Bestimmung des Sättigungsstroms von Induktivitäten mit Magnetkreisen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Bei der Entwicklung und Herstellung von Induktivitäten, Impulstransformatoren stellt sich die Frage nach ihrer Eignung für den Betrieb unter bestimmten Bedingungen. Dies liegt daran, dass die Parameter der verwendeten Magnetkreise oft nicht genau bekannt sind. Dadurch ist eine Situation möglich, in der das Material des Magnetkreises des Transformators in Sättigung gerät, was die Effizienz der Stromversorgung verringert oder außer Kraft setzt. Bei Induktivitäten (Drosseln) führt dies zu einer deutlichen Verringerung der Induktivität mit den daraus resultierenden Folgen. Die Autoren schlagen ein Gerät vor, mit dem solche Elemente auf die Möglichkeit ihres Betriebs unter bestimmten Bedingungen überprüft werden können.

Das Gerät dient zur Bestimmung des Stroms von Induktivitäten (Drosseln) oder Wicklungen von Impulstransformatoren mit ferromagnetischen Alhornkernen, bei denen eine Sättigung des Magnetkreismaterials eintritt. Es gibt zwar verschiedene Empfehlungen für die Berechnung und Herstellung solcher Elemente, aber ohne die tatsächlichen Parameter des Magnetkreises (insbesondere mit einem nichtmagnetischen Spalt) zu kennen, ist es schwierig, das gewünschte Ergebnis zu erzielen oder die Möglichkeit ihrer Anwendung zu bestimmen ein bestimmtes Gerät.

Das Gerätediagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Es besteht aus einem Impulsgenerator mit den Logikelementen DD1.1 - DD1.6, einer Pufferstufe mit den Transistoren VT1, VT2, einem leistungsstarken Feldeffekt-Schalttransistor VT3 und einem Stromsensor mit dem Widerstand R8. Die Pufferkaskade sorgt für ein schnelles Laden und Entladen der Gate-Source-Kapazität des Transistors VT3, die Diode VD4 dient zur Begrenzung von Spannungsstößen an der zu prüfenden Induktivität.

Fig. 1

Der Impulsgenerator führt eine separate Einstellung der Impulsdauer und der Wiederholungsperiode durch die Widerstände R4 bzw. R5 durch. Die Dauer der Impulse variiert im einen Bereich zwischen 6 und 60 μs und im anderen zwischen 60 und 600 μs. Die Wiederholungsperiode kann innerhalb von 0,2...2 ms bzw. 2...20 ms geändert werden. Die Bereichsumschaltung erfolgt über den Schalter SA1. Die Versorgungsspannung wird dem Impulsgenerator über die Diode VD3 zugeführt und durch den Kondensator C3 geglättet, wodurch die Auswirkungen von Störungen, die im Stromkreis des Geräts auftreten, wenn Impulsströme fließen, auf seinen Betrieb reduziert werden. Im Quellkreis des Transistors VT3 ist ein niederohmiger Widerstand R8 installiert, dessen Spannungsabfall proportional zum Strom ist, der durch diesen Transistor und die zu prüfende Induktivität „Lx“ fließt. Die Spannung wird dem Eingang eines Oszilloskops zugeführt, auf dessen Bildschirm ihre Form überwacht wird.

Anfänglich wird im ersten Bereich die minimale Impulsdauer auf das maximale Tastverhältnis (maximale Wiederholungsperiode) eingestellt. Ein großes Tastverhältnis ermöglicht es Ihnen, die durchschnittliche Verlustleistung am VT3-Transistor zu reduzieren und eine weniger leistungsstarke Stromquelle zu verwenden, da der gepulste Strom von den Kondensatoren C4, C5 bereitgestellt wird. An die Buchsen XS2 wird ein Oszilloskop angeschlossen, an die Buchsen XS1 die zu prüfende Induktivität angeschlossen und die Versorgungsspannung (10 ... 15 V) angelegt. Auf dem Oszilloskopbildschirm muss ein Oszillogramm entsprechend Abb. 2. Wenn die Helligkeit des Bildes auf dem Oszilloskopbildschirm nicht ausreicht, sollte der Widerstand R5 die Impulswiederholungszeit verringern. Davon sollten Sie sich jedoch nicht hinreißen lassen, da dies zu einer Erhöhung des Stromverbrauchs und der Erwärmung des VT3-Transistors führt.

Fig. 2

Dann sollte die Impulsdauer schrittweise erhöht werden, bis der lineare Spannungsanstieg in einen nichtlinearen übergeht (Abb. 3) und der Punkt Un den Strom bestimmt, bei dem das Material des Magnetkreises gesättigt ist: Inas = Un/0,2. Wenn der Un-Punkt im ersten Bereich nicht erreicht werden konnte, schalten Sie den Generator im zweiten Bereich ein.

Fig. 3

Es ist zu beachten, dass die maximal zulässige Dauer des Spannungsimpulses an der Induktivität tn am Punkt Un umgekehrt proportional zur Spannung dieses Impulses ist. Wenn beispielsweise ein Impulstransformator in einem Gerät mit einer Versorgungsspannung von 15 V geprüft wird und bei einer Impulsdauer von tn = 300 μs eine Sättigung auftritt, dann beträgt in einem Netzwerkschaltnetzteil mit einer Versorgungsspannung von 300 V die Impulsdauer sollte 20-mal kleiner sein: tn <= 15 μs.

Aufbau und Details. Alle Teile sind auf einer Platte aus einseitiger Glasfaserfolie montiert, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 4.

Fig. 4

Die Platine befindet sich in einem Gehäuse aus Isoliermaterial, an dessen Wänden Buchsen zum Anschluss eines Oszilloskops, Induktivitäten (Sie können Krokodilklemmen verwenden), ein Schalter und variable Widerstände installiert sind. Das Gerät verwendet variable Widerstände SP, SPO, SP-4, Widerstand R8 - S5-16MV-2W, der Rest - MLT, S2-33. Kondensatoren C4, C5 – K50-24, C3 – K50-35 oder ähnliche importierte, C1, C2 – K73-9, K73-24, K10-17. KD510A-Dioden sind austauschbar mit gepulsten Low-Power-Serien KD503, KD521, KD522 mit beliebigen Buchstabenindizes, Diode FR801 kann durch FR802, FR803, HER801 ersetzt werden, Transistor IRFZ44N – durch IRFZ48N, Transistoren KT3117A, KT313A – durch KT698 bzw. KT6127 XNUMX mit beliebigen Buchstabenindizes.

Zur Stromversorgung des Geräts wird eine stabilisierte Stromquelle mit Stromschutz und einer Ausgangsspannung von 10...15 V bei einem Strom von bis zu 1 A verwendet. Bei der Einrichtung geht es darum, die Funktionsfähigkeit des Generators zu überprüfen und gegebenenfalls zu kalibrieren die Skalen variabler Widerstände. Der praktische Nutzen der Messungen besteht darin, dass es möglich ist, Berechnungen, die ungefähre Ergebnisse liefern und eine experimentelle Überprüfung erfordern, zu vereinfachen und spezifische Ergebnisse zu erhalten, die besser mit dem zu lösenden Problem kompatibel sind.

Autoren: Yu.Gumerov, A.Zuev, Ulyanovsk

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