क्यों हम प्रारंभ करनेवाला डिजाइन करते समय मुख्य सामग्री में अंतर चाहते हैं?

Question

कुछ मामलों में यह आवश्यक है कि ट्रांसफार्मर की कोर के साथ-साथ प्रारंभ करनेवाला के पास एक अंतर होना चाहिए। मैं वोल्टेज ट्रांसफार्मर कोर के साथ कारण को समझता हूं; कोर संतृप्ति के बारे में चिंता करने की कोई बात नहीं है और हम वाइंडिंग इंडक्शन को यथासंभव अधिक रखना चाहते हैं।

अधिष्ठापन का सूत्र है:

$$L = N^2A_L = N^2\dfrac{1}{R} = \dfrac{N^2}{\dfrac{\ell_c}{\mu_cA_c} + \dfrac{\ell}{\mu_0A_c}} = \dfrac{N^2A_c}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell}{\mu_0}}$$

और, चुंबकीय प्रवाह घनत्व के लिए सूत्र:

$$B = \dfrac{\mu N I}{\ell} = \dfrac{N I}{\dfrac{\ell}{\mu}} = \dfrac{N I}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell_g}{\mu_0}}$$

कहाँ पे,

$N$
$R$
$A_L$$A_L$
$I$
$\mu_c$
$\ell_c$
$\ell_g$
$A_c$
$L$
$B$

इन दो सूत्रों से मैं जो समझता हूं, अंतर की लंबाई चुंबकीय प्रवाह घनत्व और एक ही अनुपात के साथ अधिष्ठापन दोनों को प्रभावित करती है। प्रारंभ करनेवाला डिजाइन करते समय, हम चुंबकीय प्रवाह घनत्व कम रखना चाहते हैं, ताकि कोर संतृप्त न हो और कोर हानि कम रहे। लोगों का कहना है कि अनिच्छा को बनाए रखने के लिए वे अंतराल को छोड़ देते हैं, ताकि कोर में कम प्रवाह हो और कोर संतृप्ति क्षेत्र से दूर रहे। हालांकि, ऐसा करने से इंडक्शन में भी कमी आएगी। अंतर छोड़ने से, हम चुंबकीय प्रवाह घनत्व और एक ही गुणांक के साथ अधिष्ठापन को कम करते हैं। फिर, अंतराल को छोड़ने के बजाय, हम घुमावदार रूप में भी घुमावों की संख्या को कम कर सकते हैं।

अंतराल को छोड़ने का एकमात्र कारण यह है कि अंत में एक निकट परिणामी प्रेरण मूल्य प्राप्त करने के लिए डिजाइन मापदंडों की संख्या में वृद्धि करना है। मुझे अंतर छोड़ने का कोई अन्य कारण नहीं मिल रहा है।

एक प्रारंभ करनेवाला डिजाइन करते समय अंतर को एक अपरिहार्य कार्रवाई छोड़ने के लिए क्या करता है?

Comments

जिस प्रोजेक्ट पर मैं काम कर रहा था, मैंने एक इंसट्रक्टर डिज़ाइन की पहचान की थी जिसे एक गैप की जरूरत थी, और इस सवाल पर कुछ औचित्य है: Electronics.stackexchange.com/questions/210640/… ।

— W5VO

मुझे लगता है कि यह वेबस्टाई आपके द्वारा

— खोजे जा

@ W5V0 प्रश्न को अधिक सटीक और सार्वभौमिक रूप से लागू करने के लिए संपादित किया गया।

— रॉय

Answer 1

क्यों हम प्रारंभ करनेवाला डिजाइन करते समय मुख्य सामग्री में अंतर चाहते हैं?

तथा...

अंतराल को छोड़ने का एकमात्र कारण यह है कि अंत में एक निकट परिणामी प्रेरण मूल्य प्राप्त करने के लिए डिजाइन मापदंडों की संख्या में वृद्धि करना है। मुझे अंतर छोड़ने का कोई अन्य कारण नहीं मिल रहा है।

एक प्रमुख कारण है और यह आपके द्वारा बोली जाने वाले सूत्रों से स्पष्ट है: -

एक प्रारंभ करनेवाला जो संतृप्त करता है वह बहुत अधिक चालू होता है और किसी दिए गए कोर ज्यामिति और कोर सामग्री के लिए बहुत सारे बदल जाता है। हालांकि, एक अंतराल जोड़कर हम कोर की पारगम्यता और इसका मतलब है कि हम आधा करना हो सकता है हो सकता है amps दोगुना (या बदल जाता है दोगुना) हम पहले था संतृप्ति के समान स्तर प्राप्त करने के लिए लेकिन, प्रेरण आधी हो गया होगा जब हम आधी पारगम्यता।

$\sqrt2$$\frac{2}{\sqrt2}$$\sqrt2$

$\sqrt2$

इन दो सूत्रों से मैं जो समझता हूं, अंतर की लंबाई चुंबकीय प्रवाह घनत्व और एक ही अनुपात के साथ अधिष्ठापन दोनों को प्रभावित करती है

तथा...

अंतर छोड़ने से, हम चुंबकीय प्रवाह घनत्व और एक ही गुणांक के साथ अधिष्ठापन को कम करते हैं

नहीं; अपने पहले फॉर्मूले को देखें - यह बताता है कि इंडक्शन आपके 2 के फॉर्मूले में अलग-अलग वर्गों के लिए आनुपातिक है, फ्लक्स मुड़ने के लिए आनुपातिक है (कोई वर्गाकार शब्द नहीं) इसलिए नहीं, वे उसी अनुपात या गुणांक के साथ नहीं बदलते हैं।

$\sqrt2$$\sqrt2$

Comments

मुझे इस तरह के उत्तर (मात्रात्मक, जोड़े गए गुणात्मक) के साथ नील के ऊपर (अनिवार्य रूप से गुणात्मक सादृश्य) पसंद है, अगर मुझे उनके बीच चयन करना है। अच्छा लगा।

— जोंक १

जहां मैंने अपने जवाब एंडी के साथ संघर्ष किया, और मैंने नोटिस किया कि आप इसे या तो संबोधित नहीं करते हैं, एयरगैप का इष्टतम आकार क्या है, इसे बड़ा या छोटा क्यों नहीं बनाते हैं? जाहिर है कि अगर हम मैग्नेटिक सेम्स करते हैं, तो आइए निरंतर वॉल्यूम के प्रारंभकर्ता के लिए कहते हैं, और अंतर करते हैं, तो हम शुद्ध, वितरित सामग्री के बजाय कुछ अंतर पर अधिकतम संग्रहित ऊर्जा पाएंगे, लेकिन यह बहुत सहज नहीं है। या हम दोनों शून्य अंतराल के भौतिक विज्ञानी थेग को कर सकते हैं और सभी अंतराल खराब हैं, और 'कहीं न कहीं' बेहतर, सहज और बहुत मात्रात्मक नहीं है। विचार?

— नील_ युके

@Neil_UK मैंने इसे उत्तर देने की आवश्यकता के रूप में नहीं देखा था, लेकिन यह इस बात पर निर्भर करता है कि एक विशेष एप्लिकेशन को तांबे के नुकसान बनाम हिस्टैरिसीस कितना नुकसान हो सकता है। साथ ही अन्य सर्किट में कितना रिसाव स्वीकार्य है।

— एंडी उर्फ

एयर-गैप के इष्टतम आकार के बारे में सोचते हुए, मैं एक और जवाब के साथ आया, जो विशिष्ट पारगम्यता को संबोधित करता है जिसे हम प्राप्त करना चाहते हैं। यह भयानक और जुआ है, हालांकि इसके साथ विशेष रूप से खुश नहीं हैं। इसे सहज और सूत्र-मुक्त रखते हुए, सुधार के लिए कोई सुझाव मिला?

— नील_यूके

@Neil_UK मुझे लगता है कि मैं एक अंतर का उल्लेख नहीं करके शुरू करूंगा। मैं मुड़ता है और पारगम्यता व्यापार के बारे में तर्क बनाना चाहता हूं, लेकिन लक्ष्य 1 के रूप में एक निश्चित अधिष्ठापन के विशिष्ट उद्देश्य को ध्यान में रखें और लक्ष्य 2 के रूप में उच्च वर्तमान क्षमता। लक्ष्य 3 शायद क्षेत्र कारावास है। अंत में गैपिंग बनाम वितरित गैप में लाना।

— एंडी उर्फ

Answer 2

संतृप्ति हमेशा ट्रांसफार्मर और प्रारंभ करनेवाला डिजाइन दोनों में एक मुद्दा है। यदि हम एक भारी और महंगे लोहे के कोर पर पैसा खर्च करने जा रहे हैं, तो हम इसे संतृप्ति के पास काम करना चाहते हैं।

कारण इंडिकेटर्स गैप्ड हैं, और ट्रांसफॉर्मर नहीं हैं, यह है कि वे अलग-अलग चीजें करने की कोशिश कर रहे हैं।

प्रारंभ करनेवाला का उद्देश्य ऊर्जा को संग्रहीत करना है। इसका मतलब यह है कि संतृप्ति बी क्षेत्र के करीब कोर प्राप्त करने के लिए जितना संभव हो उतना एच क्षेत्र, कि एम्पीयर बदल जाता है। इसके लिए एक उच्च अनिच्छा चुंबकीय पथ की आवश्यकता होती है।

एक ट्रांसफार्मर का उद्देश्य ऊर्जा संचारित करना है, जितना संभव हो उतना कम ट्रांसफार्मर में संग्रहीत किया जाता है। वास्तव में, एक ट्रांसफॉर्मर में ऊर्जा भंडारण एक खराब चीज है , जो इन्वर्टर ड्राइव की सुरक्षा के लिए स्नबर्स की आवश्यकता होती है। इसके लिए कम अनिच्छा पथ की आवश्यकता होती है, इसलिए कोई हवाई अंतर नहीं है, जितना संभव हो उतना उच्च पारगम्यता।

यहाँ एक सादृश्य है जिसे मैं उपयोग करना पसंद करता हूं, और यह थोड़ा अजीब है, इसलिए मैं शांत हूं यदि बहुत से लोग इसे नहीं खींचते हैं, तो यह यांत्रिक ऊर्जा है। इस सादृश्य में, तनाव बी फ़ील्ड के बराबर है, इसलिए संतृप्ति स्तर एक सामग्री के टूटने के तनाव के बराबर है। तनाव, बढ़ाव, लंबाई में परिवर्तन, एच क्षेत्र के बराबर है, एम्पीयर बदल जाता है। कठोरता इसलिए पारगम्यता के बराबर है। एक एयर-गैप एक रबर की रस्सी है, जो एक सभ्य तनाव तक पहुंचने के लिए लंबाई में बहुत बदलाव करती है। एक लोहे की कोर एक पॉलीप्रोपाइलीन रस्सी है, जो इसे तनाव तक लाने के लिए बहुत कम तनाव लेती है।

अब, आप पुली प्रणाली के लिए किस रस्सी का उपयोग करेंगे? स्पष्ट रूप से गैर-खिंचाव वाला। आप नाड़ी के बीच की रस्सी में ऊर्जा संचय नहीं करना चाहते हैं, आप बस इतना चाहते हैं कि आउटपुट बन जाए।

ऊर्जा को संचय करने के लिए आप किस रस्सी का उपयोग करेंगे? रबर एक। यदि पॉली रोप और रबर रोप दोनों में एक ही ब्रेकिंग स्ट्रेन होता है, तो आप रब्बर रोप का उपयोग करके 100x ऊर्जा स्टोर कर सकते हैं, यदि यह पॉली रोप से 100x अधिक फैला हो।

बोनस के निशान। हम एक प्रारंभ करनेवाला में लोहे का उपयोग क्यों करते हैं? यह पारगम्यता, तांबे के नुकसान आदि के परिमाण के साथ करना है। ऐसा होता है कि यह वर्तमान के लिए आसान नहीं है कि हवा को एक कंडक्टर को 'पकड़'। यह लंबे समय तक कंडक्टर के रूप में गोल है, किसी भी वर्तमान के लिए एच क्षेत्र बहुत कम है। एक सभ्य क्षेत्र प्राप्त करने के लिए इसे बहुत अधिक वर्तमान की आवश्यकता है। यह हमारी रबड़ की रस्सी के बराबर है और यह बहुत लंबी और पतली है, इसलिए हमें कुछ पॉली रस्सी का उपयोग करके 'गियर डाउन टू डाउन' करना होगा, जो कि हमारे सिस्टम के बाकी हिस्सों को ध्यान में रखते हुए अधिक दूरी पर हो। लोहे का कोर H क्षेत्र को छोटे वायु-अंतराल तक केंद्रित करता है।

Comments

शानदार सादृश्य +1।

— रॉय

कुछ फेराइट ट्रांसफार्मर डिजाइनों में अंतराल की आवश्यकताएं होती हैं, आमतौर पर ई कोर और पॉटेड कोर, सिर्फ आपके द्वारा बताए गए कारणों के लिए। +1।

— Sparky256

शोर को नम करने के लिए इंडोर का उपयोग करने के लिए आपकी रस्सी उपमा भी अच्छी तरह से काम करती है। (एक हैंगिंग काउंटरवेट के साथ - एक संधारित्र)

— Stian Yttervik

grok - समझने के लिए (कुछ) सहज रूप से या सहानुभूति से।

— DKNguyen

Answer 3

आप सही हैं कि अधिकतम अधिष्ठापन बिना किसी अंतर के प्राप्त किया जाता है, लेकिन कोर सामग्री में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में परिवर्तन के साथ पारगम्यता भिन्न होती है। नीचे दिया गया चार्ट देखें:

तापमान के साथ पारगम्यता में भी बदलाव होता है।

आप देख सकते हैं कि बिना किसी अंतराल के, आपके प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से वर्तमान के रूप में प्रेरण का मूल्य बहुत भिन्न होगा। हालांकि, मुक्त स्थान (μ0) की पारगम्यता स्थिर है। छोटी अंतराल की लंबाई के साथ भी, μg / μ0 का मान /c / μc से बहुत बड़ा हो सकता है, इसलिए आपके समीकरण में गैप ज्यामिति का योगदान मूल सामग्री की परिवर्तनशीलता पर हावी हो सकता है। यह धाराओं और तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रेरण के काफी निरंतर मूल्य के साथ एक प्रारंभ करनेवाला का निर्माण करना संभव बनाता है।

Answer 4

क्योंकि लगभग सभी चुंबकीय ऊर्जा हवा के अंतर में संग्रहित होती है!

ऊर्जा घनत्व BxH है। B हवा और लोहे में समान है लेकिन H एक कारक 1 / m__r है जो हवा के अंतराल में बड़ा है, इसलिए यह मायने रखता है। एयर गैप के बजाय आप कम म्यू-आर मान के साथ फेराइट भी चुन सकते हैं, जिसे मैं "एयरो" कोर के रूप में समझता हूं।

केवल अगर आपको चुंबकीय ऊर्जा को स्टोर करने की आवश्यकता नहीं है, जैसे कि ट्रांसफार्मर के मामले में जहां बिजली संग्रहीत किए बिना गुजरती है, तो क्या आपको बिना एयर गैप के कोर का उपयोग करना चाहिए।

Comments

... एक छोटे गैप वाले कोर के लिए, गैप में बी लोहे के कोर में बी के समान है। शायद यह इस तरह rephrase?

— एंडी उर्फ

Answer 5

$\left(\mu_e=\dfrac{\mu_0 \mu_c (\ell_c + \ell_g)}{\mu_0 \ell_c + \mu_c \ell_g}\right)$

अधिष्ठापन और चुंबकीय प्रवाह घनत्व के सूत्र हैं:

$$L = \dfrac{N^2A_c}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell}{\mu_0}}, \quad B = \dfrac{N I}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell_g}{\mu_0}}$$

$k$

$$\dfrac{N}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell_g}{\mu_0}} = k$$

शर्तों को पूरा करना:

$$\ell_g = \dfrac{\mu_0}{k}N - \dfrac{\mu_0}{\mu_c}\ell_c$$

$B\propto N$$L\propto N^2$$B\propto\mu_e$$L\propto\mu_e$

Answer 6

क्यों हम प्रारंभ करनेवाला डिजाइन करते समय मुख्य सामग्री में अंतर चाहते हैं?

क्योंकि हमारे पास एक अच्छी शुरुआत करने के लिए आदर्श सामग्री आसानी से उपलब्ध नहीं है।

ठीक है, तो एक अच्छा प्रारंभकर्ता क्या है?

हम महंगी सामग्रियों का उपयोग करने जा रहे हैं, इसलिए उनमें से किसी भी सीमित मात्रा में, हम सबसे अधिक ऊर्जा, उच्चतम ऊर्जा भंडारण चाहते हैं, उनमें से कुछ निश्चित मात्रा में। विभिन्न सामग्रियां विभिन्न तरीकों से ऊर्जा भंडारण को सीमित करती हैं।

मुझे इन सीमाओं के बारे में अधिक बताएं

कॉपर वर्तमान को सीमित करता है जिसे हम हीटिंग के कारण एक प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से धक्का दे सकते हैं। यदि हम एक एयर-कोर प्रारंभ करनेवाला बनाते हैं, तो यह अधिकतम ऊर्जा भंडारण को सीमित करने वाली चीज है। यदि हम एक उच्च धारा को चलाना चाहते थे, तो कुंडल के गर्म होने से पहले हम इसे संक्षेप में कर सकते थे।

लौह या फेराइट जैसी फेरोमैगनेटिक सामग्री कोर में बी-फील्ड को सीमित करती है। एक बार जब हम संतृप्ति से टकरा जाते हैं, तो पारगम्यता कम हो जाती है, और हमें कोर से कोई और लाभ नहीं मिलता है। लाभ यह है कि यह हमें हमारे एम्पीयर-टर्न (एच-फील्ड) के लिए बहुत सारे बी-क्षेत्र देता है। इन सामग्रियों की पारगम्यता 1000 सीमा में है, जिसका अर्थ है कि उन्हें संतृप्त करने के लिए बहुत कम वर्तमान की आवश्यकता होती है। चूंकि ऊर्जा संग्रहीत एच और बी क्षेत्र का उत्पाद है, हम इसी बी क्षेत्र में वृद्धि के बिना एच क्षेत्र को बढ़ाना चाहेंगे।

अच्छे प्रारंभ करनेवाला डिजाइन के लिए सीमाएं महत्वपूर्ण क्यों हैं?

एक अच्छा प्रारंभ करनेवाला तांबे और चुंबकीय सामग्री दोनों द्वारा समान रूप से सीमित है।

हवा की तरह एक कम पारगम्यता चुंबकीय सामग्री के साथ, वर्तमान कॉइल हीटिंग द्वारा सीमित है। हम अधिक चुंबकीय क्षेत्र के साथ अधिक ऊर्जा स्टोर कर सकते हैं, इसलिए आदर्श रूप से हमारे वर्तमान के लिए अधिक बी-क्षेत्र प्राप्त करने के लिए पारगम्यता बढ़ाना चाहेंगे। दुर्भाग्य से, तांबे की प्रतिरोधकता के साथ, हवा की पारगम्यता, और कुंडल / कोर की विशिष्ट ज्यामितीयता संभव है, आदर्श पारगम्यता 10s से बहुत कम 100s में निकलती है।

उच्च पारगम्यता सामग्री, फेराइट और लोहे में क्रमशः 1000 और अधिकतम सीमा में आंकड़े होते हैं, जो कुंडल की तुलना में कम कुंडली पर संतृप्ति तक पहुंचते हैं जो हीटिंग के लिए संभाल सकते हैं। हमें अधिक वर्तमान का उपयोग करने का एक तरीका खोजने की आवश्यकता है। हमें जिस चीज की आवश्यकता है वह कम पारगम्यता वाला कोर है ताकि बी-फील्ड को बढ़ाए बिना अधिक वर्तमान एच-फील्ड को बढ़ाएगा। एक श्रृंखला एयर-गैप प्रभावी पारगम्यता को 1000 रेंज से घटाकर 10-100 रेंज तक ले जाता है।

क्या ऐसी अन्य सामग्रियां हैं जिनका उपयोग हम एयर-गैप के साथ कोर के बजाय कर सकते हैं?

हाँ। हम एक राल-बाउंड चुंबकीय पाउडर का उपयोग करके 10 से 100 रेंज में एक प्रभावी थोक पारगम्यता के साथ सामग्री को संश्लेषित कर सकते हैं। यह हमें तथाकथित वितरित एयर-गैप सामग्री प्रदान करता है। जब आप 10 के दशक में एक पारगम्यता के साथ एक 'आयरन-पाउडर' कोर, या फेराइट टारॉयड का संदर्भ देखते हैं, तो यही चल रहा है। एक एयर-गैप के साथ एक ठोस कोर सस्ता है, और निर्माण के लिए अधिक लचीला है।

याद रखें, तांबा अपने नुकसान के माध्यम से आदर्श पारगम्यता स्थापित करने में उतना ही महत्वपूर्ण था। यदि हमारे पास बिना नुकसान के एक कंडक्टर है, तो हम एक कम पारगम्यता कोर का उपयोग कर सकते हैं, क्योंकि हम बहुत अधिक वर्तमान का उपयोग कर सकते हैं। सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड में यही होता है, जैसा कि एमआरआई मशीनों और एलएचसी में उपयोग किया जाता है। इन क्षेत्रों में कई फेरला, फेराइट और लोहे दोनों की संतृप्ति से ऊपर चलते हैं।