Устройство размагничивания кольцевых магнитопроводов Советский патент 1991 года по МПК H01F13/00 

А

V

ел

С

Изобретение относится к электротехнике, точнее - к устройствам для размагничивания магнитопроводов из высококачественных магнитных материалов. Цель изобретения - повышение производительности размагничивания и КПД. Это достигается тем, что два ключевых элемента 2,3 подключены к обмоткам трансформатора 4 таким образом, что они образуют автогенератор Ройера, на его входе включена RC-цепь 8,9, а к одной из обмоток трансформатора подключена размагничивающая катушка 10. Изменение режима подключения силовых элементов позволяет размагнитить магни- топровод практически до нулевого значения индукции. 4 ил.

о

4 vj

О О Ю

Изобретение относится к электротехнике, точнее к устройствам для размагничивания магнитопроводов, которые выполняются из высококачественных магнитных материалов.

Цель изобретения - повышение производительности размагничивания и КПД.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - зависимость частоты генерации от напряжения на конденсаторе; на фиг.З - форма тока через ключевой элемент; на фиг.4 - форма тока потребления автогенератора Ройера.

Устройство состоит из источника .1 постоянного тока, ключевых элементов 2 и 3 и трансформатора 4 с первичной обмоткой 5 и двумя другими 6,7, RC-цепь, состоящая из резистора 8 и конденсатора 9 подключена к источнику 1 постоянного тока, первые силовые выводы ключевых элементов 2 и 3 соединены между собой и подключены к импульсовой клемме источника постоянного тока, вторые силовые выводы ключевых элементов 2,3 подключены к соответствующим выводам первичной обмотки 5 трансформатора 4, средняя точка которой подключена к общей точке соединения резистора 8 и конденсатора 9 RC-цепи, две другие обмотки 6 и 7 трансформатора 4 связаны с соответствующими управляющими входами ключевых элементов 2 и 3, образуя генератор Ройера. Причем выводы одной из обмоток (например, первичной 5) трансформатора 4 являются входами для подключения размагничивающей катушки 10, расположенной на малогабаритном кольцевом магнитопроводе 11.

Устройство работает следующим образом,

При подаче напряжения постоянного тока от источника 1 постоянного тока начинает заряжаться конденсатор 9, и по достижении определенного уровня запускается автогенератор Ройера (т.е. в результате действия положительной обратной связи обмотки 6,7 - открывается один из ключевых элементов 2,3 и закрывается другой 3, 2). Для обеспечения более уверенного запуска в ряде Случаев вводят постоянное смещение (резистор показан пунктиром между + источника 1 и управляющим электродом ключевого элемента 3). Автогенератор начинает генерировать прямоугольные симметричные импульсы с частотой, определяемой соотношением

uJx-ю

Т

г

SWjrQcT-Bs где Ws - количество витков первичной обмотки 5;

QCT.BS - сечение и индукция насыщения магнитопровода трансформатора 4. Параметр Ост и материал магнитопровода трансформатора 4 Руд,В5 выбирают таким

образом, чтобы обеспечить минимальный ток потребления в режиме холостого хода (обычно кГц, материал феррит М2000НМ1, ,3 Тл). Падение напряжения на резисторе 8 от тока холостого хода 0 минимальное, и можно считать в установившемся режиме , При подключении размагничивающей катушки, расположенной на малогабаритном кольцевом магнитопроводе, частота прямоугольных импульсов

5 меняется и определяется следующим выражением:

f - Ц х-104ц ,

Т 2W -Qcr-Bs

где W - количество витков на малогабаритном кольцевом магнитопроводе;

QCT, Bs - сечение и индукция насыщения малогабаритного кольцевого магнитопровода.

Переключение автогенератора Ройера, т.е. генератора с положительной обратной связью, происходит в момент насыщения магнитопровода. При этом резко возрастает ток через ключевой элемент 2 или 3. Им- пульс тока в момент переключения

0 ,д, д U6-U63 . U ps -рр1

где Ue - напряжение на обмотке 6;

11бэ - падение напряжения на переходе база-эмиттер ключевого элемента 2 или 3;

Р- коэффициент усиления по току ключевого элемента 2 или 3.

Далее ключевой элемент 2 или 3 выходит из режима насыщения, происходит увеличение падения напряжения на нем и возникает лавинообразный блокинг-про- цесс, в результате которого ранее открытый ключевой элемент закрывается, а закрытый - открывается (фиг.З). В течение полупериода ток через ключевой элемент достаточно мал и возрастает за счет тока намагничивания 1. В момент насыщения магнитопровода , ток возрастает до величины , его длительность определяется видом петли гистерезиса (кривая А, фиг.З) и длительностью блокинг-процесса (кривая В, фиг.З). При применении ферритового магнитопровода для трансформатора 4 длительность участка А составляет 1,5-4 мкс, а участка В -0,5-, е 0,8 мкс при использовании транзисторов типа КТбЗО и им подобных. Ток потребления автогенератора Ройера через RC-цепь может быть показан как ток двух ключевых элементов, сдвинутых по оси времени на Т/2 (фиг.4). Средний ток потребления определя5

0

0

ется следующим образом (при линейной аппроксимации импульса тока через ключевой элемент):

КгЧ- При работе в режиме переключения от трансформатора 4, как указывалось кГц. Тогда принимается обычно l),05- -0,1)U8x, т.е(

Овх иВх-ин8;

UR8 lcp-R8,

где Re - величина сопротивления резистора 8.

Частота f выбирается из условия f f. Обычно f (10-20) f, тогда количество витков катушки, расположенной на малогабаритном кольцевом магнитопроводе, составляет единицы витков, а в ряде случаев один виток. Переключение ключевых элементов происходит уже по достижению индукции насыщения Bs размагничиваемого магни- топровода. Но частота прямоугольного напряжения выше в 10-20 разе, а это, в свою очередь, вызывает увеличение )Ср и увеличение падение напряжения на резисторе 8. Напряжение на конденсаторе 9 и Uex падает, что вызывает уменьшение частоты прямоугольного напряжения по кривой (фиг.2, режим переключения продолжает определяться индукцией В размагничиваемого магнитопровода и его перемагничивание идет по полному циклу петли гистерезиса). Однако при напряжении Uexmin автогенератор Ройера переходит на другой режим переключения, в котором блокинг-процесс происходит за счет влияния порога открывания перехода база-эмиттер ключевого элемента. Известно, что

U mh 1 Rt+ 0ЈMe-Uo)rh+ УЭК+ feRl/Пт, где 1//Макс ток намагничивания, при котором насыщается магнитопровод:

R - сумма сопротивлений половины обмотки 5 и приведенного сопротивления обмотки, расположенной на размагничиваемом магнитопроводе;

W5

Дальнейшее снижение напряжения и вх приводит уже к повышению частоты прямоугольного напряжения (фиг.2) и при напряжении U BX происходит срыв генерации на частоте f. Как показывают расчеты и эксперимент f(5-70)f(, ,1ивх. Учитывая данные эксперимента и расчетов, получают остаточную индукцию в магнитопроводе

(50-70),

т.е. магнитопровод полностью размагничен. .

Частота прямоугольного напряжения в начале размагничивающего цикла пропорциональна индукции насыщения В подключаемого контрольного или размагничивающего магнитопровода. Длительность этапа размагничивания (от момента подключения к UBX до момента срыва генерации) пропорциональна форме петли гистерезиса (так как разряд конденсатора 9 определяется средним током 1Ср, а он, в свою очередь, формой и длительностью участка А фиг.З, которая, в свою очередь, с большой точностью копиру0 ет форму петли гистерезиса). Подключение параллельно размагничиваемому магнито- проводу 11 осциллографа или специального автоматизированного устройства (для съема приведенной информации) позволяет одно5 временно с размагничиванием провести анализ магнитных характеристик магнитопровода. Устройство предназначено для автоматизированной установки размагничивания с одновитковой катушкой на размагничиваемом

0 магнитопроводе (штырь, на который нанизываются магнитопроводы). Размагничивание особенно необходимо при анализе характеристик аморфных магнитомягких сплавов с продольной термомагнитной обработкой

5 (сплавы 2НСР, АМАГ183, 9КСР и т.д.), а также для пермаллоев с высокой степенью прямоугольное™ петли гистерезиса. В ряде случаев для более четкого установления пределов частот f и f параплепьно обмотке

0 на размагничиваемом магнитопроводе включают резистор (показан пунктиром).

Устройство просто в реализации и позволяет одновременно с размагничиванием измерить магнитные характеристики магни5 топровода. Предложенный вариант удачно вписывается в автоматизированный процесс измерений магнитопроводов малых размеров для импульсных трансформаторов.

0

Формула изобретения Устройство размагничивания кольцевых магнитопроводов, содержащее источник постоянного тока, два ключевых

5 элемента с силовыми и управляющими вы-- водами, трансформатор с обмотками, размагничивающую катушку, отличающее- с я тем, что, с целью повышения производительности и КПД, в него дополнительно

0 введена RC-цепь, подключенная к источнику питания постоянного тока, первые силовые выводы ключевых элементов соединены между собой и подключены к минусовой клемме источника постоянного тока, вторые

5 силовые выводы ключевых элементов подключены к соответствующим выводам первичной обмотки трансформатора, средняя точка которой подключена к общей точке соединения резистора и конденсатора RC- цепи, две другие обмотки трансформатора

связаны с соответствующими управляющими входами ключевых элементов, образуя автогенератор Ройерэ. причем выводы одS,

Фаг. 5

ной из обмоток трансформатора являются входами для подключения размагничивающей катушки.