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: 153

Скачиваний: 0

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

6.3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

СУЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ»ПРОНИЦАЕМОСТИ

ЭЛЕМЕНТОВ НА ФЕРРЙТАХ

Математическое описание изменений магнитной про­ ницаемости в зависимости от времени, температуры и интенсивности радиационного облучения позволяет ре­ шать целый ряд практических задач при проектировании радиоэлектронных схем с применением ферритовых магннтопроводов. Эти задачи так разнообразны и много­ численны, что их трудно перечислить. Сформулируем некоторые из них.

1.По заданным условиям и времени эксплуатации определить максимальное относительное изменение маг­ нитной проницаемости выбранного магнитопровода.

2.По допустимому относительному изменению маг­ нитной проницаемости (индуктивности), заданным усло­ виям и времени эксплуатации определить тип феррито­ вого магнитопровода, его типоразмер, необходимую величину немагнитного зазора в магнитной цепи и т. д.

3.По заданному допустимому относительному изме­ нению магнитной проницаемости определенного магни­ топровода вычислить предельно допустимые режимы эксплуатации, т. е. температуру, интенсивность радиа­

ционного облучения (в комплексе или в отдельности)

идолговечность («время жизни»).

4.По имеющейся зависимости изменения параметров систем при изменении магнитной проницаемости ферри­ товых магннтопроводов, входящих в них, определить

максимальные отклонения параметров при различных условиях и времени их эксплуатации или по допусти­ мому изменению параметров этих систем определить допустимые условия эксплуатации (температуру, интен­ сивность радиационного облучения, время эксплуатации

ит. д.).

Вкачестве примера рассмотрим несколько задач.

Задача

1. Определить

максимальное

относительное

изменение

магнитной

проницаемости

ферритовых

сердечников

из

Mn-Zn, ис­

пользуемых в течение т = 1 0 3 ч при

следующих

условиях: ^ =

( + 10;

+ 10;

+120)°С;

интенсивность

радиационного

облучения

/ =

= 10и

нейтр/см2с.

 

 

 

 

 

 

 

р.н Д- Др,( +

Воспользуемся

выражением для ц. и

запишем:

р. =

+ Др._,

где

р.н — начальное

значение

р.,

а Ap.f

и Др.х — изменение

326



проницаемости соответственно

от изменения температуры

ферритов

и времени наработки с учетом радиационного разогрева.

 

Необходимые зависимости

можно выразить следующим

образом

Н-н

! Яѵ

 

«■

 

тСп (1 —

е - т т

V

( 6. 20)

А!-L

Яѵ

 

 

т

е Г ,пг'

 

 

а

( 1

 

 

т С-а

где Аt = t—ti (здесь tt — температура, при которой производится настройка аппаратуры, содержащей ферритовые изделия).

 

 

 

 

Т А Б Л И Ц А 51

Марка феррита

°ѵ

1

k

Я

А

0

— 1,03

0,001

0,36

В

0

3,0

0.0009

0,4

С

—0,01 -ІО "6

1,55

0,001

0,38

П р и м е ч а н и е . Значения Vt и St даны для кольцевого сердеч'

ника размером

20X12X6.

Значения qv даны для интенсивности пото­

ка нейтронного облучения

/= 1 0 п нейтр/см2с.

Численные

значения

коэффициентов для трех марок ферритов

А, В, С приведены в габл. 51. Подставляя численные значения, ука­

занные в таблице, в уравнение (6.20) и полагая Ч=-20°С,

получим:

АМ-тах/М'н= Ац.(/Цн+ Ар-Т/цн для трех указанных марок

ферритов

при трех различных температурах. Результаты этих расчетов сведе­ ны в табл. 52.

Т А Б Л И Ц А 52

4и 1>н' % "Рн ГС

 

 

феррита

+ 10°

+60°

+ 120°

 

 

 

 

 

А

— 1,0

—8,7

—25,0

 

 

В

—5,3

— 12,2

—27,1

 

 

С

—4,9

— 14,5

—33,3

З а д а ч а

2.

Определить

марку,

тип и размер ферритового магни­

топровода

для

получения

на нем

индуктивности L = 0,2 Гн, причем

изменение ALmaxIL в течение времени и при условиях, определен­ ных задачей 1, не должно превышать 10%.

Для простоты решения допустим, что выбор ограничен тремя марками ферритовых сердечников, условно обозначенных А, В, С и

тремя типами колец: 1 0 X 6 X 3 ;

2 0 X 1 2 X 6

и 40 X 25 X11.

Все

численные значения параметров,

входящих в

(6.20), для этих

марок

V

327


 

 

Т А Б Л И Ц А 5

а

-1 0 " з ,

q п р и q = ! ,2 В т / с м 3,

Р а з м е р к о л е ц , м м

с

Д ж / с м 2 - с - г р а д

 

10X6X3

7,9

15,9

20X12X6

7,2

34,8

40X25X11

6,3

74,4

приведены в табл. 51.

Параметр q v

легко расчитывается;

результаты

расчетов сведены в табл. 53.

 

 

 

 

формулой;

 

При решении задачи

необходимо воспользоваться

 

 

 

 

HB — nd/nrS .

 

 

 

(6.21)

где

L — индуктивность катушки, Гн;

S — площадь

поперечного

сече­

ния

кольца,

м2; d — средний диаметр

кольца, м;

п — число

вит­

ков.

Из (6.21)

видно,

что

каждому

типоразмеру при заданной ин­

 

дуктивности

L = 0,2

Гн

соответствует

вполне

определенное

число

витков n2 = LndliinS. Результаты вычислений

приведены в табл. 54.

Очевидно (см. табл. 54), что

 

при диаметре

намоточного

провода d=0, 1. . . 0, 2

мм сердечник

размером

1 0 X 6 X 3

можно не

рассматривать для всех марок из-за невозможности размещения обмотки на нем. Как видно из табл. 53 по величине параметра qvVtltnCп, который существенно влияет на изменение магнитной

проницаемости, из двух оставшихся типоразмеров предпочтительнее выбрать сердечник с размерами 20 X 12 X 6. Из сравнения устойчи­

вости магнитной

проницаемости

рассматриваемых

марок

феррита

к воздействию заданных в задаче условий (табл. 52) очевидно,

что

необходимо выбрать марку Д.

 

 

 

 

 

 

 

Т А Б Л

И Ц А

5

 

Ч и с л о в и т к о в , ГС-104 д л я

м а р к и

 

 

Г а б а р и т ы с е р д е ч н и к а

 

 

 

с

 

 

А

В

 

 

10X6X3

3

20

 

15

 

20X12X6

16,7

11,1

8,3

 

40X25X11

9,85

6.63

4,93

 

Таким образом, для решения данной задачи целесообразно вы­ брать ферритовое кольцо марки А размером 20 X 12 X 6, на котором необходимо намотать « = 408 витков провода. Однако, и в этом слу­ чае, в течение т = 1 0 3 Ч, при температуре ^=120°Си при воздействии нейтронного облучения с интенсивностью /= 1 0 и Н/см2с максимальное изменение Лцт а*/|ін, а следовательно и AL/L, составит 25%. По ТУ для этих марок ферритов допустимо изменение А|х/.|х только на 10%. Удовлетворить этому требованию возможно, лишь создав в выбран­ ном сердечнике определенный немагнитный зазор. Изменение магнит-

328


ной проницаемости в этом случае в заданных условиях [94] будет определяться как

Ар.эфф/|Дэфф= (ЛЦтаж/Цн) (Рэфф/Р-н),

(6.22)

где Рафф и Драфф — соответственно эффективная магнитная

прони­

цаемость и ее изменение в сердечнике с воздушным зазором.

При подстановке значений изменения проницаемости в^ (6.23)

получим: 10= 25рЭфф/рн

или

рЭфф=0,4рв, т. е.

воздушный

зазор

должен уменьшить рн в 2,5

раза. Тогда в соответствии

с (6.21) во

столько же раз должно

быть увеличено и п2, т. е. «2/0,4 или

«і2 =

= 16,7 • 104/0,4=41,8 • ІО4

или

Пі= /4 К 8 П 0 + = 6 4 7

витков.

если

намо­

Таким образом, поставленную задачу можно решить,

тать на ферритовом кольце 20 X 12 X 6 марки А 647 витков провода, причем магнитопровод должен иметь немагнитный зазор, обеспечи­ вающий уменьшение магнитной проницаемости в 2,5 раза.

Задача 3. Определить «время жизни» ферритового сердечника (без воздушного зазора), выбранного для решения задачи 2 и рабо­

тающего в тех

 

же условиях (1= 120°С). Как

было определено, для

сердечника

размером

20 X 1 2 X 6

марки

А

параметры

модели

(6.20) имеют следующие значения:

 

 

 

 

 

 

 

о

п

= 0 ;

а =

1, 0; Ь — — 1,03;

к = 0,001 •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

q = 0,36;

(qv? m C n) (1 — e~'m )= 34,8;

 

 

 

 

 

 

Д^тазе^н ~

Ю.

 

 

 

 

Тогда по формуле (5.24)

можно вычислить т:

 

 

 

— 10= — 1Г—1,03 + 0,001 (120+34,8)2]тж0,36;

тж = 100

ч.

Задача

4.

Определить изменение

резонансной

частоты

низкоча­

стотного избирательного

усилителя

Дсо„

 

 

при использовании

 

 

 

в катушке его

 

контура

ферритового сердечника марки С размером

20 X 12 X 6

в

течение т=1000 ч

при

окружающей температуре t =

= + 50 °С и при облучении его нейтронным потоком с интенсивностью

/= 1 0 и

нейтр/см2с

(настройка

усилителя производится

при

t =

=

+20 °С).

 

 

 

 

Принципиальная

схема усили­

теля

представлена

на

рис.

6.7.

С

помощью таких

усилителей

очень часто производится выделе­ ние сигналов в приемниках систем радиоуправления и телеметрии. Решающим критерием работоспо­ собности такого усилителя являет­ ся его избирательность, которая

оценивается величиной

эквива­

лентной добротности

 

 

QaK в“

(Оо/Дм,

 

где

(Do — резонансная

частота,

а

Дм — полоса

пропускания на

уровне 0,707.

 

Рис. 6.7.

329