Расчет катушки в броневом ферритовом сердечнике

броневой ферритовый сердечникФерритовые сердечники для катушек индуктивности бывают самыми разнообразными. Ш-образные, П-образные, броневые разных модификаций. Кроме феррита для таких сердечников используют и порошковые материалы, карбонильное железо. Расчет катушек на таких сердечниках можно вести разными способами.

 

На Западе при расчете катушек с любым ферритовым сердечником принят способ расчета через специальный параметр AL и расчет ведется по таким же формулам как и для ферритовых колец. Основная формула расчета:расчет катушки в броневом сердечнике

  • L - индуктивность (нГн)
  • AL - коэффициент индуктивности сердечника (нГн/виток в квадрате)
  • N - число витков катушки

Параметр AL можно найти в спецификациях производителя, для каждого типоразмера сердечника свой, да и размерность коэффициента часто различается. Основное отличие бронированных сердечников от кольцевых заключается в том, что хотя практически весь магнитный поток также сосредоточен внутри сердечника, однако на пути магнитного потока есть зазор в месте прилегания чашек друг к другу. Этот зазор имеет высокое магнитное сопротивление и, в итоге, относительная магнитная проницаемость сердечника всегда меньше его начальной.расчет относительной магнитной проницаемости

  • μотн - относительная магнитная проницаемость сердечника;
  • μн - начальная магнитная проницаемость;
  • lз,lс - длина зазора и средняя длина магнитной силовой линии в сердечнике, соответственно.

Кроме зазора между чашками, величина которого зависит от плотности их прилегания друг к другу, существует технологический зазор в центральном керне. Этот зазор призван стабилизировать параметры сердечника уменьшив зависимость относительной магнитной проницаемости от плотности прилегания чашек. У разных типов сердечников от разных производителей этот зазор отличается.

Величина коэффициента индуктивности AL зависит только от μотн и размеров сердечника.коэффициент индуктивности броневого сердечника

  • Sc - площадь сечения магнитной цепи (зависит только от размеров сердечника);
  • lc - средняя длина силовой линии магнитного поля (зависит только от размеров сердечника);
  • α - постоянный коэффициент не зависящий от размеров сердечника.

Зная размеры сердечника и его начальную магнитную проницаемость, мы можем определить фактор индуктивности катушки AL. Поскольку величина зазора между чашками много меньше средней длины магнитной линии и отношения между ними у разных типоразмеров чашек близки, - можно упростить расчет и оперировать начальной магнитной проницаемостью вместо относительной. относительная магнитная проницаемость броневого сердечникаβ - коэффициент меньше единицы, учитывающий зазор в сердечнике.

В конечном итоге, объединив коэффициенты α и β в общий коэффициент k мы приходим к следующим эмпирическим формулам:

катушка в броневом сердечнике

  • L - индуктивность (мкГн)
  • µ - начальная магнитная проницаемость сердечника
  • N - число витков катушки
  • k = 19.74 для ферритовых сердечников
    k = 60 для карбонильных сердечников
  • D1,D2,d1,d2,h1,h2 - геометрические размеры сердечника в мм.

Формулы справедливы для стандартных броневых сердечников типов "Б", "СБ". Есть возможность выбрать один из нескольких стандартных сердечников, что позволяет рассчитать катушку несколькими щелчками мыши. При этом программа рассчитывает число витков для катушки при полностью выведенном подстроечнике. Для расчета при полностью введенном подстроечнике можно принять D2 =0. Это касается конечно сердечников из карбонильного железа, т.к. ферритовые в основном идут без подстроечников. Среднее отношение зазора к длине силовой линии у ферритовых и карбонильных сердечников отличается, что и нашло свое выражение в различной величине коэффициента k.


Необходимо иметь ввиду, что упрощение расчета без учета реальной величины магнитного зазора (введение коэффициента β) существенно понижает точность расчета. Кроме того разброс µ для одного типоразмера довольно высок и зависит от температуры. Поэтому расчет катушек в броневом сердечнике по этой методике имеет существенную погрешность, достигающую ±30% и выше и он годится только для сердечников с неизвестным AL. Для более точных вычислений необходимо непосредственно пользоваться коэффициентом AL, если он есть в даташитах на броневой сердечник.

Исходные формулы из книги: В.П. Дьяконов "Справочник по расчетам на микрокалькуляторах" Москва "Наука" 1985 г.(стр. 179)

Назад...      Вперед...