Как работает зазор в сердечнике?

[кустомер]

Зазор в сердечнике работает местом, где скапливается энергия магнитного поля. Задача всего остального сердечника донести магнитное поле в это место и не потерять ничего по дороге (или постараться как можно меньше потерять).

Аха. Терять позволительно только в зазоре, и нигде больше!

[mikaleus]

Энергия в зазоре не теряется, если зазор сделан внутри катушки. Грубо говоря, магнитные линии поля внутри зазора полностью пересекают катушку.
А вот потери снаружи это плохо, магнитные линии не пересекают катушку. Потому и не участвуют в создании ЭДС индукции, потому не участвуют в создании свойства катушки - индуктивности.
Попробую продемонстрировать откуда берётся формула для расчёта необходимого зазора в дросселе, исходя из инуктивности, площади сечения сердечника, силы тока, допустимого значения магнитной индкуции...
Энергия поля в зазоре:
W=u0*u*H^2/2*V , или W=B^2/(2*uo*u)*V, где
u0=4pi*10^-7 Гн/м абсолютная магнитная проницаемость;
u - относительная магнитная проницаемость;
H - напряженность магнитного поля;
B - индукция магнитного поля;
V - объём зазора, где эта энергия прячеться V = Sсер*lз, где
Sсер = площадь сечения среднего керна;
lз - длина прохождения магнитного поля в зазоре.
С другой стороны, W=L*I^2/2, где
L - индуктивность катушки;
I - ток через катушку.
Отсюда, приравняв оба уравнения, считая u=1 можно получить:
B^2/(2*u0)*Sсер*lзаз=L*I^2/2,
lзаз = 4*pi*L*I^2/(B^2*Sсер)*10^-7, где L в Гн, I в A, B в Тл, Sсер в м^2, lзаз в м.

[кустомер]

Эту формулу можно найти в учебниках. А мне вот всегда было интересно: какое нам дело до энергии поля в зазоре? Может важнее поле в материале сердечника?

[azim_mg]

Энергия в зазоре не теряется, если зазор сделан внутри катушки. Грубо говоря, магнитные линии поля внутри зазора полностью пересекают катушку.
А вот потери снаружи это плохо, магнитные линии не пересекают катушку. Потому и не участвуют в создании ЭДС индукции, потому не участвуют в создании свойства катушки - индуктивности.
...

-Хорошее указание для конструктора!

[кустомер]

Как раз в Ш-образниках зазор НЕ внутри катушки.

[azim_mg]

...А мне вот всегда было интересно: какое нам дело до энергии поля в зазоре? Может важнее поле в материале сердечника?

Наверняка установлено опытным путем (влияние зазора).
Чтобы получить сильное поле в зазоре, должно быть обеспечено минимум потерь и максимальное усиление поля в материале сердечника, очевидно. Ключевая роль наличия зазора очень интересна ... И кто это придумал?...
И как додумался?

[mikaleus]

Как раз в Ш-образниках зазор НЕ внутри катушки.

Это только в наборах из железа и трансах, сделанных для flyback'ов по указаниям Power Integration...

Эту формулу можно найти в учебниках.

Как раз выводов формулы я так и не нашёл в учебниках... Хотя все исходные формулы приведены в учебнике, выходная формула в куче книг по ИБП. Мне интересно, каков был физический смысл той или иной формулы, просто хотелось понять какие зависимости и причины этих зависимостей...

[azim_mg]

Как раз в Ш-образниках зазор НЕ внутри катушки.

В стандартных из листовой стали - да. Хотя, конечно, не все разновидности я видел.
А вот в современных ферритовых - как раз посередке (половина сердечника с укороченным средним выступом).

[mikaleus]

Поле в материале в общем случае важный параметр, так как имеено оно формирует состяние материала, насыщен он или есть куда дальше расти...
Кроме того, размагничивание сердечников (если оно не происходит автоматически в следствии схемных решений) тоже тема достаточно интересная, особенно возврат энергии поля сердечника хотя бы в источник или в ту часть схемы, которая питается...
Извините, что с уклоном в flyback или forward однотактников.

[Gerbicid]

Как раз в Ш-образниках зазор НЕ внутри катушки.

Можно взять две половинки Ш, а не ШI. Будет зазор внутри