Динамо-машины  Индуктивные элементы, броневая катушка 

1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

Таблица 1.28

Виды механических воздействующих факторов и значения их характеристик

Таблица 1.29

Длительность удара дли ряда ускорений при механических нагрузках

Факторы механических воздействий. К индуктивным элементам и изделиям электронной техники, предназначенным для функционирования в условиях воздействия механических нагрузок, предъявляются требования по прочности и устойчивости при воздействии этих нагрузок. К изделиям, не предназначенным для функционирования в условиях воздействия механических нагрузок, предъявляются требования только по прочности при воздействии этих нагрузок.

Виды механических воздействующих факторов и степень жесткости, в обобщенной форме отражающие условия эксплуатации, приведены в табл. 1.28. Для всех приведенных в таблице диапазонов частот амплитуда вибрации не превышает 10 мм. В технически обоснованных случаях и при наличии данных по характеристикам случайной вибрации при эксплуатации к изделию могут предъявляться требования по воздействию случайной вибрации взамен требований по вибрационным нагрузкам, указанным в данной таблице. Степени жесткости XVI... XX по вибрационным нагрузкам применяются для изделий миниатюрных и сверхминиатюрных конструкций. При этом следует иметь в виду, что степень жесткости XX по вибрационным нагрузкам применяется в технически обоснованных случаях в качестве дополнительного требования к другим степеням жесткости.

Нормированным значениям ускорений, приведенным в табл. 1.28, соответствуют нормированные значения длительности удара в зависимости от резонансных частот изделий. Значения длительности удара для выборочного ряда ускорений приведены в табл. 1.29.

Раздел второй.

Магнитные материалы 2.1. Общие сведения

в большинстве индуктивных элементов в качестве сердечников и магнитопроводов используются унифицированные изделии, изготавливаемые промышленностью из электротехнических сталей, ферритов и магнитодиэлектриков. В катушках индуктивности аппаратуры связи применяются сердечники из марганец-цинковых ферритов, карбонильного железа, ннкель-цннковых ферритов, пермаллоя и других магнитомягких н магнитотвердых ферритов. В дросселях фильтров применяются ленточные броневые и стержневые магнитопроводы нз электротехнических сталей и ферринов. Магнитные сердечники позволяют снизить массу и объем индуктивных элементов при сохранении достаточно больших значений индуктивности и добротности.

в зависимости от области применения н конкретных условий эксплуатации к материалам сердечников н магнитопроводов предъявляются определенные требования, позволяющие противостоять механическим и температурным воздействиям, сохранять работоспособность сердечников при повышенной влажности и во всех случаях климатических воздействий обеспечивать достаточный запас электромагнитных параметров. Так, материалы магнитопроводов дросселей фильтров должны обладать высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях, иметь малые потери на вихревые токи и перемагничивание с тем, чтобы обеспечить допустимый нагрев сердечника при достаточно больших значениях магнитной индукции. Применяемые магнитомяг-кие материалы при работе в переменных полях должны обладать нанменьшн-ми суммарными потерями, большой индукцией насыщения и более узкой петлей гистерезиса.

Перечисленные ранее требования к индуктивным элементам, сердечникам, магнитопроводам и материалам трудно совместимы друг с другом к практически не могут быть реализованы в одном материале, поэтому в конкретных условиях применяется большое количество разнообразных магнитных материалов и окончательный выбор может быть сделан путем всестороннего их сравнения.

уМагнитомягкие материалы характеризуются высоким значением начальной и *1аксимальиой проницаемости и малой коэрцитивной силой. Эти главные свойства определяют их применение в качестве магннтопровода в различных устройствах. Кроме того, область применения магнитомягких материалов определяется формой петлн гистерезиса и индукцией насыщения. Магнитомягкие материалы обладают способностью намагничиваться до насыщения в слабых магнитных полях (высокая магнитная проницаемость) и имеют малые потери на перемагничивание.

Магнитотвердые материалы обладают большой удельной энергией в полезном воздушном зазоре, которая имеет высокие значения при большей остаточной индукции и коэрцитивной силе материала. Магнитные потери для магни-тотвердых материалов существенной роли не играют, так как намагничивание происходит один раз. Процессы намагничивания магнитотвердых материалов такие же, как и магнитомягких, и отличаются лишь количественным соотношением процессов, происходящих в магнитном материале (смещения границ и вращения). По [21] в магнитомягких материалах намагничивание происходит в основном за счет смещения границ, что требует меньших затрат энергии по сравнению с затратами энергии на процессы вращения частиц. В магнитотвердых материалах намагничивание в основном обусловливаетси процессами вращения частиц. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы имеют примерно одинаковые форму петли гистерезиса, индукцию насыщения и остаточную индукцию. Отличаются эти материалы коэрцитивной силой. Магнитомягкие материалы имеют узкую петлю гистерезиса с небольшой коэрцитивной силой, крутую кривую намагничивания, т. е. обладают высокой проницаемостью в слабых магнитных полях. Магнитотвердые материалы имеют широкую петлю гистерезиса с большой коэрцитивной силой. Для них характерен пологий подъем кривой намагничивания, т. е. они обладают низкой проницаемостью в слабых полях.

Бг lt;льшую группу материалов составляют магнитодиэлектрики, которые представляют собой конгломерат нз порошка ннзкокоэрцитивного ферромагнетика, содержащего железо, частицы которого механически связаны между собой диэлектриком. Магнитодиэлектрики изготавливаются на основе различных .магнитомягких материалов. Наибольшее распространение получили магнитодиэлектрики на основе карбонильного железа, альснфера, пермаллоя, молибденового пермаллоя и др. Магнитодиэлектрики из карбонильного железа мало подвержены влиинию температуры, старению, обладают незначительными потерями. Сердечники из карбонильного железа применяются на частотах, не превышающих 30... 50 МГц, в катушках и дросселях средней стабильности. Магнитодиэлектрики вследствие сильного внутреннего поли размагничивания обла-

дают малыми потерями иа вихревые токи и гистерезис и высокой стабильностью проницаемости прн изменении иапряженностн поля. Изделия нз магнитодиэлектриков технологичны при изготовлении.

Особое место среди высокочастотных материалов, используемых для изготовления сердечников для индуктивных элементов, занимают ферриты, которые представляют собой соединения сложных окислов железа с добавлением в кристаллическую решетку атомов двухвалентных металлов. Твердые растворы феррита никеля и феррита цинка, взятые в определенных пропорциях, образуют класс никель-цинковых ферритов, и соответствеиио твердые растворы феррита марганца н феррита цинка образуют класс марганцево-цинковых ферритов. В качестве двухвалентных металлов используются также литий, кобальт, свинец, кадмий и др.

Ферриты обладают высокой магнитной проницаемостью и большим удельным сопротивлением. По механическим свойствам ферриты близки к керамике. Магнитные свойства ферритов сильно зависят от частоты и напряжениостн магнитного поли. Механические воздействия могут явиться причиной необратимого изменения магнитных свойств сердечника.

Диэлектрическая проницаемость ферритов достигает нескольких сотен единиц, но с повышением частоты она резко падает. Так, в диапазоне радиочастот она составляет 20 ... 40, а на сверхвысоких частотах - 10. На радиочастотах наиболее часто применяют никель-цинковые, марганцево-цниковые и литий-цинковые ферриты. На высоких частотах примениют литнй-цинковые ферриты, обладающие невысоким значением магнитной проницаемости (100... 200). В диапазонах ДВ и СВ используют ферриты с магнитной проницаемостью, равной 600 ... 2000, в диапазоне КВ - 50 ... ,200 и УКВ - 5 ... 20.

Коэффициент температурной нестабильности катушек с феррнтовымн сердечниками в 2... 10 раз выше, чем аналогичных катушек с сердечниками из карбонильного железа. У ферритов температурный коэффициент магнитной проницаемости может быть как положительным, так и отрицательным, причем его значение может меняться прн переходе от одного температурного интервала к другому. Прн температурах выше 100... 200 deg;С магнитные свойства ферритов пропадают.

Из ферритов изготавливают сердечники цилиндрической, кольцевой, стержневой и броневой конструкций. Назначение всех сердечников определяется маркой и диапазоном рабочих частот феррита. Так, из ферритов марок 1500НМ1, 1500НМЗ, 2000НМ1 и 2000НМЗ, рабочий диапазон которых ограничен частотой 0,8 МГц, изготавливают сердечники: цилиндрические - для подстраиваемых н постоянных катушек индуктивности; кольцевые -для. дросселей и трансформаторов; броневые -для высокодобротных индуктивных элементов. Из феррита марки 700НМ, рабочий диапазон частот которого лежит в пределах О.З... 3 МГц, изготавливают кольцевые сердечники дли дросселей и трансформаторов, а также броневые - для высокодобротных катушек и контурных трансформаторов. Из ферритов марок 20ВЧ2, 30ВЧ2, 50ВЧ2 изготавливают сердечники, используемые в области частот до 100 МГц: цилиндрические для подстраиваемых воздушных катушек; кольцевые для дросселей и контурных трансформаторов; броневые длн высокодобротиых катушек.

Технические характеристики и электромагнитные свойства ферритов зависят от химического состава, использованного сырья и метода его технологической обработки. Изделия из порошков окислов изготавливают методами: прессования, лнтьи под давлением, выдавливанием на мундштучных прессах, вытачиванием из спрессованных сырых заготовок.

2,2. Сталь электротехническая. Основные параметры

Классификация и марки тонколистовой электротехнической стали, изготавливаемой в виде листов, рулонов и лент, приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Классификация и марки тонколистовой электротехнической стали

Тонколистовой электротехнической стали присвоено условное обозначение в виде цифрового кода. В условном обозначении цифры означают: первая - класс по структурному состоянию и виду прокатки; вторая- содержание кремния; третья - группу по основной нормируемой характеристике; четвертаи - порядковый номер типа стали. Вместе первые три цифры в обозначении марки означают тип стали. В табл. 2.1 приведено также ранее применяемое обозначение марок стали.

Тонколистовая электротехническая сталь подразделяется:

а) по структурному состоянию и виду прокатки на классы:

1 - горячекатаная изотропная,

2 - холоднокатаная изотропная,

3-холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой;

б) по суммарной массовой доле легирующих элементов:

0 -с суммарной массовой долей легирующих элементов до 0,5% включительно (нелегированная);

1 - с суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 0,5 до 0.8% включительно;

2 - с суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 0,8 до 1,8% включительно (кроме стали марок 2211, 2213);

3 - с суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 1,8 до 2,8% включ.;

4 -с суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 2,8 до 3,8% включ. (кроме стали марок 24Ц, 2412, 24Ю, 2414);

5-с суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 3,8 до 4,8% включ.;

в) по основной нормируемой характеристике на группы:

О -удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл н частоте 50 Гц lt;.7/5о);

1-удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц

(1,5/50);

2 -удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл н частоте 400 Гц .0/40о) горяче- или холоднокатаной изотропной стали и удельные по-

тери прн магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 400 Гц (/1,5/400) Для холоднокатаной анизотропной стали;

6 -магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (В0.4);

7 -магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м (Вю) или 5 AJm (В5).

Для изготовлении магнитопроводов дросселей ленточного типа широко применяется тонколистовая анизотропная холоднокатаная электротехническая сталь марок 3311, 3411, 3412. 34Ш, 3414. 3415, 3404, 3405, 3406. 3407, 3408. 3471 и 347i2. которая подразделяется: по видам продукции на лист, рулонную сталь, ленту резаную; по точности прокатки по толщине на нормальной точности - Н, повышенной точности -П; по точности изготовления по ширине на нормальной точности и повышенной точности - Ш; по непяоскостности на классы 1 и 2; по серповидиости (для рулонной стали и ленты) на нормальной точности и повышенной точности - С; по виду покрытия на без покрытия (с металлической поверхностью), без электроизоляционного покрытия - БП, с электроизоляционным термостойким покрытием - ЭТ. с изоляционным покрытием, не ухуушающим штампуемость. - М (мягкое); по коэффициенту заполнения стали с покрытием на группы А и Б; по уровню остаточных напряжений: с нормированными напряжениями - ОН и без нормированных напряжений.

Нормированные размеры листовой стали, выпускаемой промышленностью, приведены в табл. 2.2. Рулонную сталь изготовляют толщиной 0J27; 0,30; ОЗб; 0,50; 0.80 мм и шириной 650; 700; 750; 800; 860 и 1000 мм. Резаную ленту изготовляют толщиной 0.27; 0,.30; 0,135; 0,50 мм, шириной 90; 170; 180; 190;