МЭЭУ_
Магнитные элементы электронных устройств
Лектор: к.т.н., доц. Амелин С.А.
Программа курса
5 семестр
Электромагнетизм. Основные магнитные величины и единицы измерения. Магнитные свойства веществ. Парамагнетики. Диамагнетики. Ферромагнетики.
Статические параметры ферромагнетиков. Динамические характеристики ферромагнетиков. Быстрое и медленное перемагничивание.
Статические и динамические потери в ферромагнетике при перемагничивании. Потери на вихревые токи. Суммарные потери при перемагничивании. Аппроксимация кривых намагничивания и петли гистерезиса.
Классификация магнитных материалов. Электротехнические стали. Пермаллой, пермедюры. Аморфные магнитные материалы. Ферриты. Магнитодиэлектрики. Сердечники электромагнитных устройств. Стандартизированные ряды магнитных сердечников.
Оценка влияния воздушного зазора на характеристики сердечников электромагнитных устройств. Связь между электрическими и магнитными величинами для сердечников с обмотками.
Электрическая модель сердечника с обмотками. Эквивалентная схема замещения. Основные элементы модели. Модель Джилса-Атертона магнитного сердечника. Моделирование сердечников с обмотками.
Режимы работы трансформатора в узлах промышленной электроники. Однотактный и двухтактный режим работы импульсного трансформатора, их имитационное моделирование с помощью Micro-CAP 9. Сравнительная оценка. Контрольная работа по материалам 1-6 лекций.
Анализ трансформатора с двухтактным режимом работы. Физические процессы, основные соотношения.
Потери мощности в элементах конструкции трансформатора. Предельная мощность, передаваемая трансформатором. Оптимальный режим перемагничивания сердечника трансформатора.
Анализ переходных процессов в импульсных трансформаторах. Искажение фронта выходного импульса. Искажение вершины импульса. «Сшивание» быстрых и медленных стадий передачи импульсного сигнала.
Анализ трансформатора с однотактным режимом работы. Процессы при намагничивании сердечника последовательностью импульсов и их моделирование. Физические процессы, схемы замещения, основные соотношения.
Методика электрического и конструктивного расчета трансформатора с двухтактным режимом работы. Основные соотношения в трансформаторе. Границы применимости методики. Контрольная работа по материалам 8–11 лекций.
Процессы восстановления трансформатора однотактного режима работы. Анализ цепей восстановления. Резисторная, стабилитронная и трансформаторная цепи восстановления. Моделирование однотактных устройств с перечисленными цепями восстановления. Сравнительная оценка.
Анализ и моделирование работы трансформаторного датчика тока. Схема замещения, основные параметры. Погрешность измерительных трансформаторов тока. Особенности измерения несимметричных импульсов.
Магнитные накопители энергии. Основные параметры дросселей. Индуктивность дросселей. Способы увеличения добротности. Критерии подобия дросселей.
Критерии выбора магнитного материала для получения минимального объема электромагнитных элементов. Обоснованный выбор материала для сердечников трансформаторов и реакторов.
Принцип работы и анализ магнитных усилителей. Разновидности магнитных усилителей.
Нелинейные магнитные элементы. Магнитные параметрические стабилизаторы напряжения. Феррорезонансные ячейки. Магнитные формирователи импульсов.