Способ пропитки индуктивного элемента Советский патент 1991 года по МПК H01F41/12 

Мндухяп/бшй злемена

flpamj/ncvww Jawa

Изобретение относится к области элек- 1 ротехники, D частности к способам пропитки трансформаторов и дросселей,

Цель изобретения - повышение качества индуктивного элемента путем увеличения проникающей способности пропиточного состава в результате разрушения ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и обеспечения втягивания Ферромагнитного материала в обмотку,

На чертеже изображено устройство для реализации способа пропитки индуктивного элемента.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что через обмотку индуктивного элемента, находящегося в пропиточном термореактивном компаунде, содержащем мелкодисперсный магнитно-мягкий материал, пропускают импульсный ток, амплитуда которого достаточна для насыщения магнитопровода. Магнитная проницаемость магнитопровода падает и становится сравнимой с магнитной проницаемостью среды. Поэтому значительно увеличивается рассеивающее поле индуктивного элемента и возникает сила взаимодействия этого поля с магнитно-мягкими частицами наполнителя. Эта сила, направленная к мэгнитопроводу, втягивает магнитные частицы в обмотку индуктивного элемента. Причем каждая магнитная частица захватывает определенное количество пропиточного компаунда, которое зависит от адгезионных свойств компаунда и магнитно-мягкого материала, размера частицы и ее морфологического строения.

Кроме того, воздействие мощного импульсного магнитного поля на ферромагнитную частицу вызывает ее колебания, что приводит к вибрации всей системы и способствует разрушению ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и их полному заполнению пропиточным составом.

Выбор параметров импульсного электрического тока осуществляется следующим образом. Напряженность магнитного поля в магнитолроводе рассчитывается на основании закона полного тока. Напряженность равна

H-IW н j- ,

где - амплитуда тока в импульсе в обмотке;

W количество витков обмотки;

1С - длина средней силовой магнитной линии в магнитопроводе.

Для создания значительного рассеивающего поля необходимо создать в магнитопроводе напряженность магнитного поля, достаточную для его насыщзния. Плотность

(1)

тока в обмотке не должна превышать критического значения для материала проводника.

Условие выбора амплитудного значения тока в импульсе с учетом выражения (1) запишется

И le i со

- кр ь .)

где Up - критическая плотность тока для материала провода обмотки;

S - площадь сечения провода обмотки. Тепловое действие электрического тока определяется законом Джоуля -Ленца.

Следовательно, за время действия им- пульса в индуктивном элементе выделится энергия, равная

Q lg2R .Гимп,13)

где Ig - действующее значение тока в импульсе;

R - активное сопротивление индуктивного элемента;

Тимп - длительность импульса. Эта энергия приведет к разогреву индуктивного элемента. Температура разогрева зависит от теплоемкости индуктивного элемента.

лт-Q

дт-г ,

(4)

30

35

40

45

50

55

где С - теплоемкость индуктивного элемента.

Решая (3) и (4), получаем ограниченные на длительность импульсы СДТ

Гимп 5

(5)

где Д Т Тж - Тк - допустимый перегрев индуктивного элемента;

Тж - температура желатинизации пропиточного состава;

Тк - температура пропиточного состава в пропиточной ванне.

После прекращения действия импульса индуктивный элемент начинает остывать. Время остывания определяется интенсивностью процессов теплообмена между индуктивными элементами и пропиточной ванной с составом. Мощность теплоотдачи индуктивного элемента зависит от теплопроводности состава и коэффициента теплоотдачи конвекции.

Мощность теплоотдачи Ртепл определяется выражением

Ртепл А) ДТ + оДТ А .(6)

где Я- теплопроводность пропиточного состава;

I - определяющий размер; а - коэффициент теплоотдачи конвекции;

А- площадь поверхности индуктивного элемента.

Учитывая, что мощность - это количество выделяемой энергии в единицу времени, и учитывая (3) и (6), определим время паузы

R

Гпауз А1ДТ+«ДТА

Период повторения импульсов равен

Т Н Zhays .(о)

Пример. Изготовлен дроссель на сердечнике К24 х 13 х 5,2 мм из материала МП-140 проводом ПЭВ-2 диаметром 0,55 мм, количество витков 340. Пропитку дросселя предлагаемым способом осуществляют на устройстве для пропитки, включающем пропиточную ванну и источник импульсного тока. Пропиточная ванна заполнена следующим составом, мас.%: термореактивный компаунд КП-34 70 и магнитно-мягкий порошок 30 марки 400 НН с дисперсностью не более 3 мкм. Выбор концентрации магнитно-мягкого порошка в пропиточной смеси обусловлен эффектом улучшения воздействия рассеивающего магнитного поля на процесс пропитки и увеличением вязкости пропиточной смеси. Экспериментально было установлено, что введение не более 30 мас.% твердых мелкодисперсных частиц в пропиточный компаунд КП-34 не приводит к значительному изменению вязкости смеси при температурах пропитки 70-80°С.

Источник импульсного тока состоит из выпрямительного моста VD1-VD4 (Д242А), в диагональ которого последовательно с тиристором VD5(T50) включается индуктивный элемент усилителя мощности на транзисторе VT1 (КТ829Г). трансформатора гальванической развязки Тр1, регулируемого автотрансформатора Тр2 и формировате- ля импульсов. С помощью автотрансформатора Тр2 осуществляется регулирование действующего значения тока в импульсе.

Формирователь импульсов, выполненный на микросхемах серии К155, формирует импульсы делением частоты промышленной сети.

Расчет параметров тока, подаваемого на индуктивный элемент, производится следующим образом.

Максимальная напряженность магнитного поля магнитопровода материала МП140 составляет 8000 А/м. Средняя силовая линия для используемого сердечника 1с 58 10 3м. Таким образом, по выражению (2) можно определить амплитуду тока в обмотке в импульсе

8000-5810

,-з

340 или 1,36 А К 12 А.

1

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Таким образом, для полного насыщения магнитопровода амплитуда тока в обмотке должна быть более 1,36 А и не должна превышать 12 А по соображениям сохранности изоляции обмотки дросселя (по предлагаемому способу выбрана амплитуда тока 11 А).

Длительность импульса пропитки определяется по выражению (5) при следующих значениях: С - теплоемкость дросселя 10,2 Дж/К; Ig 8 A(lg I/ v); R - сопротивление дросселя с учетом перегрева 1,06 Ом. Изготовленный дроссель пропитывали составом, мас.%:. пропиточный компаунд КП-34 70 и ферритовый порошок 30 дисперсностью не более 3 мкм, марки 400 НН, Температура желатинизации данного компаунда лежит в пределах 95-105°С. Оптимальная температура ванны, при которой будет наименьшая вязкость компаунда, составляет 70-80°С. С учетом изложенного по выражению (5) определяется максимально допустимая длительность импульса пропитки

10.2-(95 - 80) 9Гцмп - 2,Ј5С.

82 1,06

Поэтому была выбрана длительность импульса 2 с, кратная двум.

Далее производим расчет периода повторения импульсов по (7) и (8) при следующих значениях: lq 8 A; R 1,06 Ом, имп 2 с; AT 15 К;а- коэффициент теплоотдачи конвекцией 200 Вт/м К; А -пло-i щадь поверхности дросселя 6,16 Я - коэффициент теплопроводности пропиточного состава, полученный на основе коэффициентов теплопроводности КП-34, равном 0,25 Вт/м К, и феррита 400 НН, равном 6 и 0,53 Вт/м К; I - определяющий размер рассчитан по известной методике для тела, помещенного в среду с постоянной температурой, которая позволяет опытным путем определить определяющий размер 0,108 м. С учетом этих данных длительность паузы равна Гпауз 101,0 с.

При хорошем теплообмене за 1 /4 паузы между импульсами тело остывает на 90%. Поэтому длительность паузы выбираем равной 30 с.

Пропитку осуществляют следующим образом. Предварительно взвешенный дроссель погружают в пропиточную ванну и пропускают через обмотку импульсный ток, действующее значение тока в импульсе 8 А, длительность импульса 2 с, период повторения импульсов 32 с. После 10 мин выдержки устанавливают действующее значение тока 1 А и переключателем Si отключают усилитель мощности. Через обмотку начинает протекать однополярный ток частотой 100 Гц. Затем дроссель вытягивают из пропиточной ванны, выдерживают 3-4 мин и, увеличивал подачу тока на 0,25 А через 3 мин, доподят.температуру дросселя до 150-160°С. Выдерживают дроссель при этой температуре в течение 5-7 мин, затем отключают подачу тока и остужают дроссель до комнатной температуры.

Оценку качества пропитки проводят по объему, рассчитанному из привеса дросселя. Объем пропиточной смеси в обмотке дросселя 0,6 см3. Это в два раза больше, чем по известному способу.

Кроме того, трудоемкость пропитки снижается в 3 раза по сравнению с известным способом и улучшаются параметры тепловых характеристик индуктивных элементов, пропитанных предлагаемым способом. Так коэффициент теплопроводности обмоток индуктивных элементов, пропитанных по предлагаемому способу, составляет 0,7 Вт/м2К, а по известному 0,25 Вт/м2К.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить качество пропитки в 2 раза, снизить

трудоемкость пропитки в 3 раза, улучшить тепловые характеристики индуктивного элемента в 2,8 раза, что подтверждается актом испытаний.

Формула изобретения Способ пропитки индуктивного элемента с магнитопроводом и обмоткой, при котором указанный элемент погружают в

электроизоляционный пропиточный состав, содержащий ферромагнитный мелкодисперсный материал, и через обмотку пропускают электрический ток, достаточный для ее нагрева до требуемой температуры, о тличающийся тем, что, с целью повышения качества индуктивного элемента путем увеличения проникающей способности пропиточного состава в результате разрушения ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и обеспечения втягивания ферромагнитного материала в обмотку, ток пропускают импульсами, амплитуду которых выбирают достаточной для создания в магнитопроводе индукции насыщения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам пропитки трансформаторов и дросселей. Цель изобретения - повышение качества элемента путем увеличения проникающей способности пропиточного состава в результате разрушения ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и обеспечения втягивания ферромагнитного материала в обмотку. Способ пропитки индуктивного элемента, содержащего обмотку и магнитопровод, заключается в пропускании импульсного электрического тока через обмотку элемента, погруженного в электроизоляционный пропиточный состав, содержащий ферромагнитный мелкодисперсный материал, при этом амплитуда тока выбирается из условия создания в магнитопроводе индукции насыщения. 1 ил.