Transformator współosiowy liniowy - idea konstrukcji oraz podstawowe właściwości

• Autorzy: Stępień M. , Grzesik B.

Warianty tytułu

EN

The straight line coaxial transformer - idea of design and basic properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia istotę budowy oraz podstawowe właściwości współosiowego transformatora liniowego wysokiej częstotliwości (rzędu l MHz). Transformator liniowy jest modyfikacją konstrukcji transformatora spiralnego. Właściwości transformatora liniowego przebadano i odniesiono do właściwości transformatora spiralnego. Porównanie dotyczy właściwości energetycznych oraz właściwości związanych z wielkościami polowymi. Właściwości energetyczne to przede wszystkim sprawność oraz gęstość mocy uzyskiwana przy zadanych stratach mocy. Transformator spiralny cechują bardzo dobre właściwości energetyczne, tj. sprawność powyżej 98% w szerokim zakresie obciążeń (5 - 73 A), gęstość mocy około 100 kW/kg przy 1O W strat mocy. Podobne właściwości wykazuje transformator liniowy. Drugi element porównania to rozkłady gęstości prądu w uzwojeniach oraz indukcji w rdzeniu magnetycznym. Transformator spiralny wykazuje niecentryczność rozkładu tych wielkości. Powoduje to lokalnie wzrost strat mocy w transformatorze (nadmierne nagrzewanie). W transformatorze liniowym zjawisko to zostaje wyeliminowane. Analiza obejmuje badania symulacyjne, oparte na metodzie elementów skończonych, przeprowadzone przy wykorzystaniu oprogramowania ANSYS.

EN

The paper describes idea of design and basic properties of straight line coaxial transformer designed for high frequency operation (about 1 MHz). The straight line transformer is modification of spiral transformer. The properties of straight line transformer are calculated and compared to spiral transformer. Comparison contains power properties and properties related to field quantities of transformer. First one consists of efficiency and power density calculated and given total power losses. The spiral transformer point very good power properties: efficiency above 98% in broad range of load and power density about 100 kW/kg at 10 W of power losses. The properties of straight line transformer are similar to basic one. The second analysis item is comparison of current density in windings and flux density distribution in magnetic core between straight line and basic design. The spiral transformer shows non-concentric distribution of these quantities. It decreases local heating of windings and total power in magnetic core. The straight line transformer excludes this phenomenon. The analysis consists of computations based on finite elements method using ANSYS software.

Słowa kluczowe

PL

transformator współosiowy; transformator w.cz.; właściwości; konstrukcja

EN

coaxial transformer; HF transformer; idea; properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2004
• Tom: z. 192
• Strony: 113--120
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Stępień M.

• Instytut Elektrotechniki Teoretycznej i Przemysłowej Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 10, tel. [phone]

autor

Grzesik B.

• Instytut Elektrotechniki Teoretycznej i Przemysłowej Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 10, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. Grzesik B. Stępień M.: Analysis of effects of the coaxial transformer design on distribution of winding currents andflux density, 10lh European Conference on Power Electronics and Applications, CD-ROM Proceedings 2-4.09.2003, Toulouse, France.
• 2. Grzesik B., Stepien M.: The coaxial transformer - the influence of primary winding shape on the transformer properties, 10lh International Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC 2002, 9-11 September 2002, Dubrovnik & Cavtat, Croatia, Proceedings, p. 380 & CD.
• 3. Rauls M.S., Novotny D.W., Divan D.M.: Design Considerations For High Frequency Co-Axial Winding Power Transformer, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 29, No. 2, March/ April 1993, pp. 375-381.
• 4. Rauls M.S., Novotny D.W., Divan D.M., Bacon R.R., Gascoigne R.W.: Multiturn High-Frequency Coaxial Winding Power Transformers, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 31, No. 1, Jan. 1995, pp.l 12-118.
• 5. Sum K. K., Lau J. L.: How to Design a Sophisticated 200 watt to 600 watt Brick dc -to-dc Power Converter. Thirteenth International Power Conversion Conference PCIM 1999, 22 - 24 June 1999, Nürnberg, Germany, pp. 167-172.
• 6. Web page: Ferroxcube, URL: http://www.ferroxcube.com/
• 7. ANSYS Software Manual.