Таблица 12.27. Фильтры проходные

Тип

Номи- Проход-иальное ной

напря- ток, жение, В А

Диапазон подавляемых частот, МГц

Номинальная емкость, пФ

диаметр (длина)

высота ширина

12.4. МАГНИТНЫЕ СЕРДЕЧНИКИ, МАГНИТОПЮВОДЫ, ОБМОТОЧНЫЕ ПРОВОДА, ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТЮМАГНИТНЫХ КОМПОНЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Общие сведения

При проектировании радиоэлектронной аппаратуры (ЮА) широкое применение находят различные виды электромагнитных компонентов (ЭК). К ним относятся:

трансформаторы: питания сетевые частотой 50 и 400 Гц, статических преобразователей напряжения, измерительные, согласующие, строчной и кадровой разверток телевизоров, импульсные, многофункциональные, регулируемые и пр.;

дроссели: фильтров выпрямителей, помехо-подавлення, накопительные импульсных регуляторов (стабилизаторов) напряжения и пр.;

магнитные усилители: с ОС и без ОС, одно- и двухтактные и пр.;

катушки индуктивности: постоянные, подстраиваемые, регулируемые и пр.;

устройства управления электронным лучом: отклоняющие, фокусирующие, сведения электронных лучей и пр.;

линии задержки: с сосредоточенными и с распределенными параметрами и пр.

Характерной особенностью этих пассивных компонентов является наличие одной или нескольких обмоток иа магнитопроводе (сердечнике) нз магнитомягкого материала. Свойства маг-нитопроводов описываются их внешними статическими и динамическими характеристиками.

Связь между иапряжеиностью магнитного поля Н и магнитной индукцией в магнитопроводе В может быть представлена в виде основной кривой намагничивания (кривая 1 на рис.

12.4) и семейства сложных кривых, называемых петлями гистерезиса (кривые 2... 4). В отличие от магнитожестких материалов, из которых преимущественно выполняются постоянные магниты, магнитомягкие материалы имеют узкую петлю гистерезиса, т.е. относительно малое значение коэрцитивной силы Hj, и обладают обратимыми свойствами намагничивания. Перемагни-чивание магнитопроводов по симметричным циклам происходит при двухполярном переменном напряжении синусоидальной, прямоугольной или треугольной формы. В трансформаторах статических преобразователей, магнитных усилителях возможна работа магнитопроводов с заходом в область насьпцения магнитного материала. В импульсных трансформаторах используется режим однополярного намагничивания.

Магнитные свойства материалов магнитопроводов электромагнитных компонентов оцениваются следующими основными магнитными параметрами.

В ч

Рис. 12.4

Коэрцитивная сила (А/м)-это напряженность магнитного поля на предельной петле гистерезиса, необходимая для того, чтобы довести до нулевого значения остаточную магнитную индукцию В, материала, предварительно намагниченного до насыщения (рис. 12.4).

Остаточная магнитная индукция В^ (Тл)- индукция в материале магнитопровода, предварительно иамагиичениом до насыщения, при которой напряженность магнитного поля становится равной нулю.

Индукция насыщения В, (Тл)-магнитная индукция, по достижении которой материал магнитопровода практически достигает полного намагничивания, при этом магнитная проницаемость начинает резко падать.

Максимальная магнитная индукция В„-предельно допустимое значение магнитной индукции в магнитопроводе для выбранного магнитомягкого материала, после которого наступает насыщение (В„ < BJ. Максимальной магнитной индукции соответствует значение максимальной напряженности магнитного поля Н„.

Коэффициент прямоугольиости петли гистерезиса, определяемый по предельному циклу из соотношения

а„ = В,/В,.

Абсолютная магнитная проницаемость ц, (Гн/м) равна отношению магнитной индукции к соответствующему значению напряженности магнитного поля в данном материале:

И, = В/Н.

Для оценки свойств магнитных материалов обычно пользуются значениями относительной магнитной проницаемости

Иг = И./Ио,

где Но-магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума), равная Цц = 1,26-10 * Гн/м.

При этом различают начальную магнитную проницаемость ц„, измеряемую при очень слабых магнитных полях (при значениях И, близких к нулю), и максимальную магнитную проницае-

Критическая частота fp-частота, при которой значение тангенса угла потерь материала сердечника катушки индуктивности достигает 0,1 (или 0,02), что соответствует снижению добротности до 10 (или до 50).

Потери в магнитопроводе при перемаг-ничиванни вызывают его разогрев. Различают две составляющие потерь: из-за гистерезиса Р,. и вихревых токов Р,. Первая составляющая растет с увеличением частоты сети f и массы магнитопровода G, вторая возрастает пропорционально массе магнитопровода, квадрату частоты сети и толщине пластины (ленты) s и уменьшается с увеличением удельного электрического сопротивления материала магнитопровода р.

Для уменьшения потерь мощности и разогрева трансформатора выше предельно допустимой температуры (последняя в основном определяется теплостойкостью обмоточных проводов и электроизоляционных материалов) магнитопроводы выполняют наборными из тонких пластин или леит с электроизоляхщоииым покрытием, а

также прессованными из порошкообразных ферромагнитных материалов. В справочных таблицах обычно указываются удельные потери, отнесенные к единице массы магнитного материала Руд, в этом случае Р = Р^дО.

Магнитомягкне материалы магнитопроводов. Из стали электротехнической тонколистовой изготавливаются магнитопроводы сетевых трансформаторов питания, дросселей фильтров, магнитных усилителей и пр. В соответствии с гост 21427.0-75 марка электротехнической стали записывается четырьмя цифрами:

первая цифра-класс стали по структурному состоянию и виду прокатки: 1-горячекатаная изотропная, 2-холоднокатаная изотропная, 3-холоднокатаиая анизотропная с ребровой структурой;

вторая цифра-содержание кремния-О (до 0,4%)...5 (содержание кремния от 3,8 до 4,8%). Увеличение содержания кремния в стали способствует росту зерновой структуры, благодаря чему улучшаются магнитные свойства стали: повышается проницаемость в слабых и средних магнитных полях, уменьшаются потери. Однако сталь с содержанием кремния более 4% становится хрупкой и твердой, что затрудняет изготовление методом штамповки или навивки ленты магнитопроводов малых размеров и сложной формы;

третья цифра-группа по основной нормируемой характеристике, в частности, удельные потери: О-при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц; 1 -при 1,5 Тл и 50 Гц; 2-при 1 Тл и 400 Гц; магнитная индукция при напряженности поля: 6-0,4 А/м; 7-10 А/м;

четвертая цифра означает порядковый номер типа стали.

Для магнитных цепей электрических машин, трансформаторов и приборов предназначены марки электротехнической стали тонколистовой и в виде ленты, магнитные свойства которых приведены в табл. 12.28-12.33.

Холоднокатаные анизотропные электротехнические стали обладают повышенными магнитными свойствами вдоль направления проката, что учитывается при штамповке пластин магнитопроводов. Еще более эффективно используются эти свойства в ленточном витом магнитопроводе, так как в этом случае направление магнитных силовых линий иа всех участках магнитной цепи будет совпадать с направлением проката. К тому же холоднокатаные стали имеют более высокую допустимую магнитную индукцию, что позволяет уменьшить массу и объем электромагнитных компонентов.

Магнитомягкне сплавы - пермаллои представляют собой сплавы железа с никелем (содержание последнего от 36 до 80%). Для улучшения отдельных магнитных свойств пермаллоев в сплав вводят еще молибден, хром, медь и другие металлы. Характерной особенностью пермаллоев является их легкая иамагии-чиваемость в слабых магнитных полях, большие значения начальной и максимальной магнитной проницаемости, высокие значения удельного электрического сопротивления. Так, начальная магнитная проницаемость пермаллоя марок 79НМ и 80НХС может достигать значений 10000...

Таблица 12.28. Основшае характе|И1ст11кн элект1кпехш1ческой горячекатаной нзотропшэй товколисто-вой стали (ГОСТ 21427.3-75)

Марка

стали

Прежнее обозначение стали

Толщина, мм

Удельные потери, Вт/жг

Магнитнаи индукции, Тл, при напряженности магнитного поля, А/м

1000

2500

5000

10000

30000

Таблица 12.29. Основные характеристики электротехнической холоднокатаной изотропной тонколистовой стали (ГОСТ 21427.2-75)

Марка

стали

Прежнее обозначение стали

Толщина, мм

Удельные потери, Вт/кг

Магнитная индукция, Тл, при напряженности магнитного поля, А/м

1000

2500

5000

10000

30000

2011 2012

2013 2111 2112 2211 2212 2311 2312 2411 2412

Э0100 ЭОЗОО

Э100 Э1000АА Э1300

Э2200

Э3100

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,35

0,35

3,8 3,5 3,6 2,9 3,1 2,5 4,3 3,5 3,5 2,6 3

1,75

1,15

9 8 8

6,5 7

5,6 10 8 8 6 7

5,8 6,3 5

5,8 4,4 5,6 4

3,6 3

3,1 2,5

1,48

1,49

1,53

1,54

1,45

1,46

1,46

1,46

1,42

1,42

1,36

1,38

1,38

1,37

1,37

1,35

1,35

1,62

1,62

1,64

1,65

1,58

1,58

1.59

1,56

1,56

1,58

1,52

1,54

1,54

1,56

1,49

1,72

1,72

1,74

1,75

1,66

1,67

1,67

1,68

1,65

1,65

1,67

1,68

1,62

1,64

1,64

1,66

1,82

1,82

1,85

1,85

1,75

1,78

1,77

1,77

1,73

1,76

1,77

1,77

1,72

1,74

1,72

1,74

1,73

2,02

2,02

2,02

2,02

2,05

2,05

2,02

2,02

1,96

1,96 1,96 1,96 1,96 1,96 1,95 1,95 1,95