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.
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
(1)
(2)
(4)
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
(5)
А/м
Опят смотрим таблицу
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:

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

где
= 4
10-7Г/м=1,256
10-7 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


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:

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

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

Магнитный поток
Ф=ВS= 1,2
10-3 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 |
Комментариев нет:
Отправить комментарий