Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

30) о а где )т, =- Ыс( — объем части листа, образующей один виток. !3 Потери на вихревые токи пропорциональны квадрату частоты, объему листа, образующего виток, и квадрату толщины листа. По этой причине сердечники высокочастотных катушек выполняют из очень тонких листов или из магнитных материалов, имеющих большое сопротивление электрическому току. Наименьшие потери на вихревые токи имеют материалы типа ферритов, образованные спеканием порошков ферромагнитных материалов. Потери, вызванные вихревыми токами Р гэ в сердечнике есть сумма потерь во всех славь эшв составляющих его витках: Р„= 41ф'В' Вг(л1(3оу), (1.31) р "=взьлч где с11у — объем, занимаемый ферромагнитным материалом в сердечнике. Из-за потерь от вихревых токов в потребляемом катушкой токе появляется активная составляющая тока с действующим значением: 1, = Р,1Е,, (1.32) Рвс.

1.11 В справочниках обычно приводят суммарные потери, вызванные как гистерезисом (потери от перемагничивания), так и вихревыми токами (динамические потери). Эти потери в одном килограмме магнитного материала Р„, (удельные потери) в зависимости от амплитуды магнитной индукции В изображаются графиком (рис.

1.11), для данной частоты тока стали ()) и данной толщины листового материала (ь(). Подсчет полной мощности потерь в сердечнике производится умножением удельных потерь на вес сердечника: (1.33) Р,=Р,+Р,=Р „6. 5 4.3. Векторная диаграмма и схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником 14 Рассмотренная ранее идеализированная модель катушки позволяет определить лишь основной магнитный поток в сердечнике по известной наводимой в катушке э.

д. с. и ток в обмотках, необходимый для ее возбуждения. Основной магнитный поток сцепляется со всеми витками обмоток, нанесенных на сердечник. Однако реальные катушки имеют целый ряд особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании. Эти особенности в цепях с гармоническими напряжениями удобнее всего пояснить с помощью векторной диаграммы или эквивалентной схемы замещения. Начнем с построения векторной диаграммы. Ранее уже было выяснено, что для возбуждения в катушке с сердечником э.

д, с. е по ней должен протекать ток 1 (1), имеющий индуктивную составляющую 1„, создающую магнитное поле с индукцией В„, и активную составляющую 1„покрывающую потери в сердечнике. Токи 1и и 1,„(действующие значения) называют т о к о м и амагиичпванпя и током потерь; их геометрическая ~умма дает действующее значение тока, протекающего по обмотке катушки, Поскольку магнитная проницаемость реального ферромагнитного материала не бесконечно большая, не весь магнитный поток, создаваемый протекающим по катушке током, сосредоточивается в сердечнике и сцепляется со всеми витками обмоток, нанесенных на него. л(эсть магнитного потока проходит по толще катушки и по воздуху (рис. 1.12, а).

Эта часть магнитного потока Ф, в отличие от основного магнитного потока Ф, называется п о т о к о м р а с с е я- 1ь" н и я. Подводимое к катушке напряжение сети Е, и возбуждаемые маг-, нитными потоками Ф, и Ф, э. д. с. Вшь ВФх в,= — ш д ' и е,= — ш — ' урав- ш новешиваются падением напряжения на омическом сопротивлении катушки и, = 1 (1) лс Е, = — (Е, + Е,)+ и„(1.3 1) где Е, — действующее значение напряжения сети; Е:, н Е, — действующие значения э. д. с.

е, и е,. На векторной диаграмме (рис. 1.12, б) каждая из э. д, е. и падение напряжения (1, представлены векторами. Поток рассеяния Ф, создается током 1, н, следова- Рнс. !.12 тельно, вектор — Е, будет нормальным к вектору 1ь. Напряжение У', определяется вектором совпадающим по направлению с вектором 1ь. Если вместо э. д. с. Йь и Е, ввести падения напряжения Оь = = — Е, и О, = — Е, и каждому из падений напряжения сопоставить элемент цепи, то получим схему замещения катушки с ферромагнитным сердечником (рис. 1.12, в).

Индуктивность катушки 1,, пропускает через себя ток намагничивания 1„, и на ней создается падение напряжения, равное Уь. Параллельно этой индуктивностн включена проводимость д„определяющая активные потери в сердечнике (потери на перемагничивание и вихревые токи). Последовательно с этой цепочкой включено активное сопротивление обмоток г и индуктивность рассеяния Е,.

Последний элемент схемы замещения — это не учитывавшаяся ранее распределенная емкость обмотки С„оказывающая заметное влияние лишь при относительно высоких (не. сколько килогерц) частотах напряжения сети. Расчет элементов схемы замещения может быть произведен по следующим формулам: 1. Иидуктивносгь Е, определяется формулой (1'.20), выведенной я ои альной катушки.

Нелинейность катушки учитывается тем, что магнитная проницаемость считается зависящей от уд амплпт ы Е и имеет величину 1л,р. При высокой магнитной проницаемости сердечника изменения его конфигурации (с неизменной 1,р) мало сказываются иа величине магнитного потока. По этой причине формулой (1.20) пользуются для расчета катушек с любой конфигурацией сердечника. Из-за того что сердечник набирается из тонких изолированных листов, сечение его получается больше, чем сечение имеющейся в нем стали или другого ферромагнитного материала.

чет этой. особенности производится с помощью коэффициента в„определяющего заполнение сердечника сталью или другим ферромагнитным материалом: (1.35) 1 где 5 — площадь стали; 5, — площадь сечения всего сердечника. Таким образом, имеем 1, =р шть5 /1 где р, = 1л,р,,„„р, — магнитная проницаемость материала; р, = = 4я10 '- (В с)!(А м) — магнитная проницаемость вакуума в СИ; 1л,„.„, — относительная магнитная проницаемость.

2. Проводимость потерь в сердечнике д, может быть определена по рассчитанному току потерь !, и э. д. с. Е„которая примерно равна приложенному к катушке напряженшо Е„ д,=7,!Е,. (1. 37) 3, При определении сопротивления меди обмоток г длину провода подсчитывают приближенно, умножая число витков в катушке на длину ее среднего витка: г=шр 1 э 75 э где р„— удельное сопротивление материала провода при рабочей температуре; 1,р„, — длина среднего витка катушки; 5„, — площадь сечения провода. 4. Индуктивность рассеяния !., на практике предпочитают определять не по точным, а по приближенным полуэмпирическим формулам, так как первые требуют точного знания целого ряда коэффициепа сеящих от формы катушки и применяемых материалов.

Формула 1.5 свя.для расчета и~дуктивности рассеяния будет приведена в Э ., посвященном трансформаторам. 5. Распределенная емкость обмотки С„по тем же причинам, что н ктивность рассеяния, подсчитывается обычно по полуэмпирическим формулам. Одной из таких формул является следующ рю еевы а- С, = 0,12 10-'в1,р,1„(л — 1)!(йп'), (1.39) где С.

— емкость, мкФ; е — диэлектрическая проницаемость изоляции провод „ провода„1„— длина намотки, м; и — число слоев намотки; Н вЂ” расстояние между двумя соседними слоями меди, мм. гв й 1.4. Расчет катушек с неоднородным сердечником рис. ц1З я 1.5.

Трансформаторы Т р а н'с ф о р м а т о р о м называют устройство, представляющее собой ферромагнитный сердечник с нанесеннылш на него несколькими обмотками. Трансформаторы широко используют для преобразования величины напряжения переменного тока и для согласования источников энергии с потребителями. По своему конструктивному выполнению трансформаторы бывают б р о н е в ы м и (рис. 1.14, а, б), с т е р ж и е в ы м и (рис. 1,14, в) и т о р о и д а л ь к ы м и (рис.

1.14, г). У первых сердечник Ш-образный и намотка выполнена иа одной катушке. У вторых сердечник П-образный и две катушки. У третьих сердечник кольцевой. Отличаются эти конструктивные разновидности в основном условиями охлаждения сердечника и катушки. В броневом трансформаторе поверхность сеРдечника, с которой отдается тепло в окружающую среду, больше, чем у стержневого н тороидального трансформатора того же размера.

Ио у стержневого и тороидального более открытая поверхность !7 Постоянное подмагничивание смещает рабочую точку на пологий участок кривой намагничивания и тем самым уменьшает среднее значение магнитной проницаемости. Чтобы избежать резкого уменьшения индуктивности катушки из-за уменьшения р„, сердечник катушек, работающих со значительным постоянным йодмагничиванпем, выполняют с воздушным зазором. Воздушный зазор создает сопро- (р ~ тивленне магнитному потоку и тем 1, Л и и самым уменьшает постоянную составляющую индукции В„вызванную подмагнвчиванием.

Уменьшение постоянной индукции смещает рабочую точку на крутой участок кривой намагничивания, где дифференциальная магнитная проницаемость (наклон ка- ~гл сательной к кривой намагничивания) выше. Вследствие этого магнитное сопротивление сердечника становится меньше и общее сопротивление всего магнитопровода, несмотря на имеющийся в нем воздушный зазор, также уменьшается. Для каждого значения постоянной иамагничивающей силы (тока подмагничивания) получается некоторый оптимальный по величине зазор, при котором магнитопровод имеет наименьшее магнитное сопротивление, а катушка оказывает наибольшее сопротивление переменному току. Рнс. 1.!3 иллюстрирует зависимость индуктивностн катушки от намагничивающей силы постоянного тока, протекающего по катушке с различными по своей длине зазорами.

Характеристики

Список файлов книги