Программа схемотехнич моделир Micro-Cap 8 М.А.Амелина 2007-600RM (967609), страница 72
Текст из файла (страница 72)
При необходимости полную информацию по моделям активных приборов (включая и формулы, по которым производится расчет при моделировании) можно взять из [7, 13[ (на русском языке) и из [4[ (на английском языке, есть файл в формате рог в составе Оегпо-версии МС8). Далее в этой главе приводятся перечни справочных данных для определения параметров моделей всех типов компонентов, включенных в программу МООЕ!., а также подробное описание их математических моделей. Магнитный сердечник Модель магнитного сердечника Формат схем М!СггОСАР ° Атрибут РЯЯТ: <имя>. Пример: К1 406 Рис.
11.1. Магнитный сердечник ° Атрибут ИкОУСТОЯЗ: <имя индуктивности> <имя индукгивности>*. Пример: ° 01 (.2 ЕЗАтрибут СОУР4.7л)О: <значение коэффициента связи>. Пример: 0.99 ° Атрибут МООЕ~.: [имя модели). Пример: К ЗС8 На одном сердечнике помещается одна или несколько обмоток с именами Еууу, ~ггх... Порядок перечисления имен индуктивностей Еууу,(.ггх... безразличен, знак взаимной индуктивности определяется положительными направлениями токов индуктивностей относительно начал обмоток.
Параметром взаимной индуктивности является коэффициент связи. Все обмотки имеют одинаковое значение коэффициента связи. При хорошей магнитной связи, осуществляемой посредством замкнугого ферромагнитного сердечника, величина коэффициента связи находится в пределах 0.99...0.999. Единичное значение коэффициента связи соответствует 100 %-й магнитной связи между обмотками, что является эквивалентом отсутствия индуктивностей рассеяния.
Для улучшения сходимости методов расчета между узлами начал обмоток (р!из) всех магнитосвязанных катушек включается резистор величиной 1/О М! (Ч. Компонент К в обычном случае (без указания <имени модели> сердечника в поле атрибута МООЕЕ) задает линейную взаимную индуктивность двух ! ! злодеев элекеоронннт колтонентов и вычисление нл парол~втрое и более катушек.
В этом случае в поле атрибута )МООСТОВЗ должны быть указаны по крайней мере две катушки. Уравнения для моделей индуктивно- стей, магнитно-связанных посредством линейного сердечника, рассмотрены в разд. 5.2.4. Нелинейный сердечник задается указанием в поле атрибута МООЕ(. име- ни модели магнитного сердечника. В этом случае значения атрибута ЧАШЕ индуктивностей, связанных с сердечником, воспринимаются программой как число витков соответствующих обмоток. Следовательно, в случае использо- вания нелинейного магнитного сердечника величина, задаваемая в позиции ЧАШЕ связанной с ним катушки индуктивности, не может быть выражением, а должна быть целым положительным числом.
Для нелинейного магнитного сердечника в поле )М00СТОВЗ должна быть указана по крайней мере одна катушка индуктивности. Для ввода в схему одной катушки, намотанной на магнитный сердечник (нелинейной индукгивности), необходимо выполнить следующее: 1. Поместить в схему катушку индуктивности и заполнить позиции в окне ее атрибутов, например, так: РАВТ (.1, ° ЧАШЕ 1. Значение 1 в поле ЧАШЕ обозначает число витков катушки. 2.
Ввести в схему компонент К с такими атрибутами: ° РАВТ К1, ° (М00СТОВЗ ! 1, ° СООР(.!МО 1.0, ° МООЕ!. КСОВЕ. Шаг 2 преобразует линейную индуктивность (.1 в нелинейную (связанную с нелинейным сердечником). Параметры модели нелинейного сердечника за- даются модельной строкой .МООЕ(. КСОВЕ СОВЕ(...).
См. схемный файл соге.сlг из каталога СОМРОИЕИТЗ(Раэзэме Согпр как пример задания нели- нейной индуктивности и способ построения в режиме Тгалв!ел! гистерезис- ной зависимости В(Н). Для ввода в схему двух катушек, намотанных на магнитный сердечник (магнитосвязанных нелинейных индуктивностей), необходимо выполнить сле- дующее. 1. Поместить в схему 1-ю катушку индуктивности, задав ее атрибуты: РАВТ (.1, ° ЧАШЕ <число витков первичной обмотки>. 2. Поместить в схему 2-ю катушку индуктивности, задав ее атрибуты; ° РАВТ ! 2, ° ЧАШЕ <число витков вторичной обмотки>.
3. Ввести в схему компонент К, задав ее атрибуты: ° РАВТ К1, ° )М00СТОВЗ ! 1 ! 2, ° СООР(.)МО <значение коэффициента связи обмоток> (0...1.0), ° МООЕ!. КСОВЕ. 334 Прогреиилеа еяелиотелиичееиого лиодеяироааиия М~е оСар-и Указанная последовательность действий приведет к постановке в схему 2-х катушек с нелинейной магнитной связью, осуществляемой через сердечник К1.
Параметры модели сердечника К1 содержатся в текстовой строке .МООЕ(. КСО)кЕ СОВЕ(...). Модельная строка находится в текстовой области схемы (в рассматриваемом примере) или в подключаемой библиотеке. В любом случае параметры модели индицируются в окне задания параметров сердечника, вызываемом двойным кликом мышью в режиме Зе!ес1 Моде.й. См, схемный файл согеЗ.с!г из каталога СОМРОИЕИТ8)раззЬе Сотр как пример задания нескольких катушек с нелинейной магнитной связью. Формат текстовой директивы модели сердечника .МООЕ(. <имя модели> СОВЕ(параметры модели). Примеры: .МООЕ(. К1 СОКЕ (Агеа=2.54 Ра1пи.54 М8=2Е5) .МОСЕ~ К2 СОНЕ (М8=2Е5 ) ОТ=25 Уо ОАРи.001) Модель нелинейного магнитного сердечника представляет собой вариант модели Джилса — Атертона и имеет параметры, перечисленные в табл.
10.1. Данная модель базируется на современной теории доменной структуры ферромагнетика и учитывает прогиб доменной стенки и повороты векторов намагниченности доменов при приложении к нему намагничивающей силы. Семейство петель гистерезиса при перемагничивании материала в полях с различной амплитудой напряженности магнитного поля Нгп базируется на безгистерезисной кривой. Беэгистерезисная кривая получается в предположении отсутствия явлений поворотов векторов и прогиба стенок доменов, связанных с потерями энергии на тепло.
На самом же деле при перемагничивании ферромагнетика такие эффекты имеются, что и ведет к гистерезисным явлениям — при снятии внешнего магнитного поля намагниченность остается. Такие необратимые эффекты в доменной структуре учитываются в модели при описании зависимости В(Н) дифференциальным уравнением, подобным дифференциальному уравнению сухого трения в механике, основным параметром которого является постоянная К вЂ” коэрцитивная сила (аналог коэффициента сухого трения). В результате такой аналогии и получается гистерезисная зависимость магнитной индукции В и намагниченности М в ферромагнетике от напряженности внешнего магнитного поля Н.
Модель реалистично отражает поведение ферромагнитного сердечника в изменяющемся внешнем магнитном поле, однако не учитывает изменение формы петли гистерезиса в зависимости от скорости перемагничивания (частоты и формы перемагничивающего напряжения или тока). Это объясняется тем, что в дифференциальное уравнение модели Джилса-Атертона производные магнитных величин (Н, В, М) по времени не входят. В реальных ферромагнетиках форма петли гистерезиса меняется с ростом частоты перемагничивающего сигнала (растет площадь петли гистерезиса), что проявляется в нелинейном росте потерь в сердечнике. Поэтому расчет потерь в магнитопроводе по указанной модели может оказаться недостаточно точным.
Тем не менее, более совершенных моделей на данный момент не существует, а погрешность определения потерь в большинстве случаев не слишком существенна и вполне приемлема для инженерных расчетов. 1/. Модели электронных компонентов и вычисление их параметров 335 Дифференциальное уравнение модели Джилса-Атертона описывает изменение намагниченности М и магнитной индукции В в ферромагнитном сердечнике при изменении напряженности внешнего магнитного поля Н.
Время Т в явном виде в это дифференциальное уравнение не входит. Значения напряженности магнитного поля Н и магнитной индукции В могут быть выведены в режиме анализа переходных процессов Тгапа(еп1 в виде графиков зависимости их от времени. При этом программа использует зависимости, связывающие ток и напряжение обмоток сердечника с напряженностью Н и индукцией В магнитного поля и точки пошагового решения дифференциального уравнения «сухого трения» (см. 11.1.3).
Построение графиков напряженности поля Н и маанитнод индукции В В окне задания параметров анализа переходных процессов (Тгапа(епг Апа!уа(а а гтгга), в графе т' ехргезвюп, можно задавать построение графиков магнитных величин в сердечнике следующим образом; В((.1) — построение графика зависимости индукции В в сердечнике катушки 01 в единицах системы СГС (гаусс); Н((.1) — построение графика зависимости напряженности магнитного поля Н в сердечнике катушки (.1 в единицах системы СГС (эрстед); ВЗ!((.1) — построение графика зависимости индукции В в сердечнике катушки (.1 в единицах системы СИ (тесла); НЗ!((.1) — построение графика зависимости напряженности магнитного поля Н в сердечнике катушки ( 1 в единицах системы СИ (Аlм). Параметры модели нелинейного магнитного сердечника Для моделирования катушек с нелинейным сердечником требуется определить параметры его модели (табл.
11.1). Для сердечников, модели которых определены в подключаемых библиотеках (их имена находятся в открывающемся списке в окне задания сердечника), значения параметров показываются в нижней части окна. Если задано имя модели, которой нет в библиотеках, то ее параметрам даются значения, принятые по умолчанию. При необходимости в этом же окне их можно отредактировать. Таблица 11.1. Параметры модели магнитного сердечника Размер. ность Содериание врвчного сечения мвгнитопроводв см л см нв магнитном сиповои линии ушного зазора ость насыщения ормы бвзгистврвзисной кривой нвя пругого смещения доменных границ вобрвтимой деформации доменных ффеитивности поля (только для МС7, тт, Значение по умопчанию 400 10 0.001 25 0.001 Программа схел~отехяичесяого моделироааяия М/сгоГар-В Основные уравнения модели нелинейного магнитного сердечника Следует отметить, что модель нелинейного магнитного сердечника М)сгоСар-8 существенно отличается от модели, используемой в предыдущих версиях программы (в частности, М]сгоСар-7).
В М!сгоСар-7 эта модель представляет собой вариант модели Джилса — Атертона, в котором безгистерезисная кривая намагниченности ферромагнетика является гиперболической функцией напряженности магнитного поля Н (гиперболического котангенса— сгп). В модели магнитного сердечника, встроенной в программу М!сгоСар-8, безгистерезисная кривая вычисляется с использованием стандартной функ- МВ Н ции М„= (так же как и в интегрированных пакетах программ )Н! -> А 0ЕВ]0/Ч АВ, ОКСАО). В нижеприведенных модельных уравнениях приняты следующие обозначения: да а4 к*1е-7 — магнитная проницаемость вакуума, Вб/(А м); А/ — количество витков выбранной обмотки сердечника; М„(Н) — зависимость безгистерезисной намагниченности от напряженности магнитного поля Н (безгистерезисная кривая намагничивания); Н- напряженность магнитного поля в сердечнике; На — эффективная напряженность магнитного поля (только для уравнений модели сердечника М(сгоСар-7);  — магнитная индукция в сердечнике; М вЂ” намагниченность ферромагнетика сердечника, вызванная ориентацией и деформацией доменных структур; 1 — ток, протекающий через выбранную обмотку сердечника; /л — напряжение на клеммах выбранной катушки сердечника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
