книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства [учебник]

10. Рассмотрим процесс намагничивания сердечника ИТ при воздействии на его первичную обмотку последова­ тельности идентичных импульсов их(і).

Пусть в исходном состоянии сердечник был размагничен (В = 0, Я = 0 и Гц = 0). При воздействии 1-го импульса точка, изображающая магнитное состояние сердечника, пе­ ремещается по основной кривой намагничивания от точки 0

Рис. 7.

При этом намагничивающий ток достигает значения, опре­ деляемого напряженностью Нѵ После окончания действия импульса ток постепенно снижается до нуля (Н = 0). Од­ нако из-за гистерезиса изображающая точка, перемещаясь

2-го импульса индукция должна получить то же самое при­ ращение А 5 С . При этом изображающая точка' будет переме­

напряженность поля опять станет равной нулю, а положе­ ние изображающей точки определится остаточной индук­ цией Вг2 >• Вп. Подобный переходный процесс продолжа­ ется под воздействием нескольких последующих импульсов их до тех пор, пока изображающая точка не достигнет точки О', соответствующей остаточной индукции Вт предельного

19

импульсов изображающая точка перемещается по ветвям петли O'NO', носящей название предельной петли частного несимметричного цикла, показанной на рис. 7, а в заштри­ хованном виде.

11. Из описанной выше картины намагничивания сердеч­ ника (при отсутствии подмагничивания) следует, что в им­ пульсном режиме работы кривая O'NM играет роль основ­ ной кривой намагничивания. Эта кривая изображена "на рис. 7, б в системе координат (Aß, Я), где AB = В — ВГ; здесь же изображена спинка предельного симметричного цикла МО'. Замкнутый цикл О'МО' играет при импульсном

71

Из рис. 7, а видно, что величина р,д значительно ниже

нормальной проницаемости ц„ =ВтІНт, получаемой при синусоидальном напряжении Uy(t). Эта разница тем более значительна, чем выше остаточная индукция Вг. Из рис. 7, а

ных марок, выпускаемых нашей промышленностью, а также стан­ дартные размеры феррнтовых сердечников приводятся в справоч­ ной литературе [49, 50; 61].

(рис. 8). В этом случае напряженность //', нужная для получения индукции В, возрастает на величину Н3 и равна сумме

(5.14)

где П — напряженность поля сердечника без зазора, соответствую­ щая индукции В [42, 43, 51].

Пусть петля гистерезиса ß •= F (H) сердечника без зазора из­ вестна (рис. 8). С помощью диаграммы сдвига Релея [43] можно

7ji

тивным средством повышения допустимого приращения индукции

При размагничивающем поле Я 0 = —ІІС основание частного цикла О'МО' (рис. 7, о) перемещается в точку О" и намагничивание сер­

дечника происходит по частному циклу 0"МО", показанному на рис. 9 в заштрихованном виде. При этом допустимая величина

Размагничивающее поле Н0 иногда создается током первичной обмотки; этот ток обусловлен процессами в цепи питающего источ­ ника, возникающими в интервале времени между импульсами. Иногда же размагничивающее поле создается посредством вспо­ могательной обмотки с числом витком wB, через которую протекает постоянный ток / 0 = (10/Л44іх) (l/w0)E0. Схемные способы создания размагничивающего поля описаны в работе [52].

15. При использовании воздушного зазора или размагничиваю­ щего поля предпочтительно применять сердечники из магнитномягких сплавов или ферритов, характеризуемых возможно мень­ шей величиной коэрцитивной силы. Такими свойствами обладают

73

При импульсном режиме работы в массе сердечника воз­ буждаются вихревые токи, создающие сильное размагничи­ вающее поле. Для его компенсации требуется приложить до­ полнительное намагничивающее поле, что внешне проявля­ ется в кажущемся возрастании намагничивающего тока, как бы обусловленным ухудшением магнитных свойств сердеч­ ника. Исходя из таких представлений,, при расчете ИТ опе­ рируют с кажущейся магнитной проницаемостью |Л.К < Цд, учитывающей эффект вихревых токов [3, 42, 43, 51].

Для уменьшения влияния вихревых токов сердечники ИТ навиваются из покрытого тонким слоем изоляции тонко­

показана одна половина сердечника). Среднее значение маг­

толщине б. С другой стороны, с увеличением толщины листа возрастает суммарное поперечное сечение всех элементаргых контуров в листе, по которым протекают вихревые токи (это суммарное сечение равно ~0,5/б), и, следовательно, возрастает проводимость ленты для вихревого тока. Т а к т , образом, эффект вихревых токов зависит от к в а д р а т а толщины листа в сердечнике.

Величина кажущейся магнитной проницаемости ц к за­ висит также от удельного электросопротивления р магнит­ ного материала и от длительности 4 трансформируемых импульсов (с укорочением tn возрастает, при заданном АВа, скорость изменения индукции в сердечнике). В общем вели­ чина |хк оказывается функцией относительной длительности импульса [3, 42, 53]:

74

ная пропорциональна проницаемости |лд , то для эффектив­ ного использования в импульсном режиме работы высоко-

Рис. 11.

качественных магнитных материалов целесообразно приме­ нять тем меньшую толщину ленты, чем выше проницаемость |л.д. Иначе даже значительное увеличение проницаемости ид не будет приводить к существенному возрастанию про­ ницаемости fi к»

откуда

0,5

= 4,5.

Ѳи 0,11

Из приведенного на рис. 11 графика находим р;к /[дд = 0,58, откуда р,н=.0,68|Хд = 0,58-800 = 464 Гс^Э.

18. Эффект вихревых токов проявляется также в неравномер­ ном распределении магнитного потока по толщине ленты ферро-

7Я

где координата х => 0 относится к середине толщины ленты. В точке X = О приращение индукции àBx = Ф (0) минимально, а на по­ верхности ленты величина Д о к = ' Ф(±0,5б) = Д о п достигает наи­ большего значения. Последнее превышает среднее по толщине

ления индукции по толщине ленты можно практически пренебречь.

19. Магнитная вязкость. Наблюдаемый в действительности ток намагничивания больше кажущегося тока намагничивания, учитывающего влияние вихревых токов. Это обусловлено инер­ ционными свойствами магнитных материалов — их магнитной вяз­ костью. Анализ совместного действия магнитной вязкости и вихре­ вых токов, выполненный при условии [і д •== const [42], показывает что влияние магнитной вязкости может быть учтено либо шунти­

76

где Ту — постоянная времени магнитного последействия (в микро­ секундах), зависящая как от свойств магнитного материала, так и от технологии изготовления сердечника. Согласно опытным данным [42], для материалов с округлой петлей гистерезиса (в обла­

При применении магнитномягких сплавов с прямоугольной петлей гистерезиса, характеризуемых резкой зависимостью про­ ницаемости (Хд от приращения индукции Д 5 , достаточно строгий анализ совместного действия магнитной вязкости и вихревых токов представляет трудную задачу, решенную в отдельных частных случаях [54—67]. При применении сердечников из вышеуказанных материалов и работе с импульсами длительностью ta < (0,5 4- 1) мкс

вых токов можно практически пренебречь; здесь основное влияние на импульсную проницаемость р.и оказывает магнитная вязкость. Анализ процессов динамического перемагничиванйя сердечников с учетом магнитной вязкости выполнен в работах К- М. Поливанова, А. И. Пирогова, Ю. М. Шамаева, В. В. Бардижа и др. [44—46, 60].

Технический расчет намагничивающего тока ИТ с ферритовыми сердечниками облегчается тем, что в справочной литературе [50, 61] приводятся значения импульсной проницаемости р.и фер­ ритов. Согласно данным, приведенным в справочнике [50], феррит

до длительности в 0,1 мкс.

§5.3. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ЦЕГІИ

1.Рассмотренная в § 5.2 эквивалентная схема (рис. 5) была построена в пренебрежении активными сопротивле­ ниями обмоток и паразитными параметрами ИТ и нагрузки. С учетом таких параметров эквивалентная схема имеет виД, представленный на рис. 13 [3, 42, 51]; в схеме щтрихом от­ мечены приведенные к виткам первичной обмотки парамет­ ры вторичной цепи ИТ {wjw^ = п). Схема содержит сле­ дующие элементы:

'77

rx — активное сопротивление первичной обмотки;

г2 ' — приведенное активное сопротивление вторичной об­ мотки;

Lfx — эквивалентная индуктивность намагничивания, рас­

ные динамические значения распределенных емкостей об­ моток ИТ.

Приведенная емкость нагрузки определяется из условия равенства энергий, заключенных в емкости С н (при напря-

также находятся из условия равенства энергий, заключенных в рас­ пределенных емкостях обмоток и соответствующих им приведенных

при противоположной фазнровке обмоток ИТ (здесь наибольшее

с паразитными емкостями) играет определяющую роль в искаже­ нии фронта и среза трансформированного импульса напряжения.

Рассмотрим типичную для ИТ конструкцию цилиндрических однослойных обмоток (рис. 14). Междуобмоточная емкость обратно пропорциональна толщине -6И изоляционного слоя между,обмот­ ками. Индуктивность же рассеяния L прямо пропорциональна суммарной толщине б и -+- l/3(dt + d2), которая определяет вели­ чину проводимости среды для магнитного потока рассеяния, про­ ходящего между витками первичной и вторичной обмоток. Как ин­ дуктивность L , так и междуобмоточная емкость пропорциональны периметру витка обмотки, но междуобмоточная емкость прямо про-

7Ь

порциоиальна высоте h обмотки, а индуктивность L обратно про* порциональна высоте Л.

Индуктивность рассеяния L (так же как и индуктивность намагничнвакия L^} пропорциональна квадрату числа витков пер­ вичной обмотки, Но индуктивность L почти не зависит от магнит­

§ 5.4. ИСКАЖЕНИЕ ФОРМЫ ТРАНСФОРМИРОВАННОГО ИМПУЛЬСА

Î. Рассмотрим искажение формы выходного импульса u2'(t), получаемого при воздействии на ИТ импульсной э. д.с. прямоугольной формы заданной длительности tn, начинаю­ щей действовать в момент t = 0. До момента tK можно по­ лагать, что ИТ подвергается воздействию перепада напря­ жения. Зная выходной сигнал, получаемый в этом случае, можно затем (используя интеграл Дюамеля или дру­ гим путем) найти форму выходного импульса u2'(t) при лю­ бой другой форме импульсной э. д. с. Можно также вос­ пользоваться формулой (2.42).

А.ИСКАЖЕНИЕ ФРОНТА ВЫХОДНОГО ИМПУЛЬСА

2.При анализе быстрых переходных процессов, воз­ никающих в течение фронтовой части выходного импульса

и2> можно пренебречь небольшим (еще не успевшим нарасти) намагничивающим током ИТ и положить — со. Учиты-

79

(