Раздел: Документация
0 ... 11 12 13 14 15 16 17 ... 27 носительные -изменения /С,,*, К0*, Ка* по отношению к конструкции на рис. 3.3, и, принятой за базовую. Естественно, что на сравнение типоисполнений, ФМУ, выполненных при одинаковых условиях по физическим параметрам, другие величины, входящие в выражения (3.34)—(3.37), влияния не оказывают. Сравнительный анализ конструктивных вариантов ФМУ на рис. 3.3 дает интересные результаты. J. Всестороннее независимое охлаждение катушек и сердечников почти в.2 раза улучшает удельно-экономические показатели аппарата, то есть с единицы объема можно снять в таком случае удвоенную мощность относительно вариантов, когда магнитопроводы и обмотки не разделены каналами для дополнительной теплоотдачи (ср. в табл. 3.9 показатели для фМУ в исполнениях а и б, би ж). Таким образом, при проектировании СВЧ ФМУ нужно прежде всего позаботиться об охлаждении внутренних поверхностей обмоток. 2. Увеличение поверхности охлаждения магнитопро-вода -за счет его расщепления на несколько сердечников не обеспечивает существенного улучшения УЭП, если ■поверхность охлаждения катушек остается не развитой (ср. в табл. 3.9 варианты к, л при пк— 1 с вариантом и). .В большинстве случаев увеличение поверхности- охлаждения магнитопровода будет эффективным лишь при одновременном увеличении поверхности охлаждения катушек с обеспечением Р-Пс/Пк2* 0,8.4-1,4. Например, если у конструкции на рис. 3,3, л с расщепленными магнитопроводами разделить катушку па две .части продольным каналом охлаждения, то получаем /С,* = 0,58 и /СР,:=1,75 при v=l,5 р=1,4, кх=\, что явно лучше относительно варианта без канала, где /ср=1, 23 (см. в табл. 3.9 данные для варианта л при лк=1). Хорошими показателями обладают также двухкату-шечные стержневые конструкции с расщепленными магнитопроводами на рис. 3.3, з. В целом при увеличении поверхностен охлаждения следует руководствоваться правилами, диктуемыми тождеством из выражения (3.28) при v=l4-2: кт/рВс/Бн 1 2. Если р<0,8, то нужно увеличивать поверхность охлаждения магнитопровода,.. если (3;> 1,4,-*- расширять поверхность катушек. Для случая 0,8<СР<1,4 имеет смысл тольк©. .одновременное увеличение поверхностей П,: и По. 3.Конструктивные формы мало влияют на потери мощности и КПД аппарата (ем.- в табл. 3.9 показатели K.Af\). 4.Трехфазные конструкции ио удельно-экономическим показателям. всегда уступают однофазным, имея к тому же более сложное изготовление ленточных маг-питопроводов. По габаритам они меньше группы из трех однофазных конструкций, но ненамного. Например, 3 броневых устройства на рис. 3.3, к по сравнению с одвцм трехстержневым на рис. 3.3, м имеют в .1,3 раза меньший. УЭП. Еще более ■• не в пользу трехфазных исполнений будет их сравнение с тремя конструкциями на рис. 3.3, е или 3.3 б. 5.Из представленных вариантов исполнения СВЧ ФМУ лучшей, является стержневая двухобмоточная конструкция на рис. 3.3,. е. При,числе /стержней расщепленного магнитопровода. «:мч=б4-5 она. обеспечит, в 2 раза лучшие удельно-экономические- показатели, чем броневая конструкция на рис. 3.3, и (в табл. 3.9 для варианта е даже .при лм = 4 имеем Аэ*— Д66). Однако конструктивная сложность ограничивает возможности ее применения. 6.Однофазные варианты ферромагнитных устройств на рис. 3.3, б, ж, з, и, к,, имеющие круглые катушки с двухсторонним охлаждением, отличаются между собой по УЭП несущественно. По простоте исполнения и габаритам здесь выделяется броневая конструкция на рис. 3.3, i/, а также стержневая двухобмоточная на рис. 3.3, ж, причем вторая имеет меньшую индуктивность рассеяния. Усложнение исполнений магнитопровода в вариантах на-рис. 3.3, з,.к, с целью, его лучшего охлаждения не дают заметного эффекта уменьшения УЭП, хотя рассеяние потока и размеры аппаратов возрастают. 7.Двухобмоточные стержневые исполнения не уступают по УЭП броневым, и могут даже несколько их превосходить, когда обеспечено двухстороннее охлаждение катушек. Если же катушки и.адагнитопровод цме-ют теплообмен, то картина меняется. Здесь преимуще- ство имеют броневые конструкции (ср. данные для позиций ж, з, и б, затем в, г и а, д). 3.5. Выбор конструкции СВЧ ФМУ Все конструкции ферромагнитных устройств на рис. 3.3 заслуживают определенного внимания. При индивидуальном расчете каждой из них с более тщательной оптимизацией геометрических параметров показатели УЭП могут измениться в лучшую сторону от усредненных в табл. 3.9, и однозначные рекомендации здесь дать трудно. Важную роль при выборе конструктивных вариантов СВЧ ФМУ играют мощность, частота, требования тех-задания, возможности изготовления, наличие необходимых материалов, обеспечение должных условий охлаждения, возможность оперировать параметрами магнито-провода и т. д. Большие трудности часто возникают из-за невозможности изготовить магнитопровод нужных размеров и конфигурации по причине em единичного выполнения. Приспособления изготавливаемых магнитопровбдов для других целей осложняет проектирование, почти всегда ухудшает УЭП и ограничивает выбор типоисполнений. В таких случаях нужно независимо от возможных ограничений сначала выбирать и рассчитывать наилучший по мнению проектировщика вариант и затем приближать к нему другие возможные, соблюдая требование XoZo/yo — xz/y. Если не учитывать количественные показатели УЭП, то все конструкции на рис. 3.39 выполнимы на известных унифицированных магнитопроводах. Важную роль при выборе конструктивного варианта исполнения СВЧ ФМУ играет реализация способов охлаждения. Например, для квадратных сечений магни-топровода, у которых параметр г/=1 не является оптимальным по геометрии (доказано в разд. 2.2), охлаждающий канал между катушками и сердечниками обеспечивается без особых трудностей, можно еказать, автоматически, при хорошей технологии для самой катушки. Вместе с тем ширина этого канала зависит от линейных размеров аппарата и.согласно [1] обеспечит полную теплоотдачу поверхностей внутри него при размерах 1,5-г-2 см, что по формуле (3.33) соответствует и 6 см. При а>6 см о размерах канала охлаждения можно не заботиться, так как они будут всегда достаточны для хорошей теплоотдачи даже без принудительной циркуляции охлаждающего компонента. Однако при а<6 см теплоотдача катушек и сердечников внутри зазора между ними ухудшается; при а< 1,5 см (здесь получим 64 мм) этот зазор уже малоэффективен. Таким образом, для случаев а<6 см преимущества ФМУ с круглыми катушками и квадратными сечениями магнитопроводов начинают снижаться пергд другими вариантами, когда у~>\ и даже относительно прототипов с плотноприлегающими к сердечникам катушками (рис. 3.3, а, в И др.). В любом случае (для круглых и некруглых катушек) расчет поверхностей охлаждения обмоток Лгк и сердечников Nc при ширине охлаждающих каналов бк<1, 5 см должен проводиться с учетом коэффициента поправки , устанавливаемого опытно. Тогда в выражениях (3.41), (3.42) нужно вместо рс подставить величину р0б и вместо фк величину фкв, определяемых, как Рсб = Рс(1-1);(3.47) Фкв =1+6.(3-48) На рис. 3.4 показаны кривые-g = ф (6К), полученные опытно. Имеются определенные особенности ввода охлаждающих каналов для конструкций ФМУ с большими размерами, когда "/5с>6 см. Например, каналы охлаждения сердечников на рис. 3.3, к, л не дадут, как отмечалось выше, заметного эффекта улучшения УЭП без ввода дополнительного продольного канала внутри катушки. Для ряда конструкций, например на рис. 3.3, ж, з, м, н, наоборот расщепление катушек охлаждающим каналом всегда неэффективно. Это приведет к уменьшению в 2 раза параметра р (он и без того мал: 0,5-f-0,9) и, как следствие, параметра v, который станет равным 0,4-7-0,6, что плохо для высокочастотных ФМУ. Затруднения для однозначного выбора конструктивного исполнения СВЧ ФМУ, обеспечивающего наилучшие удельно-экономические, энергетические и техниче- ские показатели, могут быть вызваны также неоднозначностью исходных данных. Например, проектировщику предоставляется выбрать марку стали, материал для катушек (медь или алюминий), тип изоляции и т. д.  Рнс. 3.4. Влияние зазора на относительную теплоотдачу поверхностей катушек ФМУ Еще сложнее при вышеуказанных неопределенностях обеспечить компромиссные УЭП для минимумов веса, стоимости и габаритов. Общеизвестно, что лучшие конструкции для минимума веса могут оказаться совершенно неподходящими для минимума стоимости, В общем и целом проектировщику не следует избегать параллельного расчета вариантов по нескольким исходным позициям, в том числе и конструктивного плана. Особенно это важно, когда проектируются ФМУ с большими массами и размерами, или для планируемого массового изготовления, когда экономия материальных и энергетических ресурсов становится центральной. При всей ответственности этой задачи накопленный авторами опыт проектирования СВЧ ФМУ позволяет изложить для выбора вариантов конструкций определенные рекомендации. Основа этих рекомендаций базируется на сечении магнитопровода СВЧ ФМУ, которое можно определить сначала как ориентировочное по выражению (3.J5), где почти все параметры предварительно устанавлива-88 ются или выбираются независимо от типа конструкции. Нами отмечено «почти», потому что на геометрические показатели конструктивные формы несколько повлияют, но отклонения будут несущественными, если усред-ненпо принять NKNCK., = 125, что будет оптимальным для компромиссных УЭП принятой выше за базовую конструкции броневого ФМУ на рнс. 3.3, и. Тогда выражение (3.15) приобретает вид 3 Г VirTdb.13.49) /V faA/ioV)2 Здесь из-под корня выведены типовые значения параметров для всех СВЧ ФМУ, включая ««==0,35, кЯс = 0,8, кх=\, /Сф =1,11. Установить данные остальных величин в выражении (3.49) не представляет каких-либо затруднений. Размер сечения, определенного по выражению (3.49), позволяет с достаточной достоверностью реОт мендовать 3 позиции выбора конструкции СВЧ ФМУ. 1.При .Sc< 12ч-10 см2 лучшей как для однофазных, так и для трехфазных систем будет конструкция на рис. .3.3, а. Ее базовыми параметрами геометрии будут показатели:. х=1, у — 2, г=4, пс = 0,5. В тех случаях, когда критерий компактности относится к числу главных и есть возможность использовать трехстержневой магнитоправод, то для трехфазных систем можно использовать конструкцию на рис. 1.1, ж с параметрами jc=1,5, у=2, z—4, яс = 0,3 или конструкцию на рис. 3.3, м с параметрами х=1,8, у=1, 2=4, л0 = 0,3, если приходится выполнять высоковольтные или высокопотенциальные обмотки на каркасах, вытачиваемых круглыми из оргстекла или эпок-сида. Трехстержневые ФМУ будут иметь при определенной своей компактности примерно на 30% худшие удельно-экономические показатели. 2.При сечениях Sc= 10—50 см2 целесообразно выбирать конструктивные исполнения на рнс. 3,3, б, ц для трансформаторов и на рис. 3.3, ж, з — для дросселей насыщения. В трехфазных системах, как редкое исключение, когда требование к минимуму габаритов преобладает над остальными, можно использовать трех- 0 ... 11 12 13 14 15 16 17 ... 27
|
