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
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
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:
(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 |
Комментариев нет:
Отправить комментарий