Чернышева Т.И. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152099), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На более высоких частотах добротность катушки при введении сердечника значительно снижается иприменение сердечников становится нецелесообразным. Материалыэтой группы имеют µ ≅ 10...12; ТКµ ≅ (150...180) ⋅ 10−6.Альсиферы могут иметь магнитную проницаемость µ до 50…60.Однако потери в альсифере значительно больше, чем в карбонильномжелезе, что ограничивает его применение в тех случаях, когда нужнополучить высокую добротность катушки.Альсиферы имеют отрицательный ТК µ , величина которого в зависимости от марки лежит в пределах от 50 ⋅10−6 до 400 ⋅10−6 . Карбонильное железо и альсифер практически не подвержены старению;магнитная проницаемость этих материалов в очень незначительноймере зависит от напряженности. При изготовлении контурных катушекиндуктивности в большинстве случаев используются сердечники изкарбонильного железа.Основное преимущество ферритов перед магнитодиэлектриками –высокое значение магнитной проницаемости, достигающее 3000.
Однако наряду с этим ферриты имеют ряд существенных недостатков.Температурный коэффициент магнитной проницаемости ферритовзначительно больше, чем у карбонильного железа, и для марок с большим значением µ . достигает (5000...7000) ⋅ 10−6 . Значение ТК µ имеетбольшой разброс от партии к партии в пределах одной марки материала, а также может меняться в несколько раз при изменении температуры. Ферриты подвержены старению (изменение µ за год составляет1,0…1,5%). Магнитная проницаемость ферритов очень сильно зависитот напряженности электрического поля (изменение µ может достигатьдесятков и сотен процентов).Магнитная проницаемость ферритов и потери в них зависят отчастоты электромагнитного поля: для каждой марки феррита существует граничная частота, при превышении которой начинают уменьшаться магнитная проницаемость или возрастать потери. Эта частотазависит в свою очередь от величины начальной магнитной проницаемости (чем выше µ , тем меньше значение граничной частоты).
Так,например, для феррита марки 2000 НМ1 ( µ = 2000) граничная частота600 кГц, а для 200 HH1 ( µ = 200) – 20 МГц.241.7.2. Типы магнитных сердечников и их основные параметрыПрименяемые в радиоаппаратостроении сердечники по конструкции можно разбить на две основные группы: цилиндрические и броневые. Их разновидности показаны на рис. 9.
Основной параметр сердечника – магнитная проницаемость µ c , называемая часто эффективной магнитной проницаемостью, показывает, во сколько раз индуктивность катушки с сердечником больше индуктивности той же катушки без сердечника:Lc = Lµ c ,(31)где Lc – индуктивность катушки с сердечником.Сердечники, изображенные на рис. 9, в отличие от тороидальныхне образуют замкнутого магнитопровода, и часть магнитных силовыхлиний катушек рассеивается через воздух. Поэтому магнитная проницаемость цилиндрических и броневых сердечников всегда меньшемагнитной проницаемости тороидального сердечника, т.е.
меньшемагнитной проницаемости материала, из которого сердечник сделан.Магнитная проницаемость µ c зависит от ряда факторов:− от магнитной проницаемости материала (при увеличении µрастет µ c );− от процентного содержания в сердечнике (из магнитодиэлектрика) магнитного материала и диэлектрика. При изготовлении сердечников методом литья под давлением количество диэлектрика (полистирола или полимонохлорстирола) берут больше, чем при сухомпрессовании с использованием бакелитовой смолы. Поэтому в первомслучае магнитная проницаемость при прочих равных условиях имеетменьшее значение. Кроме того, µ c зависит от давления при прессовкеи от формы зерна магнитодиэлектрика;− от конфигурации сердечника.
Наибольшей магнитной проницаемостью µ c обладает тот сердечник, при использовании которогомагнитные силовые линии поля катушки индуктивности наименьшуючасть пути проходят через воздух и наибольшую – через магнитныйматериал. Например, у сердечника броневого типа µ c имеет большеезначение, чем у цилиндрического, а у броневого сердечника с замкнутым магнитопроводом (СБ-а) µ c больше, чем у аналогичного сердечника с разомкнутым магнитопроводом (СБ-б); из двух цилиндрическихсердечников равного диаметра большее значение µ c имеет сердечникбольшей длины;25Рис.
9. Сердечники из магнитных материалов:СЦГ – сердечник цилиндрический гладкий;СЦТ – сердечник цилиндрический трубчатый;СЦР – сердечник цилиндрический резьбовой;СБ-а – сердечник броневой с замкнутым магнитопроводом;СБ-б – сердечник броневой с разомкнутым магнитопроводом− от взаимного расположения витков катушки и сердечника.Чем ближе расположен сердечник к виткам катушки, тем больше величина µ c .
Например, один и тот же цилиндрический сердечник прииспытании с двумя однослойными катушками индуктивности, имеющими равную длину, но разные значения диаметра, будет иметь µ cбольше для той катушки, у которой диаметр меньше; для однослойнойи многослойной катушек, имеющих одинаковый диаметр каркаса, маг26нитная проницаемость цилиндрического сердечника µ c для однослойной катушки будет больше, чем для многослойной, так как в последнем случае часть витков (2-го и последующих рядов) оказывается удаленной от сердечника и его влияние на поле этих витков уменьшено.В силу перечисленных причин в справочниках и технических условиях приводятся значения µ c , относящиеся к случаю измерения вовполне определенной для каждого типа сердечника эталонной катушке.
Эталонные катушки во многих случаях близки по конфигурации ктем реальным катушкам, в которых будут использоваться сердечники.В этих случаях приведенные в справочниках и технических условияхзначения µ c могут быть использованы для соответствующих расчетов.В тех случаях, когда конфигурации эталонной и проектируемых катушекзначительно отличаются, µ c следует определить экспериментально.Так как магнитная проницаемость сердечника µ c меньше, чеммагнитная проницаемость материала µ , то температурный коэффициент магнитной проницаемости сердечника ( ТКµc ) меньше температурного коэффициента магнитной проницаемости материала и определяется по формуле:ТКµ c =µcТКµ .µ(32)Сердечники типа СБ имеют подстроечник (рис. 9, позиция 1), который служит для изменения индуктивности катушки в небольшихпределах при настройке аппарата.При введении подстроечника происходит увеличение магнитнойпроницаемости сердечника (индуктивности катушки), так как уменьшаются воздушные промежутки на пути магнитных силовых линий.Чашки сердечника СБ-а (рис.
9, позиции 2, 3) образуют болеезамкнутый магнитопровод, чем чашки (позиции 2, 4) сердечника СБ-б.Поэтому подстроечник в сердечнике СБ-а обеспечивает меньшее изменение магнитной проницаемости.Размеры и основные параметры сердечников СЦР и СБ, у которых чашки выполнены из карбонильного железа с использованиембакелитовой смолы, а подстроечники – с использованием полимонохлорстирола, приведены в [3].Указанные сердечники предназначены для эксплуатации притемпературе от –60 до +100°С, относительной влажности воздуха до98%, в условиях вибрации и ударов.271.7.3.
Параметры катушек с магнитными сердечникамиИндуктивность катушки при введении сердечника (см. формулу(31)) увеличивается в µ c раз.Добротность катушки индуктивности с сердечником определяется по формуле:ωµ c L ωL µ cµQc =(33)==Q c ,rrк + rcrк 1 + rc1+ crкrкгде Qc – добротность катушки с сердечником; rк – сопротивлениепотерь в катушке; rc – сопротивление потерь, вносимых сердечникомв катушку.Как видно из этой формулы, если rc << rк , то при введении сердечника добротность катушки увеличится в µ c раз.При увеличении частоты тока, текущего через катушку, магнитная проницаемость µ c уменьшается, а потери, вносимые сердечникомrc , растут.При некотором значении частотыµc< 1,r1+ crк(34)и сердечник уменьшает добротность катушки.
Однако часто сердечники используют для изменения индуктивности катушки в процессе регулировки и тогда, когда их применение приводит к уменьшению добротности. Необходимая величина изменения индуктивности зависит отконкретной схемы, где используется катушка.1.7.4. Температурная стабильность индуктивности катушекс магнитными сердечникамиПри использовании в катушках индуктивности сердечников появляется дополнительный дестабилизирующий фактор – изменение магнитной проницаемости сердечника. Поэтому при прочих равных условиях ТКИ катушки с сердечником больше, чем ТКИ той же катушкибез сердечника. ТКИ катушки с сердечником определяется по формуле:ТКИ с = ТКИ + ТКµКс ,(35)где ТКИ с – температурный коэффициент индукции катушки с сердечником.28Кроме того, при изменении температуры и соответствующих механических воздействиях может происходить взаимное перемещениекатушки и сердечника, что также приведет к ухудшению ее стабильности.Для того чтобы уменьшить влияние сердечника, необходимо приТКµнять материалы с малым значением.
К числу таких материаловµотносится, например, карбонильное железо. Наличие у этого материала и других положительных свойств (отсутствие старения, практическое отсутствие зависимости µ от индуктивности, одинаковое значение ТКµ в области положительных и отрицательных температур идругие) определяет наиболее широкое применение его для контурныхкатушек.Ферриты, наряду с высоким значением µ, обладают большимТКµ .
Кроме того, величина µ для ферритов зависит от индукции поляи меняется в процессе естественного старения материала. Потери вферритах сильно растут при увеличении амплитуды переменного напряжения, добротность катушек при этом падает. Поэтому катушки ссердечниками из феррита при прочих равных условиях имеют болеенизкую стабильность параметров, чем аналогичные катушки из карбонильного железа.1.7.5. Область применения сердечников из магнитных материаловВ тех случаях, когда при использовании сердечника желательнополучить минимальное значение ТКИ (это в первую очередь относитсяк контурным катушкам), применяют сердечники из карбонильногожелеза: броневые с замкнутым магнитопроводом, броневые с разомкнутым магнитопроводом, цилиндрические резьбовые, гладкие и трубчатые.Броневые сердечники с замкнутым магнитопроводом имеют наибольшую величину магнитной проницаемости и позволяют максимально сократить габариты катушки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
