Файл: Стабильность свойств ферритов. (Анализ физических свойств при внешних воздействиях, прогнозирование. Элементы проектирования).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 154

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Таким

образом

были

 

-2 0 %

обработаны

результаты

 

 

испытаний

 

в

различных

 

 

эксплуатационных

режи­

 

 

мах и вычислены для раз­

 

 

личных

временных

сече­

 

 

ний вероятности нахожде­

 

 

ния AjLi./jx в заданных пре­

 

 

делах.

За

допустимые

 

 

пределы

при

составле­

 

 

нии номограмм

взяты

 

 

(Д|і/,и)доп=—2,

5,

 

10,

 

 

—15 и —20%

для

 

всех

 

 

режимов

испытаний.

На

 

 

рис. 6.2, 6.3 приведены но­

 

 

мограммы

 

для

ферритов

 

 

марки 1500НМЗ, эксплуа­

 

 

тируемых

при температу­

 

 

ре 125 °С и при различных

 

 

напряженностях электро­

 

 

магнитных

 

полей.

 

Для

 

 

других марок и других ре­

 

 

жимов

можно

построить

 

 

аналогичные номограммы.

 

 

Номограмма

составлена

Рис,

6.2.

следующим

образом:

по

 

 

оси ординат отложена вероятность нахождения магнит­ ной проницаемости в заданных пределах

0 < Р {(Д [і/[А )ТІ < ( Д ^ / ^ д о и } < 1 •

По оси абсцисс отложено время в часах в логариф­ мическом масштабе. На данном рисунке построены гра­ фики для различных уровней (Д|д/ц)д0п (—2, —5, —10,

— 15 и —20%) при различных напряженностях электро­ магнитного поля. Для каждой отдельной кривой темпе­ ратура постоянна (+ 125°С). Пользуясь данной номо­ граммой, можно оперативно решать некоторые задачи проектирования элементов технических систем на основе ферритовых магнитопроводов, а именно:

— при известных условиях эксплуатации выбрать оптимальную в смысле надежности марку феррита;

— по допустимому значению относительного измене­ ния магнитной проницаемости определить оптимальный режим эксплуатации ферритового элемента (температу-

21—418

321


ру эксплуатации и токовый режим магнитопровода), обе­

спечивающий

надежное

функционирование

системы

с использованием элемента на основе ферритового

маг­

нитопровода;

 

 

 

 

 

 

— оптимизировать компоновку элемента с феррито­

вым магнитопроводом и конструкции

системы

в

целом

Р

-20%

с целью

создания

опти­

мальных

тепловых

режи­

 

 

мов эксплуатации

 

эле­

 

 

мента;

 

 

рацио­

 

 

— наметить

 

 

 

нальное

схемное

решение

 

 

РЭА с применением маг­

 

 

нитопровода с целью со­

 

 

здания оптимального

то­

 

 

кового режима в элементе

 

 

с ферритом и т. д.

 

 

 

 

С помощью номограмм,

 

 

построенных с

довери­

= 0,95, можно оперативно

тельным

уровнем

р* =

определить

вероятность

на­

хождения Лр/р, в заданных пределах при воздействии на феррит различных эксплуатационных факторов в виде положительной температуры от 30 до 125°С и электро­ магнитного поля с напряженностью от 0,8 А/м до 32 А/м в течение определенного времени.

Рассмотрим пример пользования номограммой. Допустим, для изделия из феррита 1500НМЗ известны основные условия и режимы

эксплуатации:

і= 1 2 5 °С и Н = 16

А/м. При

этом изделие

должно

надежно функционировать в течение ІОСЮ ч

с вероятностью P ( t —

= 1000) =0,99.

Пусть допустимые

значения

относительного

измене­

ния магнитной проницаемости феррита не превышают ±10%. По

номограммам,

построенным для температуры 125 °С,

определим по

оси

ординат

точку,

соответствующую

Р (Д р/р)=0,99

(рис. 6.3) по

оси

абсцисс отложим

время т = 1000 ч.

Далее найдем точку пересече­

ния графиков Р{(А(х/ц) ( т і ) 1 = / ( т ) для различных уровней допустимого изменения магнитной проницаемости. Если точка пересечения нахо­ дится ниже кривой десятипроцентного изменения проницаемости, то при указанном режиме эксплуатации ферритовое изделие удовлетво­ ряет заданным требованиям. Если точка находится выше графика, то изделие не сможет выполнить свои функции согласно требова­ ниям.

Номограмма второго типа определяет долговечность («время жизни») ферритового магнитопровода в интер­ вале возможных экспериментальных температур для

322


различных допустимых пределов относительного изме­ нения магнитной проницаемости.

На номограмме показана взаимосвязь между долго­ вечностью (временем жизни) ферритового изделия, т. е. моментом, когда параметр выходит за допустимые пре­ делы; допустимыми пределами, пересечение которых кривыми изменениями параметров ферритов ведет к по­ тере работоспособности, и значениями воздействующих температур, диапазон которых соответствует сущест­ вующим на практике t.

Вычисление относительного изменения магнитной проницаемости при воздействии на ферритовый магнитопровод положительной температуры и радиационного об­

лучения в

слабых

полях

^ 8

А/м)

проводится

по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лц

- а

1 к t -f- Qv (1

e - m z

)

2 U ? +

 

 

 

ц

 

 

 

 

т С п

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

-fxaa

Qv

- e

—mx ч

 

 

 

 

 

 

 

 

^ m C „

 

).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

— коэффициент,

определяемый

маркой

феррита;

t — температура

окружающей

среды

при

эксплуатации

аппаратуры

(°С); qv — удельное объемное

тепловыделе­

ние,

Вт/см3; т — темп

охлаждения системы,

1/ч; Сп —

полная

теплоемкость

системы Дж/град;

а — коэффи­

циент, зависящий от партии изделий; Ь,

к, q — эмпири­

чески определяемые

параметры

модели

(5.23); т.— вре­

мя,

в

течение

которого

определяется

изменение

Дцх

(тыс. ч ).

Задаваясь допустимой величиной изменения магнит­ ной проницаемости, можно вычислить время жизни Тш (долговечность) ферритового магнитопровода, находя время из предыдущей формулы:

 

Я ѵ

,,

 

т х \

(Д ч у Ц )д о п

(

е

)

-

т С - а

О™

 

 

 

I2

а 1

 

т х

Ь + к _ ' + » ? „ < '

 

е

 

) |

На рис. 6.4—6.6 приведены номограммы второго ти­ па, используемые для вычисления времени жизни для марок ферритов 1000НМЗ, 150НМЗ, 2000НМ1 соответст­ венно. Необходимо отметить, что эти номограммы по­ зволяют определить долговечность не только при воз-

21*

323


действии температуры, но и при воздействии радиацион­ ного облучения; в последнем случае нужно знать степень

разогрева магнитопровода )т радиационного

облучения,

которая легко вычисляется по формуле (4.40).

 

 

Номограмма

составлена

следующим образом: по оси

ординат

отложено

«время

жизни» (долговечность) фер­

ритового

 

магнитопровода

в часах;по оси

абсцисс — t

температура

в

 

градусах

Цельсия. В этих координатах

построены

графики

зависи­

мости времени жизни ферри­

товых магнитопроводов

от

температуры x=f (t)

для раз­

личных уровней допустимого

изменения

 

магнитной

про­

ницаемости

ферритового

магнитопровода

в условиях

эксплуатации.

 

 

 

324


Пользуясь номограммой второго типа, можно решать следующие задачи:

для конкретных условий эксплуатации выбрать оптимальную по долговечности (времени жизни) марку ферритового магнитопровода;

оптимизируя тепловой режим эксплуатации фер­ рита при известном значении допустимого изменения магнитной проницаемости, можно обеспечить необходи­

мую долговечность элемента, созданного на основе дан­ ного магнитопровода;

— обеспечить наилучшую компоновку элемента и си­ стемы в целом, создав определенный тепловой режим эксплуатации;

— пользуясь известным соотношением [94], выбрать величину зазора в магнитопроводе и т. д.

Порядок пользования номограммой данного типа следующий. Допустим, заданы условия эксплуатации элемента, построенного на

основе ферритового магнитопровода

марки 1500НМЗ при

<—100 °С,

/ / ^ 8

А/м, допустимое изменение магнитной проницаемости

^ ± 1 0 %

(рис.

6.5). Необходимо определить

долговечность этого

элемента.

Из точки на оси абсцисс, соответствующей заданной температуре, восстанавливается ордината до пересечения с кривой —Дц/ц=10% . Проводя параллельно оси абсцисс прямую из точки пересечения до оси ординат, получим значение времени жизни или долговечности в часах. Если известна долговечность, то можно определить тем­ пературу t °С эксплуатации ферритового магнитопровода. На оси ординат найдем точку, соответствующую требуемой долговечности, проведем прямую, параллельную оси абсцисс, из этой точки до пе­ ресечения с кривой. Затем опускается перпендикуляр на ось абсцисс и в точке пересечения определяется допустимая предельная темпе­ ратура эксплуатации.

Приведенные номограммы справедливы

не только

для кольцевых (замкнутых), но и для ферритовых маг-

нитопроводов с разомкнутой магнитной цепью.

При этом

необходимо учесть приведенное в гл. 2 соотношение (2.2) для временной стабильности магнитопровода с разомк­ нутой магнитной цепью.

Таким образом, исходя из предъявленных требова­ ний по долговечности, допустимых изменений магнитной проницаемости и информации об изменениях проницае­ мости различных ферритовых магнитопроводов в интер­ вале температур можно выбрать необходимый магнитопровод и оптимизировать условия его эксплуатации в составе радиоэлектронной аппаратуры.

325