Магнитопроводы из феррита справочник
категория
Справочники радиолюбителя
Наиболее часто в дросселях и трансформаторах радиолюбительских и промышленных высокочастотных импульсных источников питания применяют магнитопроводы из феррита 1000НМ—2000НМ. Однако, строго говоря, их использование в блоках питания не всегда корректно, так как эти ферриты разработаны для работы в слабых магнитных полях (в контурных катушках, согласующих трансформаторах и т. д.).
Существенно улучшить энергетические характеристики сетевых трансформаторов и дросселей можно, если применять магнитопроводы из феррита таких марок, как 2500НМС1. 2500НМС2, 3000HMC. 3000НМС1. Эти низкочастотные (Н) марганец-цинковые (М) ферриты с относительной магнитной проницаемостью соответственно 2500 и 3000 предназначены для работы в сильных полях (С). Ферриты этой группы разработаны специально для мощных электронных устройств и способны нормально работать при температуре до 125...150°С. Ниже представлены основные сравнительные характеристики некоторых распространенных ферритов, предназначенных для работы в сильных магнитных полях.
Удельные объемные магнитные потери. кВт/м3, не более, при индукции 0,2 Тл. частоте 16 кГц и температуре 25°С для
2500НМС1 ...............170
2500НМС2...............150
З000НМС................160
Удельные объемные магнитные потери, кВт/м3, не более, при индукции 0.2 Тл. частоте 16 кГц и температуре 100°Сдля
2500НМС1 ........... 140
2500НМС2...............110
З000НМС................160
Индукция. Тл. не менее, при напряженности поля 240 А/м и температуре 100°С для
2500НМС1...............0.29
2500НМС2...............0.33
ЗОООНМС................0,27
Температура или точка Кюри,°С ....................200
Плотность, г/см3...........4,7...4,9
Электрическое сопротивление, Ом·м....................1
Эти ферриты имеют довольно близкие характеристики, а удельные объемные потери не только не увеличиваются с повышением температуры, как у многих других подобных материалов, но даже уменьшаются. Указанное обстоятельство, и то, что точка Кюри ферритов рассматриваемого класса весьма высока, позволяют отнести их к классу термостабильных.
Рис. 1 иллюстрирует температурную зависимость удельных объемных магнитных потерь двух ферритов — 2500НМС2 и 2000НМ1. Видно, что при нормальной температуре материалы практически не уступают один другому, а уже при 100°С, что для трансформатора или дросселя, работающего в источнике питания, вполне реально, потери в феррите 2000НМ1 почти в 2.5 раза больше, чем в 2500НМС2.
На рис. 2 показаны типовые зависимости удельных магнитных потерь как функции амплитуды индукции магнитного поля при двух значениях температуры. Известно, что потери в магнитопроводе пропорциональны квадрату амплитуды индукции. Ферриты рассматриваемой группы, как показывают графики, значительно превосходят традиционные, подобные 2000НМ1, и по максимально допустимой индукции, особенно при повышенной температуре.
Типовые зависимости магнитной индукции В и относительной магнитной проницаемости |μ от напряженности Н приложенного внешнего поля при нормальной температуре для тех же двух материалов представлены на рис. 3. Совместный анализ этого и предыдущего рисунков позволяет сделать вывод о том. что "сильнополевые" ферриты допускают нормальную работу магнитопровода с амплитудой индукции, большей на 30 % по сравнению с обычными ферритами во всем рабочем температурном интервале.
С повышением температуры магнитопровода допустимая амплитуда индукции уменьшается, оставаясь тем не менее существенно больше, чем у ферритов, подобных 2000НМ1. Это подтверждают графики на рис. 4, снятые для феррита 2500НМС1 на двух температурных режимах.
Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)
Ассортимент типов магнитопроводов, изготовляемых из ферритов для сильных полей, довольно широк (табл. 1). Большинство типоразмеров промышленность выпускает в течение уже длительного времени, они перечислены и подробно описаны в справочнике Сидорова И. Н., Христинина А. А., Скорнякова С. В. "Малогабаритные магнитопроводы и сердечники " — М.: Радио и связь. 1989.
Исключением являются относительно новые магнитопроводы КВ. удобные для применения в импульсных источниках питания. Магнитопровод KB состоит из двух одинаковых частей (рис. 5; показана одна часть), скрепляемых в единое целое специальными пружинящими стяжками. После сборки внутри магнитопровода образуется кольцеобразное пространство для размещения катушки.
Основные размеры магнитопроводов всего выпускаемого ряда, изготовленных из рассматриваемых ферритов, сведены в табл. 2. Магнитопровод КВ14-5 в отличие от остальных имеет центральное сквозное отверстие диаметром 5 мм (dl).
Полное обозначение ферритового магнитопровода всегда начинается с буквы М. Далее следуют марка феррита и через дефисы — номер исполнения, коэффициент индуктивности, тип магнитопровода. Пример: М2500НМС1 -15-250-КВ8.
Коэффициентом индуктивности называют индуктивность в наногенри одного витка, уложенного в этот магнитопровод. Зная этот параметр, легко вычислить индуктивность будущей катушки, если известно число ее витков.
У магнитопроводов без немагнитного зазора коэффициент индуктивности более 1000. однако из-за того, что разброс этого параметра очень велик, нередко его не указывают. Введение зазора резко уменьшает коэффициент индуктивности, зато снижается и допуск на значение этого параметра (см. табл. 3; б/з — магнитопровод без зазора).
Обычно зазор той или иной величины формируют на заводе-изготовителе магнитопроводов на специальном станочном оборудовании. Зазор получают стачиванием центрального выступа на одной или обеих частях магнитопровода. В любительских условиях зазор у беззазорного магнитопровода можно сформировать только установкой кольцевой прокладки из твердого немагнитного материала (гетинакса. текстолита, стеклотекстолита и др.). При определении толщины прокладки исходят из правила: половина ее толщины равна заданному или расчетному зазору минус заводской зазор (если он есть) имеющегося магнитопровода.
Характеристики магнитопроводов серии КВ. изготовленных из феррита 2500НМС1. необходимые для расчета намоточных узлов импульсных блоков питания, сведены в табл. 3.
В заключение следует сказать, что работа по совершенствованию магнитопроводов и созданию новых типов изделий продолжается. Так. по требованию заказчика выпускают магнитопроводы уменьшенной высоты, разработаны каркасы катушек и налажен их серийный выпуск.
Материал подготовил А. МИРОНОВ г. Люберцы Московской обл.
Журнал Радио, 2000 год, №6