Determinação da corrente de saturação de indutores com circuitos magnéticos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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No desenvolvimento e fabricação de indutores, transformadores de pulso, surge a questão de sua adequação para operação em condições específicas. Isso se deve ao fato de que os parâmetros dos circuitos magnéticos usados ​​muitas vezes não são exatamente conhecidos. Como resultado, é possível uma situação quando o material do circuito magnético do transformador entra em saturação, o que reduz a eficiência da fonte de alimentação ou a desativa. Para indutores (chokes), isso leva a uma redução significativa na indutância com as consequências resultantes. Os autores propõem um dispositivo que permite verificar tais elementos quanto à possibilidade de seu funcionamento em condições específicas.

O dispositivo é projetado para determinar a corrente de indutores (chokes) ou enrolamentos de transformadores de pulso com núcleos ferromagnéticos, alsifer, nos quais ocorre a saturação do material do circuito magnético. Embora existam várias recomendações para o cálculo e fabricação de tais elementos, mas sem conhecer os parâmetros reais do circuito magnético (especialmente com folga não magnética), é difícil obter o resultado desejado ou determinar a possibilidade de sua aplicação em um determinado dispositivo.

O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1. Consiste em um gerador de pulsos nos elementos lógicos DD1.1 - DD1.6, um estágio de buffer nos transistores VT1, VT2, um poderoso transistor de comutação de efeito de campo VT3 e um sensor de corrente no resistor R8. O estágio de buffer fornece carregamento e descarregamento rápidos da capacitância de porta-fonte do transistor VT3, o diodo VD4 serve para limitar os surtos de tensão no indutor testado.

Fig. 1

O gerador de pulso implementa o ajuste separado pelos resistores R4 e R5 da duração do pulso e seu período de repetição, respectivamente. A duração do pulso é alterada dentro de 6...60 µs em uma faixa e 60...600 µs na outra. O período de repetição pode ser alterado dentro de 0,2...2 ms e 2...20 ms, respectivamente. As faixas são comutadas pelo interruptor SA1. A tensão de alimentação é fornecida ao gerador de pulsos através do diodo VD3 e suavizada pelo capacitor C3, o que reduz o efeito em sua operação de interferência que ocorre no circuito de alimentação do dispositivo durante o fluxo de correntes pulsadas. Um resistor de baixa resistência R3 é instalado no circuito de origem do transistor VT8, cuja queda de tensão é proporcional à corrente que flui através deste transistor e do indutor "Lx" verificado. A tensão é aplicada à entrada do osciloscópio, na tela da qual sua forma é controlada.

Inicialmente, na primeira faixa, a duração mínima do pulso é definida no ciclo de trabalho máximo (período de repetição máximo). Um ciclo de trabalho grande permite reduzir a dissipação média de energia no transistor VT3, além de usar uma fonte de energia menos potente, pois a corrente pulsada é fornecida pelos capacitores C4, C5. Um osciloscópio é conectado aos soquetes XS2, o indutor testado é conectado aos soquetes XS1 e a tensão de alimentação (10 ... 15 V) é aplicada. Na tela do osciloscópio, é necessário obter um oscilograma correspondente à Fig. 2. Se o brilho da imagem na tela do osciloscópio for insuficiente, o resistor R5 deve reduzir o período de repetição do pulso. Mas você não deve se empolgar com isso, pois isso levará a um aumento no consumo de corrente e aquecimento do transistor VT3.

Fig. 2

Então, a duração do pulso deve ser aumentada suavemente até que o aumento linear da tensão se torne não linear (Fig. 3), e o ponto Un determine a corrente na qual o material do núcleo magnético está saturado: Isat = Un/0,2. Caso não seja possível atingir o ponto Un na primeira faixa, a segunda faixa do gerador é ligada.

Fig. 3

Deve-se notar que a duração máxima permitida do pulso de tensão no indutor tn no ponto Un é inversamente proporcional à tensão desse pulso. Por exemplo, se um transformador de pulso for verificado em um dispositivo com uma tensão de alimentação de 15 V e a saturação ocorrer com uma duração de pulso tn = 300 μs, em uma fonte de alimentação de comutação de rede com uma tensão de alimentação de 300 V, a duração do pulso deve ser 20 vezes menor: tn <= 15 μs.

Construção e detalhes. Todas as peças são montadas em uma placa feita de fibra de vidro de folha unilateral, seu desenho é mostrado na fig. 4.

Fig. 4

A placa é colocada em uma caixa feita de material isolante, em cujas paredes existem soquetes para conectar um osciloscópio, indutores (podem ser usados ​​clipes de crocodilo), uma chave e resistores variáveis. O dispositivo usa resistores variáveis ​​​​SP, SPO, SP-4, resistor R8 - C5-16MV-2W, o restante - MLT, C2-33. Capacitores C4, C5 - K50-24, C3 - K50-35 ou similares importados, C1, C2 - K73-9, K73-24, K10-17. Os diodos KD510A são substituíveis pelas séries de pulso de baixa potência KD503, KD521, KD522 com qualquer índice de letras, o diodo FR801 pode ser substituído por FR802, FR803, HER801, transistor IRFZ44N - por IRFZ48N, transistores KT3117A, KT313A - respectivamente por KT698 e KT6127 com qualquer índices de letras.

Para alimentar o dispositivo, é usada uma fonte de alimentação estabilizada com proteção de corrente e uma tensão de saída de 10 ... 15 V em uma corrente de até 1 A. O ajuste se resume a verificar o desempenho do gerador e, se desejado, graduar o escalas de resistores variáveis. O benefício prático das medições realizadas é que é possível simplificar cálculos que dão resultados aproximados e requerem verificação experimental e obter resultados específicos mais compatíveis com o problema que está sendo resolvido.

Autores: Yu.Gumerov, A.Zuev, Ulyanovsk

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