Szerző Téma: Impedanciatranszformátorok működése  (Megtekintve 6478 alkalommal)

Nem elérhető Ervin

  • Newbie
  • *
  • Hozzászólások: 18
  • Karma: +10/-0
    • Profil megtekintése
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #135 Dátum: 2020 Július 30, 13:01 »
Kösz, egyelőre nem tudok válaszolni, üzemzavar van.
Mindörökké rövidhullám! Meg a többi.

Nem elérhető Ervin

  • Newbie
  • *
  • Hozzászólások: 18
  • Karma: +10/-0
    • Profil megtekintése
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #136 Dátum: 2020 Július 30, 19:55 »
Szia Ervin!
7AZ Feri: "Ferrit lesz az" . Szerintem is, ha lehet hinni a toroid kalkulátornak, amit relatív permeabilitásnak kiszámolt.
Meg saccra is, a viszonylag nagy induktivitás értékből kiindulva.
Ne használd 160m-en, és valószínűleg ok.

Egyébként hogyan van táplálva az az endfed "antenna" ?
A balun-od (unun-od) nagy impedanciás oldalának az egyik pontja megy a drót végére, a másikkal mi van?

30m és 20m a kedvencem.
A másik vége föld.
Mindörökké rövidhullám! Meg a többi.

Nem elérhető ha2mn

  • Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 1 234
  • Karma: +450/-11
    • Profil megtekintése
    • HA2MN's PAGES
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #137 Dátum: 2020 Július 31, 18:32 »
Folytatás VII. (A lineáris induktivitású teljesítmény-vonaltranszformátor üzemállapotainak vizsgálata)

Ferritrudas teljesítménytranszformátor (gondolatkísérlet)

A csatolt képen látható egy gondolatban felhasított, keresztemetszet-azonosság és hatásos erővonalhossz/tekercshossz
megtartása elvén ferritrúddá konvertált FT140-43-as toroid mag. Azért került e típus kiválasztásra, mert a korábbi, e
típusú toroidra vonatkozó számítások  jól felhasználhatók a modell leírásához.

Fontos: A valóságban nincs olyan ferritrúd gyártásban, amely anyagkeverékében és méretében azonos vagy hasonló lenne!

Konverzió során kalkulált méretek:

D=10 mm (átmérő)
Ae=0,79 cm2 (keresztmetszet)
Le=8,9 cm (hatásos erővonalhossz)
C1=1.12E-09 (1,12*10-9) (formatényező)
V=7,65 cm3 (térfogat)
N=12 (menetszám)
Ln=8,9 cm (tekercselés hossza)

Az induktivitást (L) kiszámolva megkapjuk a zárt mágneses térre vonatkozó adatot.

A szórt mágneses tér figyelembevétele egy tényező (K) bevezetésével történik meg, ez a következő:

K=(1+(0,45*D)/Ln-(0,005*D2)/Ln2)-1,

esetünkben K=1/(1+(0,45*1)/8,9-(0,005*12)/8,92)=0,95

(Amennyiben Ln=végtelen, K=1)

Lcorrig=K*L, ahol Lcorrig=a tekercs valós induktivitása, L=a tekercs zárt mágneskörű induktivitása

Ebből következik, hogy jelen esetben a zárt mágneskörű induktivitás 5%-a [(1-0,95)*100]  szórt induktivitásként
jelenik meg a transzformátor helyettesítő kapcsolásában.

Lszórt=L-Lcorrig

A transzformátorra elvégzett korábbi kalkuláció a primer tekercs induktivitásának csökkenése miatt borul, a zárt mágneskörű
hatásos induktivitást tehát vissza kell állítani 1/0,95=1,0526 arányban. Emiatt menetszámnövelés kell, ami miatt a
felső határfrekvencia már kisebb lesz mint 50 MHz és jelentős mértékű szórt induktivitás kerül a helyettesítő képbe.

Ennek további következménye az, hogy a transzformátor feszültsége elveszíti stabilitását, azaz a terhelés hatására le fog esni:

Komplex terhelés esetén:

deltaUsec=Isec*Z_t*cos(fi) +/- Isec*Z_t*sin(fi)

ahol deltaUsec=feszültségesés, Isec=terhelésbe befolyó szekunder áram, Z_t=terhelés komplex impedanciája, fi=a terhelés fázisszöge (a sin(fi) negatív (-), ha a terhelés kapacitív jellegű). A feszültségesés hatására a terhelésre átadott teljesítmény csökken azaz P=(Usec - deltaUsec)2/Z_t), ahol Usec a szekunderoldali üresjárati feszültség.

Veszteség:

 -Üresjáratban: vasveszteség és a gerjesztés fenntartására fordított teljesítmény
 -Terhelt állapotban: a szórt induktivitás által létrehozott reaktancián fellépő veszteség és a vasveszteség a domináns

(A rézveszteség a kis menetszám miatt elhanyagolható.)

A fentiek mellett a legfőbb probléma az, hogy #43-as keverékből nincs ferritrúd gyártás (értelme sem lenne), továbbá a gyártott ferritrudak legnagyobb hossza 45 mm és anyagkeverékük nem felel meg a rövidhullámú frekvenciaspektrum teljesítményátviteli feladatára (#77, #78, #61, #67, #33, #52).

A valaha ferritantenna célra gyártott ferritrudak felső határfrekvenciája 3 MHz körül alakult.

Folytatás következik.
« Utoljára szerkesztve: 2020 Augusztus 01, 06:35 írta ha2mn »
73, dx de Tibi, HA2MN

Nem elérhető ha2mn

  • Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 1 234
  • Karma: +450/-11
    • Profil megtekintése
    • HA2MN's PAGES
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #138 Dátum: 2020 Augusztus 02, 14:23 »
Folytatás VIII. (A lineáris induktivitású teljesítmény-vonaltranszformátor üzemállapotainak vizsgálata)

A #77-es anyagkeverékű toroid kiűzetése a mennyekből (értsd az RH és EMC alkalmazásokból)

Erről a híres-neves #77-es anyagból készült toroidról szót nem szabadna ejteni a nagyfrekvenciás  és az EMC
alkalmazások keretében - ám mégis szükséges megismerkedni működésével az ismeretbővítés és a tanulságok
levonása céljából.

A #77-es keverék úgy került látókörbe, hogy kezdeti permeabilitása ui=2000, s egyszer valaki hallotta,
hogy a kis menetszám érdekében magas permeabilitású keveréket célszerű választani. Valóban ez az anyagkeverék
rendkívül vonzónak tűnik mind teljesítmény-vonaltranszformátor, mind EMC (zavarcsillapítási) célokra.
Valaki valaha egyszer publikált transzformátor és EMC megoldást e keverékkel, s azóta járványszerűen terjed a #77-es
keverék alkalmazása - pont úgy, mint a porvasmagé. E kókler megoldásokkal elárasztják a világot.

Tekintsük meg a mellékelt képen csatolt #77-es keverékű anyag jelleggörbéit és az annál is többet mondó, szintén
csatolt, részletes gyári permeabilitási adatokat tartalmazó táblázatot (pdf).

A gyári ajánlás szerint a #77-es keverékű anyagból készült magok induktív felhasználásra ajánlottak, max. 100 kHz-ig.

Miért?

Mint látható a u's érteke 7 MHz környéken nulla (0), azaz a komplex permeabilitás induktív tényezője nulla, tehát a
magon lévő tekercsnek nincs induktivitása. A táblázat szerint a 7 MHz-nél nagyobb frekvenciákon a GHz tartományokig a
u's érték negatív - vajon hallottunk már negatív induktív permeabilitásról?

Megjegyzés:
A #43-as keveréknek is van negatív induktív permeabilitása, csak az a GHz-es tartományban található, azért nem
foglalkoztunk vele.

Mit jelent a negatív induktív permeabilitás?

Tételezzük fel, hogy egy #77-es toroidon van egy tekercsünk, amelynek mag nélküli induktivitása L0=10 uH.

E tekercs induktivitása a magon:

- 10 kHz-en L(10kHz)=u's(10kHz)*L0=1989*10=19.890 uH = 19,89 mH = 0,01989 H
- 7 MHz-en  L(7MHz)=0*10 uH=0 uH ugyanis u's(7MHz)=0
- 9,92 MHz-en L(9,92MHz)= -40*10= -400 uH = -0,4 mH (negatív induktivitás!)
- és így tovább a növekvő frekvenciákkal!

A reaktancia 9,92 MHz-en XL(9,92MHz)=omega* L(9,92MHz) [ohm] tehát

XL(9,92MHz)=2*pi*9,92*10^6*(-0,4)*1E-3= -24.931,7 ohm = -24,9317 kohm (negatív induktív reaktancia!)

Negatív induktív reaktancia nem értelmezhető másként csak kapacitív reaktanciaként.

A kiszámolt értékből az egyenértékű kapacitás C(9,92MHz)=(1/(omega*XL(9,92MHz)))*10^12 [pF]

C(9,92MHz)=(1/(2*pi*9,92*10^6*(24931,7)))*10^12=0,64 pF
------
------
[Számítási hiba javítva: 2020.08.04. -- helyesen: C=0,64 pF]
« Utoljára szerkesztve: 2020 Augusztus 04, 12:17 írta ha2mn »
73, dx de Tibi, HA2MN

Nem elérhető ha2mn

  • Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 1 234
  • Karma: +450/-11
    • Profil megtekintése
    • HA2MN's PAGES
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #139 Dátum: 2020 Augusztus 02, 14:25 »
Megállapítás:
A #77-es anyagkeverékű ferrit tekercse 7 MHz-ig soros RL körként, 7 MHz felett soros RC körként modellezhető.
Soros RC körrel nem lehet transzformátort építeni és EMC feladatokat (fojtást) megoldani. Továbbá a keverék
anyagellenállása 100 ohm cm, ami már kis frekvenciákon is egyre növekvő örvényáramú veszteséget okoz - ez a
jelleggörbéből (u"s) is jól látható!

Magyarázat:

A ferritet alkotó elemi mágneses részecskék a gerjesztés hatására a frekvencia függvényében mozogni kezdenek. A
keveréktől függő bizonyos frekvenciák rezonanciafrekvenciák, amelyek egy pozitív és egy negatív csúccsal rendelkeznek.
A rezonanciagörbe 0 ---> frez-ig kis veszteségű, pozitív induktív permeabilitás jellegű (ez a ferrit induktív célú
használati tartománya). Az frez ---> végtelen frekvenciatartományban a ferrit induktív permeabilitása negatív és nagy veszteségű. A rezonanciafrekvencia rendkívül éles, a rezonanciafrekvencián az induktív permeabilitás nulla (0).

A fentiek alapján a ferritanyag kiválasztása transzformátor és EMC célra alapos megfontolást ígényel!

Folytatás következik.
73, dx de Tibi, HA2MN

Nem elérhető ha2mn

  • Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 1 234
  • Karma: +450/-11
    • Profil megtekintése
    • HA2MN's PAGES
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #140 Dátum: 2020 Augusztus 04, 23:10 »
Folytatás IX. (A lineáris induktivitású teljesítmény-vonaltranszformátor üzemállapotainak vizsgálata)

Megjegyzés:
A korábban közzétett folytatásokban látható időközi módosítások a lényeget  nem érintő sajtóhibák javítását jelentik.
A VIII. folytatásban számítási hiba javítása történt meg, a korrigált végeredmény nem érinti a következtetéseket - sőt
erősíti azokat.

Vonaltranszformátoros (kisjelű) erősítők transzformátorainak egyenáramú gerjesztése

Annak érdekében, hogy a vonaltranszformátoros kisjelű erősítőkben alkalmazott transzformátorok a torzítás elkerülése
érdekében a lineáris indukciós tartományon belül üzemeljenek, vizsgálat tárgyává tesszük az átfolyó egyenáramú
gerjesztés hatását.

Mint korábban láttuk, a transzformátorban a legnagyobb AC fluxussűrűség a munkatartomány legkisebb frekvenciáján alakul
ki, ami a továbbiakban BAC_(f_min) értékként kerül megjelenítésre. Ehhez a fluxussűrűséghez adódik hozzá az átfolyó egyenáram gerjesztése által létrehozott fluxussűrűség.

Korábban megállapítottuk, hogy a hiszterézisgörbe lineáris szakaszát +/- 50 mTesla tartományba találtuk megfelelőnek. A lineáris szakaszban az indukciós hatás egyenesen arányos a gerjesztőárammal, ezáltal jeltorzulás mágneses non-linearitás miatt nem következik be. Az átfolyó egyenáram által létrehozott fluxussűrűség jele BDC.

A fentiek alapján a következő feltételt szabhatjuk az egyenárammal terhelt transzformátor esetében:

Bmax=50 mT > BAC_(f_min) + BDC

Az egyenáramú fluxussűrűséget toroid mag esetén a következőképpen számíthatjuk ki:

BDC=u0*ui*1E3*((N*I* 1E-3)/(Le*1E-2)) [mT]
ahol BDC=egyenáramú fluxussűrűség, u0=4*pi*1E-7, ui=adott mag kezdeti permeabilitása (#43-nál 800), N=menetszám, I=a tekercsen átfolyó DC áram [mA],  Le=hatásos erővonalhossz [cm], 1E-7=10-7, 1E3=103.

Példa az eredeti FT140-43, ui=800, N=12, 1-50 MHz-es modellre, ahol N=12, Le=8,9 cm és folyassunk át a primer tekercsen 10 mA-t:

BDC=4*pi*1E-7*800*1E3*((12*10*1E-3)/(8,9*1E-2))=1,36 mT

BAC_(f_min) fluxussűrűség kalkuláció 1 MHz, P=130 W, U[RMS]=80,6 V, Ae=0,79 cm2 modellre

BAC_(f_min)=U[RMS]*1E3/(4,44 *n*f*1E6*Ae*1E-4) [mT]

BAC_(1MHz_min)=80,6*1E3/(4,44 *12*1*1E6*0,79*1E-4)=19,15 mT

Bmax=BAC_(f_min) + BDC=19,15+1,36=20,51 mT ---> 50 mT > 20,51 mT, tehát DC 10 mA átfolyása esetén a lineáris  tartományból nem léptünk ki.

Mivel a fluxussűrűség az átfolyó DC árammal egyenesen arányos,

- 100 mA estén BDC=13,6 mT - példánkban még megengedhető DC áram
- 500 mA esetén BDC=68 mT (nagyobb, mint a teljes lineáris tartomány)

Megállapítás:
A transzformátoron átfolyó megengedhető DC áram erősen korlátozott, ha a lineáris indukciós tartományban akarunk
maradni, mivel a DC gerjesztés  fluxussűrűségét a nagyon magas kezdeti permeabilitással (ui) kell kalkulálni.
Jelen leírásban nem vizsgáltuk a DC gerjesztés járulékos hatását a magveszteségre.

A mellékelt hangfelvétel jól bemutatja a mágnesesen túlvezérelt jel (hiszterézis torzítás) hatását az amatőrsávokban.
Az adás frekvenciájától felfelé hangolva még 10 kHz távolságban is erős a zavaróhatás. Másik probléma ezzel a jellel,
hogy a végfok elkésve kapcsol adásra. A jel már a végfok  bemeneten van amikor a végfok adásra kapcsol -  klikk kialakulása az eredmény.   

Folytatás következik.
73, dx de Tibi, HA2MN

Nem elérhető ha7sg

  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 702
  • Karma: +954/-5
    • Profil megtekintése
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #141 Dátum: 2020 Augusztus 05, 11:03 »
Szia Tibi!
" A gyári ajánlás szerint a #77-es keverékű anyagból készült magok induktív felhasználásra ajánlottak, max. 100 kHz-ig.

Miért?

Mint látható a u's érteke 7 MHz környéken nulla (0), azaz a komplex permeabilitás induktív tényezője nulla, tehát a
magon lévő tekercsnek nincs induktivitása.
"
Ezt hol lehet megtalálni? Ha jól látom a függőleges tengely logaritmikus léptékű, és 10 a legkisebb szám rajta.
Ettől függetlenül én sem használnám a tárgybeli trafónak.
Kapcstáphoz való ferrit.
73: 7SG Gabor

Nem elérhető ha7az

  • Administrator
  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 5 943
  • Karma: +1083/-6074
    • Profil megtekintése
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #142 Dátum: 2020 Augusztus 05, 11:23 »
Ferrit gyár fejlesztőmérnöke szerint 1:1-es trafónak használható. Nem elméletben, hanem gyakorlatban mérte.
73 es DX!
Feri
ui: Tévedni emberi dolog, de másra kenni még emberibb.
ui: Eljön az idő, amikor a dolgok értéke már alacsonyabb, mint az általuk elfoglalt hely értéke. /HA7TY/
ui2: Ha valakinek problémája van veled, mindig jusson eszedbe, hogy az az ő problémája!

Nem elérhető ha2mn

  • Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 1 234
  • Karma: +450/-11
    • Profil megtekintése
    • HA2MN's PAGES
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #143 Dátum: 2020 Augusztus 05, 11:54 »
Sziasztok!

https://www.fair-rite.com/77-material-data-sheet/

Ott van CSV-ben is (innen nem, az adatlapról letölthető):

(https://www.fair-rite.com/wp-content/uploads/2015/04/77-Material-Fair-Rite.csv)

Én a gyártói ajánlásban bízom. Talán mindenkinél jobban tudja, hogy a terméke mire alkalmas - már csak üzleti szempontból sem titkolná el, ha többcélú felhasználási lehetősége lenne az adott terméknek.
73, dx de Tibi, HA2MN

Nem elérhető ha7sg

  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 702
  • Karma: +954/-5
    • Profil megtekintése
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #144 Dátum: 2020 Augusztus 05, 14:29 »
Szia Tibi!
Ok, csak a grafikonon nem látszik. A .csv-ben benne van.

Szia Feri,
Melyik ferrit gyár fejlesztőmérnöke? Milyen freki tartományra?
73: 7SG Gabor

Nem elérhető ha7sg

  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 702
  • Karma: +954/-5
    • Profil megtekintése
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #145 Dátum: 2020 Augusztus 05, 14:34 »
Szia Tibi!
"A mellékelt hangfelvétel jól bemutatja a mágnesesen túlvezérelt jel (hiszterézis torzítás) hatását az amatőrsávokban.
Az adás frekvenciájától felfelé hangolva még 10 kHz távolságban is erős a zavaróhatás."
Ez a felvétel milyen rádióval készült?
73: 7SG Gabor

Nem elérhető ha2mn

  • Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Hozzászólások: 1 234
  • Karma: +450/-11
    • Profil megtekintése
    • HA2MN's PAGES
Re:Impedanciatranszformátorok működése
« Válasz #146 Dátum: 2020 Augusztus 05, 15:23 »
Szia Gábor!

TS-530SP, de nem a rádió a hibás. Tényleg így szólt. Mivel kb. 30 QSO van vele a logban különböző frekiken és nagyon sokszor hallom is a sávokban, feltűnt, hogy eddig ilyen problémát nem tapasztaltam nála (ja és a rádióval sem).
73, dx de Tibi, HA2MN