Определение тока насыщения катушек индуктивности с магнитопроводами
При разработке и изготовлении катушек индуктивности, импульсных трансформаторов возникает вопрос об их пригодности для работы в конкретных условиях. Обусловлено это тем, что параметры применяемых магнитопроводов зачастую точно неизвестны. В результате возможна ситуация, когда материал магнитопровода трансформатора входит в насыщение, что снижает КПД источника питания или выводит его из строя. Для катушек индуктивности (дросселей) это приводит с существенному уменьшению индуктивности с вытекающими из этого последствиями. Авторы предлагают устройство, позволяющее проводить проверку таких элементов на возможность их работы в конкретных условиях.
Устройство предназначено для определения тока катушек индуктивности (дросселей) или обмоток импульсных трансформаторов с ферромагнитными, альсиферовыми сердечниками, при котором наступает насыщение материала магнитопровода. Хотя существуют различные рекомендации по расчету и изготовлению таких элементов, но, не зная реальных параметров магнитопровода (особенно с немагнитным зазором), трудно получить желаемый результат или определить возможность их применения в конкретном устройстве.
Рис. 1
Схема устройства показана на рис. 1. В его состав входят генератор импульсов на логических элементах DD1.1-DD1.6, буферный каскад на транзисторах VT1, VT2, мощный полевой переключательный транзистор VT3 и датчик тока на резисторе R8. Буферный каскад обеспечивает быструю зарядку и разрядку емкости затвор-исток транзистора VT3, диод VD4 служит для ограничения выбросов напряжения на проверяемой катушке индуктивности. В генераторе импульсов реализована раздельная регулировка резисторами R4 и R5 длительности импульсов и периода их следования соответственно. Длительность импульсов изменяют в пределах 6...60 мкс на одном диапазо не и 60...600 мкс на другом. Период повторения можно изменять в пределах 0,2...2 мс и 2...20 мс соответственно. Диапазоны переключают выключателем SA1. Напряжение питания поступает на генератор импульсов через диод VD3 и сглаживается конденсатором СЗ, что снижает влияние на его работу помех, возникающих в цепи питания устройства при протекании импульсных токов. В цепь истока транзистора VT3 установлен низкоомный резистор R8, падение напряжения на котором пропорционально току, протекающему через этот транзистор и проверяемую катушку индуктивности "Lх". Напряжение подают на вход осциллографа, на экране которого контролируют его форму.
Рис. 2
Первоначально на первом диапазоне устанавливают минимальную длительность импульсов при максимальной скважности (максимальном периоде следования). Большая скважность позволяет уменьшить среднюю рассеиваемую мощность на транзисторе VT3, а также использовать менее мощный источник питания, поскольку импульсный ток обеспечивают конденсаторы С4, С5. К гнездам XS2 подсоединяют осциллограф, к гнездам XS1 - проверяемую катушку индуктивности и подают питающее напряжение (10...15 В). На экране осциллографа необходимо получить осциллограмму, соответствующую рис. 2. Если яркость изображения на экране осциллографа будет недостаточной, резистором R5 следует уменьшить период следования импульсов. Но увлекаться этим не следует, поскольку это приведет к увеличению потребляемого тока и нагреву транзистора VT3.
Рис. 3
Затем длительность импульса следует плавно увеличивать до тех пор, пока линейное увеличение напряжения не перейдет в нелинейное (рис. 3), а точка Un будет определять ток, при котором происходит насыщение материала магнитопровода: Ihac = Un/0,2. Если на первом диапазоне точки Un достичь не удалось, включают второй диапазон генератора.
Следует отметить, что максимально допустимая длительность импульса напряжения на катушке индуктивности tn в точке Un обрат-нопропорциональна напряжению этого импульса. Например, если в устройстве при напряжении питания 15 В проверяют импульсный трансформатор и насыщение наступает при длительности импульса tn = 300 мкс, то в сетевом импульсном блоке питания при напряжении питания 300 В длительность импульса должна быть в 20 раз меньше: tn <15 мкс.
Рис. 4
Конструкция и детали. Все детали смонтированы на плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, ее чертеж показан на рис. 4. Плату размещают в корпусе из изоляционного материала, на стенках которого устанавливают гнезда для подключения осциллографа, катушки индуктивности (можно применить зажимы "крокодил"), выключатель и переменные резисторы. В устройстве применены переменные резисторы СП, СПО, СП-4, резистор R8 - С5-16МВ-2Вт, остальные - МЛТ, С2-33. Конденсаторы С4, С5 - К50-24, СЗ - К50-35 или аналогичные импортные, С1, С2 - К73-9, К73-24, К10-17. Диоды КД510А заменимы импульсными маломощными серий КД503, КД521, КД522 с любыми буквенными индексами, диод FR801 можно заменить на FR802, FR803, HER801, транзистор IRFZ44N - на IRFZ48N, транзисторы КТ3117А, КТ313А - соответственно на КТ698 и КТ6127 с любыми буквенными индексами.
Для питания устройства используют стабилизированный источник питания с защитой по току и выходным напряжением 10... 15 В при токе до 1 А. Налаживание сводится к проверке работоспособности генератора и при желании - градуировке шкал переменных резисторов. Практическая польза от проведенных измерений состоит в том, что можно упростить расчеты, которые дают приближенные результаты и требуют экспериментальной проверки, и получить конкретные результаты, более совместимые с решаемой задачей.
Автор: Ю. Гумеров, А. Зуев, г. Ульяновск
Похожие материалы из категории "Измерения":
Комментарии посетителей
Добавление комментария