Габаритний розрахунок пакету і металеві матеріали для пакетів магн

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

БІЛОРУСЬКИЙ ГОСУДАРСТЕННИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра електронної техніки і технології
РЕФЕРАТ
на тему:
«Габаритний розрахунок пакету і металеві матеріали для пакетів магнітострикційних перетворювачів»
Мінськ, 2008

Явище магнітострикції - полягає в зміні розмірів феромагнітного тіла (тобто в його деформації) при його намагнічуванні.
Зворотний магнітострикційні ефект полягає в намагнічуванні феромагнітного тіла при його деформуванні. Магнітострикція обумовлена ​​деформацією кристалічної решітки намагніченого зразка за рахунок зміни магнітних (диполь-дипольних та спін-орбітальних) і обмінних сил. Лінійна магнітострикція відбувається майже без зміни об'єму тіла. Вона анізотропна і залежить від напрямку намагнічування тіла. Кількісно лінійну Магнітострикція характеризує коефіцієнт магнітострикції
, (1)
де Δl - приріст довжини тіла при магнітострикції,
l - початкова довжина, δ = 10 -6 -10 -2.
Об'ємна магнітострикція проявляється в галузі магнітного насичення матеріалу. Вона анізотропна. Кількісно характеризується коефіцієнтом об'ємної магнітострикції
. (2)
Об'ємна магнітострикція значно менше лінійної магнітострикції у всіх магнітних матеріалів за винятком інвару у яких .
При об'ємної магнітострикції - змінюються всі геометричні розміри феромагнітного тіла. У магнітострикційних перетворювачах (МСП) використовується тільки лінійна магнітострикція. Магнітострикційні ефект у різних матеріалів проявляється по-різному. Високої магнітострикції володіє нікель і пермендюр, які широко застосовуються при виготовленні МСП. Величина магнітострикції багато в чому залежить від технології виготовлення та режимів роботи МСП. Магнітострикційні ефект відноситься до групи парних. Це означає, що знак деформації сердечника не змінюється при зміні поля на протилежне. Частота деформації в два рази більше частоти змінного струму протікає в обмотці перетворювача тому в позитивний і негативний напівперіоди відбувається деформація одного знака.
У ультразвукової техніки застосовують поляризовані МСП. Для створення поляризації по обмотці крім змінного пропускають і постійний струм. Фізично це можна уявити собі так, що зовнішнє поле орієнтує елементарні магніти приблизно в однаковому напрямку і речовина веде себе як монокристал. При наявності поляризації частота деформації дорівнює частоті елементарного напруги, а амплітуда деформації ξ П у багато разів більше амплітуди деформації ξ НП при тій же магнітної індукції. Відношення амплітуд змінної деформації поляризованого ξ П і неполяризованого ξ НП визначається виразом . Якщо , То амплітуда деформації збільшується в 20 разів. Така залежність можлива тільки на лінійній ділянці кривої магнітострикції від В.
МСП являє собою сердечник з тонких пластин, на якому розміщена обмотка збудження. Найбільшого поширення набули стрижневі й кільцеві МСП.

Рисунок 1 - Загальний вид стрижневого МСП.

Рисунок 2 - Загальний вигляд кільцевого МСП.
МСП, які використовуються в технологічних установках представляють собою резонансні системи поздовжніх коливань, довжина яких кратна чверті довжини хвилі. Розрахунок МСП проводиться тільки для резонансної частоти f 0.
Вихідні дані:
1. Резонансна частота f 0.
2. Електрична потужність подводимая до МСП Р Е.
3. Питома електрична потужність матеріалу Р '.
4. Залежність магнітної індукції в матеріалі МСП від напруженості магнітного поля δ = F (H).
5. Залежність питомих електричних втрат в матеріалі МСП від індукції Р ЕП = F (B).
Мета розрахунку - визначення розмірів пакета, числа витків обмотки і режимів збудження МСП.
Таким чином, повний розрахунок МСП розбивається на три частини:
1. Габаритний розрахунок пакета.
2. Електричний розрахунок МСП.
3. При необхідності проводиться тепловий розрахунок МСП.
У технологічних МСП найбільшого поширення набули стрижневі замкнуті магнітопроводи. МСП з розімкненим магнітопроводом майже не застосовуються із-за великого потоку магнітного розсіювання та необхідності створення великої МДС для забезпечення потрібної індукції (В). На малюнках зображені уніфіковані конструкції магнітопроводів:

Малюнок 3 - розімкнутий магнітопровід МСП.

Малюнок 4 - Двухстержневой магнітопровід МСП.

Малюнок 5 - Трехстержневой магнітопровід МСП.

Малюнок 6 - Четирехстержневой магнітопровід МСП.
Пакети сердечників набирають з штампованих пластин нікелю, пермендюра або Альфер. Товщина пластин 0,1 - 0,2 мм . Пластини ізольовані один від одного шаром оксиду та ізоляційного лаку. З'єднують пластини в пакет склеюванням, стяганням більш товстими пластинами або припаювання до концентратора. Склеювання пластин у пакети підвищує поздовжню стійкість перетворювача, дозволяє створювати порівняно тонкі пакети з товщиною набору 5 - 7 мм . Останнє необхідно для конструкцій многопакетних МСП з рівномірним полем випромінювання. Особливу увагу треба звернути на якість робочої (випромінюючої) поверхні пакета. Хороша шліфування збільшує ККД перетворювача приблизно на 10%. Випромінююча поверхню магнітопроводів зазвичай має форму квадрата тобто
. (3)
Площа випромінюючої поверхні визначають виходячи з допустимої питомої електричної потужності матеріалу Р '.
, (4)
де Р Е - підводиться електрична потужність, Р '- питома електрична потужність матеріалу.
Прийнято, що питома електрична потужність становить: для Альфер Р '= 55 Вт / см 2, для нікелю Р' = 80 Вт / см 2, для пермендюра Р '= 100-110 Вт / см 2.
Розмір b не повинен перевищувати половину довжини хвилі, інакше з'являться паразитні коливання, що знижують ККД. При виборі розмірів пакета необхідно, щоб поперечний резонанс перебував, можливо, далі від основного поздовжнього резонансу. Зазвичай поперечний резонанс вдається зрушити, змінивши співвідношення a / b. Якщо це зробити не вдається, то необхідно збільшити число стержнів. При виборі розмірів необхідно прагнути до мінімальної висоті ярма d Я. Зменшення d Я збільшує ККД МСП. Однак значне зниження d Я може призвести до магнітного насичення ярма. З цієї точки зору висота ярма повинна бути більше значення певного виразом:
, (5)
де B 0 - індукція створювана струмом підмагнічування;
У m - амплітуда змінної складової індукції;
B S - індукція насичення матеріалу магнітопровода.
Визначення розмірів вікна. Ширина вікна (b 0) повинна бути по можливості малої, але достатньою для розміщення необхідного числа витків обмотки. Висота вікна визначається з умови механічного поздовжнього резонансу:
, (6)
або
, (7)
де - Хвильове число;
f 0 - резонансна частота;
S 0 - площа сумарного поперечного перерізу стержнів.
Для однієї і тієї ж резонансної частоти можливі різні поєднання розмірів S 0, S u, d Я, h 0. Це типова варіаційна задача, коли перебором величин знаходиться якийсь оптимальний критерій. В якості такого критерію вибирається максимальна акустична потужність
, (8)

де Р а '- граничне значення питомої акустичної потужності матеріалу, яку можна приблизно оцінити за формулою
. (9)
Тут - Приведена добротність МСП, Q - добротність визначається за частотній характеристиці стрижня виготовленого з даного матеріалу, конструктивна постійна,
, N c - кількість стержнів,
W '- питомий хвильовий опір матеріалу МСП.
Q і W 'зазвичай наводяться в НД,
δ m - амплітуда магнітострикції визначається графічно нижче,
А 1 - конструктивна постійна,
. (10)
Конструктивна постійна А 2 пов'язана з коливаннями ярма і визначається виразом
. (11)
Для оптимізації розмірів муздрамтеатру розроблена спеціальна номограма, яка наводиться в НД і в деяких книгах. Неважко розробити відповідну програму на ЕОМ. На практиці ця задача вирішується рідко т.к. розміри пластин стандартизовані. Зазвичай конструктор проводить оцінний розрахунок для вибору найближчій нормалізованої пластини.
Оцінка граничних параметрів. При роботі МСП в його перетинах діють певні механічні напруги. Найбільші величини механічних напружень мають місце у вузловому перетині сердечника (ξ = 0)
, (12)
де ξ 0 - амплітуда зміщень в огрядності зсувів при f = f 0.
Якщо ці напруги перевищать межу втоми металу, то пакет зруйнується або з'являться мікротріщини. Це обмежує граничну акустичну потужність віддається в навантаження
, (13)
де S - магнітострикція насичення;
σ S - межа втоми металу;
S c - площа перерізу осердя.
З великого розмаїття магнітострикційних матеріалів найбільше застосування знайшли перемендюри (сплав Fe з Co і V) К65, К49Ф2, нікель Н1 і АЛЬФЕР Ю-14. Найбільшим коефіцієнтом магнітострикції має сплав К65 (δ s = 90 * 10 -6) та К49Ф2 (δ s = 70 * 10 -6). Пермендюри мають досить високу точку Кюрі ~ 350 ° С, що дозволяє експлуатувати їх при підвищених температурах. До недоліків перемендюров відносять необхідність потужного підмагнічування, порівняно низьку корозійну стійкість, труднощі створення ізоляційного покриття.
Нікель за своїми магнітострикційних властивостями поступається пермендюрам, але зате він володіє високою корозійною стійкістю. При відпалі пластин з Ni на повітрі, створюється міцна окісна плівка. Важливим достоїнством Ni є його гарна паяемости з сріблом і сталями.
При використанні залізо-алюмінієвих сплавів (АЛЬФЕР Ю14), незважаючи на їх непогані магнітострикційні характеристики, серйозні труднощі викликає їх погана паяемости зі сталями.
Загальні недоліки:
1. Відносна дефіцитність.
2. Мале питомий електричний опір - неможливість роботи на великих частотах.
3. Дуже критичні до механічних деформацій.
Переваги: ​​збільшують технологічність, добре обробляються різанням і тиском.

ЛІТЕРАТУРА
1.Орлов П.І. Основи конструювання. Довідково-методичний посібник. У 2-х кн. Кн.1. / Под ред. П. Н. Учаева. - 3-е вид. испр. - М.: Машинобудування
2.Конструірованіе приладів: У 2-х кн. / Под ред. В. Краузе; Пер. з нім. В. Н. Пальянова; Під ред. О. Ф. Тищенко. -Кн.1. М.: Машинобудування
3. Конструювання приладів: У 2-х кн. / Под ред. В. Краузе; Пер. з нім. В. Н. Пальянова; Під ред. О. Ф. Тищенко. - Кн.2. М.: Машинобудування
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
25.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Габаритний розрахунок пакету і металеві матеріали для пакетів магнітострикційних перетворювачів
Металеві зварювальні матеріали
Габаритний і електричний розрахунок багатошарового ПП Схема заміщення
Вибір пакету матеріалів для жіночого демісезонного пальто
Особливості вибору пакету матеріалів для виготовлення жіночих туфель
Аналіз оцінка та вибір користувачем пакетів прикладних програм для автоматизації своєї діяльності
Пакувальні матеріали застосовуються для продуктів харчування та їх вплив
Пакувальні матеріали застосовуються для продуктів харчування та їх вплив на здоров`я людини
Методичні матеріали для роботи з профілактики боротьби із курінням і з шкідливими звичками
© Усі права захищені
написати до нас