Determinazione della corrente di saturazione di induttori con circuiti magnetici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Nello sviluppo e nella produzione di induttori, trasformatori di impulsi, sorge la questione della loro idoneità al funzionamento in condizioni specifiche. Ciò è dovuto al fatto che i parametri dei circuiti magnetici utilizzati spesso non sono esattamente noti. Di conseguenza, è possibile una situazione in cui il materiale del circuito magnetico del trasformatore entra in saturazione, il che riduce l'efficienza dell'alimentazione o la disabilita. Per gli induttori (chokes) ciò porta ad una significativa riduzione dell'induttanza con le conseguenti conseguenze. Gli autori propongono un dispositivo che consente di verificare tali elementi per la possibilità del loro funzionamento in condizioni specifiche.

Il dispositivo è progettato per determinare la corrente di induttori (bobine di arresto) o avvolgimenti di trasformatori di impulsi con nuclei ferromagnetici, alsifer, in cui si verifica la saturazione del materiale del circuito magnetico. Sebbene esistano varie raccomandazioni per il calcolo e la fabbricazione di tali elementi, ma senza conoscere i parametri effettivi del circuito magnetico (soprattutto con un gap non magnetico), è difficile ottenere il risultato desiderato o determinare la possibilità della loro applicazione in un dispositivo particolare.

Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. 1. È costituito da un generatore di impulsi sugli elementi logici DD1.1 - DD1.6, uno stadio buffer sui transistor VT1, VT2, un potente transistor di commutazione ad effetto di campo VT3 e un sensore di corrente sul resistore R8. Lo stadio buffer fornisce una rapida carica e scarica della capacità gate-source del transistor VT3, il diodo VD4 serve a limitare i picchi di tensione sull'induttore testato.

Fig. 1

Il generatore di impulsi implementa una regolazione separata mediante i resistori R4 e R5 della durata dell'impulso e del loro periodo di ripetizione, rispettivamente. La durata dell'impulso viene modificata entro 6...60 µs su un intervallo e 60...600 µs sull'altro. Il periodo di ripetizione può essere modificato rispettivamente entro 0,2...2 ms e 2...20 ms. Le gamme vengono commutate dall'interruttore SA1. La tensione di alimentazione viene fornita al generatore di impulsi attraverso il diodo VD3 e livellata dal condensatore C3, che riduce l'effetto sul suo funzionamento dell'interferenza che si verifica nel circuito di alimentazione del dispositivo durante il flusso di correnti pulsate. Nel circuito sorgente del transistor VT3 è installato un resistore a bassa resistenza R8, la cui caduta di tensione è proporzionale alla corrente che scorre attraverso questo transistor e l'induttore controllato "Lx". La tensione viene applicata all'ingresso dell'oscilloscopio, sullo schermo del quale viene controllata la sua forma.

Inizialmente, nel primo range, la durata minima dell'impulso è impostata al duty cycle massimo (periodo massimo di ripetizione). Un ampio ciclo di lavoro consente di ridurre la dissipazione di potenza media sul transistor VT3, nonché di utilizzare una fonte di alimentazione meno potente, poiché la corrente pulsata è fornita dai condensatori C4, C5. Un oscilloscopio è collegato alle prese XS2, l'induttore testato è collegato alle prese XS1 e viene applicata la tensione di alimentazione (10 ... 15 V). Sullo schermo dell'oscilloscopio è necessario ottenere un oscillogramma corrispondente alla Fig. 2. Se la luminosità dell'immagine sullo schermo dell'oscilloscopio è insufficiente, il resistore R5 dovrebbe ridurre il periodo di ripetizione dell'impulso. Ma non dovresti lasciarti trasportare da questo, poiché ciò comporterà un aumento del consumo di corrente e del riscaldamento del transistor VT3.

Fig. 2

Quindi, la durata dell'impulso dovrebbe essere gradualmente aumentata fino a quando l'aumento lineare della tensione diventa non lineare (Fig. 3), e il punto Un determina la corrente alla quale il materiale del nucleo magnetico è saturo: Isat = Un/0,2. Se non è stato possibile raggiungere il punto Un sulla prima fascia, viene accesa la seconda fascia del generatore.

Fig. 3

Si noti che la durata massima consentita dell'impulso di tensione sull'induttore tn nel punto Un è inversamente proporzionale alla tensione di tale impulso. Ad esempio, se un trasformatore di impulsi viene controllato in un dispositivo con una tensione di alimentazione di 15 V e la saturazione si verifica con una durata dell'impulso tn = 300 μs, allora in un alimentatore a commutazione di rete con una tensione di alimentazione di 300 V, la durata dell'impulso dovrebbe essere 20 volte inferiore: tn <= 15 μs.

Costruzione e dettagli. Tutte le parti sono montate su una tavola in fibra di vetro laminata su un lato, il suo disegno è mostrato in fig. 4.

Fig. 4

La scheda è collocata in una custodia di materiale isolante, sulle cui pareti sono presenti prese per il collegamento di un oscilloscopio, induttori (si possono utilizzare clip a coccodrillo), un interruttore e resistori variabili. Il dispositivo utilizza resistori variabili SP, SPO, SP-4, resistore R8 - C5-16MV-2W, il resto - MLT, C2-33. Condensatori C4, C5 - K50-24, C3 - K50-35 o simili importati, C1, C2 - K73-9, K73-24, K10-17. I diodi KD510A sono sostituibili dalla serie di impulsi a bassa potenza KD503, KD521, KD522 con qualsiasi indice di lettere, il diodo FR801 può essere sostituito da FR802, FR803, HER801, transistor IRFZ44N - da IRFZ48N, transistor KT3117A, KT313A - rispettivamente da KT698 e KT6127 con qualsiasi indici delle lettere.

Per alimentare il dispositivo viene utilizzato un alimentatore stabilizzato con protezione corrente e una tensione di uscita di 10 ... 15 V con una corrente fino a 1 A. La regolazione si riduce al controllo delle prestazioni del generatore e, se lo si desidera, alla classificazione del scale di resistori variabili. Il vantaggio pratico delle misure effettuate è che è possibile semplificare calcoli che danno risultati approssimati e richiedono verifiche sperimentali, e ottenere risultati specifici più compatibili con il problema da risolvere.

Autori: Yu.Gumerov, A.Zuev, Ulyanovsk

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