FERRITTRANSFORMERE TIL HØJFREKVENSANVENDELSER SPECIELT SÅDANNE TIL MIDDELHØJE OG HØJE EFFEKTER |
|
1. Kernetyper | 3. SWR |
2. Beregning | 4. En konklusion: |
Designet af sådanne transformere
volder problemer, ikke kun for amatører, men ind imellem også for
professionelle. Her kommer en lille gennemgang af emnet, om de muligheder og de begrænsninger, der er. Et eksempel viser nogle beregninger omkring dimensioneringen af en transformer. |
|
1.
Kernetyper
Der er forskellige udformninger af ferritkerner, som er interessante. Først er der ringkernen, toroidkernen; det er nok denne kernetype, hvor man finder de fleste udførelser, både hvad angår størrelser og hvad angår materialetyper. Imidlertid er der en anden kernetype, som i en del tilfælde viser sig at være særdeles effektiv, det er to-hulskernen, den der populært kaldes "grisetrynen". Med denne kernetype kan det knibe lidt med udbuddet af størrelser og ferritkvaliteter. Nu lige lidt om den praktiske udførelse af kernerne og hvad der ligger heri. Allerførst er der spørgsmålet om den mulige kernestørrelse; nedad er der ikke så store problemer, men opefter er der en grænse bestemt af ferritmaterialets krympning under sintringen. For en given kerne er der udover kernematerialet og de muligheder og begrænsninger, der ligger heri, to størrelser, der er af betydning: a. Kernetværsnittet. Jo større tværsnit, jo mere selvinduktion kan vi få etc. b. Kernens magnetiske vejlængde. Jo længere vej, jo mindre selvinduktion kan vi opnå. Her er altså to modstridende faktorer. Transformermæssigt ville det være bedst med en kerne med stort tværsnit og en lille jernvej. Men der skal jo også være plads til tråden! --- Og en anden væsentlig ting er, at jernvejen helst skal være den samme gennem hele tværsnittet! Hvis vi lige ser på ringkernen, så taler det første krav altså for en "fed" kerne, en med stor yder- og lille inderdiameter. Det andet krav taler for en "slank" kerne. To-hulskernen opfylder de første krav, men ikke rigtigt det andet. Dette gør, at to-hulskernen måske ikke er den optimale til større effekter, men til gengæld er den meget god til andre anvendelser! Kernens materialeegenskaber og dens fysiske størrelse bestemmer først den selvinduktion, man kan opnå: Man kan karakterisere en kerne med dennes Al-værdi, et tal, der fortæller, hvor meget selvinduktion man kan få pr. vinding på kernen: |
m o m rel | ||||
Al (nH pr. vinding) | = | ---------------- | ||
. |
å |
( l/A ) |
||
Frekvens, MHz | Bmax , mT | |
1 | 15 | |
7 | 5,7 | |
14 | 4,2 | |
21 | 3,6 | |
28 | 3,0 | |
Lad os prøve at bruge
disse tal! Tallene forekommer fornuftige, hvis man kigger på bl.a. hysteresetabenes størrelse og frekvensafhængighed, og jeg accepterer dem. Hysteresetabene stiger kraftigt med B, f.eks. ser man for et givet materiale at en dobling af B giver en forøgelse af hysteresetabene med en faktor 6,4! (Skal vi i øvrigt lige se på tabene, så er det jo sådant, at hvirvelstrømstabene er frekvensafhængige, mens hysteresetabene primært er udstyringsbestemte) Interpolation mellem AMIDON-tal giver en Bmax på ca. 8 mT på 3,5 MHz. Altså går det i vort eksempel ikke med den hele kilowatt!! Et sikkert skud vil nok være en største effekt på 500-600 Watt! Hvis vi går tilbage til det termiske: Man kan gøre sig betragtninger omkring temperaturstigningen i en kerne med tab: |
( Effekttab i mW ) 0,833 | |||
Temperaturstigningen i ° C |
= |
---------------------------------- | |
( Overfladeareal i cm2 ) |
Bruger vi denne formel på en 36 mm ferritkerne, vil vi se,
at et tab på 10W giver en temperaturstigning på 100 ° C! Med to kerner lagt
sammen bliver forholdene lidt dårligere, temperaturstigningen bliver måske
120-130 ° C. 3 Watt tab ved en gennemgangseffekt på 1 kW er ikke realistisk overhovedet; en rigtig god transformer ville nok give mindst 30 W tab! Og så ville man afhængigt af duty-cyclen nok hurtigt nå ferritmaterialets curie-temperatur! |