Последняя версия системы прерывания магнитного потока.

Вот схема последнего устройства на П=образном сердечнике с использованием ферритового магнита с Индукцией = 0.2 Тесла.

Суть устройства.
Представим себе гистерезисную кривую ферритового сердечника с выбранной магнитной индукцией в 0.2- 0.3 Тесла

Выбранная кривая связана с одной стороны максимальной индукции сердечника при котором он не входит в насыщение и потери на перемагничивание малы, а второе мы выбираем с подобной индукцией магнит.
Прерывающая катушка должна обеспечивать индукцию в 0.2- 0.3 Тесла, возвращая по гистерезисной кривой индукцию в сердечнике в "нуль".

Есть ещё один вариант - это использовать прерывающий сигнал в 0.4-0.6 Тесла для того, чтобы переводить гистерезисную кривую в отрицательную область, с которой магнитное поле магнита начнёт своё движение (по гистерезисной кривой)  к вершине.

В этот момент, когда срабатывает переключающий импульс, нагрузка должна быть отключена, иначе она создаст противо-ЭДС и прерывающей катушке придётся тратить энергию на преодоление магнитного сопротивления и тратить часть энергию в нагрузку.

На рисунке-схеме изображен трансформатор-генератор на 2-х П-образных сердечника.

С одной стороны вставлен магнит.

Слева съёмная катушка L1 с индуктивностью равной ширине импульса.

Катушка L2 является прерывающей катушкой. её индукция при коротком импульсе должна равняться индукции магнита.Как правило ферриты имеют индукцию близкой к  0.2-0.3 Тесла.

Вопрос применения неодимового магнита пока не ясен.
Индукция 0.2 и 0.3 Тесла - это допустимая индукция при которой сердечник не будет входить в насыщение.

Теперь требуетсяпровесчти расчёты на прерывающую катушку.

Немного теории

Сила, с которой магнитное поле притягивает железные тела, пропорциональна значению протекающего по проводнику тока. Если провод уложен в виде катушки, то эта сила тем больше, чем больше витков имеет катушка. Произведение силы тока I на число витков w катушки называютампер – витками. Оно равно магнитодвижущей силе (м.д.с.) катушки, измеряемой в амперах (А). Ампер – витки Iw, приходящиеся на единицу длинны l катушки, называют напряженностью магнитного поля Н:

 (1)

Единица измерения напряженности магнитного поля

Напряженность, рассчитанная по формуле (1), соответствует напряженности внутри цилиндрической катушки. Если катушки замкнуть в виде кольца, то силовые линии замкнуться по кругу без рассеивания, и тогда формула 1 будет верна для любой точки такой катушки (тороида).

Магнитная индукция В₀, или интенсивность магнитного поля , в катушке без сердечника

(2)

где  = 410^-7Г/м=1,25610^-7 Г/м – магнитная постоянная (магнитная проницаемость свободного пространства или вакуума).

Если внутрь катушки ввести железный сердечник, то при этих же витках и силе тока магнитная индукция, или интенсивность магнитного поля, возрастает в значительной мере. Причина этого явления заключается в том, что молекулярные токи в железе под действием магнитного поля ориентируются относительно этого поля. Молекулярные магнитные поля при этом совпадают с внешним магнитным полем и усиливают его. Способность к увеличению интенсивности магнитного поля зависит от свойств материала сердечника, характеризуется относительной магнитной проницаемостью:

Это безмерная величина. Для воздуха значение  принимают равным 1.

Произведение , называется абсолютной магнитной проницаемостью. Тогда магнитная индукция В для катушки с сердечником

 (4)

где -относительная магнитная проницаемость материала сердечника.

Единица измерения магнитной индукции – тесла (Т):

1Т=1В с/м².

Итак делаем расчёт на индукцию равной 0.2 Тесла

Расчёт напряжённости магнитного поля создаваемого катушкой.
Предположительно имеем 50 Витков
50 витков *1 Ампер/0.02 метра = 2500 А/м
Магнитная  индукция в сердечнике
магнитная проницаемость = 3000
4 *пи *10 -7* 3000*2500 = 4*3.15*3*2500/10000 = 9.45 Тесла

Если катушка будет иметь число витков равное 5
5*1 Ампер/0.01= 500 А/м
2500/500=5
9.45/5= 1.89

Если ток 0.5 Ампера
5*0.5/0.01 = 250 А/м
4*3.15*1*3*250/10000=0.945 Т

Если ток 0.4 Ампер
5*0.3/0.01=150
4*3.15*1*3*150/10000 = 0.567 Т
0.567/2=0.2835 Тесла ( при каждом перемагничивании на каждую верхнюю и нижнюю гистерезисную половину приходится 0.2835 или дельта 0.567 Тесла, т.е. если работа магнитного потока начинает с индукции -0.2835 Тесла и заканчивает +0.2835 Тесла ).

Опять некоторые данные

Магнитным потоком Ф называют произведение магнитной индукции В(Т) на площадь сечения S (м²) сердечника катушки:

(5)

Единица магнитного потока –вебер (Вб).

Пример:

Найти магнитный поток Ф катушки, длинна которой l=0,5 м, число витков w=300, I=0,6A, сердечник из электротехнической стали 342 сечением 10^-3 м².

Решение:

Напряженность магнитного поля

 А/м

Магнитная индукция при Н=360 А/м (по кривой намагничивания Рисунок №1) В1,2 Т.

Магнитный поток

Ф=ВS= 1,210^-3 Вб

Опят смотрим таблицу

Относительное изменение магнитной индукции в зависимости от температуры при различных напряженностях магнитного поля ферритов II группы.

Марка феррита	B, Тл (Tt = 20°C) при H_, A/м				(ΔB/BΔT)×106, 1/°C (Tt = -70…+90°C) при H_, A/м
	40	80	240	800	40	80	240	800
7ВН 20ВН 30ВН 50ВН 100ВН 700НМ 1000НМ3 1500НМ1 1500НМ3 2000НМ1	- - - - - 0,040 0,100 0,146 0,148 0,165	- - - - - 0,124 0,200 0,240 0,250 0,244	- - - - 0,040 0,356 0,290 0,320 0,350 0,312	0,005 0,02 0,068 0,189 0,265 0,394 0,334 0,350 0,380 0,340	- - - - - +730 +1880 - +1690 ±114	- - - - +2600 +2820 -281 - -750 -1540	- - - - +3600 -1385 -2460 - -2750 -2760	- +305 ±3130 ±1980 ±1180 -2000 -2960 - -3200 -3200