Файл: Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник.pdf

§8.5. НАГРЕВ СЕРДЕЧНИКОВ ПРИ ПЕРЕМАГНИЧИВЛНИИ

ИПРЕДЕЛЬНАЯ ЧАСТОТА РАБОТЫ

При частотах перемагничивания в сотни килогерц происходит нагрев сердечников. На рис. 8.5, а показаны изменения Я с и Sw для ферритового и микронного сердечников в зависимости от темпера­ туры. Изменение магнитных характеристик вызывает изменение ве­ личин полезного сигнала и помехи и может привести к неправильной работе схемы с магнитными элементами.

Температуру нагрева сердечников приближенно можно опреде­ лить, учитывая количество тепла, выделяемое в сердечнике и обмотке, поверхность охлаждения и коэффициент теплопередачи. Тепло, выде­ ляемое в обмотках сердечника, как правило, невелико; основным ис­ точником тепла являются потери на перемагничивание сердечника.

Средняя мощность, затрачиваемая на перемагничивание сердеч­

(см. рис. 8.1), что за один полуцикл сердечник перемагничивается от

— В г до - ) г В т та -fB r , а за другой — от -fß r до — В т та — В г и при­ нимая перемагничивающее поле симметричным с Я,„ та const, получим

где V — объем сердечника.

Если исходя из условий нагрева задать допустимую мощность Раоа, которую может отвести в окружающую среду сердечник данных габаритов, легко определить минимальное время перемагничивания тіп1п, а значит, и предельную частоту работы схемы 15J. Раскрывая скоб­ ки в (8.40), получим квадратное уравнение относительно тп)1п:

187

откуда

где ат — коэффициент теплоотдачи, равный для сердечников в зави­ симости от условий охлаждения по данным [4 и 2.41 0,002 -+-

где D, d и h — соответственно внешний и внутренний диаметры и вы­ сота сердечника.

Улучшая отвод тепла путем погружения сердечников в трансфор­ маторное масло или обдува воздухом, можно в несколько раз повы­ сить коэффициент теплоотдачи итем самым повысить предельную с точ­ ки зрения нагрева частоту работы схемы.

Параметры феррита при расчете нужно брать для максимальной температуры, до которой будет нагреваться сердечник. Например, при температуре окружающей среды 30° С и допустимом превышении АѲ = 40° С параметры феррита должны быть взяты при температуре

70° С.

Tmin = 1,28-1,35.10-« +

+ у (1,28 -1,35 - ІО-6)2 + 2-0,46-10_6- 1,3510~e =3,78-10-« сек

188

§8.6. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

ВИМПУЛЬСНЫХ ЦЕПЯХ С ФЕРРОМАГНИТНЫМИ СЕРДЕЧНИКАМИ

Как указывалось в § 8.2, характеристика В (Qn) позволяет анали­ зировать процесс перемагничивания ферромагнитного сердечника. Рассмотрим использование этой характеристики для расчета переход­ ного процесса перемагничивания сердечника (рис. 8.7, а) при питании его обмотки w от источника тока произвольной формы (рис. 8.7, б), но при условии, что напряженность, создаваемая этим током, больше Ягр. При этом условии характеристика В (фд) достаточно хороню

Рис. 8.7. Перемагничивание сердечника при питании от ис­ точника тока произвольной формы:

о —схема; б— форма тока и напряжения; в — графические по­ строения

описывается выражением (8.9) и при известных параметрах сердечни­ ков rm, Bs, Вг, Н0 и S w может быть построена в первом квадранте

(рис. 8.7, в).

Задаваясь рядом моментов времени th по кривой і (/) и известным

По известному для данного сердечника значению постоянной пере­ магничивания Sw путем построения можно легко найти время пол­ ного перемагничивания т, а по кривым Qa (t) и В (<2Д) — зависимость

В (/).

189

Падение напряжения на дросселе состоит, строго говоря, из трех слагаемых:

U = WS~dT + Lo(5~di + R oö1'

где Lo0 — индуктивность рассеяния обмотки; RoG— ее активное сопротивление.

Допустим, что Lo6 = Ro6 « 0. Тогда кривую падения напряже­ ния на дросселе и (/) можно построить по точкам, которые определяют графическим дифференцированием кривой В (t) и умножением най­ денной кривой dBldt на число витков и сечение сердечника:

В случае импульса тока прямоугольной формы Н т — const рас­ четы упрощаются, а зависимость <3Д(t) представляет собой прямую линию, проведенную под углом arctg (Н т — #„) к оси времени с уче­ том масштабов по осям.

Расчет переходного процесса перемагничивания сердечника при питании его обмотки w от источника напряжения е (t) с внутренним сопротивлением (рис. 8.8, а) может быть сведен к рассмотренному случаю, если преобразовать источник напряжения в источник тока (рис. 8.8, б):

е(()

(8.48)

190

Динамическая характеристика Qn (В) рассматриваемого сердечника считается заданной. Выбрав ряд значений времени по кривой е (t) вычисляют ряд зна­ чений первого слагаемого левой части выражения (8.53) и в четвертом квадран­ те строят соответствующую кривую. Из этой кривой вычитают отрезки H0t, по­ лучается кривая левой части выражения (8.53), обозначенная на чертеже у (/). Увеличивая абсциссы динамической характеристики <2Д (В) на отрезки, опреде­ ляемые выражением (8.51), получим кривую, соответствующую правой части выражения (8.53) и обозначенную на чертеже у (В). По кривым у (I) и у (В) мож­ но легко построить зависимость В (1). На чертеже показано построение для опре­ деления Ві при некотором 1*.

Путем дифференцирования кривой В (і) можно по выражению (8.46) по­ строить кривую падения напряжения на обмотке сердечника и (t).

Графически легко определить и время полного перемагничивания т, не­ обходимое для изменения индукции от точки —Вг до точки + ß r (см. рис. 8.8, в). Из рис. 8.8, в видно, что при наличии сопротивления в цепи перемагничивающей обмотки возрастает время полного перемагничивания т. Физический смысл сла­ гаемого (8.51) тоже очевиден — это влияние сопротивления, которое шунтирует сердечник в схеме замещения (рис. 8.8, б) и потребляет часть энергии источника напряжения.

Проанализируем переходный процесс в импульсном трансформаторе, нагру­ женном на сопротивление R2 (рис. 8.9, а), при питании его первичной обмотки от

намагничивающий ток импульсного трансформатора.

19!