Катушка На Кольце

[ПАПА]

Как известно проходящий через катушку постоянный ток уменьшает действующую проницаемость катушки и соответственно ее индуктивность. Также на индуктивность влияет и большая переменная составляющая, вызывая нелинейные искажения. Но кольцевые сердечники незаменимы, если надо получить большую индуктивность при малом поле рассеивания. Сколько витков на миллиампер допустимо мотать на катушку в частности для феррита 1500НМ3 чтобы эти изменения индуктивности были малозначительны???

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Borodach]

Для этого необходимо не вводить сердечник в нассыщение. Экспериментально можно проверить их с помощью вот такой схемы:

Проверка тока нассыщения катушек индуктивности с сердечниками (из Радио) _http://www.radioradar.net/radiofan/measuring_technics/definition_current_saturation_coils_inductance.html

Так же можно сходить вот сюда - http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=18399

Немного ликбеза с соседнего форума - _http://www.adam.com.au/akouz/chokes.html

НАСЫЩЕНИЕ СЕРДЕЧНИКА

Если через катушку с сердечником протекает большой ток, то магнитный материал сердечника может войти в насыщение. При насыщении сердечника его относительная магнитная проницаемость резко уменьшается, что влечет за собой пропорциональное уменьшение индуктивности. Уменьшившаяся индуктивность вызывает дальнейший ускоренный рост тока через КИ, и т.д. В большинстве ИИП насыщение сердечника крайне нежелательно и может приводить к следующим негативным явлениям:

увеличенный уровень потерь в материале сердечника и увеличенный уровень омических потерь в проводе обмотки приводят к неоправданно низкому КПД ИИП;

дополнительные потери вызывают перегрев КИ, а также расположенных поблизости радиодеталей

сильные магнитные поля в сердечнике в сочетании с его уменьшившейся магнитной проницаемостью являются многократно усиленным по сравнению с нормальным режимом работы источником помех и наводок на малосигнальные цепи ИИП и другие приборы;

ускоренно нарастающий ток через КИ вызывает ударные токовые перегрузки ключей ИИП, повышенные омические потери в ключах, их перегрев и преждевременный выход из строя;

ненормально большие импульсные токи КИ влекут за собой перегрев электролитических конденсаторов фильтров питания, а также увеличенный уровень помех излучаемых проводами и дорожками печатной платы ИИП.

Список можно продолжить, но и так уже ясно, что следует избегать работы сердечника в режиме насыщения. Ферриты входят в насыщение, если величина плотности потока магнитной индукции превышает 300 [мТ] (миллитесла), причем эта величина не так уж сильно зависит от марки феррита. То есть 300 [мТ] является как бы врожденным свойством именно ферритов, другие магнитные материалы имеют другие величины порога насыщения. Например, трансформаторное железо и порошковое железо насыщаются при примерно 1 [Т], то есть могут работать в гораздо более сильных полях. Более точные значения порога насыщения для разных ферритов указаны в таблице 5.

Величина плотности потока магнитной индукции в сердечнике рассчитывается по следующей формуле:

(8) B = 1000 * µ0 * µe * I * N / le [мТ]

где µ0 - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, 1.257*10-3 [мкГн/мм]

µe - относительная магнитная проницаемость сердечника (не путать с проницаемостью материала сердечника!)

I - ток через обмотку, [А]

N - количество витков в обмотке

le - длина средней магнитной линии сердечника, [мм]

Несложное преобразование формулы (8) поможет найти ответ на практический вопрос - какой максимальный ток может проходить через дроссель до того, как сердечник войдет в насыщение:

(9) Iмакс = 0.001 * Bмакс * le / ( µ0 * µe * N ) [A]

где Bмакс - табличное значение для используемого материала сердечника, вместо которого можно использовать значение 300 [мТ] для любых силовых ферритов

Для сердечников с зазором удобно подставить сюда выражение (4), после сокращений получаем:

(10) Iмакс = 0.001 * Bмакс * g / ( µ0 * N ) [A]

Результат получается на первый взгляд довольно парадоксальный: величина максимального тока через КИ с зазором определяется отношением размера зазора к количеству витков обмотки, и не зависит от размеров и типа сердечника. Однако этот кажущийся парадокс просто объясняется. Ферритовый сердечник настолько хорошо проводит магнитное поле, что все падение напряженности магнитного поля приходится на зазор. При этом величина потока магнитной индукции, одинаковая и для зазора и для сердечника, зависит лишь от толщины зазора, тока через обмотку и количества витков в обмотке, и не должна превышать 300 [мТ] для обычных силовых ферритов.

Для ответа на вопрос, какой величины суммарный зазор g надо ввести в сердечник, чтобы он выдержал без насыщения заданный ток, преобразуем выражение (10) к следующему виду:

(11) g = 1000 * µ0 * I * N / Bмакс [мм]

Чтобы нагляднее показать влияние зазора, приведем следующий пример. Возьмем сердечник E30/15/7 без зазора, феррит 3C85, магнитная проницаемость µe = 1700. Рассчитаем количество витков, необходимое для получения индуктивности 500 [мкГн]. Сердечник, согласно таблице, имеет AL = 1.9 [мкГн], воспользовавшись формулой (7) получаем чуть более 16 витков. Зная эффективную длину сердечника le = 67 [мм], по формуле (9) вычислим максимальный рабочий ток, Iмакс = 0.58 [А].

Теперь введем в сердечник прокладку толщиной 1 [мм], зазор составит g = 2 [мм]. Эффективная магнитная проницаемость уменьшится, после несложных расчетов по формулам (5) и (7) находим, что для получения индуктивности 500 [мкГн] надо намотать 125 витков. По формуле (10) определяем максимальный ток КИ, он увеличился до 3.8 [А], то есть более чем в 5 раз!

Отсюда следует и практическая рекомендация для читателей, самостоятельно конструирующих дроссели. Чтобы получить катушку индуктивности, работающую при максимально возможном токе, заполняйте сердечник проводом полностью, а затем вводите в сердечник максимально возможный зазор. Если при проверочном расчете окажется, что дроссель имеет чрезмерный запас по току, то выбирайте меньший размер сердечника, или, по крайней мере, уменьшайте количество витков в обмотке, чтобы снизить потери в меди, и одновременно уменьшайте зазор в сердечнике. Важно подчеркнуть, что эта рекомендация не относится к трансформаторам, в которых ток через первичную обмотку состоит из двух составляющих: тока, передаваемого во вторичную обмотку, и небольшого тока, намагничивающего сердечник (ток магнетизации).

Как видим, зазор в сердечнике дросселя играет исключительно важную роль. Однако не все сердечники позволяют вводить прокладки. Кольцевые сердечники выполнены неразъемными, и, вместо того чтобы "регулировать" эквивалентную магнитную проницаемость при помощи зазора, приходится выбирать кольцо с определенной магнитной проницаемостью феррита. Этим и объясняется факт большого разнообразия типов магнитных материалов, применяемых промышленностью для изготовления колец, тогда как разъемные сердечники для ИИП, куда легко ввести зазор, почти всегда выполнены из ферритов с высокой магнитной проницаемостью. Наиболее употребительными для ИИП оказываются два типа колец: с низкой проницаемостью (в пределах 50...200) - для дросселей, и с высокой проницаемостью (1000 и более) - для трансформаторов.

Порошковое железо оказывается наиболее предпочтительным материалом для кольцевых неразъемных сердечников дросселей, работающих при больших токах подмагничивания. Проницаемость порошкового железа обычно находится в пределах 40...125, чаще всего встречаются кольца, выполненные из материалов с проницаемостью 50...80. В таблице 6 приведены справочные данные кольцевых сердечников из порошкового железа фирмы Филипс.

Проверить, входит ли сердечник в насыщение при работе ИИП, несложно, достаточно при помощи осциллографа проконтролировать форму тока, протекающего через КИ. Датчиком тока может служить низкоомный резистор или трансформатор тока. КИ работающая в нормальном режиме будет иметь геометрически правильную треугольную или пилообразную форму тока. В случае же насыщения сердечника форма тока будет искривлена.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[ПАПА]

Спасибо.Но мне не надо работать с такими большими токами, чтобы приходилось зазоры в кольца вводить. Я в журнале прочел, что для 400НН допустимо 150мА на виток, или 150 витков на мА, не знаю как правильно сказать.При таких токах искажения незаметны. Для феррита 1500НМ3 у меня такой цифры нет.

Катушка в 23 витка при токе в 3,5мА допустимо или нет?

Изменено 5 августа, 2008 пользователем ПАПА

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[span]

1. 150мА на виток - это для конкретного типоразмера (точнее, длины средней линии) сердечника, поскольку определяющим (насыщение сердечника) параметром является напряженность магнитного поля, которая пропорциональна ампер-виткам и обратно-пропорциональна длине средней линии сердечника.

2. Параметры материалов сердечников можно посмотреть, например, здесь. На этом же сайте приведены данные по кольцевым сердечникам.

Успехов!

[ПАПА]

Спасибо, обязательно воспользуюсь. Правда у меня кольца все разные нестандартные, выпиленые по большей части из серединок старых горшков. Но похожие размеры вроде есть в этй таблице.

[Borodach]

Катушка в 23 витка при токе в 3,5мА допустимо или нет?

При токе в 3,5ма будут работать любые сердечники, так, что мотай и не думай...!

[ПАПА]

Я этот вопрос поднял вот по какой причине: Обычно я все намотанные катушки измеряю Е7-11. Изаметил такую особенность сначала мост балансируется на одних показаниях, через несколько секунд индуктивность уходит в сторону уменьшения и постоянно плывет в ту же сторону. Правда ждать минут 15 я не пробовал, может оно бы и остановилось. Но это явление сильней всего именно на кольцевых сердечниках из феррита. На самодельных кольцах из карбонилки это не происходит, у катушек с цилиндрическим сердечником из феррита это явление выражено слабее. Катушки без сердечника стабильны по определению. Мне когда понадобился стабильный гетеродин на 108кгц пришлось мотать на альсиферовом кольце вообще от телефонной аппаратуры.

[VANO65]

On 8/5/2008 at 12:27 AM, ПАПА said:

Но кольцевые сердечники незаменимы, если надо получить большую индуктивность при малом поле рассеивания.

Скажите пожалуйста, какое кольцо можно использовать для блокинг-генератора джоуль-вора из имеющихся дросселей (фото прилагается). 

Или никакое не подойдет - взять трансформатор готовый из тех, что на фото? 

[tilarids]

41 минуту назад, VANO65 сказал:

Или никакое не подойдет 

Подожди чуток...хрустальный шар запылился, нифига будущее не просматривается...вот протру его спиртом, и сразу тебе предскажу !  Мля ! Уже давно можно было за 10 минут намотать тот трансформатор, спаять схему и проверить ! 

[VANO65]

1 hour ago, tilarids said:

Мля ! Уже давно можно было за 10 минут намотать тот трансформатор, спаять схему и проверить

Ефрейтор песденко дает указивки, кому что делать бегом?

Прошел уже час, как написал - намотал? Проверил? 

[tilarids]

2 минуты назад, VANO65 сказал:

указивки

Тебе по фото кучи хлама  разве что Кашпировский даст вказiвку. Ибо здесь форум радиоэлектронщиков, а не экстрасенсов.

[VANO65]

3 minutes ago, tilarids said:

здесь форум радиоэлектронщиков, а не экстрасенсов.

Чего ты ползаешь за мной в форуме по всем постам? То обьявлял всем, какой я тупой и ленивый, ничего не понимаю и даже фото неспособен выложить. Посмотрев фото, начал кривляться - типа а хрен его знает, надо методом тыка паять и смотреть чо получится. 
Я и вправду обращался к электронщикам, а не к тебе.