Раздел: Документация
0 1 2 3 4 ... 17 характеристики при этом могут быть близкими к линейным, а могут быть и существенно нелинейными. Свойства нелинейного дросселя отличны от свойств линейного дросселя. Так, при заданной частоте сопротивление нелинейного дросселя — величина непостоянная, зависящая от величины приложенного напряжения. Обычно индуктивное сопротивление дросселя значительно меньше при насыщенном, чем при ненасыщенном сердечнике. Форма кривой тока, протекающего по обмотке нелинейного дросселя, зависит от формы кривой приложенного напряжения и от его величины. Если напряжение синусоидально и сердечник ненасыщен, то форма кривой тока практически близка к синусоидальной, при насыщенном замкнутом сердечнике ток несинусоидален. Нелинейность дросселя в ряде случаев — фактор нежелательный. В то же время она определяет применение дросселя в некоторых устройствах современной автоматики и радиоэлектроники. Некоторая линеаризация вольтамперной характеристики дросселя может быть-получена, если его магнито-провод сделать с немагнитным зазором. Дроссель в таком случае становится ограниченно линейным элементом, индуктивное сопротивление которого постоянно при изменении в определенных пределах тока дросселя. Применение немагнитного зазора целесообразно и для получения в дросселе большей магнитной энергии. Магнитопроводы дросселей радиоэлектронной аппаратуры эти зазоры обычно имеют. Немагнитный зазор вносит ряд особенностей в работу дросселя. В частности, при нем наблюдается и явление «уширения», или «выпучивания», магнитного потока [22]. Следует указать, что даже большой зазор в магнитопроводе не делает дроссель полностью линейным элементом, так как электрическая энергия, расходуемая на покрытие потерь в сердечнике, не пропорциональна квадрату тока. При проектировании дросселей, близких к линейным, неизбежно приходится считаться с нелинейностью ферромагнитного сердечника. Принципиально следует различать три вида дросселей: простые дроссели -переменного тока, которые часто называют катушками индуктивности с ферромагнитным сердечником, сглаживающие дроссели для выпрямителей [9, 66] и управляемые дроссели, или дроссели на-6 сыщения {10, 68]. Ниже рассматриваются только простые однофазные маломощные дроссели переменного тока. Дроссели в зависимости от условий работы аппаратуры, для которой они предназначены, могут быть разбиты на три группы: а) дроссели для аппаратуры, работающей в обычных условиях (температура 25±10°С, влажность 65± 15%);  г)9) Рис. 1.1. Типичные конструкции однофазных дросселей открытого исполнения: а — броневой с ленточным магнитопроводом; б — стержневой с ленточными сердечниками и двумя катушками; в — тороидальный; г — броиевой с сердечником нз штампованных пластин; д — броневой с креплениями из пластмассы. б)дроссели для кратковременной работы в условиях, отличных от обычных; в)дроссели для радиоэлектронной аппаратуры, длительно работающей в тяжелых условиях — при высокой температуре окружающей среды (до +250° С) или в тропическом климате при влажности 98% и температуре 40° С. Дроссели первой группы имеют, как правило, открытую конструкцию, второй группы — открытую, влагозащищенную и третьей — закрытую, обычно герметизированную. Наиболее типичные дроссели открытого исполнения показаны на рис. 1.1. Дроссели переменного тока обычно делят по следующим признакам: а)по мощности — маломощные (до 5 ква) и мощные (свыше 5 ква); б),по частоте — промышленной (50 гц), повышенной (400—1 ООО гц) и высокой (свыше 1 ООО гц); в)по конструкции магнитопровода — броневые, стержневые и тороидальные (в броневых дросселях сердечник охватывает обмотку, а в других — наоборот);  а) 0-  i \ в) 6) Рис. 1.2. Схематичные изображения трех типов дросселей: а — с, замкнутым ферромагнитным сердечником; б — с магнитопроводом, имеющим зазор; в —с разомкнутым магнитопроводом. г)по конструкции обмоток — катушечные, галетные и др.; д)по роду материала сердечника — из электротехнической стали или из феррита; е)по материалу обмотки — из провода или из фольги; ж)по конструкции — открытые; открытые, но влаго-защищенные и закрытые. Дроссели можно различать и по способу выполнения магнитопровода: с замкнутым ферромагнитным сердечником; с магнитопроводами, имеющими немагнитные 8 зазоры, и, наконец, с совершенно разомкнутыми магнитопроводами (рис. 1.2). Последние в данной книге не рассматриваются. Дроссели могут быть подразделены и по виду воЛьт-амперной характеристики: линеаризированные — с зазором в магнитопроводе или с ненасыщенным замкнутым сердечником, и нелинейные — без зазора в насыщенном магнитопроводе или с сильно насыщенным сердечником с зазором. Нелинейность дросселя иногда регламентируется: квадратичная, степенная и т. д. 1.2. Номинальные параметры нелинейного дросселя Дроссель характеризуется определенными параметрами. Так как он иногда представляет собой существенно нелинейный элемент, то его параметры не однозначны. Их можно разбить на две группы: номинальные, характеризующие дроссель как самостоятельное изделие, и расчетные, характеризующие его как элемент конкретной схемы. Номинальные параметры дросселя следует находить или определять при строго оговоренных условиях. Мы будем определять их при синусоидальном напряжении на зажимах обмотки с указанием величины напряжения и частоты. Номинальные параметры должны в полной мере гарантировать срок службы дросселя и его надежную работу в конкретной схеме. Хотя номинальные параметры дросселя не определяют электрического режима в цепи, в которую он может быть включен, однако они вполне характеризуют дроссель как изделие и вместе с тем связаны с его расчетными параметрами. Основные номинальные параметры дросселя, которые нужно указать в его паспорте, следующие: Частота токаf, гц. Номинальное (наибольшее допустимое) значение тока дросселя/, а. Индуктивность дросселя при номинальном токе Ь,гн. Сопротивление обмотки «холодного» дросселя Гго.ол*. Потери в сердечнике дросселяРс, вт. Вес дросселяG, кг. Другими номинальными параметрами дросселя являются: предельно допустимая величина коэффициента гармоник в кривой номинального тока kT, %; предельно допустимый перегрев обмотки дросселя т, град (при определенной температуре окружающей среды); габаритная мощность дросселя Q№ и его реактивная мощность Q, ва\ добротность Д; технико-экономический показатель дросселя э, кг/ва; коэффициент экранирования дросселя уэк- Разъясним параметры L, kv, Qnp, Q и Д; параметры дросселя т и уэк будут рассмотрены в § 1.5 и 1.6. 1. Номинальная индуктивность дросселя Номинальная индуктивность дросселя определяется выражением L=Wsin?(1Л) где / и U — частота и действующее значение синусоидального напряжения, приложенного к обмотке дросселя; / — действующее значение номинального тока; Ф — угол сдвига фаз между напряжением и эквивалентной синусоидой тока. При малых значениях омического сопротивления обмотки дросселя и потерь в его сердечнике номинальную индуктивность приближенно можно определить по формуле 1~-щг-(1Л} Величина индуктивности (1.1) нелинейного дросселя не является постоянной, а зависит от величины приложенного напряжения и частоты тока. Поэтому дроссель как самостоятельное изделие необходимо характеризовать именно величиной его номинальной индуктивности, измеренной при совершенно определенных и указанных в паспорте условиях. Только такая индуктивность является характерным параметром дросселя. Величину индуктивности дросселя рекомендуется обозначать в паспорте с указанием в виде индексов действующего значения синусоидального напряжения, при котором она определена, например L22o и т. п. 10 2. Коэффициент гармоник кривой номинального тока Вследствие нелинейности дросселя, обусловленной свойствами его ферромагнитного сердечника, ток в обмотке несинусоидален. Кривая тока даже при синусоидальном напряжении имеет искаженную, остроконечную форму (рис. 1.3). Наличие высших гармоник тока может в некоторых случаях оказывать вредное влияние на работу тех или иных устройств, а в других это свойство дросселей приносит пользу. Для количественной оценки искажения кривой тока при несинусоидальном напряжении пользуются коэффициентом нелинейных искажений. Его определяют как отношение корня квадратного из суммы квадратов амплитуд всех гармоник к амплитуде полезной состав-   9) Рис. 1.3. Осциллограммы напряжения на зажимах дросселя (о) и тока в обмотке (б). ляющей всего спектра гармоник. При синусоидальном напряжении коэффициент искажений называют коэффициентом гармоник kv. Он представляет собой отношение корня квадратного из суммы квадратов действующих значений всех гармоник, за исключением полезной гармоники, к действующему значению полезной гармоники. Если полезной является основная, первая, гармоника, то коэффициент гармоник //? + /§ + ? + - (1.2) где /ь /з, h, ... — действующее значение тока k-й гармоники., Если полезной является не первая, а некоторая й-я гармоника (или сумма k-x гармоник), то в числителе дроби должно быть среднеквадратичное значение всех 11 0 1 2 3 4 ... 17
|
