Obtinere si prelucrare date pentru trafo in comutatie

[Vizitator]

Am stat mult pe ganduri daca sa deschid sau nu un asemenea subiect. Intr-un final am ajuns la concluzia ca foarte multi dintre cei ce ar dori sa construiasca in regim propriu o sursa in comutatie, renunta tocmai pentru ca datele pentru constructia trafului cu ferite sunt inca insuficiente, iar atunci cand ele exista sunt date sub forme grafice foarte greu de utilizat de catre amatori.

 

Am ales pentru subiectul de fata ca exemplu diagrama de variatie a inductiei in miezul de tip E al feritei 3F35 din catalogul Feroxcube 2009 (care poate fi descarcat de la adresa http://www.ferroxcube.com/appl/info/HB2009.pdf) Iat-o in screenul de mai jos.

Se observa analizand diagrama, ca ea contine in sine doua subdiagrame ale caror scari de marime pe axa Ox sunt diferite. Am prelucrat cele doua semi-diagrame cu ajutorul programului Paint din Windows asa cum se vede in urmatoarele doua screenuri.

Am importat in AutoCAD 2004 (se poate face in orice varianta de acad) cele 2 fisiere dupa cum se vede in screen-ul ACAD 1.

Intrucat etapele de prelucrare a datelor in foaia de desen ACAD sunt foarte multe (luate pe operatii) am sa dau mai jos un traseu prescurtat, pe care cunoscatorii programelor de tipul ACAD sunt sigur ca-l vor intelege. Pentru ceilalti - la cerere - voi posta pe parcurs detalii.

Se vor folosi liniile de constructie pentru realizarea retelei de referinta precum in screen-ul ACAD 4

[Vizitator]

(continuare)

 

...si screen-ul ACAD 5

Se ajunge la situatia din screen-ul ACAD 6.

Pentru a diviza intervalele pe axele Ox si Oy folosim comanda Distance din bara de unelte "Inquiry" pentru masurarea distantelor dintre perechile de axe paralele, apoi comanda Offset din bara "Modify", dupa ce impartim distantele la numarul de intervale din domeniu cu calculatorul din Windows. Se obtine rezultatul din screen-ul ACAD 15.

Utilizand functia - comanda Spline din bara "Draw" se traseaza curbele folosind in acest scop si functiile "Zoom" se ajunge la situatia din ACAD 16.

Se da click in planul fisierului paint si se sterge cu comanda "cut" din meniul Edit si se ajunge la situatia din ACAD 18.

[Vizitator]

(continuare)...

 

Se utilizeaza comanda Trim din bara de unelte "Modify" si se trimeaza capetele inutile ale liniilor de constructie, apoi utilizand Leyer-ul de culoare se modifica culoarea grilei in negru, si se ajunge la situatia din screen-ul ACAD 23

Se foloseste acelasi leyer de culoare pentru diferentierea curbelor caracteristice, apoi folosind comanda Line din bara "Draw" se construieste in vecinatate o linie orizontala cu lungimea de 150 mm si o alta linie cu lungimea de 500 mm verticala pornind dintr-unul din capetele celei dintai, precum in screen-ul ACAD 27.

Se foloseate functia - comanda Scale X,Y din bara "Modify" si se scaleaza intraga constructie in mod diferentiat pe axele Ox si Oy folosind ca referinta liniile calibrate construite mai sus. Se ajunge in situatia din screen-ul ACAD 28.

In acest moment una din cele doua semi-diadrame este gata. Repetam procedurile de mai sus si pentru a doua semi-diagrama, observand ca un element de dificultate suplimentar, ca designer-ul a gresit numarul de repere din reteaua verticala punand 11 in loc de 10. Se observa din screen-ul Diagrama H-B din prima postare, ca lungimea portiunii orizontale a celei de a 2-a semi-diagrame este de 900 mm (de la 100 la 1000) Se construieste sistemul de linii perpendiculare de referinta pentru scalare respectiv de 900 mm si 500 mm pentu linile orizontala si verticala. Se obtine dupa scalarea diferentiata situatia din screen-ul ACAD 30.

Se face jonctiunea dintre cele doua semi-diagrame deplasand cu comanda Move din bara "Modify" una dintre semi-diagrame in continuarea celeilalte, folosind reperele uzuale. Se obtine situatia din screen-ul ACAD 32, in care apoi s-au indepartat reperele semiretelei orizontale ale semi-diagramei mai mici.

[Vizitator]

(continuare)...

 

Se prelungesc cu comanda Extend din bara "Modify" liniile retelei orizontale pana la linia verticala cu marcajul -50 din diagrama originala. Utilizand apoi functia - comanda Spline din bara "Draw" se refac in mod continuu, dupa marcajele existente cele 4 curbe caracteristice, apoi cele partiale se sterg prin selectare si functia - tasta Delete din Windows. Ramane situatia din screen-ul ACAD 34, unde utilizand functiile - comenzi Text din ACAD (se pot lua din meniul "Annotate") se adnoteaza sistemul de axe al diagramei.

Ultima operatie inainte de utilizarea diagramei este de aducere a acesteia folosind comanda Move din bara "Modify" cu reperul 0,0 in originea axelor de coordonate - v. screen-ul ACAD 35.

Acum utilizand functia - comanda Locate point din bara "Inquiery" se pot preleva date direct din diagrama. Pentru aceasta trebuie sa activam cel putin snap-modurile Endpoint, Midpoint, Center, Intersection, Perpendicular si Nearest din caseta "Power Snap Settings". Ca exemplu in screen-ul ACAD 36, am obtinut la intersectia dintre linia verticala a reperului 200 A/m cu curba rosie cea mai indepartata coordonatele X=200, Y=432,89. Asta inseamna avand in vedere adnotarile axelor: H=200 A/m si B=432,89 mT.

Iata in final cum arata o colectie de diagrame de acelasi gen in screen-ul ACAD 37.

[Vizitator]

Diagramele obtinute in ACAD, dupa metoda descrisa pot fi folosite in continuare pentru elaborarea unor tabele de date. In cazul diagramelor foarte complexe depinzand de 2...3 parametri diferiti, tabelele se pot folosi impreuna cu un program de calcul matematic pentru interpolarea automata a datelor in scopul obtinereii directe a valorilor marimii dorite.

 

Spre exemplu se pune problema determinarii valorilor inductiei in miezurile feritice, avand la dispozitie patru diagrame complexe, avand in coordonata Ox temperatura Theta in [grade Celsius], in coordonata Oy pierderile pmiez in [kW/m^3] si depinzand de parametrii B (inductia in miez) si f (frecventa de comutare) Am ales spre exemplificare cazul unui tip de ferita Feroxcube interesant pentru practica avand codul 3D95. Acesta se caracterizeaza prin pierderi mici si frecvente care pot urca pana la 400 kHz si eventual putin peste. Asa dupa cum se observa din atasamentul "ACAD 3C95 Theta - p" cele patru curbe depind in mod complex de frecventa si inductie (v. specificatiile din dreapta fiecarei curbe)

In literatura de specialitate se da pentru aproximarea curbelor de acest gen relatia empirica din atasamentul "formula"

Observatie: atasamentul "formula" desemneaza doar membrul drept al relatiei de calcul empiric care aproximeaza inductia, depinzand de parametrii f (frecventa de comutatie) si pmiez (pierderile in miez)

Am folosit un program special MathCAD pentru determinarea parametrilor a, b si c din formula (care este adaptata pentru unitatile de masura precizate) S-au obtinut patru seturi de valori notate cu indici de la 1 la 4. Acest program nu face obiectul acestei analize. Pentru temperatura am utilizat patru valori fixe: 0, 40, 80 si 120 grade Celsius reunite intr-o matrice linie notata cu dublu-Theta in atasamentul MATH 2.

Am plasat pe o axa Ox imaginara un numar de 12 valori pentru frecventa reunite in tabelul de date (de tip linie) notat cu Hz. Valorile pot fi aleatorii si chiar diferite ca numar, dar vor acoperi domeniul 10000 Hz...500000 Hz. Am plasat pe axa imaginara Oy un numar de 8 valori pentru pierderile in miez reunite in tabelul de date (de tip coloana) notat cu KW. Valorile pot fi aleatorii si chiar diferite ca numar, dar vor acoperi domeniul 50 Hz...400 [kW/m^3] cu crestere in pas constant. Am definit prin recurenta specifica in MathCAD valorile indexate ale coeficientilor a, b si c necesare pentru fiecare curba in parte (asa cum specificam folosind un alt program de calcul) Am plasat in calcul cele patru relatii de tipul celor din atasamentul "formula", care fiecare in parte creaza matrice de valori ale inductiei utilizand matricele de valori ale frecventei (Hz) si ale pierderilor in miez (KW) corespunzatoare celor patru curbe. In final am elaborat o metoda de interpolare in doi pasi. Primul pas este reprezentat de functia alfa depinzind in ordine de parametrii f si pmiez. Pasul al doilea creaza functia de interpolare finala B3C95 care depinde in ordine de parametrii f, pmiez si Theta. Acestea din urma reies din atasamentul MATH 3.

Intregul calcul se include intr-o arie delimitata la inceput si sfarsit de doua linii simbolice specifice programului Mathcad. Prin dublu click pe una dintre ele aria se inchide si calculul devine invizibil, pastrandu-se in vederea utilizatorului doar datele de intrare incasetate in verde si datele de iesire (rezultatele) incasetate in bleu. Celor care dispun de programul MathCAD aceasta aplicatie le poate fi de un real folos, avantajele fiind imense, fata de cele 2...3 ore pierdute pentru a implementa programul, care este prezentat in modul restrans in atasamentul MATH 1.

[Vizitator]

O alta metoda de obtinere a unor date importante pentru practica este cautand cu google prin cataloagele producatorilor de dispozitive care ne intereseaza in scopul elaborarii unui program de calcul.

 

Ca exemplu iata aici o sectiune din catalogul online al unei firme care comercializeaza trafuri toroidale: http://www.tauscher.com/html/ringk_03_v0.html Sunt doua caracteristici deosebit de importante folosite in calcule care se pot releva de aici:

1 - Randamentul estimat al trafului functie de puterea constructiva - v. respectiv coloanele 4 si 1ale tabelului mare;

2 - Curentul de gol estimat al trafului functie de puterea constructiva - v. coloanele 5 si 1.

 

Pentru exemplificare in screenul "Randament" am prezentat cum se realizeaza transferul de date de pe tabela primara intr-o tabela de date pusa la dispozitie de MathCAD notata cu a, unde in prima coloana s-au trecut in ordine - nu neaparat toate datele disponibile ale puterilor tipizate - iar in coloana a II-a valorile corespondente ale randamentului. S-a folosit apoi functia de interpolare liniara pusa la dispozitie de MathCAD si s-a obtinut o functie de interpolare eta-indice-f, care foloseste ca argument puterea trafului ce urmeaza a se calcula. Am dat in casetele cenusii doua exemple de rezultate.

In cazul curentului de gol estimat, se procedeaza absolut identic, caz pe care nu l-am mai demonstrat.

[Vizitator]

Cu 15 luni in urma am initiat acest subiect, pentru cei care doreau sa-si construiasca singuri surse in comutatie si in special transformatoarele aferente acestora. Aveam semnale de pe alte topicuri despre existenta userilor interesati. Dupa cateva postari continand multe imagini atasate, am constatat ca de fapt vorbesc singur. Probabil ca pe cei mai multi i-a descurajat faptul ca mai toate modalitatile de calcul si de achizitie si prelucrare a datelor se bazau pe medii de programare CAD. Pentru cei care continua sa caute informatii referitoare la proiectarea si realizarea propriilor transformatoare necesare surselor in comutatie, am realizat si publicat articolul: Calculul parametrilor curentilor si tensiunilor nesinusoidale, pentru dispozitivele in comutatie. Articolul trateaza problemele de calculul de specialitate, atat din perspectiva proiectarii asistate de computer (CAD) cat si din perspectiva celor deprinsi sa calculeze cu creionul pe hartie, dupa procedee empirice. Intrucat legatura spre site-ul care gazduieste articolul subsemnatului este interzisa pe ElForum, am apelat la o legatura intermediara pe site-ul elpedia.ro. Cei interesati, vor da click pe legatura de acolo spre articolul mentionat. Pentru cei care doresc amanunte sau clarificari asupra celor tratate in articol, le stau la dispozitie pe acest topic.

[Vizitator smilex]

Cred ca sunt in asentimentul multora cand spun ca lucrarea prezentata nu se poate adresa amatorilor sau cel putin, nu celor fara solide baze matematice, si nu numai. O astfel instruire, care de obicei are loc intr-o facultate specializata (chiar si acolo discutabil), ofera un alt mod de a privi lucrurile, fenomenele se explica prin alte mecanisme, dar viziunea nu este accesibila unui incepator. Nici macar unui electronist, care isi realizeaza scopul prin prisma experientei si a unor informatii de cele mai multe ori mai simple si suficiente. Pentru a putea digera ceva, un banal amator electronist are neaparata nevoie de matematica claselor 1-8.Sunt intrutotul de acord cu folosirea programelor de simulare, usureaza mult, problemele in abordare sunt descrise corect.Felicitari pentru lucrare si pentru accesul la ea! Sunt sigur ca va folosi unora, chiar si in lipsa reactiilor lor.

[Vizitator]

...viziunea nu este accesibila unui incepator. Nici macar unui electronist, care isi realizeaza scopul prin prisma experientei si a unor informatii de cele mai multe ori mai simple si suficiente...

Eu cred ca vizitatorii, ar trebui sa incerce sa parcurga logic si sa inteleaga explicatiile date acolo. Daca se dau la o parte sectiunile (capitolele) cu proiectarea asistata, care sunt explicate la un nivel mediu (este suficient si un bacalaureat pentrtu intelegere) toate celelalte sunt aritmetica si geometrie elementara. Functiile trigonometrice elementare, se invata in cursurile claselor 5...8. Calculul ariilor figurilor elementare (triunghi si trapez) se invata tot in clasele 5...8, daca nu chiar in scoala primara. Mai mult decat atat, nici macar nu trebuie sa intelegi prea bine ce reprezinta un curent si/sau o tensiune si care sunt legile care le guverneaza. Chiar daca sunt date definitiile cu integrale definite ale valorilor medii si efective ale marimilor electrice amintite (care se invata de regula in clasele superioare de liceu) ele nu sunt utilizate in calcule. Tot ce are de facut cititorul care vrea sa invete ceva, este sa parcurga articolul, incercand sa-l inteleaga. Fara suparare, ceea ce am descris acolo este cea mai practica matematica posibila. Fara ea nimeni nu va putea niciodata sa abordeze proiectarea unor circuite in comutatie. Am publicat acest articol tocmai spre a raspunde unor utilizatori cu pregatire teoretica diferita. Asa dupa cum spuneam, partea referitoare la proiectarea asistata, se adreseaza unui absolvent de liceu. Recomand deci tuturor sa parcurga cu atentie si sa intre in miezul explicatiilor, care nu sunt complicate. Cei care le-au parcurs si inteles, sa stea in stand by, pentru ca vor apare articole explicative si despre celelalte chestiuni necesare pentru proiectarea si realizarea in regim de amator a unor transformatoare pentru dispozitive in comutatie. Lectura placuta!

[Marian]

De acord cu @smilex, vorbind din punctul de vedere al unui electronist amator ce ma aflu pot confirma ca matematica expusa acolo, unele detalii tehnice sunt destul de greu de asimilat de cei fara studii de specialitate, totusi avem nevoie de astfel de articole deoarece cine are o pasiune reala pentru domeniu va gasi in asta o provocare spre a se documenta si mai mult si a reusi sa inteleaga totusi cate ceva macar in principiu.Asadar felicitari pentru publicare, frumos articol

[Vizitator]

Multumesc moderatorului Dr.L, pentru ocazia acordata de a repopula cu imagini acest topic, temporar mutat la sectiunea "Atelierul mecanic". Il retrimit la sectiunea "Alimentatoare", unde sper ca va fi de folos utilizatorilor.

[costy]

desi mi-am prins urechile grav , nu pot sa nu multumesc pentru timpul acordat pentru realizarea materialului.

[costy]

desi mi-am prins urechile grav , nu pot sa nu multumesc pentru timpul acordat pentru realizarea materialului.

[Maricel]

articolul: Calculul parametrilor curentilor si tensiunilor nesinusoidale, pentru dispozitivele in comutatie. Va salut! Nu pot accesa acest articol m-am logat dar unde articolul era gazduit nu mai exista. Va rog sa-l postati daca se poate. Va multumesc!

[Vizitator]

Se pare ca odata cu reorganizarea revistei, s-a modificat si adresa web. Voi incerca sa refac legatura. Poti gasi insa articolul si cu google. Scrie pe browser: ola_nicolas si titlul exact al articolului.