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

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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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.

Fig. 1

Das Schema des Geräts ist in Abb. dargestellt. 1. Es besteht aus einem Impulsgenerator an den Logikelementen DD1.1-DD1.6, einer Pufferstufe an den Transistoren VT1, VT2, einem leistungsstarken Feldeffektschalttransistor VT3 und einem Stromsensor am Widerstand R8. Die Pufferstufe sorgt für ein schnelles Laden und Entladen der Gate-Source-Kapazität des Transistors VT3, die VD4-Diode dient zur Begrenzung von Spannungsstößen an der getesteten Induktivität. Der Impulsgenerator führt über die Widerstände R4 und R5 eine separate Einstellung der Impulsdauer bzw. ihrer Wiederholungsperiode durch. Die Dauer der Impulse ändert sich innerhalb von 6 ... 60 μs in einem Bereich und 60 ... 600 μs im anderen. 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 Stromversorgungskreis des Geräts beim Fluss gepulster Ströme auftreten, auf seinen Betrieb verringert werden. Im Quellkreis des Transistors VT3 ist ein niederohmiger Widerstand R8 eingebaut, dessen Spannungsabfall proportional zum durch diesen Transistor und die überprüfte Induktivität „Lx“ fließenden Strom ist. Die Spannung wird an den Eingang des Oszilloskops angelegt, auf dessen Bildschirm ihre Form kontrolliert wird.

Fig. 2

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. 3

Dann sollte die Impulsdauer allmählich erhöht werden, bis der lineare Spannungsanstieg nichtlinear wird (Abb. 3), und der Punkt Un den Strom bestimmt, bei dem das Material des Magnetkerns gesättigt ist: Ihac = Un/0,2. Konnte der Un-Punkt im ersten Bereich nicht erreicht werden, wird der zweite Bereich des Generators eingeschaltet.

Es sei darauf hingewiesen, 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 bei einer Versorgungsspannung von 15 V überprüft wird und bei einer Impulsdauer von tn = 300 μs eine Sättigung auftritt, sollte in einem Netzschaltnetzteil bei einer Versorgungsspannung von 300 V die Impulsdauer 20 mal kleiner sein: tn < 15 μs.

Fig. 4

Aufbau und Details. Alle Teile sind auf einer Platte aus einseitiger Glasfaserfolie montiert, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 4. Die Platine wird in ein Gehäuse aus Isoliermaterial gelegt, an dessen Wänden sich Buchsen zum Anschluss eines Oszilloskops, Induktivitäten (Krokodilklemmen können verwendet werden), eines Schalters und variabler Widerstände befinden. Das Gerät verwendet variable Widerstände SP, SPO, SP-4, Widerstand R8 - C5-16MV-2W, der Rest - MLT, C2-33. Kondensatoren C4, C5 – K50-24, C3 – K50-35 oder ähnliche importierte, C1, C2 – K73-9, K73-24, K10-17. Die Dioden KD510A können durch die Puls-Low-Power-Serien KD503, KD521, KD522 mit beliebigen Buchstabenindizes ersetzt werden, die Diode FR801 kann durch FR802, FR803, HER801, der Transistor IRFZ44N durch IRFZ48N und die Transistoren KT3117A, KT313A durch KT698 bzw. KT6127 mit beliebigen ersetzt werden Buchstabenverzeichnisse.

Zur Stromversorgung des Geräts dient eine stabilisierte Stromquelle mit Stromschutz und einer Ausgangsspannung von 10 ... 15 V bei einem Strom von bis zu 1 A. Die Einstellung besteht darin, die Leistung des Generators zu überprüfen und gegebenenfalls abzustufen Skalen von variablen Widerständen. Der praktische Vorteil der durchgeführten Messungen besteht darin, dass es möglich ist, Berechnungen zu vereinfachen, die ungefähre Ergebnisse liefern und eine experimentelle Überprüfung erfordern, und spezifische Ergebnisse zu erhalten, die besser mit dem zu lösenden Problem vereinbar sind.

Autor: Yu. Gumerov, A. Zuev, Uljanowsk; Veröffentlichung: radioradar.net

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