Нелинейности в дросселе Опции

[kamil_yaminov]

Добрый день.

Есть дроссель, намотанный на стальном шихтованном сердечнике. Подаю на этот дроссель синусоидальное напряжение от генератора. К дросселю цепляю осциллограф для измерения напряжения. Результат показан на картинке. Красная кривая - напряжение на дросселе, желтая - ток в нем. Есть нелинейность при переходе тока через ноль, интересует причина возникновения этой нелинейности. Сначала я думал, что это связано с гистерезисом стали, но на первый взгляд такого не должно быть. Зараннее спасибо.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[scifi]

Возможно, Кривая Столетова это объясняет.

[kamil_yaminov]

Походу не объясняет, ибо артефакты возникают при переходе через ноль, когда ток, а следовательно и поле H сменяет полярность. В этой области проницаемость ведет себя одинаково как для отрицательных, так и для положительных токов.

[Vokchap]

Вероятно неисправен генератор. Либо используете не в рабочем диапазоне нагрузок.

[kamil_yaminov]

В роли генератора выступает транзисторный мост, который управляется ШИМом, модулированным по синусу. После моста, естественно, стоит фильтр. Фильтр и сам мост ведут себя очень линейно. Индуктивность фильтра - 3.6мГн, нагрузки - примерно 150мГн, так что индуктивность фильтра не должна вносить какие-то существенные погрешности, я так полагаю.

[Vokchap]

Очень похоже на проблему генератора. Как вариант начальные проницаемости материала дросселя фильтра и нагрузки резко отличаются и фильтр в околонулевом диапазоне тока берет на себя часть напряжения генератора (на что намекнул scifi).

[kamil_yaminov]

А дело в том что, дроссель промеряли на постоянном токе, и он линеен в широком диапазоне, начиная от нуля. Может ли нелинейность (кривая Столетова) появиться на переменном токе?

[NicSm]

думаю чтобы проверить сам генератор нагрузите его активными сопротивлениями и снимите замеры при разных нагрузках. Один из замеров с таким же током как для первой диаграммы. Ну и хотябы еще два с меньшим и большим током.

[Vokchap]

А дело в том что, дроссель промеряли на постоянном токе, и он линеен в широком диапазоне, начиная от нуля. Может ли нелинейность (кривая Столетова) появиться на переменном токе?

ферромагнитный материал не может быть линеен в широком диапазоне ни тока, ни частоты. Только в узком и с определенной точностью. Ищите причину в генераторе. Уберите дроссель фильтра, нагрузите на разные нагрузки, убедитесь в качестве шимирования синуса и т.д. Собственно имея кривые до и после фильтра, можно понять источник резкой нелинейности.

[kamil_yaminov]

Нагрузка (дроссель, а именно, дипольный магнит) делается для магнитной системы ускорителя, где нелинейность поля должна быть не хуже 0.1% при токах до 5 А, магнит проектировался с учетом этого требования, а также проверялся на постоянном токе - на постоянном токе он требованиям удовлетворяет. Вот почему я так уверенно говорю про линейность дросселя в этом диапазоне при постоянном токе. Завтра попробую снять кривые напряжения до фильтра и сравнить с тем, что после.

[Vokchap]

Нагрузка (дроссель, а именно, дипольный магнит) делается для магнитной системы ускорителя

Я собственно в курсе этого, как ни странно.

где нелинейность поля должна быть не хуже 0.1% при токах до 5 А

стало быть это и есть тот узкий диапазон, в котором железо условно линейно....

[Microwatt]

Не знаю. поможет ли....
Давным-давно возился я с передачей малой аналоговой величины через трансформаторный модулятор-демодулятор.
И вот появлялась в передаточной прямой точка излома, хоть тресни!! Погрешностями кл
После некоторых исканий по букварям, обнаружилось, что при малых полях у некоторых материалов гистерезиса нет. Он появляется только при определенной, хотя и малой индукции. Это был, кажется, пермаллой 79НМ...
Может и тут возле нуля тока этот эффект сказывается?

[тау]

Это похоже на "ступеньку" в полумостах из-за применения комплементарной пары Mosfet с затворами соединенными вместе, управляемых от драйвера с недостаточным размахом - типа если от 0 до Uпит на затворах, то при смене полярности тока нагрузки ЭДС самоиндукции дросселя фильтра перестанет достигать соответствующей рельсы питания на величину порогового напряжения плюс напряжение падения на встроенном диоде сток-исток.

Схему моста с фильтром посмотреть можно?
Имхо дело не в дросселе и не в нагрузке.

Сообщение отредактировал тау - May 18 2009, 20:32

[kamil_yaminov]

Я собственно в курсе этого, как ни странно.

Картинка знакомая? ) Мне остается только гадать.

Это похоже на "ступеньку" в полумостах из-за применения комплементарной пары Mosfet с затворами соединенными вместе

У меня полный мост на транзиторах одного типа.

А пока думаю и пробую, благо появилось над чем можно подумать. Результаты сообщу.

[Guest_orthodox_*]

Не знаю. поможет ли....
Давным-давно возился я с передачей малой аналоговой величины через трансформаторный модулятор-демодулятор.
И вот появлялась в передаточной прямой точка излома, хоть тресни!! Погрешностями кл
После некоторых исканий по букварям, обнаружилось, что при малых полях у некоторых материалов гистерезиса нет. Он появляется только при определенной, хотя и малой индукции. Это был, кажется, пермаллой 79НМ...
Может и тут возле нуля тока этот эффект сказывается?

Пермаллой после изготовления сердечника либо иногда даже после просто удара по нему - для минимальных искажений придется заново термоциклировать, ну типа отжиг ему делать. Остывание , по моему, до нескольких суток, плавно...

А с вопросом по теме - примерно то же самое, отжигать же ведь надо железо-то...Но так хорошо, как с пермаллоем - все равно не будет.
Более-менее прилично ведет себя отожженная в суточном цикле с медленным остыванием электротехническая сталь (так мы готовим сердечники для трансформаторов непосредственно перед намоткой, для нормированного тока холостого хода трансформатора).
Однако пермаллой и тут лучше, именно из него делали когда-то сердечники для микрофонных трансформаторов.
Собственно, для подобных применений он и был разработан...

Возможно, Кривая Столетова это объясняет.

Ага...Вон оно как называтся-то... Век живи, век учись...

Это похоже на "ступеньку" в полумостах из-за применения комплементарной пары Mosfet с затворами соединенными вместе, управляемых от драйвера с недостаточным размахом - типа если от 0 до Uпит на затворах, то при смене полярности тока нагрузки ЭДС самоиндукции дросселя фильтра перестанет достигать соответствующей рельсы питания на величину порогового напряжения плюс напряжение падения на встроенном диоде сток-исток.

Схему моста с фильтром посмотреть можно?
Имхо дело не в дросселе и не в нагрузке.

Действительно, похоже. Только переход несимметричен относительно нуля тока , раньше начинается - потому я все же подумал бы о неотожженном материале сердечника.

Кстати, требуемой точности на железе все равно не получить из-за этого эффекта, как мне кажется... Но ручаться не могу... Тем более, что эффект еще и компенсировать можно, я так думаю.

То есть, в зависимости от соостояния материала есть как бы зона нечувствительности, когда сердечник не работает вообще как бы, и при малых токах около нуля получаем почти воздушный дроссель... Еще из-за этого распределение поля в пространстве будет гулять, наверное...Ну я там знаю - то ли будет оно мешать, то ли нет... На это компенсация не повлияет...

[тау]

Действительно, похоже. Только переход несимметричен относительно нуля тока , раньше начинается - потому я все же подумал бы о неотожженном материале сердечника.
////
То есть, в зависимости от соостояния материала есть как бы зона нечувствительности, когда сердечник не работает вообще как бы, и при малых токах около нуля получаем почти воздушный дроссель...

Если бы сердечник не работал, падала бы индуктивность 150 mH до примерно 15 mH , если брать во внимание индуктивный делитель напряжения от идеального источника синуса и ту ступеньку в 20% , которая видна у Камиля. При этом dI/dt после перехода через 0 должен бы возрастать, а он падает. Что косвенно свидетельствует о нелинейности скорее генератора чем индуктивности 150 mH.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[MDD]

Подаю на этот дроссель синусоидальное напряжение от генератора.
К дросселю цепляю осциллограф для измерения напряжения.

Строго говоря, раз уж Вы "подаете напряжение", то оно должно оставаться непоколебимым при любой нагрузке. И на его фоне можно исследовать ток двухполюсника...
А в данном случае более уместно говорить о том, что Вы нагружаете некий каскад на дроссель и огребаете нелинейные эффекты от их совместной работы.

[Guest_orthodox_*]

Если бы сердечник не работал, падала бы индуктивность 150 mH до примерно 15 mH , если брать во внимание индуктивный делитель напряжения от идеального источника синуса и ту ступеньку в 20% , которая видна у Камиля. При этом dI/dt после перехода через 0 должен бы возрастать, а он падает. Что косвенно свидетельствует о нелинейности скорее генератора чем индуктивности 150 mH.

Убедительно.

[kamil_yaminov]

Строго говоря, раз уж Вы "подаете напряжение", то оно должно оставаться непоколебимым при любой нагрузке. И на его фоне можно исследовать ток двухполюсника...
А в данном случае более уместно говорить о том, что Вы нагружаете некий каскад на дроссель и огребаете нелинейные эффекты от их совместной работы.

На да, так и есть. Скоро, как появится время (тут диплом дописывать надо, да вот такая неожиданность на реальной нагрузке), попробую нагрузить магнит не на импульсный генератор, на выходе которого имеется фильтр, а на линейный. Посмотрю как будет себя вести ток.

Насчет линейности магнита соврал, походу никто его линейность не измерял, но это надо уточнить у тех, кто занимался измерениями.