В.Я. Володин Экспериментальное снятие кривой намагничивания для ферритового сердечника
Проводил некоторые эксперименты, которые напрямую не связаны с нашлёпкой, но сильно пересекаются. Думаю, что имеет смысл выложить здесь результаты.
Цель - экспериментальное снятие кривой намагничивания для ферритового сердечника. В основе эксперимента лежит моя статья ИСПЫТАНИЕ ФЕРРИТОВОГО МАГНИТОПРОВОДА.
Тестировался кольцевой сердечник к40х25х11 из феррита М2000НМ-А. На сердечник была установлена нашлёпка в виде частично спиленного кольцевого сердечника к10х6х3 из феррита М2000НМ. Спилив часть сердечника, получаем подковообразный фрагмент с средним расстоянием между "рогами" подковы 6...7мм. Спиливание производится на мелкой шкурке-нулёвке. После завершения, ферритовая пыль отделяется от опилок при помощи маленького магнита (временно позоимствовать с холодильника на кухне, потом тщательно вымыть, чтобы не досталось от хозяйки). Далее замешиваем эпоксидный клей, высыпаем туда ферритовый порошок и тщательно перемешиваем. Клеем нашлёпку:
Ставим конструкцию под груз и оставляем на сутки:
После того, как сердечник склеился. Мотаем тестовую обмотку на основной сердечник. В данном случае обмотка основного сердечника состоит из 37 витков плетёной пары FTP.
После намотки, путём коммутации проводов плетёной пары, формируется обмотка 74 витка с отводом от середины. Благодаря тому, что обмотка намотана плетёной парой, половинки обмотки имеют очень хорошую связь.
Обмотка нашлёпки содержит 30 витков тонкого провода МГТФ.
Схема тестового генератора аналогична используемой в вышеуказанной статье, плюс к обмотке нашлёпки подключен нагрузочный резистор, величиной 1Ом. Транзисторы КТ840 выломал с какой-то древней платы блока питания. Базовые резисторы по 4,7к. Один из резисторов включен последовательно с подстроечником 1к, с помощью которого устанавливается симметричный режим колебаний.
Испытания проводились при двух напряжениях питания - 9В и 25В.
Напряжение 9В (контролируется при помощи мультиметра, т.к. индикатор в блоке питания безбожно врёт. Нет времени подстроить)
Напряжение на коллекторе:
Напряжение на шунте 1Ом в цепи питания:
Напряжение на шунте нашлёпки:
Результаты измерений для 9В:
Частота - 2 периода за 8.6 х 50мкс. Перерасчёт даёт 4561Гц
Амплитудное напряжение на шунте нашлёпки 7мВ;
Средний ток потребления - 20.9мА
Амплитудный ток потребления - 2.4 х 50мВ на шунте 1Ом. Перерасчёт показывает 120мА
Учитывая потери мощности на транзисторах, базовых резисторах, а также объём сердечника, получаем крайнюю точку кривой намагничивания и потери на частоте 4561Гц для реального сердечника.
B=0.1585Тл, H=43А/м, Р=14100Вт/м3
Напряжение 25В (также контролируется при помощи мультиметра)
Напряжение на коллекторе:
Напряжение на шунте 1Ом в цепи питания:
Напряжение на шунте нашлёпки:
Результаты измерений для 25В:
Частота - 2.5 периода за 8.5 х 50мкс. Перерасчёт даёт 5882Гц;
Амплитудное напряжение на шунте нашлёпки 45мВ;
Средний ток потребления - 66.3мА;
Амплитудный ток потребления - 4.3 х 200мВ на шунте 1Ом. Перерасчёт показывает 860мА.
Подгонка кривой намагничивания по двум точкам осуществлялась согласно методики, описанной в моей статье Гистерезисная модель нелинейной индуктивности симулятора LTspice, которая была опубликована в журнале Силовая электроника №1 за 2010 год. В результате были получены следующие параметры настройки модели:
Bs=0.42768Тл, Br=0.066Тл, Hc=13.12А/м
Модель, построенная для проверки результатов:
К сожалению в библиотеке LTspice отсутствует модель транзистора КТ840. Заменил его на 2N3055. При этом амплитуда тока подгонялась под оригинал при помощи вариации базовых резисторов. Для 9В требуются резисторы 10k, а для 25В - 2.2k.
Чтобы учесть различные режимы намагничивания внутренних и внешних областей, сердечник был разбит на три радиальные части шириной 2.5мм (общая ширина 7.5мм)
Модель генерирует практически на тех же частотах, на каких работает и оригинал. Это говорит о хорошем совпадении модельного и реального сердечников. Также, хорошее совпадение наблюдается и с сигналом нашлёпки, 7мВ в оригинале и 7мВ в модели для 9В, 45мВ в оригинале и 60мВ в модели для 25В.
