Иванов-Цыганов 6-37 (775182)

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

Текст из файла

ГЛАВА 1 :: ТРАНСФОРМАТОРЫ И ДРОССЕЛИ $ 3.1. Основные сведения Трансформаторы и дроссели, представляющие собой катушки с магнитопроводом, широко применяют в радиоустройствах для преобразования переменных и пульсирующих токов. Среди других радиодеталей они выделяются своими габаритами и массой.

Поэтому при стремлении уменьшить габариты и массу радиоустройства необходимо в первую очередь подумать о снижении этих показателей у трансформаторов и дросселей, для чего требуется тщательное проектирование или подбор этих элементов исходя из конкретных условий их работы. е Из-за нелинейности кривой намагничивания магнитопровода индуктивное сопротивление катушки зависит от значения и формы переменного напряжения, а также от постоянного тока подмагничивания, проходящего по 'обмоткам.

Расчет трансформаторов и дросселей проводят на основе двух физических законов. Первый из них — это закон электромагнитной индукции, по которому ЭДС, возникающую в катушке, определяют как производную от потокосцепления Ч' по времени: <РР ЙФ 8= — — = — И~— Ж Ю' (1.1) где в — число витков обмотки; Ф вЂ” магнитный поток в сердечнике.

Вторым является закон полного тока, по которому вектор напряженности магнитного поля Н определяют как функцию полного тока Хс $НЙ=Х1, где 1 — замкнутый контур интегрирования; Л вЂ” вектор элемента длины этого контура; Х~ — полный ток, проходящий через площадь, ограниченную контуром 1.

Связь между напряженностью магнитного поля и магнитным потоком в магнитоироводе определяется магнитными свойствами материала магнитопровода, которые представляют семейством кривых, называемых петлямц гистерезиса. Они отражают нелинейную зависимость магнитной индукции.В от напряженности магнитного поля и при циклическом перемагничивании."Каждая из кривых семейства рис. 1.1 соответствует определенной амплитуде магнитной индукции В . Предельная петля гистерезиса получается при амплитуде В, вызывающей полное насыщение магнитопровода. Для каждой из амплитуд 8 конфигурация петель гистерезиса зависит от скорости перемагничивания, т.

е. от формы напряжения сети е, и его частоты ~. Поэтому при расчетах следует пользоваться характеристикой материала магнитопровода, снятой для условий, совпадающих или близких к имеющимся в рассчитываемой электрической цепи. Вид семейства кривых на рис. 1.1, а характерен для электротехнических сталей. Материалы типа пермаллоя.имеют петлю гистерезиса, близкую к прямоугольной (рис. 1.1, б).

Основное применение в цепях йеременнога тока наЫЛи .ЫаФМные материалы с узкой петлей гистерезиса. В связи с этим в приближенных расчетах часто пользуются не самой петлей гистерезиса,, а:рсиовной кривой намагничивания — линией, соединяющей вершины всех частных петель гистерезиса (рис. 1.1, а). Рассчитаем ток в катушке с.кольцевым замкнутым-.магнитопронодом (рис. 1:.2), имеющей число витков в, к которой подключено напряжение-,е;. изменявШееся с периодом, Т. На основе закона электромагнитной-индукции определяем магнитный поток -в магнитонроводе. Предположим, что поток магнитной, индукции распределен по сечению магнитопровода равномерно и магнитная проницаемость материала магнитопровода настолько велика; что весь магнитный поток сосредоточен в самом сердечнике.

В этом случае выражение для ЭДС, возбуждаемой в обмотке и рассчитываемой по,формуле (1;1), может быть записано несколько иначе; дФ дВ Ф, Ю' е= — ю — = — в5 — (1 3) где 5 ' — "площадь сечений магнитопровода, -8 — магнитная индукция; ' Приложенное к катушке напряжение и наведенная в -ней ЭДС уравновешиваются падением напряжения на активном сопротивлении обмотки е,.+ е=~г.

(1 4) При большой добротности катушки наведенная ЗДС много больше падения напряжений 'г, что позволяет записать (1.5) Рис. 1.2 Рис. 1.1 Рис. 1.3 определению, получим Е 2Š— = — = 1,11. ~2 (1.12) 1 — Е 81пЫдЫ д НФ о Для напряжения пилообразной формы (рис. 1.4) аналогичные вычисления позволяют получить Йф=1,16. График изменения индукции в течение периода состоит из двух отрезков парабол. Если амплитуда Е мала и рабочий участок кривой намагничивания Ф, линеен, то напряженность магнитного поля повторяет во времени закон изменения индукции: (1.13) (1.14) Ток ~(1) = В(1)1.рД1~~) (1.15) повторяет по форме кривые Н(1) и В(1). Для напряжения прямоугольной формы индукция во времени (рис. 1.5) где р=дВ/дИ вЂ” дифференциальная магнитная проницаемость..

По найденному значению Н(1) легко определить и ток, проходящий по катушке. Выберем контур интегрирования для (1.2), совпадающий со средней линией магнитопровода и имеющий длину 1,р. Напряженность магнитного поля в каждой точке этого контура одинакова по модулю и направлена по касательной к окружности. Поэтому при интегрировании получим В тех случаях, когда амплитуда индукции В значительна, рабочий участок кривой намагничивания уже нельзя считать линейным." Ойределение формы тока в этом случае усложняется.

Исходным для расчетов .является график кривой намагничивания. Поэтому форму кривой тока удобно находить графически с помощью построений, показанных на рис. 1.6 для синусоидального напряжеййя е, ф; . Двум значениям амплитуды напряжения сети-Е ~ и Е 2 соответствуют амплитуды изменения индукции В ~ и В ~. :Определив по кривой намагничивания напряженность магнитного поля для угла Ы~, получим ординаты Н~ и Н2. Аналогичные построения,для других 'значений Ы позволяют найти графики изменения Н~ (1) и Н~ (~), которые в масштабе, определяемом 1„и а„характеризуют токи с~ (1) и ~2 ®, проходящие по обмотке катушки при напряжениях е,~ и е,2.

При напряжении е,2 изменения индукции происходят.от —.В 2 до В ~, что выводит рабочую точку на нелинейные участки кривой намагничивания, соответствующие насыщению магнитопровода. Ток и(1) получается неси-. нусоидальным. В нем явно выражены третья и другие нечетные гармоники. Под индуктивностью катушки-в 'этом случае следует понимать отношение амплитуды напряжения Е 2 к амплитуде первой гармоники тока ! ~, умноженной на частоту: У.=Е, 2/(со!„,~). (1.21) Часто для определения индуктивности катушек, магнитопроводы которых насыщаются, пользуются формулой, аналогичной по записи (1.20); магнитную проницаемость в ней определяют как некую среднюю за период, т.

е. исходя из соотношений (1.21). Найденная таким образом магнитная проницаемость р,р оказывается зависящей от амплитуды приложенного к катушке напряжения, а характер ее изменения — монотонно падающим (рис. 1.7). Рис. $.7 Рнс. 1.8 Более еложные процессы возникают в катушке с магнитопроводом при одновременном ее намагничивании - постоянным и переменным токами~ Постоянное подмагничивание сдвигает рабочую область на- более; пологий участок.

кривой намагничивания, которому соответствует меньшее значение р,р и-который асимметричен. Поэтому при дополнительном подмагин-' чивании ка'гушки постоянным током ее; эквивалентная индуктивность..для переменного тока уменьшается, а в токе,: потребляемом катушкой, возникают дополнительные как нечетные, так и четные гармоники.,Изложенное иллюстрируется рис. 1.8 для случая, когда катушка находится под гармоническим напряжением е,-(1) как при постоянном подмагничивании током ~~, так и без него. Без подмагничиваиия напряжение е, (1) вызывает в магнитопроводе магнитный поток с амплитудой индукции В~ и ток в обмотке 6 (1). Подмагничивание постоянным током 1о приводит к появлению постоянного магнитного' потока с индукцией Во.

Возникающая в катушке ЗДС уравновешивает приложенное .к ней переменное напряжение е,. Следовательно, при подмагничивании, амплитуда переменной части индукции по-прежнему равна В, а сама индукция меняется по закону, изображенному кривой В~(1).

Этой кривой соответствует ток 6(1), который имеет первую гармонику по. амплитуде, большую, чем у тока д~(~). Таким образом, постоянное подмагничивание уменьшает индуктивность катушки с магнитопроводом и тем самым снижает среднюю магнитную проницаемость. Следует обратить внимание и на другую сторону рассматриваемого явления. Намагничивающее действие постоянного тока уменьшается, когда к катушке приложено переменное напряжение. Так„ток 1О в отсутствие переменного напряжения создал бы в магнитопроводе магнитный поток с индукцией Во (рис. 1.8). Когда приложено переменное напряжение, постоянная составляющая магнитной индукции оказывается равной уже Во, т. е.

становится меньше. Этот эффект магнитного детектирования необходимо учитывать при расчете магнитных цепей, находящихся под одновременным воздействием постоянных и переменных магнитодвижущих сил. Общим итогом рассмотренного взаимодействия постоянного и переменного магнитных потоков в магнитопроводе с нелинейной кривой намагничивания является то, что средняя магнитная проницаемость уменьшается при постоянном подмагничивайии, а постоянный магнитный поток— под действием переменного напряжения, приложенного к катушке. $ 3.2. Потери в магиитопроводе Переменный магнитный поток, проходя по магнитопроводу, разогревает его.

Характеристики

Тип файла DJVU

Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.

Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.

Список файлов книги