Determinación de la corriente de saturación de inductores con circuitos magnéticos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
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En el desarrollo y fabricación de inductores, transformadores de pulso, surge la cuestión de su idoneidad para operar en condiciones específicas. Esto se debe al hecho de que los parámetros de los circuitos magnéticos utilizados a menudo no se conocen con exactitud. Como resultado, es posible una situación en la que el material del circuito magnético del transformador entra en saturación, lo que reduce la eficiencia de la fuente de alimentación o la desactiva. Para los inductores (chokes) esto conduce a una reducción significativa de la inductancia con las consiguientes consecuencias. Los autores proponen un dispositivo que permite comprobar tales elementos para la posibilidad de su funcionamiento en condiciones específicas.
El dispositivo está diseñado para determinar la corriente de inductores (chokes) o bobinados de transformadores de pulso con núcleos ferromagnéticos de alsifer, en los que se produce la saturación del material del circuito magnético. Aunque existen varias recomendaciones para el cálculo y fabricación de tales elementos, pero sin conocer los parámetros reales del circuito magnético (especialmente con un espacio no magnético), es difícil obtener el resultado deseado o determinar la posibilidad de su aplicación en un dispositivo en particular.
El esquema del dispositivo se muestra en la fig. 1. Consiste en un generador de impulsos en los elementos lógicos DD1.1 - DD1.6, una etapa de amortiguación en los transistores VT1, VT2, un potente transistor de conmutación de efecto de campo VT3 y un sensor de corriente en la resistencia R8. La etapa de búfer proporciona carga y descarga rápidas de la capacitancia de fuente de puerta del transistor VT3, el diodo VD4 sirve para limitar los picos de voltaje en el inductor probado.
La figura. 1
El generador de impulsos implementa un ajuste separado mediante las resistencias R4 y R5 de la duración del impulso y su período de repetición, respectivamente. La duración del pulso cambia entre 6...60 µs en un rango y entre 60...600 µs en el otro. El período de repetición se puede cambiar entre 0,2...2 ms y 2...20 ms, respectivamente. Los rangos son cambiados por el interruptor SA1. La tensión de alimentación se suministra al generador de impulsos a través del diodo VD3 y es suavizada por el condensador C3, lo que reduce el efecto sobre su funcionamiento de la interferencia que se produce en el circuito de alimentación del dispositivo durante el flujo de corrientes pulsadas. Se instala una resistencia R3 de baja resistencia en el circuito fuente del transistor VT8, cuya caída de voltaje es proporcional a la corriente que fluye a través de este transistor y el inductor verificado "Lx". El voltaje se aplica a la entrada del osciloscopio, en cuya pantalla se controla su forma.
Inicialmente, en el primer rango, la duración mínima del pulso se establece en el ciclo de trabajo máximo (período de repetición máximo). Un ciclo de trabajo grande le permite reducir la disipación de energía promedio en el transistor VT3, así como usar una fuente de energía menos poderosa, ya que los condensadores C4, C5 proporcionan la corriente pulsada. Se conecta un osciloscopio a los zócalos XS2, el inductor probado se conecta a los zócalos XS1 y se aplica la tensión de alimentación (10 ... 15 V). En la pantalla del osciloscopio, es necesario obtener un oscilograma correspondiente a la Fig. 2. Si el brillo de la imagen en la pantalla del osciloscopio es insuficiente, la resistencia R5 debería reducir el período de repetición del pulso. Pero no debe dejarse llevar por esto, ya que esto conducirá a un aumento en el consumo de corriente y el calentamiento del transistor VT3.
La figura. 2
Luego, la duración del pulso debe aumentarse suavemente hasta que el aumento lineal del voltaje se vuelva no lineal (Fig. 3), y el punto Un determina la corriente a la que se satura el material del núcleo magnético: Isat = Un/0,2. Si no fue posible alcanzar el punto Un en el primer rango, se enciende el segundo rango del generador.
La figura. 3
Cabe señalar que la duración máxima permitida del pulso de voltaje en el inductor tn en el punto Un es inversamente proporcional al voltaje de este pulso. Por ejemplo, si se verifica un transformador de pulso en un dispositivo con una tensión de alimentación de 15 V y la saturación se produce con una duración de pulso tn = 300 μs, entonces en una fuente de alimentación conmutada de red con una tensión de alimentación de 300 V, la duración del pulso debe ser 20 veces menor: tn <= 15 μs.
Construcción y detalles. Todas las partes están montadas en un tablero hecho de fibra de vidrio de lámina de un lado, su dibujo se muestra en la fig. 4.
La figura. 4
La placa se coloca en una caja hecha de material aislante, en cuyas paredes hay enchufes para conectar un osciloscopio, inductores (se pueden usar pinzas de cocodrilo), un interruptor y resistencias variables. El dispositivo utiliza resistencias variables SP, SPO, SP-4, resistencia R8 - C5-16MV-2W, el resto - MLT, C2-33. Capacitores C4, C5 - K50-24, C3 - K50-35 o similares importados, C1, C2 - K73-9, K73-24, K10-17. Los diodos KD510A son reemplazables por pulsos de baja potencia serie KD503, KD521, KD522 con cualquier índice de letras, el diodo FR801 puede ser reemplazado por FR802, FR803, HER801, transistor IRFZ44N - por IRFZ48N, transistores KT3117A, KT313A - respectivamente por KT698 y KT6127 con cualquier índices de letras.
Para alimentar el dispositivo, se utiliza una fuente de alimentación estabilizada con protección de corriente y un voltaje de salida de 10 ... 15 V a una corriente de hasta 1 A. El ajuste se reduce a verificar el rendimiento del generador y, si se desea, calificar el escalas de resistencias variables. El beneficio práctico de las mediciones realizadas es que es posible simplificar cálculos que dan resultados aproximados y requieren verificación experimental, y obtener resultados específicos más compatibles con el problema que se está resolviendo.
Autores: Yu.Gumerov, A.Zuev, Ulyanovsk
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Dennis Tito es famoso por ser el primer turista espacial, volando a la ISS en 2001 por una tarifa de $ 20 millones.Es un hombre muy rico que dirige la empresa de inversión Wilshire Associates. Además, a principios de 2013, Dennis Tito fundó Inspiration Mars Foundation, cuyo objetivo es hacer volar una nave espacial tripulada alrededor de Marte. Tenga en cuenta que el aterrizaje de los astronautas en la luna también comenzó con un sobrevuelo del satélite de nuestro planeta. Dennis Tito quiere usar la oposición Tierra-Marte que ocurre cada 15-17 años. En este momento, el viaje a Marte es menos difícil, ya que la interacción de la gravedad de Marte, el Sol y la Tierra ahorra combustible.
Inspiration Mars ofrece un viaje de 1,3 millones de kilómetros y 501 días a Marte y de regreso a la Tierra. Al mismo tiempo, la nave espacial debe ir al planeta rojo a más tardar a principios de 2018. Parece imposible: preparar una misión tan compleja en el tiempo que queda. Sin embargo, de hecho, existe la oportunidad de hacer realidad este proyecto, para ello se propone utilizar un nuevo modelo de cooperación entre empresas y gobierno en preparación para un vuelo espacial.
Este modelo es el saber hacer de Dennis Tito. Estos no son contratos o subsidios tradicionales para el desarrollo de un vehículo espacial, como lo practica ahora la NASA. Sin embargo, también se aprovecharán los avances en esta área. La idea es que la inversión de las empresas privadas fluya sin problemas hacia los programas gubernamentales de prueba de tecnología espacial, los complemente y los haga más ambiciosos.
Entonces, para un vuelo a Marte, se propone utilizar lanzamientos de prueba de un nuevo vehículo de lanzamiento pesado SLS, que está siendo desarrollado por la NASA. Dado que la NASA va a lanzar un cohete SLS de todos modos, en términos generales con un "espacio en blanco" como carga útil, este lanzamiento podría usarse para un objetivo más amplio: lanzar una nave a Marte. Por supuesto, durante el primer lanzamiento de la tripulación en el prototipo, no habrá SLS: solo pondrán en órbita una nave diseñada para acomodar a la futura tripulación, algo así como un pequeño módulo ISS con tanques de combustible acoplados y un motor. Un cohete SLS pesado puede lanzar una estructura que pesa más de 100 toneladas al espacio, por lo que es suficiente para un aparato completo capaz de proporcionar un vuelo alrededor de Marte con una tripulación de 2-3 personas. Este vehículo consta de módulos presurizados habitables y de servicio, a los que se acoplan el vehículo de descenso (para descenso a Tierra), depósitos de combustible y motor.
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