1. Из ряда задаваемых параметров определяющими для расчета коммутирующего дросселя являются собственная частота колебательного контура инвертора ƒ0, необходимая индуктивность дросселя L, его минимально допустимая добротность Qдр, перегрев τ.
2. Действующий ток в обмотке
(6-90)
где I1, I2 — действующие значения двусторонних импульсов тока через дроссель.
3. Энергоемкость в джоулях
Wдр=LI2др (6-91)
4. Добротность Qдр трассчиывается по формуле
Qдр = UIдр/p, (6-92)
где U — действующее напряжение на дросселе; р — по выражению (6-83).
5. Конструктивный тип дросселя определяется выбором воздушной катушки или катушки с сердечником и во втором случае — выбором материала сердечника.
При наиболее широко используемых значениях WAP и других параметров меньшими габаритами обладают конструкции с сердечником.
В порядке предпочтительности следует применять следующие материалы сердечника: ферриты, магнитодиэлектрики, сплавы 80НХС, 79НМ, сплавы 50Н, 47НК, стали 3421—3423, воздух.
Однако в той же последовательности уменьшаются максимально реализуемые удельные энергоемкости Wдр/Vдр, где Vдр — конструктивный объем дросселя, см3. Поэтому при больших требуемых значениях Wдр/Vдр применение ферритов и магнитодиэлектриков невозможно.
Исследования показали, что при разных конструкциях возможны следующие предельные значения параметра Wдр/Vдр:
| Ферриты | 0,25 |
| Магнитодиэлектрики | 0,5 |
| Сплавы: | |
| 80НХС, 79НМ | 0.7 |
| 5011. 47НК | 1.3 |
| Сталь 3421—3423 | 2 |
| Воздух | 2 |
Воздушные катушки позволяют также получить максимальную добротность Qдр, исключить дополнительные искажения тока Iдр (у дросселя с сердечником трудно достичь Qдр>50).
Тем не менее вследствие меньших габаритов (в допустимой зоне значений Wдр/Vдр) чаще применяют дроссель с сердечником.
При этом обычно в сердечник вводится воздушный зазор δдр, поскольку иначе получаются чрезмерными индуктивности L. Дополнительным преимуществом наличия сердечника являются малые поля магнитного рассеяния.
Чтобы решить вопрос о необходимости применения воздушного дросселя, надо определить Wдр/Vдр, воспользовавшись формулой (6-91) и условием для минимально возможного значения Vдр:Vдpmin =102(Q/ƒ)⅔.
где Q задано; ƒ — в килогерцах.
6. Конструктивный расчет воздушного дросселя производится по известным методикам, например.
Для цилиндрической катушки индуктивность L в генри определяется но формуле
(6-93)
где μ0 = 4π· 10-9 Гн/см; hк и с — высота и толщина катушки, см.
Сопротивление в омах при нормальной температуре
где kr определяется по (6-88).
7. Конструктивный расчет дросселя с сердечником.
Выбор сердечника. Можно показать, что величиной, определяющей объем дросселя, является конструктивный критерий К'др (в секундах):
(6-94)
где α, τ, Пк определяются по формулам (6-77), (6-82), (6-83); Iдр— по (6-90); μэ—эквивалентная магнитная проницаемость сердечника в относительных единицах.
Критерий К'др, с другой стороны, полностью определяется конструктивными параметрами сердечника:
(6-95)
Выбирая сердечник для дросселя, надо обеспечить условие
К'др.с≥К'др,
где К'др определяется по (6-94).
Практически это делается следующим образом.
Введем на основании выражения (6-94) расчетный критерий
(6-96)
Соответствующий ему конструктивный критерий будет
Кдр.с = αПкК'др.с (6-97)
где К'др.с определяется по (6-95).
Необходимо с учетом выражений (6-96) и (6-97) обеспечить выполнение условия
Кдр.с≥Кдр. (6-98)
Для стандартных сердечников критерий Кдр.с с можно рассчитать заранее. Такие значения приведены в табл. 6-3 и 6-4 (для удобства значения Кдр.с умножены на 107 или 105).
При расчете Кдр величины L и τ берутся по заданию, Iдр — по выражению (6-90), величина μэ — в пределах 50≥μэ≥ 30, причем меньшие значения соответствуют большим значениям индукции В и наоборот.
Индукцию В вычисляем по формуле
В = √0,8π μэ LI2др/Vc,
где μэ определяется по (6-89).
Число витков обмотки
Коэффициент гармоник
kг=k'г μэ /μ
где k'г — тот же коэффициент при сердечнике без зазора; μ — магнитная проницаемость материала сердечника в относительных единицах; величина k'г зависит от В, ƒ и определяется обычным способом, например как в работах.
3азор δдр = 1,05 l0√l+ l0; l0 = 5 lc/ μэ
Перегрев, потери, сопротивление обмотки определяются с учетом выражений (6-82), (6-74), (6-77), (6-83) — (6-85), (6-88) и данных табл. 6-3 — 6-6.
