Магнитная проницаемость трансформаторного железа: характеристики и особенности

Что такое магнитная проницаемость трансформаторного железа. Как она влияет на работу трансформаторов. Какие факторы определяют магнитную проницаемость электротехнической стали. Каковы типичные значения магнитной проницаемости для разных марок трансформаторной стали.

Что такое магнитная проницаемость трансформаторного железа

Магнитная проницаемость — это важнейшая характеристика трансформаторного железа, определяющая его способность усиливать внешнее магнитное поле. Чем выше магнитная проницаемость, тем сильнее материал намагничивается под действием внешнего поля.

Для трансформаторного железа различают несколько видов магнитной проницаемости:

• Начальная магнитная проницаемость — при очень слабых полях
• Максимальная магнитная проницаемость — наибольшее значение
• Дифференциальная магнитная проницаемость — в конкретной точке кривой намагничивания

Типичные значения максимальной магнитной проницаемости трансформаторного железа составляют от 5000 до 50000 и более. Это на несколько порядков выше, чем у воздуха и большинства других материалов.

Влияние магнитной проницаемости на работу трансформаторов

Высокая магнитная проницаемость трансформаторного железа играет ключевую роль в работе трансформаторов. Каким образом она влияет на их характеристики?

• Повышает индуктивность обмоток трансформатора
• Усиливает магнитный поток в сердечнике
• Улучшает магнитную связь между обмотками
• Снижает потери на перемагничивание
• Повышает КПД трансформатора

Чем выше магнитная проницаемость сердечника, тем меньше витков требуется для получения заданной индуктивности. Это позволяет уменьшить габариты и вес трансформатора.

Факторы, влияющие на магнитную проницаемость трансформаторного железа

Магнитная проницаемость электротехнической стали зависит от целого ряда факторов. Какие из них оказывают наибольшее влияние?

Химический состав

Основное влияние оказывает содержание кремния в стали. Увеличение концентрации кремния до 6.5% повышает магнитную проницаемость. Однако при большем содержании кремния сталь становится хрупкой.

Структура

Крупнозернистая структура обеспечивает более высокую магнитную проницаемость по сравнению с мелкозернистой. Оптимальный размер зерна составляет 0.1-0.5 мм.

Текстура

Анизотропная сталь с ребровой текстурой имеет значительно более высокую магнитную проницаемость в направлении прокатки по сравнению с изотропной сталью.

Термообработка

Высокотемпературный отжиг снимает внутренние напряжения и повышает магнитную проницаемость. Оптимальная температура отжига составляет 1100-1200°C.

Типичные значения магнитной проницаемости для разных марок трансформаторной стали

Магнитная проницаемость существенно различается для разных марок электротехнической стали. Какие значения характерны для наиболее распространенных марок?

Марка стали	Максимальная магнитная проницаемость
3408 (изотропная)	5000-7000
3409 (изотропная)	7000-10000
3404 (анизотропная)	30000-40000
3405 (анизотропная)	40000-50000

Как видно, анизотропные стали имеют значительно более высокую магнитную проницаемость по сравнению с изотропными. Это обеспечивает их преимущества при использовании в трансформаторах.

Методы измерения магнитной проницаемости трансформаторного железа

Для определения магнитной проницаемости электротехнической стали применяют различные методы. Какие из них наиболее распространены?

• Баллистический метод
• Мостовой метод
• Ваттметровый метод
• Феррометрический метод

Наиболее точным считается баллистический метод, основанный на измерении магнитного потока с помощью баллистического гальванометра. Однако он довольно трудоемкий.

На практике часто применяют более простой ваттметровый метод, позволяющий определять магнитные характеристики по измерению потерь в стали.

Зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля

Магнитная проницаемость трансформаторного железа не является постоянной величиной. Как она меняется при увеличении напряженности магнитного поля?

Типичная зависимость выглядит следующим образом:

1. При слабых полях магнитная проницаемость низкая (начальная проницаемость)
2. С ростом поля проницаемость быстро увеличивается
3. Достигает максимума в средних полях
4. При сильных полях снова уменьшается из-за насыщения

Важно учитывать эту нелинейную зависимость при расчете и проектировании трансформаторов. Рабочую точку обычно выбирают вблизи максимума магнитной проницаемости.

Влияние температуры на магнитную проницаемость трансформаторного железа

Температура оказывает заметное влияние на магнитные свойства электротехнической стали. Как меняется магнитная проницаемость при нагреве?

• До температуры Кюри (около 750°C) магнитная проницаемость медленно снижается
• При температуре Кюри происходит резкое падение магнитной проницаемости
• Выше точки Кюри материал становится парамагнетиком

В рабочем диапазоне температур трансформаторов (до 100-150°C) изменение магнитной проницаемости обычно не превышает 10-15%. Однако его необходимо учитывать при точных расчетах.

Сравнение магнитной проницаемости трансформаторного железа с другими материалами

Трансформаторное железо обладает очень высокой магнитной проницаемостью. Насколько она превосходит другие материалы?

Материал	Максимальная магнитная проницаемость
Трансформаторная сталь	5000-50000
Электротехническая сталь	3000-5000
Пермаллой	50000-100000
Аморфные сплавы	100000-1000000
Ферриты	1000-5000

Как видно, трансформаторное железо значительно превосходит по магнитной проницаемости большинство материалов. Лишь некоторые специальные магнитомягкие сплавы имеют более высокие значения.

Пути повышения магнитной проницаемости трансформаторного железа

Повышение магнитной проницаемости позволяет улучшить характеристики трансформаторов. Какие существуют способы увеличения этого параметра?

• Оптимизация химического состава (содержания кремния)
• Совершенствование технологии выплавки и разливки стали
• Улучшение структуры за счет термообработки
• Создание острой ребровой текстуры
• Уменьшение толщины листов
• Нанесение изоляционных покрытий

Применение комплекса этих мер позволило за последние десятилетия повысить магнитную проницаемость анизотропной стали с 30000-40000 до 50000-60000 и более.

Перспективы дальнейшего улучшения магнитных свойств трансформаторного железа

Несмотря на достигнутые успехи, работы по совершенствованию трансформаторного железа продолжаются. Какие направления исследований наиболее перспективны?

• Создание монокристаллических электротехнических сталей
• Разработка нанокристаллических магнитомягких сплавов
• Применение аморфных и нанокристаллических материалов
• Использование высокочистых сплавов Fe-Si
• Оптимизация микроструктуры и текстуры

Реализация этих подходов может позволить в перспективе повысить магнитную проницаемость до 100000-200000 и более. Это обеспечит дальнейшее улучшение характеристик трансформаторов.

Магнитная проницаемость трансформаторного железа

Все материалы и комплектующие приобретаются нами непосредственно у, на протяжении длительного времени проверенных местных производителей, тоесть в Германии. Марка стали, если не указано дополнительно, М6 с дополнительным отжигом после штамповки. Это, на сегодняшний день пока самое лучшее из штампованых пластин, производимых в Европе, который нам удалось найти. По запросу мы предоставляем информацию о ценах и типоразмерах не вошедших в таблицу, а также оптовых ценах и поставках! Сталь М6 0,35мм с дополнительным отжигом после штамповки и повышеннй магнитной проницаемостью. Чертежи и электротехнические характеристики на Ш-образное железо.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Электротехническая сталь или трансформаторное железо
• Магнитные и электротехнические стали и сплавы
• Трансформаторы малой мощности — Применяемые материалы
• Электротехническая сталь
• Энциклопедия по машиностроению XXL
• Трансформаторы малой мощности — Применяемые материалы
• Конструкции и характеристики магнитопроводов трансформаторов
• Сталь 10895 (Э12) купить

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как узнать магнитную проницаемость сердечника

Электротехническая сталь или трансформаторное железо

Добавлено КАКАЯ табличка!!! Название материала 2. Индукция насыщения, Тл Железо чистое 0,05 прим 10 4 2,15 Железо техническое 0,2 прим 80 2,15 Железо кремнистое 3 Si 40 8 2,0 Сталь мягкая 0,2 C 2,12 Пермаллой 78,5 Ni 4 1,08 Пермендюр 50 Co 2,45 Кобальт 99 Co 70 1,79 Никель 99 Ni 56 0,61 Феррит Ni — Zn 8 0,25 Добавлено Материал 2. Этот сплав производится и используется в промышленных масштабах.

Отечественной промышленностью выпускается сплав 5БДСР близкого химического состава. Сплав разработан в США в х годах. Индукция насыщения ,4 Тл. В России пермендюром называют сплав марки 49К2Ф. Может быть дополнительно легирован несколькими другими компонентами. Благодаря низкой магнитострикции сплав применяется в прецизионных магнито-механических устройствах и других устройствах, где требуется стабильность размеров в меняющемся магнитном поле.

Индукция насыщения порядка 1Тл до 2Тл Мю-металл англ. В России мю-металл относится к классу пермаллоев. Электротехнические стали наиболее дешевые материалы, имеющие большие индукции насыщения порядка 1, Железо-никелевые сплавы пермаллоя дороже стальных в раз, имеют меньшую индукцию насыщения, но позволяют получать высокочувствительные магнитные элементы за счет малой коэрцитивной силы и высокой начальной магнитной проницаемости. Железо-никелевые сплавы изготовляют в виде листов или лент.

Толщина ленты иногда достигает нескольких микрометров. Их широко применяют для изготовления магнитных головок в устройствах магнитной записи, где в процессе работы головка непрерывно трется о поверхность ленты. Ферриты — это неметаллические магнитные материалы твердые растворы , изготовленные из смеси оксидов железа с оксидами магния, меди, марганца, никеля и других металлов. Оксиды измельчают на маленькие куски и смешивают в определенной пропорции.

Готовые магнитопроводы серо-черного цвета имеют высокую твердость, но довольно хрупкие. Обмотки обычно наматывают без каркаса непосредственно на ферритовые магнитопроводы без дополнительной изоляции последних. Удельное электрическое сопротивление ферритов в миллионы раз больше чем у металлических ферромагнетиков, что практически устраняет вихревые токи. Это позволяет перемагничивать ферриты с частотой в сотни килогерц. Наиболее распространенные магниево-марганцевые ферриты марок ВТ 1.

Для магнитопроводов цифровых устройств широко применяют бифериты, есть ферриты с двумя металлами, например магниево-марганцевые или литий-натриевые ферриты, а также полифериты, которые являются твердыми растворами трех и более ферритов. Магнитно-твердые материалы. Важнейшими материалами для постоянных магнитов являются сплавы Fe-Ni-Al. Большую роль в образовании высококоэрцитивной состояния этих сплавов играет механизм дисперсионного твердения.

Сплавы Fe-Ni-Al без легирующих элементов не применяют из-за их сравнительно низких магнитных свойства. Наиболее распространенными являются сплавы, легированные медью и кобальтом. При этом рост магнитных характеристик происходит только в направлении действия поля, то есть материал становится магнитно-анизотропными.

Дальнейшее существенное повышение магнитных свойств сплавов Fe-Ni-Al- Co возможно созданием магнитов с макроструктурой в виде столбчатых кристаллов. Кристаллическую структуру получают в процессе особых условий охлаждения сплава. Приведем краткие рекомендации по выбору марок сплавов. Безкобальтовые сплавы ЮНД и др. Есть дешевые, их свойства относительно низкие. В тех случаях, когда система разомкнутая, применяют сплавы с наиболее высокой Н с, например титанистий сплав ЮНДК35Т5.

Сплавы с монокристаллической структурой ЮНДК35Т5АА и ЮНДК40Т8АА по сравнению со сплавами с направленной кристаллизацией имеют следующие преимущества: более высокие магнитные свойства за счет дальнейшего совершенствования структуры, наличие трех взаимно перпендикулярных направлений, в которых свойства оптимальны; лучшие механические свойства.

Основные недостатки сплавов Fe-Ni-Al- Co — плохие механические свойства высокие твердость и хрупкость , что значительно усложняет их механическую обработку. Магниты, которые получают методами порошковой металлургии, можно разделить на — металлокерамические, — металопластиковые и — оксидные. Для первых двух групп физические процессы образования высококоэрцитивного состояния зависят от тех же причин, что и для монолитных магнитов, для двух других групп необходимым условием получения высококоэрцитивных свойств является измельченный до определенной степени дисперсии состояние, которому соответствует однодоменная структура.

Металлокерамические магниты получают из металлических порошков прессованием их без связующего материала и спеканием при высокой температуре. По магнитным свойствам они лишь немного уступают литым магнитам, но дороже остальных. Металопластиковые магниты производят, как металлокерамические, из металлических порошков, но прессуют их вместе с изолирующей связкой и подвергают нагреву до невысокой температуры, необходимой для полимеризации связующего вещества.

По сравнению с отлитыми магнитами они имеют более низкие магнитные свойства, но имеют большое электрическое сопротивление, малую плотностью и относительно дешевы.

Среди оксидных магнитов практическое значение имеют магниты на основе ферритов бария и кобальта. Бариевые магниты. Промышленность выпускает две группы бариевых магнитов: изотропные БИ и анизотропные БА. Бариевые магниты по сравнению с отлитыми имеют очень большую коэрцитивная силу и малую остаточную индукцию.

Удельное электрическое сопротивление у бариевых магнитов в миллионы раз выше, чем у металлических материалов, что позволяет использовать бариевые магниты в магнитных цепях, которые подвергаются воздействию полей высокой частоты. Бариевые магниты не содержат дефицитных и дорогих материалов, они примерно в 10 раз дешевле чем магниты с ЮНДК К недостаткам бариевых магнитов следует отнести плохие механические свойства высокие хрупкость и твердость и, самое главное, большую зависимость магнитных свойств от температуры.

Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции ТК В у бариевых магнитов примерно в 10 раз больше, чем ТК B у литых магнитов. Что лучше — высокая проницаемость или низкая? Если использовать каскад с 0м выходным сопротивлением например с ООС , то чем выше индуктивность — тем меньше ток потерь ток который не трансформируется и идет в нагрузку, а ток, текущий через индуктивность, то есть мимо нагрузки на одинаковых частотах.

Независимо от Мю проницаемости индукция насыщения примерно одинакова обычно чем больше Мю, тем меньше индукция насыщения. Индуктивность пропорциональна квадрату кол-ва витков и Мю. При этом если используем транс как анодный, то индукция в трансформаторе с меньшим Мю будет в 2 раза меньше в 2 раза больше витков, зато в 4 раза меньше Мю.

Выходит, чем меньше Мю, тем дальше от насыщения при той-же индуктивности. При индуктивности в десятки Гн, емкость в единицы наноФарад — вполне реальна. Пусть 10Гн и 1нФ получим частоту всего 1. Видимо, спасает то, что емкость и индуктивность не локализованные, а распределенные.

А ничего. Посмотрим, как различается макс. В общем-то максимальная энергия ничем кроме естественных тепловых ограничений, не ограничена. Надо ограничиться индукцией насыщения. Пусть у нас всё линейно а это совсем не так!!! Хотя на первый нет — на нулевой взгляд кажется, что должно быть наоборот. Хостинг от uCoz.

Регистрация Вход Вы зашли как: Гость. Физика мягких магнитных материалов такова, что значение Bsat материалов, доступных на современном рынке, составляет примерно от 0,3T до 1,8T. В наиболее экзотичном имеющемся материале, каковым является сплав кобальта — железа — ванадия супермендюр , это значение достигает 2,2T. Более высокие значения не существуют. Технически чистое железо относится также к электротехническим сталям.

Оно является электротехническим магнитно-мягким материалом марки Э, ЭА, ЭАА и применяется для сердечников, полюсных наконечников, электромагнитов, пластин аккумуляторов. Технически чистое железо низкоуглеродистая электротехническая сталь содержит менее 0.

Получается прямым восстановлением чистых руд. Железо в чистом виде является магнитомягким материалом, магнитные свойства которого существенно зависят от содержания примесей. Среди элементарных ферромагнетиков железо обладает наибольшей индукцией насыщения около 2,2 Тл. Особо чистое железо, содержащее малое количество примесей получают двумя сложными способами: Электролитическое железо — путем электролиза раствора сернокислого или хлористого железа.

Прикрепления: Тематический каталог сайтов Доска объявлений Каталог изделий фирмы «Sonido» English version Карта сайта Поиск по сайту Связаться с администратором Сотрудничество Чертежи проектов. Страница 1 из 1 1. Магнитное поле и магнитные материалы. Дата: Среда, Попробую здесь собрать некоторые знания по поводу всяких формул, зависимостей, Дата: Четверг, Тестовый форум.

Магнитные и электротехнические стали и сплавы

Наибольшее применение в электротехнике получила листовая электротехническая сталь. Такие стали, в которые вводятся в малом количестве какие-либо вещества для улучшения их свойства, называются легированными. Кремний вводится в железо в виде ферросилиция сплав сислицида железа FeSi с железом и находится в нем в растворенном состоянии. Кремний реагирует с наиболее вредной для магнитных свойств железа примесью — кислородом, восстанавливая железо из его окислов FеО и образуя кремнезем SiO2, который переходит частично в шлак. Кремний также способствует выделению углерода из соединения Fе3С цементит с образованием графита.

Трансформаторные КИТ-ы, по желанию заказчика, комплектуются каркасами отжигом после штамповки и повышеннй магнитной проницаемостью.

Трансформаторы малой мощности — Применяемые материалы

Андреева в конце г. Гадфилда, подробное сообщение об этих работах опубликовано в г. В результате за период с по г. Задача освоения и внедрения в производство трансформаторной стали сгавится перед ВИМЗ. Работа ведется под руководством С. С, Штейн-берга, и с конца г. В г. Принципиально новой явилась технология изготовления анизотропной трансформаторной стали с ребровой текстурой. В каждом из них электромагнитные свойства стали с кубической текстурой аналогичны свойствам стали с ребровой текстурой в направлении прокатки. Элменом Канада.

Электротехническая сталь

Новосибирск, 13 февраля г. Скачать книгу -и : Сборник статей конференции. Клименко Ксения Александровна. E — mail : klimenko 22 rambler. В электроэнергетике актуальной является проблема получения достоверных данных от измерительных приборов.

Сплав железа с кремнием в промышленности использовали еще в прошлом веке см. Баррет, В.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Добавлено КАКАЯ табличка!!! Название материала 2. Индукция насыщения, Тл Железо чистое 0,05 прим 10 4 2,15 Железо техническое 0,2 прим 80 2,15 Железо кремнистое 3 Si 40 8 2,0 Сталь мягкая 0,2 C 2,12 Пермаллой 78,5 Ni 4 1,08 Пермендюр 50 Co 2,45 Кобальт 99 Co 70 1,79 Никель 99 Ni 56 0,61 Феррит Ni — Zn 8 0,25 Добавлено Материал 2. Этот сплав производится и используется в промышленных масштабах.

Трансформаторы малой мощности — Применяемые материалы

Электротехническая сталь. Электротехническая сталь, тонколистовая магнитомягкая сталь для магнитопроводов сердечников электротехнического оборудования трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, стабилизаторов, реле и т. К электротехническим сталям относятся кремнистая электротехническая сталь и чистое железо. Редактировать Кремнистая электротехническая сталь. Кремнистая электротехническая сталь является основным магнитомягким материалом массового потребления. По составу она представляет собой сплавы железа с 0. В зависимости от требуемого уровня магнитных свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. Введение кремния уменьшает потери на вихревые токи , так как увеличивает удельное сопротивление материала.

Сравнительные измерения зависимости магнитной проницаемости от магнитной индукции сердечников трансформаторного железа M6 EI и.

Конструкции и характеристики магнитопроводов трансформаторов

Влияние упругих напряжений на доменную структуру и магнитные свойства железо-кремнистых сплавов. Влияние электроизоляционных покрытий на доменную структуру и магнитные свойства трансформаторной стали. Остаточные макронапряжения, создаваемые электроизоляционными покрытиями в трансформаторном железе. Способ и устройство для измерения продольных деформаций, создаваемых электроизоляционными покрытиями в листовом прокате.

Сталь 10895 (Э12) купить

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить начальную магнитную проницаемость ферритового кольца.

Намагничивание стали. Магнитная проницаемость. Для усиления магнитного поля и придания ему определенной формы в различных электрических машинах и аппаратах широко применяют ферромагнитные материалы: железо, кобальт, никель и их сплавы — сталь и др. Если ферромагнитный материал поместить в катушку и пропустить по ее виткам электрический ток, то под воздействием магнитного поля, созданного током, материал намагнитится. Это значит, что в материале образуется собственное магнитное поле, полученное в результате сложения магнитных полей магнитных моментов отдельных атомов. Изменение силы тока в катушке приводит к изменению напряженности ее магнитного поля H , что вызывает изменение магнитной индукции В в сердечнике этой катушки.

Форум А.

Магнитнотвердые стали и сплавы. Эти стали и сплавы, применяемые для изготовления постоянных магнитов, должны иметь большую устойчивую Коэрцитивную силу. Такими материалами являются высокоуглеродистые стали, легированные стали и специальные сплавы, химический состав и магнитные свойства которых. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми прокаливаются значительно глубже, поэтому из них изготавливают более крупные магниты. Магнитные свойства этих сталей такие же, как и углеродистых; хромокобальтовые стали имеют более высокие магнитные свойства. Специальные магнитные сплавы имеют очень высокие магнитные свойства, что позволяет изготовлять из них магниты небольшого размера, но большой мощности.

Магнитомягкий ферромагнитный материал. Имеет улучшенные ферромагнитные свойства для применения в знакопеременных магнитных полях. В зависимости от требуемых свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния.

Трансформаторное железо (электротехническая сталь)

Трансформаторное железо (электротехническая сталь)

• Обновлено 10 октября 2020 г.

Одна из разновидностей черного металла — электротехническая сталь (или трансформаторное железо), обладающая улучшенными электромагнитными характеристиками. Добиться лучших показателей можно исключительно внедрением в состав компонента кремния, содержание последнего может варьироваться в пределах 0,8-4,8%, в зависимости от марки, наименования сплава. Такое название, железо, получило в результате специфики применения (данную электротехническую сталь содержат в себе трансформаторы разных типов).

Свойства кремния в составе

Основным отличием данного типа сплава, является кремний в составе, однако, легирование осуществляется не чистым элементом, а ферросилицием. Благодаря этому, происходит выведение из структуры металла кислорода, оказывающего наиболее негативное влияние на магнитные свойства железа. В конечном счете, имеет место восстановление железа из отдельных окислов, оксид кремния частично переходит в указанном состоянии в шлак. Это достаточно важный эффект, которым обладает трансформаторное железо, чем оно выделяется среди прочих наименований структур.

Отмечается и второй положительный эффект от внедрения в трансформаторное железо кремния. В результате такого действия, из металла будет выделяться непосредственно цеменит, который вполне легко заменяется графитом, образующимся в процессе. Как оксид железа, так и цеменит, способны увеличивать коэрцитивные силы в металле, что в будущем приводит к увеличению количества гистерезисных потерь. Если концентрация кремния превышает показатель в 4%, то наблюдается некоторое внимание общих потерь, выделенных и вихревые токи. Данное обстоятельство вызвано общим повышением электрического сопротивления данного типа стали в сравнении с отдельными марками, для которых легирование кремнием не было проведено. 

Химический состав трансформаторного железа

Наличие кремния в повышенном количестве будет способствовать тому, что снижается общий удельный вес оксидов железа. Вместе с тем (и это показали практические исследования структуры металла), имеет место и некоторый рост индукции насыщения Bs данного состава железа. Если увеличить процентное содержание кремния на уровень порядка 6,4%, то в трансформаторном железе индукция насыщения будет отмечена с максимальной величиной. Однако, стоит указать следующие характерные особенности состава:

• По химическому составу, электротехническая стать остается металлом легированной группы, содержание кремния в котором установлено не более чем 4,8%;
• При росте самой концентрации Si, наблюдаются некоторые ухудшения механических характеристик, сильно страдает показатель хрупкости, чего нельзя допустить, в противном случае, при чрезмерном добавлении данного элемента, сталь будет просто непригодной к эксплуатации в составе различного оборудования;
• Наряду с кремнием, для увеличения прочности добавляют также незначительное количество алюминия, уровень которого составляет в пределах 0,5%, не более, что указывается в наименовании структуры металла.

Собственно, по критериям химического состава, данный вид железа можно условно подразделить на две отдельные группы – динамную и трансформаторную.

 

 

Отнесение конкретной марки сплава к одной из этих категорий зависит от того, имеет ли место содержание отдельных легирующих примесей и насколько большим является их количество. В отношении динамной стали отмечается, что количество кремния установлено на уровне не более 0,8-2,5%, в то же самое время, чистое трансформаторное железо уже включает в себя в среднем порядка 3,0-4,5%, что также влияет на срок службы и особенности эксплуатации конкретного оборудования. 

Отличительные особенности изотропной и анизатропной сталей

Опираясь на сказанное выше, стоит отметить, характеристики самого легированного соединения железа слишком прямо зависят от процентного содержания кремния в структуре сплава.

Вторым же фактором является непосредственно внутренняя структура, образование которой имеет место в рамках производственного процесса. Важно отметить, как холоднокатаная, так и горячекатаная стали имеют различные по размеру ячейки. Для тех металлов, которые имеют крупнокриссталическую решетку, отмечается большая магнитная проницаемость, но значительно меньший показатель коэрцитивной силы (относительно групп металлов, имеющих мелкокристаллическую решетку). Размер зерна варьируется посредством применения в процессе производства термической и механической обработки.

Учитываются следующие особенности производства:

• Проведенный отжиг стали будет способствовать последующему понижению показателей внутреннего напряжения в металле. Данное обстоятельство будет приводить к тому, что количество кристаллов, которые образуют его структуру, будет неизменно возрастать;
• В свою очередь, горячая прокатка стали не может создать достаточно устойчивую ориентацию отдельных зерен внутри самого металла, она остается хаотичной;
• Согласно исследованиям механических характеристик данной изотропной стали, она не может создавать устойчивую ориентацию отдельных зерен внутри металла, в результате чего, она остается хаотичной. В конечном счете, сталь может характеризоваться независимостью своих магнитных свойств от направления движения частиц.

Если попробовать использовать технологию повторной холодной прокатки стали, то можно добиться определенной текстурованной структуры, с четко выраженной пространственной ориентацией кристаллических элементов в трансформаторном железе. В конечном счете это позволит гарантировать получение анизотропной стали, в рамках которой ребра решетки всех кристаллов установлены непосредственно в направлении последующее прокатки. Если попробовать расположить саму анизотропную сеть в строго правильном направлении, достигается высокая магнитная проницаемость, вместе с тем понижается и показатель коэрцитивной силы.

Само по себе производство данного сплава налажено в виде своеобразного листового проката, который предусматривает ширину одной полосы в пределах 240-1000 мм. Также, данный металл выпускается отдельными листами или же рулонами, длина которых может существенно варьироваться, в пределах 720-2000 мм. Отличается в данном случае и толщина листа, которая может начинаться с показателя в 0,05 мм и заканчиваться значением в 1,0 миллиметр. Лист очень тонкий, при его транспортировке обеспечиваются все необходимые меры предосторожности. Показатели толщины позволят выбрать оптимальное значение для конкретного случая эксплуатации. Помимо прочего, классификация всех электротехнических сталей предусматривает наличие отдельных типов – сортовой и резанной ленты.

Форма трансформаторного железа

Рассматривая структуру трансформатора, можно отметить наличие множества пластин, которые носят вид букв «Е» или «Ш» (в перевернутом виде). Как раз эти пластины и изготавливаются из того самого трансформаторного железа, их можно было видеть в огромном количестве разбросанным по дворам. Появлялись такие элементы после разбора и ремонта трансформаторов, сердцевина которых просто была невостребованной.

Выделяют четыре отдельные маркировки трансформаторного железа, которые проставляются в виде отдельных цифр на пластине. К примеру, первая цифра устанавливает состояние структуры металла, соответствующий класс его прокатки. Вторая цифра отображает уже процентное соотношение количества Si, которое входит в сплавжелеза, третья позволяет определить сами электромагнитные характеристики, которые присущи данному материалу. Последние цифры в маркировке позволяют увидеть количественное значение всех указанных выше характеристик, особенное значение уделяется показателям из третьего пункта.

Важно четко понимать, какие именно характеристики требуется принимать к сведению, чтобы не ошибиться в своем выборе.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Ещё статьи по теме:

Насыщение ферритового сердечника — торроидального и Ш-образного. Онлайн калькуляторы.

Итак, мы решили поразвлечься и всерьёз сваять что-нибудь стоящее своими руками, как то: индуктивный фильтр для блока питания, дроссель для усилительного каскада, выходной трансформатор для однотактного УНЧ, или фиг его знает — чего ещё похуже…
Что объединяет этих жертв нашего волеизъявления?
Каждое из перечисленных моточных изделий содержит магнитомягкий магнитопровод, и через каждое из них протекает постоянный ток. И если к переменному току, даже значительных величин, магнитопровод относится сдержанно-положительно, то к постоянке питает явную антипатию и может резко войти в насыщение от её переизбытка.
При насыщении сердечника его относительная магнитная проницаемость резко уменьшается, что влечёт за собой пропорциональное уменьшение индуктивности изделия.

На этой странице порассуждаем о тороидальных магнитопроводах из ферритов, распылённого железа, электротехнической стали и их способности противостоять постоянному току.

Для наглядности рассмотрим график зависимости B от H, называемый петлёй гистерезиса, для распространённого, где-то даже народного, феррита марки N87 фирмы EPCOS.

Здесь:
H — напряжённость магнитного поля, а
B — магнитная индукция в сердечнике.

Зависимость приведена при температуре изделия +25 гр.С.

Интересующие нас параметры из datasheet-а производителя:

Начальная магнитная проницаемость —
µ = 2200,
Магнитная индукция насыщения при H=1200 А/м  —  Bнас = 0,490 Т.

Если внимательно присмотреться к графику, то легко заметить, что в области малых и средних индукций зависимость практически линейна и её наклон примерно равен µ. Именно на этот участок в большинстве случаев и должен приходиться диапазон рабочих индукций.
При дальнейшем повышении напря- жённости магнитного поля магнитная проницаемость начинает быстро падать, пока не наступает момент, при котором дальнейший рост магнитной индукции в сердечнике стопорится на определённой величине. В спецификациях это величина приводится, как значение магнитной индукции насыщения — Bнас, или Bs, т.е. величина, при которой значение магнитной проницаемости падает до неприлично малых значений.

Так что давайте без лишних прелюдий и телодвижений сделаем фундаментальный вывод — для нормальной работы катушки, намотанной на магнитопроводе, рабочие значения магнитной индукция в сердечнике не должны превышать величину 0,75 — 0,8 от значения справочной характеристики Bнас (Bs).

Переходим к незамысловатым формулам!

Магнитная индукция в сердечнике равна:
B = µ×µ₀×n×I/l, где:
µ — магнитная проницаемость сердечника,
µ₀ = 4π×10^-7 (Гн/м) — физическая константа, называемая магнитной постоянной,
n — количество витков обмотки,
I — ток в обмотке,
l — средняя длина магнитного контура.

Поскольку рабочий режим магнитопровода мы выбираем в линейной области петли гестерезиса, то в качестве значения µ можно использовать паспортную характеристику начальной магнитной проницаемости сердечника.

Теперь можно рисовать калькулятор для расчёта магнитной индукции в катушке с учетом выбранного типа сердечника и конкретного количества витков обмотки.

Для удобства восприятия, помещу сюда и значение индуктивности полученного моточного изделия. Формулы для вычислений этого параметра выглядят следующим образом:
L=0,0002×µ×h×n²×ln(D_внешн/D_внутр)   при соблюдении условия  D_внешн/D_внутр>1,75,
L=0,0004×µ×h×n²×(D_внешн-D_внутр)/(D_внешн+D_внутр)   при  D_внешн/D_внутр

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В КАТУШКЕ С ТОРОИДАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ.

Магнитная проницаемость сердечника
Количество витков обмотки
Ток обмотки (мА)
Внешний диаметр сердечника (мм)
Внутренний диаметр сердечника (мм)
Высота сердечника (мм)
Магнитная индукция (Тл)
Индуктивность катушки (мкГн)
Длина провода обмотки (м)

Увы, но значительных токов через катушки на ферритовых кольцах, или торах из трансформаторной стали нам пропустить не удастся — нужны танцы с бубнами в виде немагнитных воздушных зазоров.
Другое дело — сердечники из распылённого железа, представляющие собой магнитопровод с немагнитными зазорами, технологически распределёнными по всему объёму магнитопровода. Их очевидный плюс — высокая индукция насыщения, минус — малые величины магнитной проницаемости.

В связи с этим, в некоторых случаях (в основном на низких частотах) предпочтительным является использование именно сердечников из ферритов (или железа) с пропилом для создания малого воздушного зазора. Данная мера позволяет в значительной мере увеличить величину допустимых токов через катушку без ввода магнитопровода в режим насыщения. Длина этого воздушного зазора позволяет регулировать как величину максимально-допустимой напряжённости магнитного поля в сердечнике, так и параметр изменившейся магнитной проницаемости, называемой эквивалентной магнитной проницаемостью сердечника с зазором — µ_эф. Значение этого параметра вычисляется по формуле:
µ_эф = µ/(1+l_з×µ/l), где:
µ — начальная магнитная проницаемость сердечника,
l — средняя длина магнитного контура,
l_з — длина воздушного зазора (толщина пропила).

Давайте посчитаем этот параметр.

РАСЧЁТ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ СЕРДЕЧНИКА С ЗАЗОРОМ.

Таблица даёт приблизительную, но, в большинстве своём, приемлемую точность расчёта при величинах длины воздушного зазора 0,2-2 мм.

Для Ш-образных сердечников в качестве внутреннего и внешнего диаметров следует вводить справочную характеристику длины магнитного контура le.

Определив ниже магнитную проницаемость сердечника с зазором, следует ввести это значение в предыдущий калькулятор и заново произвести вычисления магнитной индукции и индуктивности катушки.

Начальная магнитная проницаемость сердечника
Внешний диаметр сердечника (мм)
Внутренний диаметр сердечника (мм)
Длина воздушного зазора (мм)
Эквивалентная магнитная проницаемость

Для наглядности приведу два графика петли гистерезиса Ш-образного ферритового сердечника марки N87 без немагнитного воздушного зазора и с зазором около 1 мм. Феррит ETD 59/31/22, достаточно крупный, с средней длиной магнитного контура le = 139 мм.
Механизмы влияния зазора у Ш-образных и тороидальных сердечников абсолютно идентичны.

Эквивалентная магнитная проницаемость сердечника с зазором уменьшилась и составила величину 160 единиц. Соответственно, уменьшился и наклон петли, позволяя сердечнику работать при гораздо больших значениях напряжённости магнитного поля вдали от области магнитной индукции насыщения сердечника.
А учитывая то, что значение напряжённости H прямо пропорционально, протекающему через катушку току, можно с уверенностью сказать, что область безопасных индукций теперь соответствует более чем на порядок большим токам в обмотке.

Линейная область петли гистерезиса также заметно увеличилась, что позволяет увеличить максимальные рабочие значения магнитной индукция в сердечнике вплоть до 0,85-0,9 от значения справочной характеристики Bнас (Bs).

А как измерить область рабочих токов через катушку, при которых не происходит насыщения сердечника, рассмотрим на следующей странице.

 

Руководство по трансформаторам — Transformer Magnetics

---

---

1. Введение

Слово «трансформатор» имеет разные значения в разных областях.

Например, в одном учебном пособии по физике в колледже трансформатор определяется как «устройство используется для изменения переменной разности потенциалов от одного значения к другому». В руководстве по промышленной электронике говорится, что «любые две катушки, расположенные в таким образом, чтобы они имели взаимную индуктивность по отношению друг к другу, может быть называется трансформатором.» Недавний учебник для средней школы по электричеству относится к трансформатору как к устройству, «имеющему первичную и вторичную обмотку». с общим многослойным железным сердечником». Наконец, радиоучебник определяет трансформатор как устройство, в котором «две или более катушки расположены так, что энергия может передаваться от одной цепи к другой с помощью электромагнитных индукции». Из этих определений последнее является наиболее общим и исчерпывающим9.0007

Принимая это определение, логично разделить трансформаторы на типы, каждая классификация основана на применении. Радиоинженер думает о трансформаторах с точки зрения типов с воздушным сердечником или порошковым железом. Он часто намеренно размещает две катушки, так что лишь небольшая часть магнитного поля, создаваемого одной катушка проходит через другую. Эти катушки являются слабосвязанными. Энергетик занимается только трансформаторами с железным сердечником, так как его интерес заключается в получении очень высокая степень сцепления. Он хотел бы, чтобы все магнитные линии создается током в одной катушке, связанной со второй катушкой. С другой С другой стороны, инженер, интересующийся общей электроникой, имеет дело со всеми типами трансформаторы — от слабосвязанных типов с воздушным сердечником до различных степеней связи в трансформаторах промежуточной частоты (i-f) с силовыми трансформаторами с почти 100% сцеплением.

Теоретически степень связи или тот факт, что один трансформатор железный сердечник, в то время как другой имеет воздушное ядро, не имеет большого значения в математической лечение. К ним применимы одни и те же фундаментальные математические законы. Тем не менее, было обнаружено, что определенные методы подхода более подходят для одного случае, чем другой. Поэтому мы будем отделять трансформаторы с железным сердечником от трансформаторы без железного сердечника в нашей обработке. Поскольку мы начинаем с железного ядра типы, мы рассмотрим фундаментальные факты и уравнения, связанные с магнетизмом которые применимы к таким трансформаторам. [Для более подробного обсуждения магнетизма см. см. Расширенный магнетизм и электромагнетизм под редакцией Александра Шуре. John F. Rider Publisher, Inc., 1959. ]

2. Плотность потока и напряженность магнитного поля

Характеристики намагничивания трансформатор с железным сердечником должен быть проанализирован с точки зрения двух факторов, которые вызвать значительную путаницу-H, напряженность поля (или напряженность магнитного поля) и, B, плотность потока или магнитная индукция. Чтобы получить сначала качественный концепции, рассмотрим следующее. Когда магнитное вещество, такое как железо, помещается в магнитном поле железо намагничивается, потому что оно ферромагнитно в характере. В результате этого намагничивания количество линий индукции внутри него (плотность потока, обозначенная буквой B) больше, чем количество силовые линии (напряженность магнитного поля, обозначенная буквой H). Разница между B и H для каждого конкретного случая определяется характеристиками конкретного образец железа в магнитном поле.

Если железо сильно ферромагнитно, отношение между B и H будет большим. Если железо плохого магнитного качества из-за примесей, отношение B до H будет мало. Отсюда следует, что мы можем описать природу железа по утверждению: B » = H (1)

, в котором µ является константой для данного образца и называется его проницаемостью. Таким образом, в любом данном магнитном веществе имеется в µ раз больше линий индукции так как есть силовые линии. Таким образом, константа µ является символом, представляющим легкость, с которой материал может быть намагничен.

3. Обзор магнитных блоков

Хотя система измерения мкс (метр-килограмм-секунда) лучше к системе cgs (сантиметр-грамм-секунда) во многих важных аспектах, cgs Система встречается во многих современных учебниках и статьях. Поэтому мы просмотрите детали обеих систем и обсудите коэффициенты преобразования, которые разрешить переход из одной системы в другую.

Напряженность магнитного поля (Гн). Измеряется напряженность магнитного поля силой, действующей на единичный полюс, помещенный в поле. В системе СГС единицей напряженности магнитного поля является эрстед. Он определяется как интенсивность магнитного поля, в котором на единичный магнитный полюс действует сила я дин. В системе мкс единицей напряженности магнитного поля является ампер. оборот на метр. Этот блок основан на напряженности поля внутри соленоида. 2 97 веберов на амперметр (6)

4. Проницаемость свободного пространства

В системе СГС проницаемость свободного пространства (и очень близко к проницаемости воздуха при нормальном атмосферном давлении) принимают за единицу.

Это означает, что напряженность поля в одну эрстеду создает плотность потока в воздуха одного гаусса. Следовательно, уравнение (1) можно переписать как: B = µ.H (7)

По соглашению проницаемость свободного пространства обозначается символом u_o, поэтому: (8) 97 веберов на амперметр.

5. Относительная проницаемость

Часто удобно говорить об относительной проницаемости или соотношении проницаемость вещества для проницаемости свободного пространства. То есть:

и=и/и_о (9)

, в котором µ. — проницаемость вещества, а u_o — проницаемость свободного пространства. Поскольку оба выражения в правой части уравнения равны приведенная в тех же единицах, относительная проницаемость является чистым числом. Для немагнитных материалы, u_r приближается к единице; для ферромагнитных веществ часто выполняется до десятков тысяч. 9-7) 1 200

Обратите внимание, что «железные» сердечники трансформатора (действительно высококачественная кремнистая сталь или другие специальные сплавы, такие как Hypersil) имеют относительную проницаемость до 10000. Сплав, такой как пермаллой (78,5 % никеля и 21,5 % железа) в магнитном отношении характеризуется относительной магнитной проницаемостью из более чем 80 000 человек.

Рис. 1. Аппарат для получения координат при нормальной намагниченности изгиб.

6. Кривые намагничивания

Непостоянство проницаемости ферромагнитного материала легко видно из так называемой нормальной кривой намагничивания. Чтобы получить координаты для такой кривой определяется плотность потока B в магнитном материале для различных значений напряженности поля H. Как правило, магнитный материал для тестируется в виде замкнутого тороида в форме пончика (часто называемого кольцо) и намотанные с первичной и вторичной обмоткой (рис. 1).

Рис. 2. Кривая нормального намагничивания ферромагнитного материала.

При нажатии клавиши бросок тока в первичной обмотке вызывает вторичная ЭДС, вызывающая определенный бросок баллистического гальванометра. Начиная с ненамагниченного образца для каждой координаты, первичный ток постепенно увеличивается (реостатом) и для каждого значения отмечается ход тока.

Можно показать, что напряженность поля H внутри образца пропорциональна к первичному току, а плотность потока пропорциональна гальванометру бросать. Нормальная кривая намагничивания затем получается путем нанесения этих точек на график: как показано на рис. 2. 92. Дальше проходимость падает резко, затем постепенно уменьшается при более высоких значениях напряженности поля. В качестве напряженность поля превышает 25 000 ампер-витков/метр (не показано на графике) образец приближается к насыщению, состоянию, в котором увеличение H не приводит к соответствующему увеличению B. На рис. 3 показана кривая зависимости плотности потока от напряженности поля, необходимой для изменения намагниченности материала между двумя значениями плотности потока B1 и B2. Кривая этого вид известен как петля гистерезиса. Обратное поле, необходимое для уменьшения плотность потока к нулю, называется коэрцитивной силой. Оставшаяся плотность потока в материале, когда положительное намагничивающее поле становится равным нулю (Br), называется остаточная плотность потока.

Рис. 3. Петля гистерезиса.

Сохраняющая способность магнитного вещества определяется как остаточная плотность потока после воздействия на него насыщающего поля. Материалы с высокой сохраняющей способностью называются магнитотвердыми и пригодны для использования в качестве постоянных магнитов.

Если сохраняющая способность низкая, материал является магнитно-мягким и пригоден для использования. в качестве основного материала в дросселях и трансформаторах.

7. Потери в сердечнике

При работе любого устройства со стальным сердечником потери в сердечнике возникают двумя путями. Основной потери в значительной степени ответственны за снижение эффективности индуктивной таких как трансформатор или дроссель, и важно, чтобы они были минимальными.

Когда переменный ток проходит через обмотки первичной обмотки трансформатора, при каждом изменении направления тока магнитные домены в материале сердечника должны переориентироваться. Во время этих инверсий тока плотность потока следует характеристика петли гистерезиса конкретного сердечника. Поскольку домены предлагают оппозицию переориентации, энергию, которая не проявляется во вторичном цепь расходуется в основном веществе. Эта потеря энергии известна как гистерезис. потеря.

Когда материал сердцевины мягкий, его удерживающая способность мала. Аналогично, принудительное сила, необходимая для возврата плотности потока к нулю, невелика. Оба эти Эффекты приводят к уменьшению площади, заключенной в петлю гистерезиса. Если бы площадь контура можно было уменьшить до нуля, потери на гистерезис были бы исчезают, так как исчезают и остаточная плотность потока, и коэрцитивная сила. Анализ показал, что фактическое значение потерь на гистерезис прямо пропорциональна площади петли.

Рис. 4. Многослойный сердечник ограничивает поток вихревых токов, разрывая электрическая цепь под прямым углом к ​​изменяющемуся магнитному полю.

Когда устройства с железным сердечником работают нормально, потери на гистерезис одинаковы для каждый цикл переменного тока, независимо от его частоты. Таким образом, с увеличением частоты в той же пропорции растут гистерезисные потери. Таким образом, чтобы сохранить гистерезис потери на низком уровне, материал сердечника должен быть достаточно мягким, чтобы имеют небольшую площадь контура и частота должна быть относительно низкой. При 60 Гц, потери в обычных трансформаторных «железных» сердечниках сносно малы; но при частоте 400 Гц они могут увеличиваться до такой степени, что работа прекращается. достижимый. Именно по этой причине в 400 используются специальные материалы сердечника. оборудование Гц. Разработка специальных сплавов сердечника, таких как HYPERSIL, сделала многое для решения проблемы потерь в сердечнике на высоких частотах. Проницаемость HYPERSIL примерно на треть выше, чем у обычных кремнистых сталей. при сопоставимых плотностях потока. 92 R мощность потребляется в основном, где он не может отображаться как полезный выход во вторичном схема. Вихревые токи текут под прямым углом к ​​изменяющемуся потоку, так как максимум ЭДС всегда индуцируется в проводнике перпендикулярно направлению поле. Использование тонкослойного материала сердцевины (каждая пластина изолирована электрически от соседнего шеллаком, лаком или оксидной окалиной) может снизить потери на вихревые токи до достаточно низкого значения. Потому что индуцированный токи в сердечнике текут под прямым углом к ​​полю, слои всегда ориентированы параллельно полю, как показано на рис. 4.

Как теоретические, так и практические соображения позволяют нам разработать уравнение посредством чего можно рассчитать потери на вихревые токи в ваттах.

f2B2t Потери= k -R— (10)

, где f = частота переменного тока в обмотке катушки, B = плотность потока переменного тока, t = сердечник толщина ламинирования, R = удельное сопротивление материала сердцевины и k = пропорциональность константа, зависящая от единиц, используемых в уравнении. Из уравнения (10) , видно, что потери на вихревые токи в данном трансформаторе прямо пропорциональна квадрату частоты, квадрату плотности потока переменного тока, и среднюю толщину каждого слоя; и обратно пропорциональны к удельному сопротивлению материала сердечника. 92 потери в первичном проводе) и потери в сердечнике.

Первичное сопротивление затем определяется с помощью омметра и первичного тока. измерял амперметром. Сумма потерь на гистерезис и вихревые токи разница между потерями, полученными с помощью ваттметра и рассчитанные потери меди.

Для индивидуального определения гистерезиса и потерь на вихревые токи мощность должен быть доступен источник, напряжение и частота которого являются переменными. процедура следующая:

А. Сумма потерь в сердечнике получается по описанной выше методике, но трансформатор должен быть нагружен до его номинального вторичного тока, так что плотность потока в сердечнике указана производителем.

B. Потери в сердечнике на нескольких более низких частотах, но при той же плотности потока затем определяется. Плотность потока можно поддерживать на постоянном уровне, уменьшая приложенное напряжение в той же пропорции, в которой частота уменьшенный. Поскольку плотность потока обратно пропорциональна частоте приложенной ЭДС, уменьшая напряжение ступенчато с уменьшением частоты обеспечивает равномерную плотность потока на протяжении всего испытания.

C. Затем наносят потери в сердечнике за цикл в зависимости от частоты, при этом потери в сердечнике обрабатывается как зависимая переменная и откладывается по оси Y графика.

D. Следующим шагом является экстраполяция кривой на нулевую частоту. Ядро потери за цикл при нулевой частоте — это гистерезисные потери за цикл для конкретного значение B сохраняется во время измерения. Потери на вихревые токи исчезают при нулевой частоты, так как без переменного магнитного поля не может быть индукции. поле. С другой стороны, остаточный поток и коэрцитивная сила все еще существуют, поэтому что гистерезисные потери при нулевой частоте имеют вполне определенный смысл.

E. Затем получают гистерезисные потери при нормальной рабочей частоте. от произведения гистерезисных потерь за цикл и частоты нормально использовал.

F. Наконец, потери на вихревые токи определяются путем вычитания гистерезиса потери на нормальной рабочей частоте из полученных общих потерь в сердечнике на этапе А.

G. Формы тока и напряжения в трансформаторе

Праймериз В хорошо продуманном трансформатора, можно заметить, что, хотя приложенное напряжение может быть идеально синусоидальный, первичный ток (вторичный без нагрузки) далек от синусоидальный по форме. Это происходит из-за эффектов гистерезисных потерь.

Рассмотрение первичной обмотки трансформатора как последовательно включенной индуктивности с генератором переменного тока мы можем вывести соотношение, данное в уравнении (11). eu – напряжение генератора, R – сопротивление обмотки, icf, – ток возбуждения в индуктивности, е — противоЭДС, развиваемая в катушка.

e, = Rief,+ e1 (II) Индуцированное напряжение может быть расширено, однако, где N — число витков индуктивности, а dcf>/dt — скорость потока. изменение строк в секунду. 98 х дт (12)

Если трансформатор хорошо сконструирован, его первичное сопротивление будет довольно мало, а индуктивное сопротивление достаточно велико, чтобы поддерживать индуцированный ток id> совсем маленький. Произведение Ri¢ обычно намного меньше входного напряжение генератора e0

Это означает, что индуцированное напряжение e1 будет почти таким же, как приложенное Напряжение. Следовательно, если e0 является синусоидальным, e1 будет очень близко приближаться к форму синусоиды.

Рис. 5. Осциллограмма тока возбуждения

В первичной обмотке правильно спроектированного трансформатора.

Из уравнения (12) мы видим, что форма волны переменного магнитного потока в ядре также почти синусоидальна, так как они прямо пропорциональны. Однако форма петли гистерезиса препятствует возникновению синусоидального потока. создается синусоидальным током. Следовательно, ток возбуждения не синусоидальный, но имеет форму, подобную показанной на рис. 5. Этот ток содержит составляющую то есть в фазе с наведенным напряжением и составляющая, которая отстает индуцированное напряжение на 90°. Синфазную составляющую тока обычно называют to как ток потерь в сердечнике; противофазная составляющая известна как намагничивающая Текущий.

10. Экранирование трансформатора

Экран трансформатора часто необходим для ограничения магнитного поля заданной области пространства или для предотвращения ощущения воздействия поля в какой-то другой области. Блуждающие магнитные поля вызывают гудение в звуковом оборудовании, создавать обратную связь и нестабильность в высокочастотных устройствах, а в противном случае давать привести к нежелательным эффектам сопряжения.

D-c и низкочастотные поля лучше всего отводятся защитным материалом из металлов с высокой проницаемостью. Готовый экран должен образовывать непрерывный магнитный путь для отводимого потока.

Для этой ситуации индуктивность данной обмотки будет увеличена, т.к. экран представляет собой путь потока с более низкой проницаемостью, чем воздух, который он заменяет. Это особенно верно для высокочастотных катушек с воздушным сердечником, которые имеют мало индуктивность в первую очередь.

В диапазонах промежуточных частот (i-f) и радиочастот (r-f) наиболее эффективное магнитное поле состоит из хорошего электрического проводника, такого как медь или алюминий. Переменный магнитный поток, проходящий в металл, вызывает вихревые движения. токи, которые, в свою очередь, вызывают магнитный поток, противодействующий входящему поток (закон Ленца). Таким образом, ограничивающее действие в этом случае возникает из-за противодействующие силовые воздействия, а не новые пути, создаваемые магнитным экраном. материал. Вихретоковый экран должен быть тщательно притерт и припаян (или сварные) в конструкции, чтобы свести к минимуму общее электрическое сопротивление. Алюминиевый или медный экран оказывает обратное влияние на индуктивность. Это приводит индуктивность уменьшается из-за уменьшения проницаемости пути обеспечивается щитом.

Электростатическое экранирование обычно менее критично, чем магнитное экранирование. Любой металл, даже с открытой сеткой, будет, если его тщательно заземлить, вообще обеспечивают адекватную электростатическую защиту. Когда отдельные обмотки трансформатора должны быть экранированы друг от друга, достаточно обернуть одним слоем фольги вокруг внешней стороны самой внутренней обмотки и заземлите ее в одном месте. обертку необходимо разрезать так, чтобы не было нахлеста, так как нахлест привести к короткому замыканию.

Рис. 6. Экран Фарадея уменьшает емкостную связь между обмотками трансформатора.

Часто встречается между обмотками антенной системы с индуктивной связью. это особый тип щита, известный как щит Фарадея. Так как гармоники излучается (или принимается) в основном за счет емкостной связи между катушкой антенны и резонансный контур, минимизация гармонических эффектов может быть достигнута установив связь так, чтобы она была полностью индуктивной. (См. рис. 6.) А Экран Фарадея должен быть сконструирован таким образом, чтобы не было полных электрических помех. пути, по которым могут протекать вихревые токи. Типичный подход к проблеме показана на рис. 6. Неизолированные проволоки, расположенные на расстоянии их собственного диаметра друг от друга, зацементированы. к листу полистирола параллельными рядами. Затем они соединяются вместе электрически вдоль одного конца, припаяв их к шинному проводу.

Провод шины заземлен на общую землю системы только с одной стороны.

11. ВИКТОРИНА

1. Тщательно опишите разницу между плотностью потока и напряженностью магнитного поля.

2. Дайте определение магнитной проницаемости через плотность потока и напряженность магнитного поля.

3. Просмотрите значения следующих единиц, дав определения каждой из них и каталогизировав их. их в любой системе cgs или mks: (a) эрстед, (b) максвелл, (c) ампер-виток на метр, (d) гаусс, (e) вебер и (e) веберы на квадратный метр 97 веберов на амперметр?

7. Какова относительная магнитная проницаемость образца магнитного материала в плотность потока 6 веберов на квадратный метр создается напряженностью поля 2000 ампер-витков/метр?

8. Что понимается под коэрцитивной силой в петле гистерезиса?

9. Назовите и опишите источник потерь в сердечнике трансформаторов.

10. Опишите метод определения общих потерь в сердечнике. Развернуть это описание для определения отдельных потерь на гистерезис и вихревых токов.

---

См. также:

Руководство по промышленным силовым трансформаторам

ТРАНСФОРМАТОРЫ : Основные принципы Промышленные трансформаторы

Магнитная проницаемость — определение, формула, единицы измерения, типы

Магнитная проницаемость — это способность материала намагничиваться, которая позволяет магнитной силовой линии проходить через него. Другими словами, магнитная проницаемость поддерживает формирование магнитного поля. Магнитная проницаемость материала определяет количество магнитного потока, проходящего через него. Обозначается греческой буквой 9.0005 мкм.

Определение магнитной проницаемости

Магнитная проницаемость определяется как отношение плотности магнитного потока к напряженности магнитного поля. Ее также называют проницаемостью среды

. Это скалярная величина, имеющая только величину. Магнитная проницаемость материала показывает степень проникновения магнитного поля через материал. Материал, который сильно поддерживает магнитные силовые линии, обладает большей магнитной проницаемостью. Другими словами, материал с более высокой проницаемостью имеет меньшую проводимость для магнитных силовых линий.

Магнитная проницаемость мягкого железа намного выше, чем у воздуха. Мягкое железо быстро пропускает большую часть магнитной силы линий, потому что кольцо обеспечивает легкий путь к магнитным линиям. Таким образом, магнитная проницаемость пропорциональна количеству линий, проходящих через материал.

Проницаемость воздуха или вакуума очень плохая. Прохождение магнитного поля линий через воздух показано ниже. Воздух обеспечивает большее сопротивление магнитной силе линий. Поэтому воздухопроницаемость очень плохая.

Проницаемость воздуха, вакуума или свободного пространства равна 4π×10-7 Гн/м ≈ 12,57 🗙 10⁻⁷ Гн/м и представлена ​​μ ₀ .

Формула магнитной проницаемости

Формула магнитной проницаемости среды:

Формула проницаемость свободного пространства или воздуха или вакуума;

Единица магнитной проницаемости

Их единицей СИ является   Генри на метр (H/M) или ньютон на квадратный ампер (N-A ^-2 ).

Типы проницаемости

Различают следующие типы проницаемости;

Проницаемость свободного пространства

Проницаемость свободного пространства, воздуха или вакуума — это отношение напряженности магнитного поля в вакууме и намагничивающего поля. Он представлен;

μ ₀ =B ₀ /H

Отношение напряженности магнитного поля в вакууме и намагничивающего поля.

Проницаемость среды

Это отношение напряженности магнитного поля в среде и намагничивающего поля. Его формула;

μ = B/H

Относительная проницаемость  

Относительная проницаемость — это сравнение проницаемости среды по отношению к воздуху. Проницаемость воздуха составляет 4π×10 ^-7 Гн/м, что очень мало. Относительная проницаемость показывает, во сколько раз проницаемость среды по сравнению с проницаемостью воздуха.

Отношение проницаемости среды к проницаемости воздуха называется относительной проницаемостью. Это относительная величина, и поэтому она безразмерна.

Формула относительной проницаемости приведена ниже.

Из приведенной выше формулы относительная проницаемость воздуха и немагнитного материала равна единице.

Относительная магнитная проницаемость также может быть выражена через плотность магнитного поля материала и вакуума.

Проницаемость среды или материала:

Факторы, влияющие на магнитную проницаемость

Следующие факторы влияют на проницаемость.

1. Температура
2. Влажность
3. Характер Материала
4. В среде
5. Частота применяемого поля

Решающие проблемы с магнитной проницаемостью 665 906669 Выворот на магнитной проницаемости. При реверсировании во вторичной обмотке из 10 витков регистрируется изменение 8·10-3 Втб-витков. Кольцо имеет площадь поперечного сечения 2,5 × 10−4 м2 и длину 0,75 м ² . Предполагая равномерное распределение потока, определить значение проницаемости.

Скорость изменения потока, 2Φ N2= 8 x 10 ^-3 wb-витков
поток(Φ) = (8 X 10 ^-3 )/(2X10) Wb-витков
=4 X 10 ^-4 Вб-витков

B= Φ/A
= (4 x 10 ^-4 )/(2,5·10 ^-4 )
= 1,6 Втб/м 6 2 Напряженность магнитного поля (H)
H = NI/L
= (400 X 1,8)/0,75
= 960 Ат/м

Проницаемость (µ)
µ=µ ₀ µ 0087 µ _R = µ/µ ₀
= B/µ ₀ H
= 1,6/(4π × 10 ^-7 x960)
µ _{r ^{x960). трансформатор изготовлен из мягкого железа с относительной проницаемостью µr = 9000. Определить абсолютную проницаемость сердечника.}}

µ _R = 9000
µ ₀ = 4π × 10 ^-7 H/M

Абсолютная проницаемость сердечника трансформатора

µ = µ ₀ µ _R 2776 R 2776 R 2776 R 2776 R 2

µ = µ ₀ µ0087 µ = 4π×10 ^-7 X 9000
µ = 1,13×10 ^-2 Г/м

Читать дальше

физика — Для идеального трансформатора, где проницаемость железа равна бесконечности, почему ток возбуждения равен 0, если вторичная обмотка разомкнута?

Спросил 3 года, 7 месяцев назад

Изменено 3 года, 7 месяцев назад

Просмотрено 1к раз

\$\начало группы\$

Я прочитал этот вопрос Почему в идеальном трансформаторе ток возбуждения равен нулю? Однако я не совсем понимаю, откуда взялось его исходное уравнение для тока возбуждения. Может ли кто-нибудь провести меня шаг за шагом по процессу с более низкого уровня, начиная с момента подачи напряжения?

Моя интуиция подсказывает мне, что при подаче напряжения начинает течь ток, вызывая индуцированное магнитное поле в катушке. Однако, поскольку проницаемость бесконечна, это приведет к бесконечному полю B и бесконечному потоку (это, по-видимому, неверно, и я совершенно запутался) 9.0007

• трансформатор
• физика

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Моя интуиция подсказывает мне, что при подаче напряжения начинает течь ток, вызывая индуцированное магнитное поле в катушке. Однако, поскольку проницаемость бесконечна, это приведет к бесконечному полю B и бесконечному потоку (это, по-видимому, не так, и я совершенно запутался)

Интуиция и бесконечность несовместимы.

Поле = индуктивность x ток.

Если индуктивность бесконечна, то можно получить любое поле с нулевым током , так как \$0 \times \infty\$ не определено, это может быть любое действительное число.

Я инженер, поэтому я не знаю, что математики имеют в виду под бесконечностью, но что бы это ни было, оно не имеет отношения к реальной жизни. Инженеры обычно подразумевают это в терминах предела, поскольку что-то становится настолько большим, что его обратное значение становится незначительным.

Возвращаясь к поле = индуктивность x ток и игнорируя любые константы пропорциональности, скажем, мы получаем единичное поле с одним 1А и 1Гн. Если бы у нас было 10H, то нам нужно было бы всего 100 мА. При 100H нам нужно всего 10 мА. По мере того, как мы позволяем индуктивности становиться все больше и больше, требуемый ток становится все меньше и меньше. Он становится намного меньше, чем любой ток нагрузки, он становится меньше, чем все, что мы можем измерить.

Под бесконечной индуктивностью инженеры подразумевают, что ток, необходимый для создания в ней любого конечного поля, ничтожен для всех практических целей.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Бесконечное количество — это всего лишь привычка писать. У нас есть много физических отношений, где A/B=C. Один из них – закон Ома. В некоторых физических конструкциях обе величины А и С могут быть значимыми, но С всегда оказывается равным нулю, независимо от того, как мы задаем А. Очевидно, что-то отличается от случаев, когда С=А/В, где В имеет определенное числовое значение. В этих случаях мы обычно пишем, что B=infinite. Это не имеет никакого другого значения. Он начинается с основного предположения C=0.

В математике бесконечность не является числом. Он не может подчиняться обычным правилам расчета. Доказано, что если добавить хотя бы одно новое число в набор нормальных конечных действительных и комплексных чисел, то правила вычисления уже не могут быть действительными.

Пример: Очевидно, вы можете согласиться, что бесконечность+1 = бесконечность. Если бы бесконечность была допустимым числом, то 1 была бы равна нулю.

Бесконечность была адаптирована к действительным математическим вычислениям двумя способами:

1) как размер (=мощность) множеств

2) как предельный процесс, в котором переменная в расчете может расти, но она всегда остается числом. Если результат расчета приближается к некоторому определенному значению, мы называем его предельным значением результата. Говорят, что растущая переменная стремится к бесконечности.

Можно также манипулировать полным набором уравнений, описывающих поведение схемы. Уравнения могут приближаться к некоторому более простому набору «предельных» уравнений, если некоторые величины растут без ограничений или сокращаются до нуля.

Идеальный трансформатор — это предельный случай обычных трансформаторов. Его поведение является пределом обычного поведения, когда индуктивность растет, а потери уменьшаются до нуля.