Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Инженерная школа энергетики Отделение электроэнергетики и электротехники
Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Расчет индуктивности феррита
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1
по дисциплине:
Электротехническое материаловедение
Исполнитель:
студент группы 5А36 |
Кондрашов М. А. |
Руководитель: |
|
преподаватель |
Сапугольцева О.В. |
Томск – 2025
Задание: рассчитать для исходных данных (табл. 1) катушки с ферритовым сердечником зимой и летом (при различных температурах); найти максимальную индуктивность.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
Вариант |
Марка феррита |
w |
D, мм |
d, мм |
h, мм |
1, ° |
2, ° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
1100 ННИ |
95 |
16 |
10 |
4,5 |
-25 |
+32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение:
Никель-цинковый феррит марки 1100 ННИ относится к группе V и предназначен для импульсных режимов намагничивания. Из ферритов этой группы изготавливаются кольцевые и П-образные сердечники импульсных трансформаторов для аппаратуры различного назначения, работающей в импульсных режимах. Марки характеризуются величиной импульсной магнитной проницаемости и температурной стабильностью магнитной проницаемости. Для ферритов, применяемых в мощных импульсных трансформаторах, обычно приводятся зависимости значения удельных объемных магнитных потерь от магнитной индукции и длительности намагничивающего импульса. Удельные объемные магнитные потери при импульсном намагничивании являются основным фактором, определяющим перегрев сердечника.
Определить величину магнитной проницаемости μ при заданных по варианту температурах 1 и 2 можно из графика температурной зависимости начальной магнитной проницаемости (рис.1)
Рисунок 1. Температурная зависимость импульсной магнитной проницаемости ферритов V группы
1-1000ННИ; 2 - 1100НМИ; 3 - 1100ННИ; 4-450ННИ: 5 - 35ННИ; 6 - 300ННИ; 7-300ННИ
Рисунок 2. Полученные из графика значения.
Из графика видно, что для 1 = −25 соответствует значение магнитной проницаемости = 9,78 ∙ 102, а для 2 = +32 соответствует значение = 10,27 ∙ 102
Для заданных параметров катушки рассчитываем геометрическую
индукцию: |
|
|
|
|
|
|
|
|
w2 |
∙ |
|
0 |
= 0 |
∙ |
|
|
, |
|
|
||||
|
|
|
ср |
||
где ср − средняя длина витка, − площадь поперечного сечения
катушки, − число витков катушки, 0 − магнитная постоянная, равная 4 ∙ 10−7[Гн⁄м]
Предварительно рассчитаем среднюю длину витка и площадь поперечного сечения катушки использовав следующие выражения:
ср = ∙ |
( + ) |
= 3,14 |
∙ |
(16 + 10) |
= 40,82 мм; |
||||
2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
= ∙ |
( − ) |
= 4,5 ∙ |
(16 − 10) |
= 13,5 мм2, |
|||||
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
Тогда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 = 4 ∙ 10−7 ∙ |
952 ∙ 13,5 ∙ 10−6 |
= 3,75 ∙ 10−6 Гн |
|||||||
|
|||||||||
|
|
|
|
40,82 ∙ 10−3 |
|
|
|
||
Рисунок 3. Дополнительные параметры ферритов V группы
Зная геометрическую индуктивность катушки 0, можно рассчитать индуктивность катушки при 1 = −25 , 2 = +32 и при максимальной магнитной проницаемости (рис. 3) = 3000.
= ∙ 0;1 = 978 ∙ 3,75 ∙ 10−6 = 3,67 ∙ 10−3 Гн;
2 = 1027 ∙ 3,75 ∙ 10−6 = 3,85 ∙ 10−3 Гн;
= 3000 ∙ 3,75 ∙ 10−6 = 11,25 ∙ 10−3 Гн;
Вывод:
В ходе данной работы были рассчитаны геометрическая индуктивность катушки. На основе этих расчетов были рассчитаны индуктивности при заданных температурах и максимальная индуктивность.
При увеличении температуры на начальных этапах индуктивность тороидальной катушки растет, т.к. начальная магнитная проницаемость растет благодаря облегчению переориентации магнитных моментов в доменной структуре феррита вдоль направления магнитного поля за счет ослабления межмолекулярных сил при увеличении энергии тепловых колебаний.
Список использованной литературы:
1. Справочник по электротехническим материалам. Под редакцией: Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. Том 3. 1988., - 728 с.
2. Дудкин А.Н., Ким В.С. Электротехническое материаловедение. Учебное пособие. - Томск: Издательство ТПУ, 2004. - 198 с.