Способ пропитки индуктивного элемента

(53) ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ 25тут автоматизированны радиоэлектроники во СССР2, 1985,ИНДУКТИВНО О области элексобам пропитосселей, Цель ества элеменсгпоцнок циоульснога века(71) Томский инстисистем управления и(56) Авторское свидетел ьстМ 1191960, кл. Н 01 Р 41/О(57) Изобретение относитсятротехники, в частности к ски трансформаторов и дизобретения - повышение та путем увеличения проникающей способности пропиточного состава, в результате разрушения ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и обеспечения втягивания ферромагнитного материала в обмотку. Способ пропитки индуктивного элемента, содержащего обмотку и магнитопровод, заключается в поопчскании импульсного электрического тока через обмотку элемента, погруженного в электроизоляционный пропиточный состав, содержащий ферромагнитный мелкодисперсный материал, при этом амплитуда тока выбирается из условия создания в магнитопроводе индукции насыщения, 1 ил.Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам пропитки трансформаторов и дросселей,Цель изобретения - повышение качества индуктивного элемента путем увеличения проникающей способности пропиточного состава в результате разрушения ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и обеспечения втягивания ферромагнитного материала в обмотку,На чертеже изображено устройство для реализации способа пропитки индуктивного элемента.Сущность заявляемого способа заключается в том, что через обмотку индуктивного элемента, находящегося в пропиточном тармореактивном компаунде, содержащем мелкодисперсный магнитно-мягкий материал, пропускают импульсный ток, амплитуда которого достаточна для насыщения магнитопровода, Магнитная проницаемость магнитопровода падает и становится сравнимой с магнитной проницаемостью среды. Поэтому значительно увеличивается рассеивающее поле индуктивного элемента и возникает сила взаимодействия этого поля с магнитно-мягкими частицами наполнителя, Эта сила, направленная к магнитопроводу, втягивает магнитные частицы в обмотку индуктивного элемента, Причем каждая магнитная частица захватывает определенное количество пропиточного компаунда, которое зависит от адгезионных свойств компаунда и магнитно-мягкого материала, размера частицы и ее морфологического строения,Кроме того, воздействие мощного импульсного магнитного поля на ферромагнитную частицу вызывает ее колебания, что приводит к вибрации всей системы и способствует разрушению ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и их полному заполнению пропиточным составом.Выбор параметров импульсного электрического тока осуществляется следующим образом. Напряженность магнитного поля в магнитопроводе рассчитывается на основании закона полного тока. Напряженность равнаН = - ,Ч/(1)сгде- амплитуда тока в импульсе в обмотке;Я - количество витков обмотки;с - длина средней силовой магнитнойлинии в магнитопроводе,Для создания значительного рассеивающего поля необходимо создать в магнитопроводе напряженность магнитного поля,достаточную для его насыщения, Плотность тока в обмотке не должна превышать критического значения для материала проводника.Условие выбора амплитудного значения 5 тока в импульсе с учетом выражения (1) запишетсяНскрЗ (2)где кр - критическая плотность тока для 10 материала провода обмотки;Я - площадь сечения провода обмотки.Тепловое действие электрического токаопределяется законом Джоуля -Ленца.Следовательно, за время действия им пульса в индуктивном элементе выделитсяэнергия, равнаяС=9тцмо, 1,3)где 9 - действующее значение тока в импульсе;20 Й - активное сопротивление индуктивного элемента;Уонип - длительность импульса.Эта энергия приведет к разогреву индуктивного элемента, Температура разогре ва зависит от теплоемкости индуктивногоэлемента.Т=- С(4)где С - теплоемкость индуктивного элемен та.Решая (3) и (4), получаем ограниченныена длительность импульсыСЛТТлп (5) 35где Ь Т = Тк - Тк - допустимый перегрев индуктивного элемента;Тж - температура желатиниэации пропиточного состава;Т - температура пропиточного составав пропиточной ванне.После прекращения действия импульсаиндуктивный элемент начинает остывать.Время остывания определяется интенсивностью процессов теплообмена между индуктивными элементами и пропиточной ванной с составом. Мощность теплоотдачи индуктивного элемента зависит от теплопроводности состава и коэффициента теплоотдачи конвекций.Мощность теплоотдачи Ртепл определяется выражениемРтепл =Х ЬТ + БАЛТ А . (6)где Л - теплопроводность пропиточного со става,- определяющий размер;а - коэффициент теплоотдачи конвекций;А - площадь поверхности индуктивногоэлемента.Учитывая, что мощность - это количество выделяемой энергии в единицу времени,и учитывая (3) и (6), определим время паузы2д В ЙзглппаузП - ,г-Г-+ - д-д 7) 5Период повторения импульсов равенТ = Тццп + Тпауз (8)П р и м е р, Изготовлен дроссель насердечнике К 24 х 13 х 5,2 мм из материалаМПпроводом ПЭВдиаметром 0,55мм, количество витков 340. Пропитку дросселя предлагаемым способом осуществляют на устройстве для прап итки,включающем пропиточную ванну и источник импульсного тока, Пропиточная ванназаполнена следующим составом, мас.о :термореактивный компаунд КП70 и магнитно-мягкий порошок 30 марки 400 НН сдисперсностью не более 3 мкм. Выбор концентрации магнитно-мягкого порошка впропиточной смеси обусловлен эффектомулучшения воздействия рассеивающегомагнитного поля на процесс пропитки и увеличением вязкости пропиточной смеси.Экспериментально было установлено, чтовведение не более 30 мас, твердых мелкодисперсных частиц в пропиточный компаунд КПне приводит к значительномуизменению вязкости смеси при температурах пропитки 70-80 С,Источник импульсного тока состоит извыпрямительного моста Ч 01 - ЧО 4 (Д 242 А),в диагональ которого последовательно с тиристором ЧО 5(Т 50) включается индуктивный элемент усилителя мощности натранзисторе Я 1 (КТ 829 Г), трансформаторагальванической развязки Тр 1, регулируемого автотрансформатора Тр 2 и формирователя импульсов, С помощьюавтотрансформатора Тр 2 осуществляетсярегулирование действующего значения тока в импульсе.Формирователь импульсов, выполненный на микросхемах серии К 155, формируетимпульсы делением частоты промышленной сети.Расчет параметров тока, подаваемогона индуктивный элемент, производится следующим образом.Максимальная напряженность магнитного поля магнитопровода материалаМП 140 составляет 8000 А/м. Средняя силовая линия для используемого сердечникас=5810 м. Таким образом, по выражению(2) можно определить амплитуду тока в обмотке в импульсе8000 58 10( 1 ( 50 0,237340или 1,36 А12 А;Таким образом, для полного насыщения магнитопровода амплитуда тока в обмотке должна быть более 1,36 А и не должна превышать 12 А по соображениям сохранности изоляции обмотки дросселя по предлагаемому способу выбрана амплитуда тока 11 А)..Длительность импульса пропитки определяется по выражению (5) при следующих значениях: С - теплоемкость дросселя 10,2 Дж/К;= 8 А( = / Г); В - сопротивление дросселя с учетом перегрева 1,06 Ом. Изготовленный дроссель пропитывали составом, мас.о : пропиточный компаунд КП70 и ферритовый порошок 30 дисперсно- стью не более 3 мкм, марки 400 НН, Температура желатинизации данного компаунда лежит в пределах 95 - 105 С. Оптимальная температура ванны, при которой будет наименьшая вязкость компаунда, составляет 70 - 80 С. С учетом изложенного по выражению(5) определяется максимально допустимая длительность импульса пропитки йй - 2.25 с.8 1,06Поэтому была выбрана длительность импульса 2 с, кратная двум,Далее производим расчет периода повторения импульсов по (7) и (8) при следующих значениях;,я = 8 А; В = 1,06 Ом, г=2 с; Ь Т = 15 К;а - коэффициент тепло- отдачи конвекцией 200,Вт/м К; А - пло щэдь поверхности дросселя 6,16 10 4.м; 1 - коэффициент теплопроводности пропиточного состава, полученный на основе.коэффициентов теплопроводности КП, равном 0,25 Втlм К,. и феррита 400 НН, равном 6 и 0,53 Вт/м К;- определяющий размер рассчитан по известной методике для тела, помещенного в среду с постоянной температурой, которая позволяет опытным путем определить определяющий размер 0,108 м, С учетом этих данных длительность паузы равна гпзуз =101,0 с,При хорошем теплообмене за 1/4 паузы между импульсами тело остывает на 90%, Поэтому длительность паузы выбираем равной 30 с,Пропитку осуществляют следующим образом, Предварительно взвешенный дроссель погружают в пропиточную ванну и пропускают через обмотку импульсный ток, действующее значение тока в импульсе 8 А, длительность импульса 2 с, период повторения импульсов 32 с. После 10 мин выдержки устанавливают действующее значение тока 1 А и переключателем 51 отключают усилитель мощности, Через обмотку начинает протекать однополярный ток частотой 100 Гц. Затем дроссель вытягивают из пропи1661858 трудоемкость пропитки в 3 раза, улучшитьтепловые характеристики индуктивного элемента в 2,8 раза, что подтверждается актомиспытаний,Составитель А. КалмыковТехред Ч.Моргентал Корректор М.Муска Редактор Л, Гратилло Заказ 2129 Тираж 357 , . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 точной ванны, выдерживают 3 - 4 мин и, увеличивал подачу тока на 0,25 А через 3 мин,доводят,температуру дросселя до150-160 С, Выдерживают дроссель приэтой температуре в течение 5-7 мин, затем 5отключают подачу тока и остужаютдроссельдо комнатной температуры.Оценку качества пропитки проводят пообьему, рассчитанному из привеса дросселя. Объем пропитанной смеси в обмотке 10дросселя 0,6 см, Это вдва раза больше, чемпо известному способу,Кроме того, трудоемкость пропиткиснижается в 3 раза по сравнению с известным способом и улучшаются параметры 15тепловых характеристик индуктивных элементов, пропитанных предлагаемым способом. Так коэффициент теплопроводностиобмоток индуктивных элементов, пропитан"ных по пуедлагаемому способу, составляет 200,7 Вт/м К, а по известному 0,25 Вт/м К,Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить качество пропитки в 2 раза, снизить Формула изобретения Способ пропитки индуктивного элемента с магнитопроводом и обмоткой, при котором указанный элемент погружают в электроизоляционный пропиточный состав, содержащий ферромагнитный мелкодисперсный материал, и через обмотку пропускают электрический ток, достаточный для ее нагрева до требуемой температуры, о тл и ча ю щи йс я тем, что, с целью повышения качества индуктивного элемента путем увеличения проникающей способности пропиточного состава в результате разрушения ферромагнитных пробок в капиллярах обмотки и обеспечения втягивания ферромагнитного материала в обмотку, ток пропускают импульсами, амплитуду которых выбирают достаточной для создания в магнитопроводе индукции насыщения.