|
|
Моточные изделия, применяемые в силовой электронике, можно по разделить на 3 класса.
1. Трансформаторы без накопления энергии и посоянного подмагничивания. Используются в двухтактных преобразователях, как трансформаторы переменного тока и т.п. Для них характерно, что накопление энергии в сердечнике - эффект чисто паразитный, вся энергия, подводимая к первичной обмотке, должна уходить во вторичную.
2. Трансформаторы и дроссели с накопланием энергии, например, дроссель повышающего преобразователя с разрывным током, трансформатор обратноходового (flyback) преобразователя, балластный дроссель переменого тока, используемый для люминесцентных ламп. Существенным свойствоом этих изделий является то, что часть периода работы энергия накапливается в магнитном поле, а в другую часть - отдается.
3. Тансформаторы и дроссели, работающие с постоянным подмагничивающим током. Дроссели повышающих и понижающих преобразователей при безразрывном токе и т.д. Требования к ним и режимы работы близки к типу 2, но все же несколько отличаются.
Известно, что накопленная в магнитном поле энергия прямо пропорциональна произведению B*H. B - магнитная индукция, равная интегралу от напряжения (в вольтах на виток) по времени, деленному на сечение сердечника. H - напряженность магнитного поля в амперах на метр (равна току, умноженному на число витков и деленному на длину магнитной линии). При равном B - H тем меньше, чем больше магнитная проницаемость материала.
Для элементов первого типа, чтобы уменьшить накапливаемую в трансформаторе энергию, используют сердечники без зазора с высоккой магнитной проницаемостью. Получается, что при равном B - Н минимальна, значит, миниальна накапливаемая энергия и ток, уходящий на намагничивание сердечника.
Для элементов второго и третьего типа используют практически только сердечники с зазором. Приближенно можно считать, что та часть H, что в сердечнике, и та, часть, что в зазоре, складываются. При проницаемости 2000 и средней длине магнитной линии 100 мм (кольцо 20х12х6) H во всей длине сердечника будет таким же, как в зазоре из воздуха или немагнитного материала (имеющего проницаемость 1) длиной 0,05 мм. То есть введение зазора длиной 1 мм позволит увеличить накопленную в сердечнике энергию при равном Bмакс (определяемом свойствами магнитного материала) примерно в 20 раз. Кроме того, немагнитный сердечник линеаризует зависимость индуктивности от тока. Практически проницаемость феррита 2000НМ или подобного в рабочем диапазоне индукций и температур может меняться от 1000 до 5000 (а то и больше), что означает изменение индуктвности в 5 раз. А если есть немагнитный зазор 1 мм, вся манитная часть сердечника добавляет к нему от 0,1 до 0,02 мм. То есть изменение индуктивности будет менее 10%.
Именно поэтому - для увеличения накопленной энергии и уменьшения изменения индуктивности в трансформаторах и дросселях типа 2 практически всегда используют сердечники с зазором, а иногда (дроссели на малую индуктивность и большие токи) - и ввобще без магнитного сердечника.
В изделиях типа 3 ситуация немного другая. Постоянный ток подмагничивания создает в них напряженность поля H столь большую, что при высокой магнитной прнцаемости (а B пропорциолнально произведению маагитной проницаемости на H) B доходит до предельного значения, наступает насыщение сердечника, материал теряет магнитные свойства. Чтобы обеспечить работу при токе подмагничивания - опять-таки вводят немагнитный зазор, что приволит к тому, что бОльшая часть ампер-витков падает на зазоре, а оставшаяся не доводит сердечник до насыщения. Это можно обьяснить и в других теримнах - эквивалентная магнитная проницаемость сердечника с зазором меньше, чем без зазора. Поэтому те же ампер-витки не приводят к такому большому значению B, чтобы вызвать насыщение сердечника.
В заключение отмечу, что зазор бывает сосредоточенный (обычно в центральном керне броневых, Ш-образных и т.п. ферритовых сердечников) и распределенный (в материалах, представляющих собой смесь ферромагнитного вещества и диэлектрика - там частицы мферромагнетика разделены маленьбкими зазорчиками. Пример - всем известные кольца МП-140).
E-mail: 
info@telesys.ru
