Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шпоры по ФОЭ.doc
Скачиваний:
61
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
359.94 Кб
Скачать

6.Основные параметры ки.

1. Индуктивность КИ МкГн, мГн, Гн.

2. Допускаемое отклонение индуктивности от номинала – зависит от назначения катушки.

Для КИ колебательных контуров: ±(0.2 ÷ 0.5)%

Для связи фильтров и дросселей: ± 10% (15%)

Величина допускаемых отклонений зависит от погрешностей геометрических размеров катушки (из которых самый большой допуск вносит Dвнутр.) и числа витков.

3. Номинальная добротность КИ Q=ωLн/RΣRΣ– величина суммарного определения потерь.RΣ=Rf+Rg+Rэ+RCL+Rc[Ом]Rf – сопротивление проводов обмотки переменному току.Rg- диэлектрические потери в каркасе и изоляции провода обмотки.Rэ- сопротивление потерь, вносимых экраном.RCL-сопротивление за счёт резонансных свойств КИ.Rc – сопротивление сердечника.Q- определяет качество или чувствительность КИ. КПД – КИ лежит в диапазоне 10 ÷ 100 ДляI=constRf=ρlпр/Sпр I=~Rf=ρlакт/Sакт

Sпр-актвычисляется с учётом поверхностного эффекта. При этом необходимо вычислить глубину проникновения поля материале провода – Δ, и сравнить её с диаметром провода. Еслиdпр≤2Δ, то сечение используется полностью.Sпр =Sакт

Если dпр>2Δ, тоSпракт= πΔ(dпр- Δ) В ВЧ диапазоне следует учитывать увеличение потерь в проводе обмотки за счёт эффекта близости, который заключается в вытеснении токов в витках обмотки соседних слоёв многослойной КИ в узкие серповидные сегменты. Уменьшение активн. сечения за счёт эффекта близости учитывают при помощи коэффициента добавочных потерьKд(1.05 ÷ 1.2), при этом нижнее значение диапазона следует выбирать приf= 100кГц, верхнее значение приf>1МГц.Rƒ = Rf * Rg Rg. При правильном выборе диэлектрика гильзыRgможно пренебречь. В диапазоне низкихfи средних необходимо выбирать в качестве материала: текстолит, электрокартон. В ВЧ диапазоне – керамику.

f>1МГц Rg = 0.1 Rf

Rэ. Вэ =k2Dн/Dw2√f10-3[Qи],k– коэффициент связи катушки с экраном

k2 = η(Dн/Dэ)3, η – из графикаf[МГц].

При наличии экрана величина Qможет остаться неизменной, т.к. введение экрана ослабляет электромагнитное поле катушки, что приводит к понижению величинRf иRƒ pfза счёт ослабления поверхностных эффектов и эффектов близости.

RCL – учитывают только в точных устройствах когда КИ входит в подстроечные контуры. В остальных случаях ею можно пренебречь, т.к. рабочую частоту КИ выбирают из условий ω≤ ω0/3, где ω0=1/2π√HнCL;CL- собственная ёмкость КИ.

Rc– состоит из сопротивления потерь на вихревые токи и сопротивления потерь на гистерезис.RВЧ диапазоне учитывается только потери на гистерезисеKс= ωLнtgSм;Sм- tg угла магнитных потерь.

температурная стабильность КИ определяется изменением её главных параметров (Lн,Q) под воздействиемTK = ∆L/Lн∆T[1/ос] для катушек с сердечником

TKUс=TKU+TKМсTKМс – температурный коэффициент изменения действующей магн. проницаемости сердечникаTKМс >>TKU.

8.Расчёт потерь в КИ.

1.величина потерь в обмотке на I=constи в низкочастотном диапазонеP0=I2RfВЧ диапазонP0=I2~Rf илиI2~RfI2~действующее значение ~ тока в обмоткеКИ.

2.Величина потерь в сердечнике. В ленточных сердечниках из стали пермаллоя имеют место потери на вихр. Токи и потери на гистерезис. В сердечниках из ферритов только потери на гистерезис.

3.Вычисление потерь в сердечнике при известной величине удельных потерь.

Pуд=f(Вт)/f=const, гдеPудвеличина удельных потерь [Вт/м] при этом потери в сердечнике будут:

Pc=Pуд*Vc[Вт];Vc– объёмPc=Pуд*mc[Вт];mcc*Vc [кг]

4.Раздельное вычисление потерь в сердечнике КИ.

4.2.1. Потери на гистерезис могут быть вычислены по электрической формуле Pг= ηВmn Вm– амплитуда магнитной индукции.

Т – коэффициент зависимости от типа магнитного материала и независящий от fи В.n– выбирают в зависимости от величины Вm0.1Tn< Вm<1Tnn=1.6 0.1Tn< Вm<1Tn│ 1Tn< Вm<1.6Tn│n=2Pг=Pг*f*Vc[Вт]

4.2.2. Потери на вихревые токи вихревые токи в плоскости расположены перпендикулярно вектору В и согласно принципу Ленца создают магнитное поле, ослабляющее основное поле, т.е. направленное встречно ему. Суммарные потери в сердечнике.

Pc=Pг+P0

7.Оценка теплового режима КИ или дросселяP=P0+Pc [Вт] Для приблизительной оценки теплового режима используют инженерную формулуgуд=P/Soxngуд– удельный тепловой поток с пов-ти КИ или дросселя.Soxn- суммарный пов-ть охлаждения закрытая крепёжными деталями.gуд≤0.05 [Вт/см2], то естественное воздушное охлаждение является достаточно нормирующим. Формула, использующая в инженерных расчётах при величине перегрева поверхности дросселя не превышала Т≤50°g=P/Soxn≤0.05 [Вт/см2]

Если g>0.05 [Вт/см2] применяют принудительное охлаждение, либо изменят конструкцию КИ.7.температурнаястабильность КИ определяется изменением её главных параметров (Lн,Q) под воздействиемTK = ∆L/Lн∆T[1/ос] для катушек с сердечником

TKUс=TKU+TKМсTKМс – температурный коэффициент изменения действующей магн. проницаемости сердечникаTKМс >>TKU.

Дроссели.

Сглаживающие дроссели.

Дроссели переменного тока.

11..Электромагнитный расчёт сглаживания дросселей.

коэффициент заполнения сечения сердечника активным материалом.Kcз) =Sa/S<1; стали и пермоллоиKc=f(a1)

a1– толщина ленты ферритKc≡1.

Плотность тока в обмотке сгл. Д. (2) J=I/Sпр[А/мм2]I– действующие значение пульсирующего тока в обмотке.

I=√I02+I~2 I0– величина постоянная составляющей выпрямленного тока.I~- величина пульсации.

I0≡I~j= [2.5÷4] [А/мм2] В обмотках сгл. Д. С естественным воздушным охлаждением до 6 А/мм2

Класс F. Класс нагревостойкости А, Е.

Коэффициент заполнения окна сердечника активным материалом провода обмотки. (3) Kок=Sпр/Sок;Sпр=Sпр1*nвитков.

Sок– площадь окна сердечника.Sпр1- площадь сечения провода.

Sпр– площадь сечения обмотки без изоляции.Kок[0.22÷0.25]

Исходным для определения геометр. сгл. Д. Является:

(4) LT02эVcKcH02Vc– объём сердечника [м3э - эквив. магнитн. Проницаемости.H0– напряжённость постоянного магнитного поля. Физический смысл: энергия запасённая в магнитном поле дросселя зависит от его L и распределяется равномерно по всему объёму магнитопровода. (4) получено изL=μэ*(W2KcSc)/lc(5)lc– средняя линия. (6)I0=H0*lc/WИз выражения (4): при заданныхL,I0и выбранном материале сердечника иH0,Vc– имеет одно конкретное значение. Если немагнитный зазор в сердечнике отсутствует: (7)μэ0μс

μс– относительная магнитная проницаемость. При наличии немагнитного зазора:μэ0μсlc0.07, ∆=0.07lc

Понятие об оптимальной геометриисгл. Д. (трансформаторов)

Геометрия сгл. Д. – совокупность соотнош. Его основных размеров. Оптимальная геометрия – обеспечив. minтого или иного показателя (m,V, η) а) стержневой.ha– ширина стержня.b– толщина стержня. l - ширина окна.h– высота стержняlc – средня линия. б) броневой.a– ширина среднего корня. Остальные размеры одинаковые в) тороидальный (кольцевой) Для составления расчетных соотношений выразим сердечника через безразм. параметры геометрии. Базовый размер для всех типов:am=h/a;n=c/a;l=b/a(*) Используя (*) определим для каждого типа его размеры: сечение сердечникаSc, площадь сердечникаSc, площадь окнаSок, длина средней линииlср, объём –Vс.

Тип серде

чника.

Sс

Sок

lcр

Vc

Стерж

невой

la2

mna2

2(2+n+m)a

кг

2l(2+n+m)a3

Броне

вой

la2

mna2

2(1+n+m)a

кг

2l(1+n+m)a3

Торои

дальный

la2

0.74na2

π(n+1)a

кг

2l(n+1)a3

Из (6) H0=I0ω/lcр; с учётом (2) и (3)I0=jSпр=j*(SокKок/W);H0=SокKок/lcр(8) подставим (7) и (8) в (4)

LI020μсVcKc(Sок2Kок2/lcр2)j2;lc=Vc/Sc LI020μсKcj2Kок2;Sок2Sc/lср→а, б, в. а)m2n2la5/кг б)m2n2la5/кг в)ln2a50.742/кг базовый размер: а), б)a=5√(LI02*кг/μ0μсKcj2Kокm2n2l) в)a=5√(LI02*кг/μ0μсKcj2Kокm2n2l0.742)m,n,l– в справочнике.

Определение основных геометрических размеров сердечника базовому размеру и выбирается в справочнике сердечник наиболее близкий по параметрам к расчётному. Из 2*ближайших типов выбирается наименьший, выписываем стандартные значенияSок,Sc,lc,Vcопределяем:W=KокSок/Sпрпри заданномKокиj;L=μ0μсW2SстKст/lcеслиLотличается от L заданного не более чем на 10%, то расчёт правильный, если >10% выбирается тип и размер изм.W, f, Kок. Kок=SпрW/Sок;Sок– стандарт,W-число слоёв.

Определяем потери в обмотке и в сердечнике. P=Rоб+Pс

Определяем величину удельного теплового тока с поверхности дросселя. g=P/Sпов.ола. [Вт/см2]

Проверка величины рабочей индукции в сердечнике дросселя

B0+B~=Bраб,Bраб<Bs Bраб≈0.8Bs Bs– индукция насыщения.B0+B~≡0.8Bs (*) B0-f(EM.n) →H0=I0W/lф [а/м]

B0-f(H0,B~) – зависимость (по справочнику) для выбранного в начале магнитного материалаB~=U~/(4.44fScKсW);U~=ωLI;

Если (*) не выполняется, то можно: Выбрать магнитный материал с большей Bs .ИзменитьW* величину. выбрать магнитопровод с большим сечениемSс

В результате электромагнитного расчёта определяются: - тип магнитопровода, геометрические размеры. - число витков и сечение. величина рабочей Bв сердечнике

Конструктивный расчёт. Задача расчёта в том, чтобы по данным электромагнитного расчёта выбрать конструкцию обмотки, все виды изоляции и марки обмотанных проводов, после чего проверить возможность размещения обмотки в окне магнитопровода выбранного типа и размера.

Выбор конструкции обмотки.

Рекомендуем высоту каркаса (Hк) выбирать по максимуму в зависимости от высоты окнаH. Выбираем толщину щёчек каркасаσ=1÷2.5 ммHоб=Hк- 2σщ

Выбор марки провода в зависимости от класса нагревостойкости изоляции. [A,E,…F] до 130° С,Fдо 155° С

Выбор типа размера провода. Sпр=πD2/4;Dпр= 2√Sпр/π=1.13√Sпр

Выбираем ближайший из стандартных номинальных диаметров и для выбранного типа размера выписываем следующие данные: Диаметр провода с изоляцией, мм dпр Масса одного М проводаmпр ВеличинаUпризоляцииUпр

Расчёт радиального размера А Выбирается тип обмотки: рядовая, шаговая, в навал. Количество витков в слое: Wсп=Hоб/dпрКyКy1– коэффициент укладки в осевом направлении Кy1>1 Кy2– коэффициент укладки в радиальном направлении. Общее количество слоёвNсп=W/Wсп: целое.

A=NслdпрКy2+(Nсл-1)σmSKmSσmS– толщина м/у слойной изоляции, выбирается по величине падения напряжения между соседними слоями обмотки.KmS– коэффициент не плотности укладки м/у слойной изоляции. Кy1, Кy2зависят от величины диаметра провода и имеютMinприdпр≈ [0.3÷1.5] мм

Кy1≈ Кy2≈ [1.04÷1.05]

Вычисление длины ср. витка обмотки и длины провода:

lпр=Wlср,lср=πDср

Уточнение величины потерь в обмотке.

Уточнение величины теплового потока.

Проверка возможности размещения обмотки в окне магнитопровода. Kок=SпрW/SокSпр– стандарт.W– число витков.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.