Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В результате вредные паразитные параметры стануг полезными, будет сокращено число силовых компонентов, однако существенно возрастет сложность расчета преобразователя и станет сложнее повторить изделие. 2.4. Дроссели Дросселем, или, говоря иначе, электрическим реактором называют статическое устройство, которое используют для запасания энергии магнитного поля и в качестве индуктивного сопротивления на пути протекания переменного тока [! 73, с. ! 34]. Дроссели применяют в составе резонансных контуров квазирезонансных импульсных источников питания, в сглаживающих и полосовых фильтрах, в антенных контурах, в импульсных модуляторах, в ограничителях переменного тока и во многих других цепях.
Условное графическое обозначение дросселей не отличается от обозначения катушек индуктивности, однако с практичвской точки зрения дроссели за- 2.4. дроееели 55 частую менее добротны и стабильны по сравнению с катушками индуктивности, и, как правило, через обмотки дросселей протекают во много раз большие токи. Дроссель может представлять собой ферромагнитный или магнитно-диэлектрический магнитопровод, на котором размешена обмотка, а может и не иметь сердечника.
Дроссели без магнитопроводов обычно используют на высокой частоте при очень большой напряженности магнитного поля, поскольку в таких условиях из-за магнитной вязкости параметры магнитопроводов ухудшаются настолько, что использовать их становится нецелесообразно. Возможные конструкции дросселей: ° броневая, если они выполнены на Ш-образных магнитопроводах; ° стержневая, если они содержат стержневые магнитопроводы; ° тороидальная, если обмотки уложены на магнитопроводы в форме колец; ° планарная.
Планарные дроссели выполняют на печатных платах, причем обмотки представляют собой концентрические дорожки из невытравленной медной фольги, а магнитопровод может быть впрессован или иным способом закреплен в пластине печатной платы из стеклотекстолита или гетинакса. По назначению дроссели классифицируют на сглаживаюшие, дроссели переменного тока и магнитные усилители. Магнитные усилители также называют дросселями насыщения [173, с. 1351. 2.4.1. Сглаживающие дроссели Сглаживающим дросселем называют моточный компонент, который предназначен для уменьшения пульсаций постоянного напряжения.
Такие дроссели чаше всего включают на выходе выпрямителей и используют в составе сглаживающих 1.С-фильтров. К важнейшим параметрам сглаживающих дросселей относят ток подмагничивания, индуктивность, номинальную частоту и энергоемкость. К особенности работы сглаживающих дросселей можно отнести протекание через обмотку тока, который обладает обычно большой постоянной и небольшой переменной составляющими. Соответственно магнитный поток в сердечнике дросселя состоит из переменного магнитного потока и большого по величине постоянного магнитного потока. Как следствие, магнитопровод работает в режиме с подмагничиванием сердечника постоянным током.
Чем больше будет постоянный ток, тем существеннее станет подмагничивание, и тем меньше будут магнитная проницаемость сердечника и индуктивность обмотки. Для значительного ослабления пагубного влияния подмагничивания в магнитопроводе на пути прохождения магнитного потока размещают немагнитный зазор или, в некоторых редких случаях, несколько немагнитных зазоров. Немагнитный зазор реализуют вложением между половинками разборного магнитопровода прокладки из стеклотекстолита, текстолита, гетинакса, слюды, эпоксидного компаунда или других материалов. Также можно зафиксировать половинки магнитопровода на небольшом расстоянии друг от друга, не прокладывая между ними каких бы то ни было материалов, реализовав тем самым воздушный зазор 1103, с.
331. Если после сложения половинок Ш-образного магнитопровода зазор между ними для конкретных целей будет недостаточен, то его можно увеличить путем шлифования центрального керна. Такой способ может быть реализован в радиолюбительской практике, при макетировании источника питания или при изготовлении одного опытного образца, однако он совершенно неприемлем для серийного или 56 Компоненты истачников питания массового производства, несмотря на то, что изготовление зазоров можно автоматизировать и выполнять, например, промышленным лазером. Ток намагничивания или подмагничивания сердечника можно найти согласно выражению [9, с. 13]: В 1.ср.л Н Ьср.л 1подм = т"д '! о ' "'/ "'/ А где  — магнитная индукцня, Тл; Ьср.л — длина средней линии магнитопровода, м; !тд — изменение магнитной проницаемости (например, в результате флюктуации температуры); ре — магнитная постоянная вакуума, Гн/м; % — число витков обмотки, уложенной на магнитопровод; Н вЂ” напряженность поля подмагничивания, А/м.
Требуемую протяженность немагнитного зазора можно вычислить согласно выражению [179, с. 308]: 1 Ьз = це (%.1подм-Н.Ьср.л)— В где!подм — ток, протекающий по обмотке, А. Найденная протяженность зазора учитывает распределенный зазор, обусловленный стенками Блоха. Если немагнитных зазоров одинаковой величины будет несколько, то полученную протяженность следует поделить на число зазоров, чтобы узнать величину каждого.
Индуктивность дросселя, на пути магнитного потока которого размещены и зазоров, можно найти по формуле: Ф % %' 1подм 1подм 1.ср.л 1.з.1 Ьз.2 Ьз.п + + + + !тм'Бс !де '!зз.1 Бс !тв !дз.2 Бс !ье !дз.п Зс где Р— потокосцепление, Вб; Ф вЂ” магнитный поток; Ьз.! — величина первого немагнитного зазора, м; Ьз.2 — протяженность второго немагнитного зазора, м; Ьз.п — величина и-го немагнитного зазора, м; рм — магнитная проницаемость сердечника, Гн/м; рз.! — магнитная проницаемость материала первого зазора, Гн/м; йз.2 — магнитная проницаемость материала второго зазора, Гн/м; рз.п — магнитная проницаемость материала и-го зазора, Гн/м; Кс — площадь сечения керна магнитопровода, м .
т Если в простейшем случае немагнитный зазор на пути потока в сердечнике всего один, то индуктивность дросселя можно вычислить согласно выражению [177, с. ! 39]: !ьэ Б 1.з где рэкв — эквивалентная магнитная проницаемость сердечника с зазором, Гн/м. 2л. дросселя 57 Зная необходимую индуктивность дросселя и некоторые конструктивные параметры, можно по следующей формуле вычислить требуемое число витков его обмотки [! 8, с.
34, 36): где йс — коэффициент заполнения сечения магнитопровода ферромагнитным материалом, причем для ферритов 1сс примерно равен 1, а для сталей и пермаллоев всегда несколько меньше 1. Методики расчетов сглаживающих дросселей, а также расчетные формулы, даны в книгах 118, с. 51 — 53), 121, с. 230 — 237), 1103, с.
34 — 37). 2.4.2. Немагнитные зазоры Немагнитные зазоры вводят в высокостабильные эталонные катушки индуктивности, в сглаживающие дроссели и в трансформаторы однотактных импульсных источников питания. Рассмотрим случай, когда через обмотку дросселя, магнитопровод которого не имеет зазора, протекают однополярные импульсы, что имеет место в некоторых дросселях и трансформаторах. В исходном положении напряженность поля и рабочая индукция отсутствуют. Подавая на обмотку дросселя первый импульс из последовательности импульсов, мы несколько увеличиваем напряженность поля; до определенной величины возрастет значение рабочей индукции.
Разницу между этой величиной и "нулем" назовем приращением индукции ЬВ. Когда первый импульс прекратится, рабочая индукция уменьшится, образовав частную кривую гистерезиса, но не вернется в исходное положение, а установится на уровне остаточной индукции Вг, которая будет близка к половине индукции насыщения феррита. Когда на обмотку подается второй импульс, рабочая индукция возрастает от уровня остаточной индукции Вг на величину приращения индукции ЛВ, и рабочая индукция окажется больше, чем в случае первого импульса. По окончании второго импульса рабочая индукция опять уменьшится до уровня выше остаточной индукции Вг.
Таким образом, рабочая индукция становится все больше и больше, но увеличиваться до бесконечности она не может, поскольку максимально возможная индукция равна индукции насыщения. В момент равенства индукции насыщения н рабочей индукции магнитопровод может резко потерять и магнитную проницаемость, н индуктивность обмотки, а ток, протекающий через обмотку, катастрофически возрастет.
Сделаем вывод: магнитопровод сглаживающего дросселя без зазора может войти в насыщение, и чем ниже остаточная индукция, тем лучше. Если теперь в рассмотренный магнитопровод ввести зазор, то кривая гистерезиса изменит свой наклон в сторону приближения к оси напряженности поля. В результате уровень остаточной индукции станет существенно ниже прежнего уровня до введения зазора и при пропускании последовательности импульсов через обмотку дросселя магнитопровод не войдет в насыщение. Остаточную индукцию можно уменьшить и другими способами, например, введением размагничивающей обмотки.
58 компоненты источников питания После введения зазора магнитная проницаемость, которую будем называть эквивалентной, стала меньше. Вычислить эквивалентную магнитную проницаемость можно по следующей формуле: 1 Аср.л ,иэкв— 1 Ез 1 В (Аср.л — Ез) Ез фз асср.л — ьз ),и,и, где !в — магнитная проницаемость материала, из которого выполнен немагнитный зазор; !.ср.л — длина средней линии; !.з — величина зазора или, другими словами, длина магнитного потока через зазор; р — относительная магнитная проницаемость; 1ст — магнитнаЯ постоЯннаЯ вакУУма;  — магнитная индукция.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
