaj dusurucu transformatorde n)

Lenz kanununda omik bilesen diye bir sey/sart yok

Ucuz el tipi LCR metreler seni yaniltir.

Fakat transformatorun enduktif bir bileseni var. Miknatislama bobini ve kacak enduktans mesela. Fakat sekondere yuk baglandiginda bunlar onemini kismen yitirir.

Deney yapmak istersen bazi garipliklerle karsilasabilirsin. Sonucta transformator ideal degil. Sargi direncleri, miknatislama enduktansi, kacak enduktans, demir kayiplari var.