Как работает зазор в сердечнике?

[azim_mg]

Это не верно, спокойно себе нарастает, но с другой скоростью. Соответственно и эдс не нулевая.

Согласен, нарастает с другой скоростью, и эдс ненулевая, если быть точным. Но эта другая скорость ниже прежней в десятки, сотни или тысячи раз, в зависимости от проницаемости материала сердечника. Во столько же раз уменьшается эдс. Поэтому не будет ощутимой ошибкой пренебречь этим ростом и этой эдс.

Когда рассматривают трансформатор, то под кз понимают кз витков.

Это одна из разновидностей к.з.
Есть еще режим короткого замыкания, когда замыкают вторичную обмотку трансформатора при таком напряжении на первичной обмотке, когда величины токов обмоток достигают номинальных величин.

В данном случае термин к.з. был применен для обозначения режима работы трансформатора, в котором сила тока через обмотку существенно превышает номинальную величину, что обычно характерно для режима к.з.

[avp94]

В данном случае термин к.з. был применен для обозначения режима работы трансформатора, в котором сила тока через обмотку существенно превышает номинальную величину, что обычно характерно для режима к.з.

Лучше пользоваться общепринятыми терминами (тогда все ясно и понятно и не надо додумывать, что хотел сказать оппонент). Тем более что режим кз характерен (собственно в нем и работает) трансформатор тока. А здесь рассматривается сердечник и с кз витков вообще затруднительно загнать его в насыщение. Процесс совсем другой, хотя существенное увеличение тока присутствует и при насыщении сердечника и может быть при кз витка(ов) обмотки.

[DK]

С содроганием вспоминаю курс по магнитным цепям... Решение систем нелинейных дифуров второго порядка численным методом... На калькуляторе. Я две недели программу писал, чтоб за 20 секунд курсовик посчитать Потом половина группы с моими распечатками пришла

[azim_mg]

С содроганием вспоминаю курс по магнитным цепям... Решение систем нелинейных дифуров второго порядка численным методом... ...

Вот здорово! Это где же Вам такой тренаж устраивали?
(В моём политехе до такого не додумались!)

[DK]

4-курс МЭИ, 1994г.

[azim_mg]

Советский "красный" вуз. Крутая школа!

[кустомер]

Уважаемый azim_mg. спасибо за ответ!
Надеюсь Вы не обидитесь, что я хотел бы более осветить некоторые места.

по достижении магнитным потоком некоторой величины он практически перестает расти, несмотря на дальнейший рост ампер-витков. Этот момент и есть насыщение сердечника и он соответствует режиму к.з.: маг. поток не меняется, э.д.с. самоиндукции на обмотку не наводится, а это равноценно тому, что индуктивность обмотки резко падает и электрический ток через нее резко возрастает.

Абсолютно верно. То есть можно считать, что сердечник из обмотки вынули (он перестал работать). Естественно - короткое, и ключи сгорают.

Индуктивность обмотки с зазором уменьшается, чтобы как-то скомпенсировать это и восстановить, приходится увеличивать число витков, зато мы получаем более стабильную величину индуктивности - она мало зависит от силы тока в обмотке.

Тем не менее, и для нее существует определенная максимальная величина потока, выше которой насыщение всетаки будет достигнуто. В этом случае произойдет точно такой же эффект резкого короткого замыкания в электрической цепи, или нечто иное?

PS: Не всегда с зазором. Зазор нужен, если есть возможность большого роста ампер-витков за счет роста тока через обмотку и возрастания магнитного потока через сердечник до насыщения. Если этого можно избежать, например в двухтактных преобразователях, когда рост ампер-витков и соответственно маг. потока ограничен тем, что ток растет от нуля линейно, но вовремя прерывается запиранием транзистора этого плеча и отпиранием транзистора другого плеча, который запитывает другую половину обмотки и намагничивает сердечник в обратном направлении, то зазора не требуется.

Просто в двухтактных отсутствует постоянная составляющая - соответственно, ампервитков можно дать вдвое больше.
Тот же самый эффект можно достигнуть и без второго плеча: просто приложив к сердечнику постоянный магнит, дающий противоположный поток и им компенсирующий постоянную составляющую.
И такие дроссели (с магнитом) я действительно встречал. Но и они были даже не просто с зазором, а, вообще,- разомкнутый сердечник.

[azim_mg]

Тем не менее, и для нее существует определенная максимальная величина потока, выше которой насыщение всетаки будет достигнуто. В этом случае произойдет точно такой же эффект резкого короткого замыкания в электрической цепи, или нечто иное?

Формально насыщение может быть достигнуто, но для этого потребуются намного большие ампер-витки, кроме того, наличие зазора заставит увеличить число витков в обмотке, в итоге эффект к.з. если и наступит, то не столь резко: этому будет предшествовать значительный ток через обмотку, тогда как без зазора насыщение может наступить при гораздо меньшей силе тока. Практически это означает, что с введением зазора на обмотку можно подавать бОльшие напряжения без эффекта насыщения и к.з. Это чисто качественная картина, все необходимо считать: оптимальные значения величина зазора, число витков на вольт рабочего напряжения, номинальные и максимальные напряжения при заданной частоте и др. Иначе стоимость сожженных транзисторов может оказаться разорительной.

[кустомер]

Это чисто качественная картина

Да-да, интересует как раз качественная. На уровне "что отчего происходит и как".

Формально насыщение может быть достигнуто

Оно и неформально может. Врубите ток побольше - и будет достигнуто. А вот как именно - пмсм - вот так:
Когда индуктивность включена как элемент, ограничивающий ток в цепи, то при входе в насыщение, когда магнитная проницаемость сердечника (а с нею и индуктивность) начинает уменьшаться - это приводит к возрастанию тока, что в свою очередь еще более снижает индуктивность: процесс нарастает лавинообразно до режима КЗ за очень малое время.
Соответствует ли действительности такое представление?

наличие зазора заставит увеличить число витков в обмотке, в итоге эффект к.з. если и наступит, то не столь резко

Почему? Что именно ограничит скорость развития процесса?
Ведь и с зазором механизм остался тем же самым: возр. тока › уменьшение индуктивности › ускорение возрастания (и. т. д.)
Зазор просто отодвинет это в область более высоких токов.
Или - сделает принципиально что-то еще, что изменит ход событий?

И при чем тут число витков? Вы считаете, что процесс будет ограничен их омическим сопротивлением?
(Вообще-то да, но проще тогда поставить резистор в цепь или намотать более тонким проводом - медь сейчас дорогая!)

[azim_mg]

Когда открывается транзисторный ключ и обмотка трансформатора (или дросселя) подключается к источнику напряжения, через ключ и обмотку течет ток, сила которого увеличивается от 0 прямо пропорционально времени открытого состояния ключа, то есть линейно, при этом скорость нарастания тока равна отношению напряжения источника к величине индуктивности. Омическое сопротивление считаем равным 0, значит, ток будет расти бесконечно, вне зависимости от наличия зазора. В процессе этого роста тока напряжение источника уравновешено встречной эдс самоиндукции L(di/dt). Это при идеальной индуктивности, в реальности L уменьшается с ростом тока, поэтому линейный рост тока только в начале, далее уменьшение L компенсируется ростом di/dt, то есть сила тока растет быстрее. Вот это ускорение без зазора очень большое, с зазором - намного меньше. Зазор в сердечнике обеспечивает линейное нарастание силы тока, без зазора получается что -то вроде экспоненты. Чтобы не сгорели ключ и/или обмотка, надо как-то ограничить силу тока. Обычно это обеспечивается запиранием ключа раньше, чем сила тока через него превысит допустимый уровень. Поскольку и любая схема управления ключом, и любой ключ имеют ограниченное быстродействие, намного удобнее иметь дело с (почти) линейным нарастанием тока через индуктивность, для чего надо делать зазор. Чтобы гарантировано успеть вовремя закрывать ключ.