Материал: 847

30

Для рис. 2.2.1, а имеем

Lc = 2 h +c + a π2 ,

Sc = a b Kзс,

где Kзс — заполнение сечения активным материалом магнито-

провода.

Для уменьшения вихревых потоков магнитопроводы не выполняются сплошными (если они не из ферритов). При изготовлении магнитопровода из ленты каждый слой этой ленты покрывается изоляционным материалом и в геометрическом сечении чистого ферромагнетика тем меньше. чем тоньше лента. Например, при толщине ленты 0,1÷0.08 мм Kзс = 0,85.

Магнитопроводы дросселей, как и МЭ другого назначения, выполняются из специальных ферромагнитных материалов (электротехническая сталь, пермаллой, феррит и др.) с большой магнитной проницаемостью μа , обеспечивающей малое сопротивле-

ние магнитному потоку.

МДС обуславливает по кривой намагничивания магнитопровода В = μаН индукцию В, которая при имеющихся витках

обмотки W и сечении магнитопровода определяет индуктивность

В формуле (2.2.2) для тока всегда берут его среднее значение i = Iср.

Формулу для индуктивности получают из выражений:

Совместное решение (2.2.3) и (2.2.4) относительно В дает:

Здесь индуктивность не зависит от величины тока и его вида (переменный или постоянный). Определяется она геометрическими показателями магнитопровода Lc , Sc , δ, числом витков

обмотки W и магнитной проницаемостью ферроматериала μа .

Последняя выбирается на линейном участке кривой намагничивания (см. рис. 2.2.1, б), поэтому является постоянной величиной и дается в справочниках для ферроматериалов. Например, для

электротехнических сталей μа = (4 ÷5) 10−3 Гн /м.

Как видно из выражения (2.2.6), одна и та же индуктивность может быть получена при многих комбинациях геометрических параметров Lc , Sc , δ, W.

Есть приемы оптимального подбора этих параметров по критерию наилучших технико-экономических показателей дросселя — минимум веса, объема и стоимости для требуемой индуктивности. Объем пособия не позволяет излагать полностью эти вопросы. С ними можно познакомиться в литературе [1, 2, 6].

В заключение отметим, что дроссели постоянного и переменного тока выпускаются электротехнической промышленностью серийно, их данные имеются в справочной литературе. Поэтому в инженерной практике дроссели выбираются в справочни-

33

ках по требуемой или рассчитанной индуктивности и номинальному току с последующим заказом на поставку.

В частных случаях формула (2.2.6) может быть очень полез-

ной.

Пример. В распоряжении исследователя имеется ПЛ- образный магнитопровод (рис. 2.2.1, а) из ленточной электротехнической стали с толщиной ленты 0,2 мм и размерами а = с = 20 мм, b = 30 мм, h = 500 мм. Паспортная магнитная проницаемость

μа = 4 10−4 Гн/м.

Необходимо определить максимально возможную индуктивность дросселя, который будет выполнен на имеющемся магнитопроводе и будет использован в цепях с током до 2 А.

Расчет.

1. Определяются геометрические показатели магнитопровода: средняя длина силовой линии:

где взято Kзс = 0,9 , что соответствует толщине пластин магни-

топровода (0,2 0,15) мм; сечение окна магнитопровода

Sок = h c = 50 20 = 1000 мм2.

2. Определяется сечение провода катушки дросселя при усредненной плотности тока j = 2,5 А / мм2 (естественно, без обдува, охлаждения):

Sпр = I j = 2 2,5 = 0,8 мм2.

Провод при сечениях Sпр до 5 мм2 обычно круглый, что по-

зволяет заполнение окна обмотками по чистому сечению проводников оценить с коэффициентом Kз.oк 0,35 [1].

34

3. Число витков, которое может быть в окне магнитопровода Sок =1000 мм2 при полном его заполнении проводниками сече-

нием Sпр = 0,8 мм2:

W = Sок Kз.ок = 1000 0,35 = 437 вит. Sпр 0,8

4. Возможная величина индуктивности дросселяпривоздушном зазоревмагнитопроводе δ =1 мм =10−3м(обычно δ = 0,5 ÷5 мм).

Здесь линейные величины взяты с размерностью [м], как принято в Международной системе единиц.

Если полученное значение индуктивности нужно изменить, то используются следующие возможности.

1.Уменьшают ее уменьшением числа витков (L ≡ W 2 ), при

этом экономится также обмоточный материал, или увеличивают зазор δ.

2.Увеличивают за счет увеличения числа витков W и уменьшения толщины зазора δ.

3.Увеличение за счет величины Sc .

Увеличить число витков при прежнем окне магнитопровода можно за счет уменьшения сечения проводников, то есть — при использовании дросселя на меньший номинальный ток. Зазор можно убрать, хотя при этом появится нестабильность индуктивности из-за нелинейности параметра μа . В нашем примере ис-

ключение зазора δ увеличит индуктивность дросселя в 4 раза.

2.3 Дроссели насыщения

Варианты электрических схем дросселей насыщения (ДН) показаны на рис. 2.1.2, в, г — однофазные и 2.1.3, а, б — трехфазные. Отличаются ДН от дросселей электромагнитных наличием обмоток Wd (2.1.2, в и 2.1.3, а), или участков схемы (рис. 2.1.2, г и

2.1.3, б), подключаемых к источнику напряжения постоянного тока. У ДН на рис. 2.1.2, г, 5.3, б обмотки переменного и постоян-