Calculo de indutor

albert_emule · 3 de maio de 2016

Olá!
Estou desenvolvendo um indutor com o tipo de núcleo da foto abaixo:

Datasheet do núcleo magnético que será usado no indutor:

http://www.magmattec.com/imagens/produtos/Datasheets-Po_de_ferro.pdf

O modelo usado é o modelo MMT026T7725 , 41 espiras, 300uH

Já calculei indutância e tudo mais. Contudo preciso saber quanto de corrente o indutor vai suportar antes de saturar o núcleo.
O que preciso saber para fazer o cálculo?
Qual calculo tenho que fazer?
Obrigado desde já.

MOR_AL · 3 de maio de 2016

Este seu indutor será apenas um indutor, com apenas um enrolamento, ou terá um secundário, como em fontes flyback?

MOR_AL

albert_emule · 3 de maio de 2016

7 minutos atrás, MOR disse:

Este seu indutor será apenas um indutor, com apenas um enrolamento, ou terá um secundário, como em fontes flyback?

MOR_AL

Obrigado por responder.

Segue descrição completa:

Para ver a imagem maior, clicar com o botão direito do mouse e exibir imagem em nova guia

MOR_AL · 3 de maio de 2016

Tem a seguinte fórmula:

Ap = { (2 * En * 10E4) / (Bm * Ku * Kj) } elevado a [1 / (1 + x)]

En é a energia máxima em cada ciclo.

Bm é o valor máximo da densidade do campo magnético. Não sei com relação a este material, apesar do fabricante informar que é 1,2T. Sabemos que em altas frequências o núcleo esquenta e costumamos limitar em 0,2 a 0,25T.

Ku é o fator de utilização dos fios na janela. Um valor prático vai depender da capacidade, experiência e se o enrolador dispõe de máquina para enrolar a bobina. Um valor prático é 0,4

Kj é uma constante que depende da configuração do núcleo e elevação da temperatura. Para o núcleo toroidal "adoçado" nas bordas (powder core) e uma elevação de 25ºC, seu valor é 403.

x é outra constante que depende da geometria do núcleo. Para o powder core, seu valor é -0,12.

Considerando-se estes valores, a expressão fica:

Ap = { (2 * 0,5 * L * Ip * Ip * 10E4) / (0,2 * 0,4 * 403) } elevado a [1 / (1 + (-0,12)]

Ap = { ( L * 20 * 20 * 10E4) / (32,24) } elevado a 1,1364

Ap = { ( L *4 * 10E6) / (32,24) } elevado a 1,1364

Como você já tem o valor de L, o valor de Ap fica determinado, ou ApCalculado.

Verifique se Se o ApCalculado é MENOR que o valor do Ap do núcleo. Caso afirmativo, este núcleo PODE servir.

PODE porque com o número de espiras, com a corrente e a frequência de operação, você chegará ao diâmetro do fio.

Esta expressão vem da expressão En = 1/2 * L * Ip * Ip, mas já leva em consideração os parâmetros práticos do núcleo.

Se eu fosse fazer este indutor, enrolaria umas 50 a 100 espiras duplas e testaria no circuito que eu projetei. Assim não teria dúvidas, quanto ao funcionamento.

Caso a corrente não alcançasse o valor desejado (sem saturar), eu diminuiria o número de espiras. Depois, para chegar ao número correto é só usar a expressão:

Lfinal = Linicial * ( Nfinal / N inicial) ^ 2

Ou

Nfinal = Ninicial * raiz de (Lfinal / Linicial)

Caso tenha dúvidas, pergunte.

MOR_AL

albert_emule · 3 de maio de 2016

Mais uma vez obrigado por responder.

Suas respostas são sempre muito importante.

Com aquele material das Curvas Hanna que o senhor disponibilizou, desenvolvi um projeto, veja:

Eu faria o mesmo com este indutor do tópico. O problema é que tenho que calcular o núcleo sem estar com ele em mãos.

Mas com as respostas dadas, já saberei que o que fazer.

MOR_AL · 4 de maio de 2016

3 horas atrás, albert_emule disse:

Mais uma vez obrigado por responder.

Suas respostas são sempre muito importante.

Com aquele material das Curvas Hanna que o senhor disponibilizou, desenvolvi um projeto, veja:

Eu faria o mesmo com este indutor do tópico. O problema é que tenho que calcular o núcleo sem estar com ele em mãos.

Mas com as respostas dadas, já saberei que o que fazer.

Legal, quando puder, poste os resultados.

MOR_AL

albert_emule · 4 de maio de 2016

Acabei achando este núcleo de material 034.

Ao invés de 43 espiras, agora precisa de 65 espiras, por causa do fator de indutância menor. Contudo o material é melhor.

albert_emule · 4 de maio de 2016

22 horas atrás, MOR disse:

Legal, quando puder, poste os resultados.

MOR_AL

Conversei com o engenheiro da loja.

O mesmo me sugeriu um tipo de núcleo chamado "Sendust", que segundo ele, atenderia sem nenhuma preocupação.

Deve ser um núcleo caro, mas neste caso não haverá erros.

https://en.wikipedia.org/wiki/Sendust

MOR_AL · 5 de maio de 2016

21 horas atrás, albert_emule disse:

Conversei com o engenheiro da loja.

O mesmo me sugeriu um tipo de núcleo chamado "Sendust", que segundo ele, atenderia sem nenhuma preocupação.

Deve ser um núcleo caro, mas neste caso não haverá erros.

https://en.wikipedia.org/wiki/Sendust

1 - O problema é que você terá que acreditar em um funcionário, que provavelmente não está completamente iterado do seu problema. Ele até pode ter boa vontade, mas neste caso não há certeza.

2 - As curvas Hanna são válidas quando o núcleo possui e permite que um gap seja alterado. Aí você, medindo apenas um núcleo em particular, com diversos valores de gap, monta a curva Hanna e determina o valor do gap e o número de espiras para qualquer tamanho do núcleo, de mesmo material. E tem mais, como a curva Hanna é formada com valores de gap quase imediatamente antes do joelho, o cálculo do indutor, na prática, vai aproveitar o máximo da curva BxH, ou a máxima energia que pode ser acumulada no indutor ao final do período Ton.

3 - Este toroide adoçado já possui um valor fixo de AL, ou o equivalente a um gap fixo. Neste caso não há como montar a curva Hanna com apenas um valor de gap. Nem mesmo seria necessário, já que é fornecido o valor de AL.

4 - Você que gosta de montar muitas fontes chaveadas e afins, deveria montar o circuito que eu disponibilizei. Ele permite "ver o comportamento do núcleo" com muito mais informações. Testando com o tal circuito, você coloca um número de espiras duplo.

O primário serve para você ver o crescimento linear da corrente. Aumentando Ton, você pode ver (no osciloscópio) a região da corrente, que mostra o começo do joelho.

Basta determinar um ponto linear da curva de corrente antes do joelho. Usando este limite, você aproveita o máximo de energia que o núcleo pode fornecer.

Neste ponto você determina o valor da indutância pela fórmula V = L * delta Ip / delta t.

V é a ddp na indutância.

delta Ip é o valor da corrente de pico (Ip - 0) = Ip.

delta t é o valor do período Ton.

Então você tira o valor de L.

Sabendo que L é proporcional ao quadrado do número de espiras, aí você entra com a fórmula da minha postagem #4 e determina o número de espiras para a indutância que você deseja construir.

O valor máximo da corrente neste indutor que você deseja, segue a equação da energia ao final de Ton. Este valor você tem quando fez o primeiro teste. En1 = 0,5 * L1 * Ip1 * Ip1

Esta energia também é válida para a sua indutância desejada (Ld)

En2 = En1 = En = 0,5 * Ld * Ip2 * Ip2

En2, você calculou.

Ld você tem.

Sobra determinar Ip2.

Este não é a sequência mais conveniente para se obter os valores práticos do indutor.

Você chega em Ip2 ao final.

O ideal é partir de:

1 - Ip

2 - En

Aí você chega em Ap = Anúcleo * Ajanela.

O secundário retorna a energia acumulada ao final de Ton para a fonte que alimenta o circuito. Assim não será gerada tensões proibitivas.

Outra dica para saber se o núcleo vai poder armazenar a energia, é calcular a área da janela (Aj) do núcleo que você tem.

Considerar que esta área pode acomodar um certo número de espiras com cada fio determinada área.

Ou.

Área útil = Área que dá para enrolar as bobinas = 0,4 Aj. É um valor prático.

Como o fabricante do núcleo já te fornece o valor de AL e você já tem o valor da indutância, você calcula o valor do número de espiras N.

Conhecendo a corrente de pico e a frequência (Ton e Toff), você determina a bitola do fio.

Sabendo N e o valor da área da seção reta de uma espira, Você vê se com N espiras a área ocupada é menor ou igual a "Área que dá para enrolar as bobinas" = 0,4 * Aj.

Se você pudesse comprar o núcleo DEPOIS de calcular, então você faria o cálculo inverso, chegando na Aj necessária para o seu projeto.

MOR