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Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa CatarinaC ç g S CDepartamento de Eletrônica
Retificadores
Projeto de IndutoresProjeto de Indutoresde Alta Freqüênciade Alta Freqüência
Prof. Clóvis Antônio Petry.
Florianópolis, outubro de 2007.Florianópolis, outubro de 2007.
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CapítuloCapítulo 2121:: TransformadoresTransformadoresCapítuloCapítulo 2121:: TransformadoresTransformadores1. Projeto de indutores de alta freqüência.
www.cefetsc.edu.br/~petry
Projeto de indutoresProjeto de indutoresProjeto de indutoresProjeto de indutores
OO projetoprojeto dede umum indutorindutor dependedepende::p jp j pp• Da freqüência de operação;• Da corrente no mesmo;• Do regime de trabalho;Do regime de trabalho;• Do material utilizado para o núcleo;• Entre outros....
Projeto de indutoresProjeto de indutoresProjeto de indutoresProjeto de indutores
NúcleosNúcleos usadosusados nana implementaçãoimplementação dede indutoresindutores dede HFHF::p çp ç
http://www.magmattec.com.brhttp://www.thornton.com.br
http://www.mag-inc.com
Projeto de indutoresProjeto de indutores
CaracterísticasCaracterísticas dodo núcleonúcleo::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
Projeto de indutoresProjeto de indutores
MontagemMontagem dodo núcleonúcleo (com(com entreferro)entreferro)::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
MontagemMontagem dodo núcleonúcleo (com(com entreferro)entreferro)::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
11)) DadosDados dede entradaentrada::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
11)) DadosDados dede entradaentrada::
100 Indutância do indutor;20 F üê i d ã
oL HF kH
μ=
20 Freqüência de operação;10 Corrente de pico;
s
Lop
F kHzI A=
=( )Li t
IΔ
Loef
Lo
I =6A Corrente eficaz;I =1A Ondulação de corrente;Δ t
sT T
2
k=0,7 Fator de enrolamento;J=450A/cm Densidade de corrente;
2s
sT
;B=0
7
,35T Densidade de fluxo máximo;=4 10 / / Permeabilidade no vácuoWb A mμ π −⋅o 4 10 / / Permeabilidade no vácuo.Wb A mμ π
Projeto de indutoresProjeto de indutores
22)) EscolhaEscolha dodo núcleonúcleo::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
22)) EscolhaEscolha dodo núcleonúcleo::
10,35 0,03510
LoIB B TIΔ
Δ = = =10LopI
4 6 4410 100 10 10 6 10 0 544o Lop LoefL I I
A A−⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 40,544
0,7 0,35 450o Lop LoefAeAw cm
k B J= = =
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
Núcleo Ae (cm2) Aw (cm2) le (cm) lt (cm) ve(cm3) AeAw (cm4)e ( ) w ( ) e ( ) t ( ) e( ) e w ( )E-20 0,312 0,26 4,28 3,8 1,34 0,08
E-30/7 0,60 0,80 6,7 5,6 4,00 0,48 E-30/14 1,20 0,85 6,7 6,7 8,00 1,02E-42/15 1,81 1,57 9,7 8,7 17,10 2,84 E-42/20 2 40 1 57 9 7 10 5 23 30 3 77E 42/20 2,40 1,57 9,7 10,5 23,30 3,77
E-55 3,54 2,50 1,2 11,6 42,50 8,85
Projeto de indutoresProjeto de indutores
33)) CálculoCálculo dodo númeronúmero dede espirasespiras::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
33)) CálculoCálculo dodo númeronúmero dede espirasespiras::
4 6 410 100 10 10 10 24espiraso LopL IN
−⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= = = 24espiras
0,45 1,20e
NB A
= = =⋅ ⋅
44)) CálculoCálculo dodo entreferroentreferro::44)) CálculoCálculo dodo entreferroentreferro::
2 2 2 7 210 24 4 10 1,20 10 0 087o eN Al μ π− − −⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅6
, 0,087100 10
o e
o
lg cmL
μ−= = =
⋅
Projeto de indutoresProjeto de indutores
55)) PerdasPerdas nono núcleonúcleo::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
55)) PerdasPerdas nono núcleonúcleo::
54 10HK −= ⋅104 10EK −= ⋅
( )2 4 2P B K F K F VΔ ( )2,4 2nucleo H s E s eP B K F K F V= Δ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅
( )2,4 5 10 20 035 4 10 20000 4 10 20000 8P − −+( )2,4 5 10 20,035 4 10 20000 4 10 20000 8nucleoP = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅
2 46P mW= 2,46nucleoP mW=
Projeto de indutoresProjeto de indutores
66)) ProfundidadeProfundidade dede penetraçãopenetração::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
66)) ProfundidadeProfundidade dede penetraçãopenetração::
7,5 7,5 0,053cmΔ = = = ,20000sF
2 2 0 053 0 106Dfio cm= ⋅Δ = ⋅ =2 2 0,053 0,106maxDfio cm= ⋅Δ = ⋅ =
Não poderá ser utilizado condutor com diâmetro maior que 0,106 cm.Não poderá ser utilizado condutor com diâmetro maior que 0,106 cm.Portanto, podem ser utilizados condutores mais finos que o fio 18 AWG.Escolheu-se o condutor 22 AWG.
222 0,003255cuA cm=
0 000530 /Ω
222 0,004013S cm=
22 0,000530 / cmρ = Ω
Projeto de indutoresProjeto de indutores
77)) EscolhaEscolha dada seçãoseção dosdos condutorescondutores::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
77)) EscolhaEscolha dada seçãoseção dosdos condutorescondutores::
26 0,013450
LoefIS cm
J= = = Maior que a área do fio 22 AWG.
450J
0,013 5SN fios= = =22
50,003255fios
cu
N fiosA
= = =
88)) CálculoCálculo dada resistênciaresistência dodo fiofio::88)) CálculoCálculo dada resistênciaresistência dodo fiofio::
22 0,00053024 6,7 0,0175fioR N lt
Nρ
= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω5f
fiosN
Projeto de indutoresProjeto de indutores
99)) PerdasPerdas nono cobrecobre::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
99)) PerdasPerdas nono cobrecobre::2 20,017 6 0,614cobre fio LoefP R I W= ⋅ = ⋅ =
1010)) PerdasPerdas totaistotais::
2,46 0,614 0,616totais nucleo cobreP P P m W= + = + =
1111)) ElevaçãoElevação dede temperaturatemperatura::
( ) ( )0,37 0,3723 23 1,02 22,832 /oRt AeAw C W− −= ⋅ = ⋅ =( ) ( )
22,832 0,616 14,066 ototalT Rt PΔ = ⋅ = ⋅ =
Projeto de indutoresProjeto de indutores
1212)) CálculoCálculo dodo fatorfator dede ocupaçãoocupação::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
1212)) CálculoCálculo dodo fatorfator dede ocupaçãoocupação::
22 224 5 0,004013 0 688fiosN N SAw cm
⋅ ⋅ ⋅ ⋅= = = 0,688
0,7 0,7necesAw cm= = =
0 688Aw 0,688 0,8090,85
necesocup
AwKAw
= = =
Projeto de indutoresProjeto de indutores
ExercícioExercício dede aplicaçãoaplicação::
Projeto de indutoresProjeto de indutores
ExercícioExercício dede aplicaçãoaplicação::Projetar um indutor de alta freqüência com as seguintes especificações.
500 Indutância do indutor;L Hμ= 500 Indutância do indutor;100 Freqüência de operação;
2 Corrente de pico;
o
s
L HF kHzI A
μ=
=
Loef
2 Corrente de pico;
I =1,8A Corrente eficaz;LopI A=
LoI =0,5A Ondulação de corrente;k=0,7 Fator de enrolamento;Δ
2J=450A/cm Densidade de corrente;B=0,35T Densidade de fluxo máximo.
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LaboratórioLaboratório dede indutoresindutores ee transformadorestransformadores..LaboratórioLaboratório dede indutoresindutores ee transformadorestransformadores..
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