Кольцевого сердечника

Рассмотрим в качестве примера магнитное поле в сечении замкнутого кольцевого магнитопровода из однородного материала ( 6.5). Линии магнитной индукции в кольце из любого материала при равномерном распределении витков представляют собой концентрические окружности. Выбрав за контур интегрирования линию магнитной индукции с радиусом р, получим

На 11.1 показана известная из курса физики наиболее простая магнитная цепь, состоящая из замкнутого кольцевого магнитопровода с равномерно нанесенной на нем намагничивающей катушкой с числом витков w. Магнитные цепи с кольцевым магнитопроводом находят широкое применение при определении магнитных свойств 11.1. Магнитная ферромагнитных материалов, в магнитных цепь с кольцевым магни- усилителях, трансформаторах, датчиках и т. п. топроводом Особенностью кольцевой намагничивающей

Для магнитной линии радиуса х кольцевого магнитопровоДа Нх 2кх = wl, откуда Нх = wlllvx. Следовательно, в общем случае значение Н х по сечению магнитопровода не одинаково и поле неравномерно. Однако если наружный диаметр dH мало отличается от внутреннего диаметра dBH (обычно берут dH/dBH < 5/4), то поле практически будет равномерным и напряженность поля считают для средней линии магнитопровода /л = /ср = 2wcp. Тогда /У/Ср = (&I и

Полученное выражение показывает, что напряженность магнитного поля кольцевого магнитопровода не зависит от его магнитных свойств и равна его н. с., приходящейся на единицу длины средней линии магнитопровода.

Типичным примером такой цепи является цепь, выполненная из кольцевого магнитопровода с равномерной намагничивающей обмоткой.

Для замкнутого кольцевого магнитопровода напряженность магнитного поля Н = Iw/l, где / = 2ягср. В общем случае

Для кольцевого магнитопровода с воздушным зазором ( 7.4, б) напряженность магнитного поля может быть найдена по закону полного тока

Тип фильтра и основное направление проектирования выбирают, руководствуясь следующими рекомендациями [11]. Габаритные размеры магнитострикционных резонаторов, работающих на крутильных колебаниях, меньше, чем резонаторов, работающих на продольных и радиальных колебаниях. Резонаторы на радиальных и крутильных колебаниях, имеющие остаточное намагничивание, можно располагать рядом друг с другом, в то время как резонаторы на продольных колебаниях нельзя, так как они имеют большие внешние переменные и постоянные поля. Такие резонаторы более чувствительны к изменению уровней входных напряжений, чем остальные. Эти уровни следует ограничивать, иначе будут происходить необратимые изменения параметров резонаторов. Резонаторы с постоянными магнитами более устойчивы к механическим воздействиям, чем резонаторы, работающие с остаточным намагничиванием. Резонаторы на продольных и крутильных колебаниях технологичнее резонаторов на радиальных колебаниях, так как подстройка частоты у последних требует изменения диаметра кольцевого магнитопровода.

Ленточный магнитопровод представляет собой деталь заданной формы, получаемую путем плотной намотки ленты из маг-нитномягкой стали на специальную оправку с последующим ее закреплением (склеиванием или пропиткой) для придания монолитной структуры. Такая деталь может использоваться в качестве замкнутого ленточного кольцевого магнитопровода. Замкнутые типы магнитопроводов позволяют с высокой эффективностью использовать магнитные свойства лент, из которых они изготовлены. Применение таких магнитопроводов для трансформаторов и дросселей с малыми токами подмагнинивания позволяет получить меньшие габариты, чем при использовании пластинчатых магнитопроводов. Однако ленточные магяитопроводы требуют намотки катушек на специальных намоточных станках, обычно имеющих сравнительно низкую производительность. Кроме того, при использовании подобных магнитопроводов усложняется весь процесс изготовления обмоток (их межслоевая изоляция и изоляция от магнитопровода). Большая трудоемкость изготовления обмоток для трансформаторов с замкнутыми магнитопроводами привела к замене этого вида трансформаторов на трансформаторы с разъемными магнитопроводами, получающиеся путем разрезки замкнутого ленточного магнитопровода на две части (см. 10.19, г, д) с последующим их соединением с обмотками (катушками) в процессе сборки. Очевидно, что при соединении двух частей магнитопровода в стыках неизбежно образуется воздушный зазор, величина которого в каждом стыке составит 5—40 мкм.

На рис 5.14 схематически изображен магнитоэлектрический обратный преобразователь электрического тока в силу. В рабочем зазоре кольцевого магнитопровода 3 помещена обмотка катушки / подвижной части, витки которой уложены на алюминиевый цилиндрический каркас 4. Подвижная часть укреплена на растяжках 2, создающих при ее перемещении очень малую силу по сравнению с силой, получаемой в преобразователе. Подвод тока к катушке осуществляется через «без-моментные» токоподводы.

Определим магнитный поток Ф кольцевого магнитопровода с распределенной обмоткой ( 3.5). Из формулы (3.6) следует, что напряженность магнитного поля Нх внутри кольца неодинакова и зависит от расстояния г*. магнитной линии До оси магнитопровода. Однако, если ширина кольца а магнитопровода невелика по сравнению со средним его диаметром, то разница между величинами максимальной и минимальной напряженности внутри кольца незначительна. При этом в расчете допустимо принять для. вс?Е?шдп^речног?_ сечения 5 мзд:н1ГШ1ф<Щддежнод noggf • ' • ~

1.18. К обмотке кольцевого сердечника с числом витков ш = 1000 подведено синусоидальное напряжение с частотой / = 50 Гц. Размеры сердечника: внешний рк,рх

5.1. Определить максимальную дифференциальную магнитную проницаемость цтах> среднюю магнитную проницаемость на насыщенном участке петли jicp, а также коэффициенты прямоугольное™ а, непрямоугольности анп и квадратности а„ ферритового кольцевого сердечника марки 0,4 ВТ. Статическая петля гистерезиса и ее аппроксимация изображены на 5.1.

Так как сечение кольцевого сердечника с размерами 3 х 2 X 1,3 мм3 составляет 0,65- 10~2 см2, сердечник координатного трансформатора следует набрать из колец, число которых равно

Рассмотрим процессы изменения магнитного состояния кольцевого сердечника, на который наложены три обмотки: wlt wt, wa. Условимся при этом называть состояние, при котором В — + Вг, состоянием «1», а при котором В — — Вг — состоянием «О». За исходное примем состояние «1».

где Д0 — допустимое превышение температуры сердечника относительно температуры окружающей среды, ° С; D, d и h — размеры кольцевого сердечника с обмотками, см.

4. Вычислите магнитную индукцию (среднее значение) в магнитопроводе, предварительно определив сечение s сердечника В первом приближении примите, что поле внутри кольца является однородным, так как ширина кольца достаточно мала по сравнению с диаметром средней длины кольцевого сердечника.

магнитная проницаемость цилиндрических и броневых сердечников всегда меньше магнитной проницаемости кольцевого сердечника, т. е. меньше магнитной проницаемости материала, из которого сердечник сделан.

8.1. При различной частоте пе земагничивания кольцевого сердечника были сняты три динамические петли ферромагнитного материала ( 8.1). Во всех трех случаях для частот / = 400, 50 Гц и при очень медленном перемачвичива-нии•(/—>• 0') амплитуда магнитной индукции оставалась неизменной и соответствовала началу насыщения сердечника. Сердечник выполнен из пермаллоя 80НХС с толщиной ленты b = 0 05 мм и имеет следующие геометрические размеры: среднюю длину магнитной линии /ср= 30см, площадь поперечного сечения s,;==2 см2 (без учета изоляционных прослоек между листами). При .8 = 0,65 Тл iлошади динамических петель st •== 14,8 сма, s2 = = 34 см2, ss==64,6cM2. Определись с помощью петель мощность потерь i сердечнике при заданных частотах и оцгнить ее составляющие, связанные с гистерезисом и вихревыми токами.

5.19. К расчету ЭМС, действующей на верхнюю половину кольцевого сердечника с тороидальной обмоткой

5.20. Зависимость ЭМС, действую-щей на верхнюю половину кольцевого сердечника, по 5.19, от магнитной проницаемости зазора Цзг (при магнитной проницаемости сердечника Щг= 10)

Правда, затруднение состоит в том, что возникающая в кольце деформация весьма мала. Ожидаемое ее значение — 0,0185 мк. Такие деформации с помощью обычных механических индикаторов невозможно измерить. Однако можно предложить способы радикального увеличения деформаций магнитного сердечника под действием магнитного поля. Вместо кольцевого сердечника нужно применить замкнутый сердечник, обладающий существенно меньшей жесткостью. Одно из возможных исполнений такого магнитного сердечника, в котором под действием ЭМС возникают в десятки тысяч раз большие деформации, будет рассмотрено в следующем параграфе. Результаты исследований экспериментальной установки, в которой использовано предложенное исполнение магнитного сердечника, приведены вгл. 7. Как и следовало ожидать, они полностью подтверждают правильность формулы Максвелла для натяжения.