INDUCTION HEATING

Индукционный нагрев для всех.
Текущее время: 13 ноя 2018, 07:20

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 9 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: О скин-слое, литцендрате и индукторах
СообщениеДобавлено: 07 мар 2013, 13:15 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 18:17
Сообщений: 285
Откуда: Красноярск
Поскольку индукционный нагрев связан с переменным токами достаточно высокой частоты, такие понятия как скин-слой становятся практически важными вещами. В этой теме предлагается собирать всякую полезную информацию, связанную с влиянием скин-слоев на потери в индукторах, проводах, ошиновках конденсаторов и т.п.

=============================
Для начала имеет смысл разместить некоторые полезные данные, касающиеся использования литцендратов. Разговоров про них много, но конкретики - не очень. Для тех, кто не в курсе. Литцендрат - это многожильный провод с изолированными жилами. Он позволяет снизить омические потери в проводах, возникающие за счет скин-эффекта, в диапазоне частот от нескольких десятков кГц до почти 1 МГц. Часто (в том числе и на форумах) возникают мысли сделать из литца индуктор. Более того, из литцендрата делают низкочастотные индукторы для бытовых индукционных печей. Так вопрос о применимости литцендрата - не абстрактен.

Но нужна конкретика. Сегодня специально порылся в сети на это предмет. Нашел в свободном доступе интересную статью: N.Reatti A., Kazimierczuk M.K., Bartoli, M. Noferi, "Modeling litz-wire winding losses in high-frequency power inductors", в которой есть полезные формулы и графики. Формулы - в статье, а копии пары графиков я положил во вложение. Из графиков мы видим, что эффект от применения литцендрата может быть действительно существенным. Например, при использовании литцендрата из 60 жил на частоте 200-300 кГц можно получить пятикратный (!!!) выигрыш в потерях. Т.е. сопротивление индуктора из литцендрата будет в пять раз меньше, чем, бы его если его сделать из сплошного провода такого же поперечного сечения (по меди, естественно)! Для трубки, конечно, разница будет не такой впечатляющей. Но все-таки, наверное будет. Даже и в два раза было бы очень неплохо!
------------------------
Да, вот еще я посмотрел, что народ использует простые модели литцендратов - "перевитость" никак не учитывается. В этом случае вполне можно воспользоваться и двумерными программами моделирования квазистационарных магнитных полей (типа FEMM).
===================
PS
Кстати, совсем забыл, эту статью в формате pdf можно загрузить с флая.


Вложения:
Fig_2_3.png
Fig_2_3.png [ 170.35 Кб | Просмотров: 203 ]
Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое и литцендрате
СообщениеДобавлено: 08 мар 2013, 01:05 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 19:22
Сообщений: 817
Потери в 5 раз меньше - это очень не плохо, но если наступает момент, когда потерь больше, чем способен самостоятельно рассеять проводник, то это уже перестает иметь значение (ИМХО). Литцендрат сам по себе будет хуже проводить тепло, чем медный прут такогоже сечения. А если ещё учесть внешний нагрев от тигля или от детали? И если ещё учесть допустимую температуру перегрева для просто прута по сравнению с литцендратом? А ещё прут сам по себе сохраняет геометрию даже при перегреве. А если учесть что сердцевина прута не используется, то там смело можно пускать воду. Вот и пришли к трубке.
Т.е. я клоню к тому, что тут обязательно надо учитывать рассеивание тепла на равне с потерями. В некоторых приложениях применение литца возможно будет оправдано. Т.е. наверно надо будет соорудить некую сравнительную табличку.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое и литцендрате
СообщениеДобавлено: 08 мар 2013, 02:45 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 18:48
Сообщений: 676
Откуда: Україна, Київ
jab писал(а):
Вот и пришли к трубке.
К тому же к прямоугольной :wink3:

_________________
...любительская технология это частный случай совершенного владения онанизмом (С)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое, литцендрате и индукторах
СообщениеДобавлено: 09 мар 2013, 07:52 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 18:17
Сообщений: 285
Откуда: Красноярск
Понятно, что вопросы конструирования индуктора нельзя рассматривать в отрыве от его охлаждения. Трубка - стандартный, привычный и понятный вариант. Тут как бы и спорить не о чем. Но у нее есть проблема - слишком много мощности (от 30% и выше) уходит на нагрев самого индуктора и уносится в виде тепла с охлаждающей водой. Поэтому проблема снижения потерь в индукторе важна.

Литц - один из путей решения этой проблемы. Не обязательно ориентироваться только на воздушное охлаждение литцендратового индуктора. "Рыхлый" литцендрат внутри диэлектрической трубки, по которой течет вода (типа того, как на старой ветке N_N предлагал, или - как стеклянный каркас во вложении к этому сообщению), будет охлаждаться не менее эффективно, чем обычная медная трубка с водой. Можно придумать и более технологичные конструкции. Вот как раз нехитрая мыслишка на эту тему завелась - ведь ничто не мешает нам поместить весь индуктор из литцендрата в водяную рубашку. Ну вот, например, как на рисунке во вложении. Лаковой изоляции жил литца вполне хватит чтобы не делать специальный контур из непроводящего хладагента. А уложить жилы литца в хитрые (оптимальные) геометрии тоже не представляет особых проблем. Их не обязательно перевивать. А вот само оптимальное (с точки зрения максимального поля, минимальных омических потерь и эффективного охлаждения) расположение жил литца в пространстве - тут уже умозрительно вряд ли... :nea: Нужно "честно" считать и моделировать поля и токи. Но, возникает ощущение, что наметки каких-то путей к цели уже начинают слегка просматриваться...


Вложения:
Litz_Water_Jacket_Inductor.png
Litz_Water_Jacket_Inductor.png [ 16.4 Кб | Просмотров: 113 ]
Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое, литцендрате и индукторах
СообщениеДобавлено: 14 мар 2013, 19:54 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 18:48
Сообщений: 676
Откуда: Україна, Київ
ksv писал(а):
...Ну вот, например, как на рисунке во вложении. Лаковой изоляции жил литца вполне хватит чтобы не делать специальный контур из непроводящего хладагента.
Не забывайте, что под действием магнитного поля, литц будет "шевелиться", и рано или поздно (скорее рано, т.к. изоляция там микронная), лаковая изоляция перетрется, заодно получим замыкание через воду.
Обмоточные провода для предотвращения такой ситуации заливают лаком, а здесь не выйдет из-за необходимости охлаждения.

_________________
...любительская технология это частный случай совершенного владения онанизмом (С)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое, литцендрате и индукторах
СообщениеДобавлено: 15 мар 2013, 04:53 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 18:17
Сообщений: 285
Откуда: Красноярск
Ну так литц и планировался как раз такой, чтобы жилки не касались друг-друга. Т.е. - "распущенный" многожильный провод, более-менее однородно распределенный в пространстве. Для лучшего охлаждения и меньшей взаимной экранировки. Еще не считал (руки пока не дошли), но, что-то мне интуиция говорит о том, что жилки нужно посильнее "распушить" по сечению - чтобы меньше друг друга экранировали. Диаметр жилок должен быть меньше толщины скин-слоя. Для меди на 66 кГц это будет порядка 0.25 мм. Так что вполне терпимо - обычный провод в лаковой изоляции.

В принципе, в голове уже "созрел" каркас для такой ажурной конструкции. Но сначала нужно все-таки посчитать оптимальное расположение жилок в пространстве. Оно не такое очевидное, как может показаться с первого взгляда. Нужно оптимизировать сразу несколько параметров. Да и каркас пока немножко витиеватый получается. Если делать - будет настоящее "произведение" инженерного искусства. :nea: Упрощать как-то нужно. Поэтому - индуктор с литцем - пока "на созревании"... :yes4:


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое, литцендрате и индукторах
СообщениеДобавлено: 15 мар 2013, 05:48 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 18:48
Сообщений: 676
Откуда: Україна, Київ
Цитата:
Ну так литц и планировался как раз такой, чтобы жилки не касались друг-друга... порядка 0.25 мм.
Пока слабо представляю, как вы предполагаете подвесить в пространстве виток из нескольких десятков проводов 0,25мм, при этом обеспечив равномерную циркуляцию хладагента вокруг них, одновременно обеспечив достаточную жестость "подвеса", что бы их не скомкало в кучу магнитным полем. А потом поместить эту конструкцию в герметичную емкость из диэлектрического парамагнетика :heat: :mosking:
При этом я не хочу сказать, что это не возможно! :laugh2:
Просто перед тем как укусить себя за правую пятку через левое плече, может стоит сначала доказать опытным путем, эффективность применения литца в ИН, стоящую таких механических извращений?

_________________
...любительская технология это частный случай совершенного владения онанизмом (С)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое, литцендрате и индукторах
СообщениеДобавлено: 15 мар 2013, 05:58 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 12 фев 2013, 18:17
Сообщений: 285
Откуда: Красноярск
ksv писал(а):
Но сначала нужно все-таки посчитать оптимальное расположение жилок в пространстве. Оно не такое очевидное, как может показаться с первого взгляда.
Так я об этом и говорю... Под оптимальным положением понимается еще и оптимизация механических нагрузок.

====================
PS
Несмотря на "классичность" электродинамических задач, в магнитных системах с трехмерными распределениями токов встречаются удивительные конфигурации. Невероятно, но на самом деле - это действительно еще очень слабо изученный мир. Вот, просто для того, чтобы "не расслабляться" (ну иногда вдруг начинает казаться, что все уже знаешь и все понимаешь...), можно поглядеть, например, эту статью...
====================
Ну и затравочная ссылочка, для более серьезного интереса к проблеме:
M. Hosoda, T. Miyaguchi, K. Imagawa, and K. Nakamura. Ubiquity of Chaotic Magnetic-Field Lines Generated by Three-Dimensionally Crossed Wires in Modern Electric Circuits. Phys. Rev. E 80, 067202 (2009)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: О скин-слое, литцендрате и индукторах
СообщениеДобавлено: 20 май 2013, 16:50 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 625
ЛИТЦо применять в высоковольтной обмотке индуктора - и будет все в норме... - я про самопал до 10квт
а вот с печатными платами столкнуля с другой :cray: бякой - холлом...


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 9 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB