Nakonechniy, M.

Наконечний, М.

Наконечний, Мирослав Степанович

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University

Матеріали XVIII наукової конференції ТНТУ ім. І. Пулюя, 2014 148 УДК 621.318.434.1 М. Наконечний, асистент Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя  ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕМПЕРАТУРИ НА ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ІНДУКТИВНОГО ЕЛЕМЕНТА  M. Nakonechniy RESEARCH OF INFLUENCE TEMPERATURE ON ELECTROMAGNETIC CHARACTERISTICS INDUCTIVE ELEMENT.  Індуктивні елементи (ІЕ) в світлотехнічній галузі в основному використовуються в якості компонентів електронних ПРА. В даній роботі ставилось завдання розглянути можливість заміни дискретних індуктивних елементів на планарні, що дозволило б перейти до мікромодульної системи живлення енергоощадних ЛЛ. Метою роботи було дослідження електромагнітних характеристик індуктивних елементів планарної системи на основі комп’ютерної  моделі.  Загальний вигляд моделі дроселя планарної системи зображено на рис.1.    а) б) Рис 1 Загальний вигляд моделі (а), та її переріз площиною Zr (б).  Конструкція ІЕ, який буде використовуватися в ролі дроселя в електричних схемах розрядних ламп, складається з: обмотки 1, ізолятора 2, феромагнітної плівки 3. Витки обмотки являють собою доріжки з міді, нанесені у взаємно протилежних напрямах методом вакуумного осадження. Між витками котушки для підвищення її індуктивності нанесено феромагнітний матеріал (NiZn ферит), який завдяки високому значення питомого опору (*порядку 106 Ом·м), забезпечує надійний ізоляційний захист між витками. Матеріалом для верхніх та нижніх плівок служить високо нікелевий пермалой марки 81НМА  Одним з основних якісних параметрів будь якого індуктивного елемента є температурний коефіцієнт індуктивності (ТКL), що характеризує відносну зміну індуктивності ІЕ при зміні його температури на один градус Цельсія. ТКL переставляє собою складний параметр, що враховує температурні коефіцієнти магнітної та діалектичної проникності феромагнітного матеріалу, а також теплове розширення міді та магнітопроводу. Для визначення ТКL використовується рівняння: 0LLL T,                                                                        (1) де 0L  - початкове значення індуктивності, L  та T  - відносні зміни індуктивності та температури, відповідно. Джерелом тепла в ІЕ окрім мідної котушки також служить й феромагнітний матеріал, що нагрівається в результаті вихрових струмів. Котушка Матеріали XVIII наукової конференції ТНТУ ім. І. Пулюя, 2014 149 збуджувалась синусоїдальним струмом з амплітудою 0,5 А в діапазоні частот від 10 до 50 кГц. Моделювання проводилося в програмному комплексі COMSOL Multiphysics, в якому розглядалися термодинамічна та магнітоелектрична зв’язана задача.   Рис 2 Залежність температури ІЕ при різних значеннях части струму; ○ – 10 кГц, ◊ - 30 кГц, □ – 50 кГц.  Як видно з рисунка 2 температура ІЕ сильно залежить від частоти струму але залишається низькою на достатньо високих частотах. Залежність температури від частоти пояснюється зменшенням ефективної площі провідності провідника котушки в результаті витіснення струму в поверхневий шар під впливом скін-ефекту. Також джерелом тепла служать вихрові струми в феромагнетику, що залежать як від частоти перемагнічування, так і від питомого опору матеріалу. Рівняння втрат на вихрові струми має вигляд;  2 2 2 26B f hP                                                               (2) де B  - значення індукції магнітного поля, f  - частота перемагнічування, h  - ширина плівки,   - питомий опір. Як можна бачити з цієї формули суттєвий вклад в підвищення загальної температури ІЕ будуть вносити вихрові струми  в пермалоєвих плівках опір яких рівний 68 10 Ом м  . На рисунку 3 зображено діаграми залежності ТКL при різних частотах перемагнічування, малі значення якого отримані завдяки великій площі охолодження ІЕ.     Рис 3. Залежність ТКL від частоти індуктивного елемента.  

Research of influence temperature on electromagnetic characteristics inductive element

http://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/123456789/7461/2/ConfTNTU_2014_Nakonechniy_M-Research_of_influence_148-149.pdf

Research of influence temperature on electromagnetic characteristics inductive element

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University