Предлагаемая методика и соответствующая ей программа (MUCalculator.exe) предназначены для измерения и расчета магнитной проницаемости материалов магнитопроводов импульсных блоков питания. Это позволяет использовать магнитопроводы без маркировки или с неизвестной маркировкой.
На страницах сайта и на страницах радиолюбительских журналов опубликовано множество описаний импульсных блоков питания. Один из основных элементов такого устройства — импульсный трансформатор, от правильного расчета которого зависят работоспособность, надежность и долговечность блока и питаемого прибора. В описаниях этих устройств указаны материал и типоразмер магнитопровода, а также намоточные данные трансформатора, поэтому проблем с изготовлением устройства не возникает. А как быть радиолюбителю, который решил повторить устройство, но не может найти нужный магнитопровод? На помощь приходят методики и программы расчета импульсного трансформатора [1, 2]. Зачастую у радиолюбителя накапливаются трансформаторы от различных блоков питания телевизоров, компьютеров и прочей бытовой техники. Если магнитопровод имеет маркировку, то нужную для расчета информацию находят в справочниках [3, 4] или на сайтах в Интернете (особенно для зарубежных ферритов). Эти параметры подставляют в формулы или вводят в программы. Но попадаются магнитопроводы, которые не имеют никаких опознавательных знаков (а если и имеют, то что-либо определить по ним трудно). Предлагаемая методика была разработана именно для таких магнитопроводов.
Она основана на известной формуле расчета индуктивности тороидальной обмотки
где L — индуктивность, Гн; w — число витков; µ o = 4 pi -10-7 Гн/м — абсолютная магнитная проницаемость вакуума; µ — магнитная проницаемость материала магнитопровода; l — средняя длина магнитной силовой линии в магнито-проводе, м; S —площадь поперечного сечения магнитопровода, м2. Из (1) получаем формулу для расчета магнитной проницаемости
Для практических расчетов более удобна формула, полученная из (2), в которой индуктивность выражена в микрогенри, а размеры — в миллиметрах:
Кроме индуктивности, для расчета магнитной проницаемости материала магнитопровода нужно еще знать параметры l и S. Следует учесть, что формула (3) приближенная и дает наиболее точный результат для тороидальных (кольцевых) магнитопроводов. Для других типов (Ш-образный, П-образный, броневой), которые имеют разветвленную магнитную цепь, сложно вывести точные формулы, связывающие индуктивность, магнитную проницаемость и размеры магнитопровода. Поэтому расчеты ведут, используя так называемые эквивалентные размеры l и S ([5], с. 20—36), которые подставляют в формулу (3). Для радиолюбительской практики такой точности достаточно. В таблице перечислены формулы для определения l и S для наиболее распространенных типов магнитопроводов [5].
Работу ведут в определенной последовательности.
1. На исследуемый магнитопровод наматывают пробную обмотку, например, из 10…20 витков провода диаметром 0,3…0,4 мм (их число и диаметр роли не играют). Важно, чтобы витки равномерно по всей длине разместились на магнитопроводе. Для удобства расчета по формуле (3) лучше намотать 10 витков. Затем измеряют индуктивность пробной обмотки в микрогенри. Если магнитопровод состоит из нескольких частей (Ш-образный, П-образный, броневой), то его нужно сжать, чтобы устранить или минимизировать немагнитный зазор, который уменьшает индуктивность пробной обмотки и занижает вычисленное значение магнитной проницаемости материала. Также следует учесть влияние инструментов, стягивающих болтов и шпилек, поэтому желательно, чтобы они были изготовлены из немагнитных материалов.
2. Далее из таблицы выбирают тип исследуемого магнитопровода и по соответствующему чертежу делают все необходимые измерения в миллиметрах. Измерять лучше штангенциркулем, чтобы результаты были как можно точнее. Затем по соответствующим формулам вычисляют среднюю длину магнитной линии ? в миллиметрах и площадь поперечного сеченияS в квадратных миллиметрах.
3. Измеренную в микрогенри индуктивность, число витков w, а также значения l и S подставляют в формулу (3) и определяют магнитную проницаемость материала магнитопровода.
Для упрощения расчетов и экономии времени разработана программа «? -Калькулятор» для ПК, которая по предлагаемой методике рассчитывает магнитную проницаемость магнитопроводов распространенных типов. Программа написана в среде Visual Studio 2008 фирмы Microsoft на языке Visual Basic 2008 ЕЕ. Она также определяет сечение магнитопровода и среднюю длину магнитной линии, которые тоже нужны для дальнейших расчетов импульсного трансформатора. Зная магнитную проницаемость материала магнитопровода, можно по справочникам найти ближайший аналог и определить необходимые параметры (индукцию насыщения, удельные потери и др.). Папка с программой может иметь любое удобное имя и храниться на любом носителе или разделе жесткого диска. В ней имеются исполняемый файл MUCalculator.exe и файл справки Help.chm (его можно запустить отдельно, чтобы изучить работу с программой до ее использования).
После запуска программы MUCalculator.exe открывается ее окно (рис. 6). В его верхней части расположена строка меню, содержащая два пункта: Файл и Справка. Пункт меню Файл состоит из команд: Сохранить — сохраняет текущий расчет в текстовом файле внутри папки с программой, Печать — печатает текущий расчет на системном принтере, Рассчитать — выполняет расчет магнитной проницаемости выбранного магнитопровода, Выход — выход из программы без сохранения текущего расчета. Пункт меню Справка информирует пользователя о программе и ее авторе. Часть окна программы ниже строки меню состоит из пяти панелей (рис. 6):
8 — выбор типа магнитопровода, 7 — ввод его размеров, 1 — вывод изображения чертежа магнитопровода, 2 — расчет, 3 — вывод результата расчета. Последняя панель имеет три кнопки: 6 — очистка полей ввода, 5 — вызов справки, 4 — выход из программы.
Панель расчета, показанная с увеличением на рис. 7, содержит элементы: 5 и 4 — поля для ввода индуктивности L и числа витков w пробной обмотки; 3 — кнопка Рассчитать, 2 и 1 — поля для вывода вычисленных значений S и ? .
На панели выбора типа магнитопровода щелчком левой кнопки мыши выбирают тип исследуемого магнитопровода. После этого в правом верхнем углу панели появляется чертеж выбранного магнитопровода с указаниями необходимых размеров, а также надписи возле полей. Далее как можно точнее измеряют в миллиметрах все необходимые размеры исследуемого магнитопровода и записывают их в соответствующие поля. На панели расчета вводят измеренную в микрогенри индуктивность пробной обмотки и число ее витков. При наличии дробной части ее вводят после разделительной точки (не запятой). После ввода всей информации нажимают на кнопку Рассчитать или выполняют команду меню Файл -> Рассчитать. После этого в полях вывода появятся вычисленные значения ? и S, а также ? — магнитной проницаемости материала магнитопровода.
Для проведения нового расчета нужно очистить все поля нажатием на кнопку Очистить. Для удобства программа показывает всплывающие подсказки при наведении указателя мыши на основные объекты панелей и сообщения об ошибках, если какой-нибудь параметр не введен или введен неверно, с указанием названия этого параметра. Распечатку результатов расчета выполняют командой меню Файл—>Печать. По этой команде системный принтер печатает стандартную страницу А4 с результатами текущего расчета и чертежом магнитопровода. Для сохранения результатов расчета в текстовый файл следует выполнить команду меню Файл—>Сохранить. При этом откроется стандартное окно сохранения файла. В поле Имя файла нужно ввести имя сохраняемого файла (расширение .txt программа добавляет автоматически) и нажать на кнопку Сохранить. Если файла с таким именем не существует, программа спросит, нужно ли его создать На этот вопрос надо ответить утвердительно (нажать на кнопку ОК). В результате будет создан текстовый файл с информацией об исследуемом магнитопроводе, результатами и датой расчета. Если файл с таким именем существует, программа об этом предупредит и спросит, нужно ли его создать. Если на этот вопрос также ответить утвердительно, программа дописывает новые результаты расчета в конец этого файла, не стирая ранее сделанные записи. Сохраненный файл можно прочитать, удалить в нем ненужные записи и распечатать с помощью любого подходящего текстового редактора, например, Notepad++ (рис. 8).
Ю. ИЛИТИЧ, пгт. Верховина Ивано-Франковской обл., Украина
Радио, №4 2011г стр. 30-32
ЛИТЕРАТУРА 1. Косенко С. Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя Радио, 2005, № 4. с. 35-37, 44. 2. Москатов Е, Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя. — Радио, 2006, № 6, с. 35-37 3. Куневич А. В., Сидоров И. Н. Индуктивные элементы на ферритах. Ферритовые сердечники в узлах радиоаппаратуры. Справочник домашнего мастера. — Л.: Лениздат, 1997. 4. Сидоров И. Н., Христинин А. А., Скорняков С. В. Малогабаритные магнитопрово-ды и сердечники. — М.: Радио и связь, 1989. 5. Гликман И. Я., Русин Ю. С, Горский А. Н. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1991.
Программа для определения проницаемости проверялась на WIN XP SP3, необходим Net framework 3.0
Источник
Определение магнитной проницаемости феррита.
Очень часто приходится сталкиваться с тем, что имеешь дело с ферритовыми кольцами без всякой маркировки. А недавно меня постигла печалька — уронил кассетницу с кольцами и все они перепутались. Думаю, будет полезно рассказать о том, как определить проницаемость феррита.
Немного теории. Феррит – материал, представляющий собой соединение оксида железа и оксидов ферримагнетиков. Он имеет формулу MеFe2O4, где Ме — металл отличный от железа. Это химическое соединение обладает кубической кристаллической решеткой и активно используется в радиоэлектронике, благодаря большому удельному сопротивлению и наличию магнитных свойств.
Одним из основных физических свойств феррита является высокое электрическое сопротивление и магнитная проницаемость, что обуславливает низкие энергетические потери в высокочастотных полях. Основным фактором, влияющим на этот параметр, является большая концентрация двухвалентных ионов железа. При повышенном количестве частиц Fe2+ увеличивается проводимость железного сплава и понижается его энергия активации. Высокое содержание двухвалентных ионов железа также приводит к снижению зависимости металла от различных свойств среды и состояния намагниченности.
Несколько слов об отечественных ферритах.
Ni-Zn ферритовые сердечники марок НН и ВН применяют в слабых магнитных полях. Используются в дросселях схем коррекции, в магнитных антеннах и контурах входных трактов радиоприемных устройств, контурах ВЧ-трактов, трансформаторах ВЧ-диапазонов и др.
Сердечники из ферритов марок НН рекомендуется использовать при температуре окружающей среды от -40ºС до +150ºС и в диапазоне частот: 100НН — до 30 МГц, 400НН — до 2 МГц, 600НН — до 1,2 МГц, 1000НН — до 0,4 МГц, 2000НН – до 0,02 МГц.
Термостабильные высокочастотные Ni-Zn ферритовые сердечники марок ВН рекомендуется использовать при температуре окружающей среды от -60ºС до +125ºС и в диапазоне частот: 20ВН — до 100 МГц, 30ВН — до 120 МГц, 50ВН — до 50 МГц.
Ni-Zn ферритовые сердечники марок ВНП и ВНС применяют в сильных синусоидальных магнитных полях и предназначены для работы в мощных широкополосных согласующих аппаратуры, радиотехнических устройствах, в том числе и перестраиваемых подмагничиванием в диапазоне частот до: 300ВНП — 4,5МГц; 300ВНС – 15МГц; 200ВНП – 14МГц; 200ВНС – 15МГц.
Mn-Zn ферритовые сердечники (термостабильные НМ1, НМ3 и нетермостабильные НМ) применяют в слабых магнитных полях. Для сильных магнитных полей применяются сердечники марок НМС. Используются в: трансформаторах, сетевых фильтрах, фильтрах ВЧ-помех, высоковольтных трансформаторах, дросселях НЧ-фильтров акустических систем, в делителях напряжения, импульсных трансформаторах, фильтрах радиопомех, импульсных источниках питания и др.
А теперь к практике. Во-первых рассортируем ферриты по проводимости. Высокочастотные ферриты должны иметь очень высокое сопротивление, а низкочастотные — низкое. Например, при измерении сопротивления стержня из феррита 600НН (для магнитной антенны карманного приемника) мультиметр показал бесконечное сопротивление.
Источник
Как измерить проницаемость феррита
А зачем узнавать если Уже намотано? Так если в тумбочке пол килограмма разных колец неизвестного происхождения лежит, что еще с ними делать?
UA6BBX, ГИР нужен, формулы считать. А тут китайский тестер и одно действие — деление.
Уже 25 лет определяю проницаемость материала колец по простой формуле
D — внешний диаметр кольца, мм d — внутренний диаметр кольца, мм L — индуктивность , мкГн N — число витков (обычно 10) h — толщина кольца, мм
Всего ничего, нужен только калькулятор.
А не проще применяя программу http://www.radiofan.ru/soft/lf220.zip или эту
узнать проницаемость, тем более, что индуктивность все равно надо измерять По первой ссылке,программа под Dos,по второй «контур» для расчета катушек индуктивности. Мне эта больше нравится http://microsin.ru/content/view/522/43/ Что то не нашел программ под винду,неужели нет?
Так есть програмы для этого. Люди их писали, проверяли, оттачивали. Почему к ним такое неуважение? 😀 Зачем себя мучить?!
На работе компа нет, а кольца и калькулятор есть. А полминуты поработать на калькуляторе — это же так утомительно! 😆
Уже есть калькуляторы с измерителем L ? .Толик.
Пока о таких не слышал. У меня есть кроме калькулятора частотомер-измеритель L/C «Макеевский» (такой, как у UR3IAG). Измеряет очень точно вплоть до долей мкГн.
к нему измерителя L не надо . Или НАДО . 73.
Надо, конечно. А может уже есть компьютеры — измерители L/C? 🙂 🙂
Вот программка неплохая А с виду такой котик хороший. 🙂
Сегодня утром лечился, наверно недолечился Nod 32+Malwarebytes’ Anti-Malware странно.
А с виду такой котик хороший.
Ага! У меня сразу не глядя хлопнул при закачке.И вся индукция испа-
рилась.Hi! Скачал,проверил нодом смарт,касперским,док тором,все лицензии криминала не обнаружено,уже 131 скачивание.Может у меня антивирусники неправильные.Выложу свою такую же программу скачивал давно.Попробуйте.
В отличии от других типов сердечников, кольцо не выймешь из катушки для сравнения индуктивности. Но придумался простой способ сабжа. Мотаем на кольцо побольше витков, и подключаем к китайскому мультиметру, умеющему измерять индуктивность. После этого подносим к кольцу мощный постоянный магнит (неодимовый или электрический). Индуктивность падает примерно в Мю раз.
Можно и без мощного магнита. В одном из первых изданий «Теоретических основ электротехники» Бессонова есть очень простая формула расчета как индуктивности по параметрам кольца и количеству витков, так и обратно — наматываем на кольцо обмотку в один слой до заполнения, измеряем индуктивность и пересчитываем. Делал так много раз, ошибка не превышала 2-5%, то есть была на уровне погрешности измерителя индуктивности.
А с виду такой котик хороший.
Ага! У меня сразу не глядя хлопнул при закачке.И вся индукция испа-
рилась.Hi! Скачал,проверил нодом смарт,касперским,док тором,все лицензии криминала не обнаружено,уже 131 скачивание.Может у меня антивирусники неправильные.Выложу свою такую же программу скачивал давно.Попробуйте. С этим все благополучно.
Есть метод восстановления м.проницаемости.Коль цо нужно нагреть до температуры 250-300гр./газовая духовка/и дать постепенно остыть.
А если развить эту, очень важную, мысль.
Вот у меня этих колечек «мама не горюй», а все они так или иначе подвергались намагничиванию. Где у них точка Кюри, и сколько и на какой температуре их выдерживать.
Нужна твёрдая технология, для кухни. Может их песочком засыпать и в казанчике прокалить?
Есть метод восстановления м.проницаемости.Коль цо нужно нагреть до температуры 250-300гр./газовая духовка/и дать постепенно остыть.Пробовали и это. Не работает. :crazy:
Видимо точки Кюри не достигли, или у это вас извините, не феррит а фаянс.
GOTO . А как узнать что онит подверглись намагничиванию ? Анатолий .
Считай что все они намагниченные, так проще потом. При чём лекарство от намагничивания просматривается вполне доступное. Только бы с технологией нагрева и остываня определиться.
А нельзя ли эти кольца размагнитить так же как, например, размагничиваются морды кинескопов. Электромагнитом на переменном токе. И не придется их жарить в духовке)))
В принципе, насколько я знаю, можно. На кольце делается обмотка, через которую пропускают достаточно большой высокочастотный ток (так чтобы материал в максимуме тока уходил на «плато» кривой намагничивания). Ток постепенно (не в смысле медленно) уменьшают до нуля.
Проблема — как быть уверенным, что начальное значение тока — достаточное.
Опять же обмотка нужна.
GOTO а вы недалеки от истины. Зарыть в песочек и нагреть в казанчике это то самое и есть. Примерно так и делают в заводских условиях. Делать надо в духовке.Нагревают постепенно, до 270 — 350 градусов в течении 4-6 часов. Выдерживают в течении 3-х — 4-х часов. И остывание в течении суток до комнатной температуры, т.н. отпуск. Ни в коем случае в последней фазе нельзя допускать скачков температуры, т.е. все это хозяйство должно остыть вместе с печкой. Открывать ее ни в коем случае нельзя.
Большая Вам благодарность, за доступно изложенную технологию.
Только ещё один вопрос — они перегрева боятся (например ВЧ ферриты, с малой точкой Кюри)?
Возьмите любой не намагниченный металл и поднесите.Намагничен ный феррит притянется.
А не пооще компасом? :crazy: :super:
Возьмите любой не намагниченный металл и поднесите.
А как узнать что металл не намагничен?
А размеры какие вставлять?Не я просто думал,что есть какой поправочный коэффициент,или как по другому.
Вообще-то, я не стал бы так дотошно пытаться определить эту «магнитную проницаемость»! :crazy: Дело в том, что все эти формулы, расчеты и т.д. конечно полезны, но полученная цифра характеризует ферритовый сердечник не в полной мере. Феррит — вообще вещь не простая. «Эффективная» (фактическая) проницаемость зависит от очень многих факторов, от величины поля, частоты, качества феррита и еще многого. даже феррит одной марки и величины проницаемости может отличаться на 50-70%! Кроме этого проницаемость и потери на ВЧ могут быть совсем не линейно связаны! Есть ферриты на которых можно при той же проницаемости сделать катушку с высокой добротностью на частотах, отличающихся на порядок. Так что проще всего намотать на имеющемся сердечнике РЕАЛЬНУЮ катушку и померить ее параметры (например, измерив резонансную частоту и добротность на желаемой частоте!). Если добротность устраивает — значит феррит подходит!
Кстати, как-то я экспериментировал с ферритами и обнаружил интересную вещь. Если в катушку поместить ферритовый сердечник, то с одной стороны он увеличивает индуктивность, а с другой — вносит потери. Увеличение индуктивности вызывает рост добротности, а потери снижение добротности. Это всем известно. Но! сделал я катушку, поместил в нее сердечник М2000 и смотрю частоту, на которой добротность не менее 100 (например). Получилось меньше 1 мгц . При этом на 5 -10мгц добротность вообще «никакая». Если заменить сердечник на М100 — то на 5-10 мгц получается добротность 100. А потом я взял сердечник поменьше (чтобы не полностью занимал внутренний объем катушки, а 10-20% (примерно), но М2000! Получилась катушка, имеющая добротность 100 уже на 5 мгц! (несколько хуже, чем с М100, но все же! Конечно, если есть возможность найти ЛЮБОЙ сердечник с ЛЮбЫМИ характеристиками. но у радиолюбителей это не всегда так.
