Как работает зазор в сердечнике?

[кустомер]

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.

Непонятно, почему.
Смотрите:
- наличие зазора уменьшает индуктивность при прочих равных. (y/n?)
- поэтому чтобы получить нужную индуктивность, витков наматываем больше. (y/n?)
- большее число витков при том же токе создаст больше ампервитков магнитного потока (y/n?)
- больше ампервитков быстрее введут сердечник в насыщение. (y/n?)
Тогда почему же с зазором ускорение - меньше? Получается - должно быть даже больше.

[azim_mg]

Непонятно, почему.
Смотрите:
- наличие зазора уменьшает индуктивность при прочих равных. (y/n?)
- поэтому чтобы получить нужную индуктивность, витков наматываем больше. (y/n?)
- большее число витков при том же токе создаст больше ампервитков магнитного потока (y/n?)
- больше ампервитков быстрее введут сердечник в насыщение. (y/n?)
Тогда почему же с зазором ускорение - меньше? Получается - должно быть даже больше.

Согласен с Вашими утверждениями, за исключением последнего пункта:
- больше ампервитков быстрее введут сердечник в насыщение.
Вы забыли про зазор - без зазора было бы по-Вашему. Но зазор существенно увеличивает сопротивление магнитной цепи, после чего даже "больше ампервитков" не могут создать магнитный поток, соответственно и магнитную индукцию, прежнего уровня. Именно это и предотвращает достижение в сердечнике индукции насыщения. Индуктивность мы восстановили за счет увеличения числа витков, но, скорее всего, не до прежнего уровня, а только до какой-то его части. Но индуктивность без зазора - сильно и быстро уменьшается с нарастанием даже небольших ампервитков, а с зазором - только чуть-чуть, и даже при приличных ампервитках. То есть наличие зазора позволяет получить стабильную по величине индуктивность, что и дает возможность добиться стабильной работы импульсного устройства, без всяких там токовых перегрузок ключевых элементов.

[кустомер]

Индуктивность мы восстановили за счет увеличения числа витков, но, скорее всего, не до прежнего уровня, а только до какой-то его части.

Это почему же? Если нужна индуктивность 10 мГн, то и намотаем на 10 мГн, а не на 9,5.

Кстати, раз уж я доказал себя таким незнайкой: а ампервитки - это что? Магнитный поток? Индукция? (С магнитной точки зрения.) Напомните пожалуйста

[azim_mg]

Под "скорей всего" я имел в виду, что это не всегда окажется возможным, так как, в зависимости от проницаемости материала сердечника и ширины зазора, введение зазора значительно снизит величину индуктивности, поэтому получить ту же самую индуктивность добавлением числа витков удастся далеко не всегда (элементарно, обмотка не влезет в окно сердечника).

Ампервитки - это сила тока через обмотку, умноженная на число витков в обмотке, то есть опять же размерность силы тока. И она же - напряженность магнитного поля. Магнитная индукция и поток напрямую связаны с напряженностью: поток= индукция помноженная на площадь сечения сердечника; величина потока - по закону Ома для магнитных цепей, см. выше.

Насчет знайки: к сожалению, похвастаться не могу, постоянно магнитными устройствами не занимаюсь, да и практика очень ограниченная, от случая к случаю. Просто c 6-го класса "заболел" электротехникой, потом радио и был "фанатом" физики, но это было так давно... И еще проштудировал книгу Э.Ромаша по импульсным ВИП, в 80-е. Поэтому все вышеизложенное по памяти, не исключены ошибки. Желательно перепроверить по справочникам и убедиться, что ничего не наврал!
PS Позже постараюсь это сделать и здесь же отметить, дополнить или исправить.

[кустомер]

Тем не менее, беседа с Вами гораздо интереснее, чем всяческие перепалки.

Однако Вы не ответили, правильны ли мои представления о ходе процесса, изложенные во 2-ом абзаце моего поста #39, о лавинообразном самоусилении.

(подчеркиваю- рассматриваем случай подключения к источнику напряжения, т.е. с очень маленьким внутренним сопротивлением)

[azim_mg]

Да, согласен, что

...
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.
...

Хочу только подчеркнуть важное изменение в этом процессе, вызываемое введением зазора в сердечник.

Вообще-то этот лавинообразный процесс начинается именно после достижения величины индукции в сердечнике до индукции насыщения, а величина индукции прямо пропорционально силе тока умноженной на число витков (=ампер*витки) и обратно пропорционально сопротивлению магнитной цепи. Когда вводим зазор, растет маг. сопротивление на порядок, настолько же увеличится величина ампер*витков, необходимая для достижения индукции насыщения.
Вот Вы пишете:
"Оно и неформально может. Врубите ток побольше - и будет достигнуто."
Это ведь через активное сопротивление можно "врубить ток побольше", что равноценно "(подчеркиваю- рассматриваем случай подключения к источнику напряжения, т.е. с очень маленьким внутренним сопротивлением)". Для индуктивности это означает как бы только разрешение на ток побольше: в отличие от резистора, ток через индуктивность нарастает не скачком, а плавно, за вполне определенное время (правда, растет неограниченно, если извне не отключить или не ограничить, ну хотя бы активным сопротивлением обмотки или резистором). Особенность прохождения тока через индуктивность: маг поле катушки накапливает энергию, равную L*i*i/2, поэтому ток через индуктивность меняется только с конечной скоростью, определяемой скоростью получения или отдачи энергии индуктивностью.

Введение зазора позволяет в десятки ...сотни раз увеличить это время (при прочих равных условиях, кроме числа витков) - от момента подачи напряжения до момента нарастания силы тока до величины, при которой наступает насыщение.
Второй важный момент: возросший допустимый до насыщения ток (сила тока) означает накопление в маг. поле индуктивности большей величины энергии, которая пропорциональна квадрату силы тока.

[кустомер]

Вот Вы пишете:
"Оно и неформально может. Врубите ток побольше - и будет достигнуто."
Это ведь через активное сопротивление можно "врубить ток побольше"

И через реактивное можно. Увеличьте напряжение или понизьте частоту.

Особенность прохождения тока через индуктивность: маг поле катушки накапливает энергию, равную L*i*i/2, поэтому ток через индуктивность меняется только с конечной скоростью, определяемой скоростью получения или отдачи энергии индуктивностью.

Введение зазора позволяет в десятки ...сотни раз увеличить это время (при прочих равных условиях, кроме числа витков) - от момента подачи напряжения до момента нарастания силы тока до величины, при которой наступает насыщение.

В целом я понял вашу точку зрения: экспонента изменения индуктивности становится более пологой, следовательно и процесс происходит плавнее. Вы это хотели сказать?

На мой взгляд, такой вывод был бы не верен.
Ведь изменение индуктивности (по той же самой экспоненте!) происходит и при самых малых токах. Но там (на горизонтальном "хвосте" экспоненты) изменения индуктивности ("результат") малы в сравнени с изменениями "причины" - тока.
Лавинообразный процесс начинается - когда? - Когда мы достигаем такого участка, когда изменения результата превысили изменение причины.
С этого момента они начинают усиливать друг друга. Образуется положительная обратная связь, и - лавинообразное падение. Вот именно это и подразумевается обыкновенно фразой "вход в насыщение".

Однако скорость такого падения более не зависит от крутизны экспоненты: она (скорость) определяется свойствами материала - насколько быстро он способен менять свое состояние.

Некоторые авторы сравнивают это с пробоем конденсатора.


Мне кажется, в свете выше сказанного, будет правильным такой вывод:
зазор делает кривую изменения индуктивности настолько пологой, что ее критическая крутизна отодвигается в область заведомо нерабочих режимов.
То есть, например, когда индуктивность уже снизилась раз в десять. Это уже жестокий перегруз всех элементов и погорание предохранителей. Однако не мгновенное КЗ, убивающее ключи насмерть.

[azim_mg]

И через реактивное можно. Увеличьте напряжение или понизьте частоту. ...

Загнать в насыщение? Нет вопросов - конечно, можно. Я выделил Вашу фразу в другом контексте - чтобы обратить внимание на то, что в случае с индуктивностью мы не можем "врубать" тот или иной ток, мы можем только подать напряжение, а сила тока нарастает от 0 с некоторой скоростью, а не скачком.

... В целом я понял вашу точку зрения: экспонента изменения индуктивности становится более пологой, следовательно и процесс происходит плавнее. Вы это хотели сказать?
...

Не это. Кривизна экспоненты, по моему, - дело второстепенное, и насчет лавинообразности процесса насыщения как-то не уверен (не вникал в это).
Мне представляется, что этому процессу предшествует участок нарастания силы тока, на котором индуктивность изменяется относительно мало и этим изменением по большому счету можно пренебречь.
Главное - введение зазора позволяет многократно расширить этот участок, т.е. диапазон величин силы тока, при котором можно считать, что индуктивность почти постоянна.
Предложенный Вами в конце вывод

...
Мне кажется, в свете выше сказанного, будет правильным такой вывод:
зазор делает кривую изменения индуктивности настолько пологой, что ее критическая крутизна отодвигается в область заведомо нерабочих режимов.
То есть, например, когда индуктивность уже снизилась раз в десять. Это уже жестокий перегруз всех элементов и погорание предохранителей. Однако не мгновенное КЗ, убивающее ключи насмерть.

- это примерно то же самое, что и моя точка зрения. Единственно, снижение индуктивности раз в десять - многовато для транзисторов, я бы предпочел снижение раза в два-три, но это уже "нюансы", как говаривал мой Учитель по ТОЭ.

[avp94]

Ведь изменение индуктивности (по той же самой экспоненте!) происходит

??? Поясните ссылкой на первоисточник (есть подозрение, что это или индивидуальный сленг или полное не желание почитать книжку по физике (ТОЭ)).

[tanq]

- поэтому чтобы получить нужную индуктивность, витков наматываем больше. (y/n?)
- большее число витков при том же токе создаст больше ампервитков магнитного потока (y/n?)

Не забываем, что индуктивность пропорциональна КВАДРАТУ витков, поэтому доматывать их придется не так уж и много.