264 (34)

Natężenie zakłócającego pola magnetycznego wytworzonego przez transformatory żarzeniowe, transformatory prostowników anodowych i silniki elektryczne szybko maleje ze wzrostem odległości od źródła.zakłóceń. Charakterystyka przestrzenna pola wytworzonego przez źródło zakłóceń zależy od kształtu źródła zakłóceń, jego budowy, sposobu pracy i częstotliwości. Charakterystyki te bywają nadzwyczaj różnorodne.

\*ł

Rys. XVI.7. Schemat zastępczy do wyznaczania napięcia zakłóceń na pierwotnym uzwojeniu transformatora

W większości przypadków źródło zakłóceń nie jest zwykłym dipolem, lecz zespołom dipoli o charakterystykach przestrzennych różnych kształtów. Z tego powodu w otoczeniu źródła zakłóceń bywają strefy i kierunki, w których natężenie pola jest najmniejsze, lecz nie ma stref o natężeniu pola zakłóceń równym zeru. Zazwyczaj w projektowanym urządzeniu jak również w jego sąsiedztwie znajduje się kilka transformatorów lub silników wytwarzających zakłócenia. Z tego powodu nie można całkowicie ochronić transformatora wyjściowego przed zakłóceniami przez dobór jego położenia względem źródeł zakłóceń, chociaż stosując ten środek można by znacznie zmniejszyć zakłócenia.

Przykładami złożonych źródeł zakłóceń są transformator obupołów-kowego prostownika anodowego i silnik asynchroniczny. Transformator prostownika wytwarza rozproszone pola magnetyczne o częstotliwości sieciowej (zwykle 50 Hz) wskutek istnienia różnicy potencjałów magnetycznych między końcami jarzma. Prócz tego wytwarza on pola częstotliwości dwukrotnie większej i częstotliwościach harmonicznych (100, 200 Hz itd.) wskutek istnienia rozproszenia magnetycznego między uzwojeniem pierwotnym a wtórnym; przy czym każde z tych pól ma inny rozkład przestrzenny. Silnik asynchroniczny wytwarza pole o częstotliwości sieciowej wskutek niedoskonałej przewodności magnetycznej jego obwodu magnetycznego oraz pole o częstotliwości związanej z liczbą żłobków na stoja-nie i wirniku, powstałe wskutek zmiany oporności magnetycznej przy przesuwaniu się żłobków wirnika przed żłobkami stojana.

W celu zmniejszenia zakłóceń prócz ekranowania transformatora wejściowego można jeszcze zastosować dwa środki: ekranować źródło zakłóceń i zmniejszyć w nim indukcję (tj. w transformatorze lub silniku zakłócającym). Pierwszy środek pogarsza warunki chłodzenia i niekiedy zmusza do zmniejszenia gęstości prądu i indukcji w transformatorze lub silniku, co zmniejsza wykorzystanie materiału. Drugi środek bezpośrednio powoduje konieczność zwiększenia wymiarów i ciężaru transformatora lub silnika. Z tych powodów oba wyżej wymienione środki stosuje się tylko w ostateczności.

Pomiary natężeń zakłócającego pola magnetycznego we współczesnych urządzeniach zasilanych z sieci prądu zmiennego wykazały, że natężenia te dochodzą do 0,025 -i- 0,1 ersteda. Jeżeli założymy, że zakłócająca siła elektromotoryczna indukowana w transformatorze może być pięciokrotnie zmniejszona przez prawidłowe umieszczenie transformatora względem źródła zakłóceń, to składowa osiowa pola zakłóceń, wzbudzająca siłę elektromotoryczną w uzwojeniach transformatora, może dochodzić do 5 : 20 milierstedów. Jeżeli przeto natężenie pola zakłócającego w projektowanym aparacie jest nieznane, jak to zwykle bywa, to orientacyjne obliczenie najmniejszej wartości współczynnika ekranowania przeprowadza się według wzoru (XVI.9) zakładając wyżej podane natężenie pola zakłócającego.

W urządzeniach zasilanych ze źródeł prądu stałego i nie zawierających transformatora zasilania anodowego, dławików filtru, silników, przetwornic wibratorowych natężenie zakłócającego pola magnetycznego jest zwykle mniejsze i zależy z reguły od urządzeń znajdujących się w sąsiedztwie i od własnego transformatora wyjściowego. Podanie nawet jakichkolwiek orientacyjnych wartości jest tu niemożliwe.

Jeżeli transformator, dla którego obliczamy ekran, jest rdzeniowy, to ekranowanie można obliczać tak samo jak dla płaszczowego z tvm. że otrzymaną wartość współczynnika ekranowania y można zmniejszyć 5 -i- 7 razy licząc na wzajemną kompensację zakłócających sił elektromotorycznych indukowanych w cewkach transformatora rozmieszczonych na dwóch ramionach rdzenia. Należy tu zaznaczyć, że transformator rdzeniowy wymaga symetrycznego umieszczenia w ekranie i symetrii samego ekranu dla otrzymania dobrej kompensacji zakłóceń.

Dla przykładu obliczony zostanie ekran dla płaszczowego transformatora wejściowego, odpowiadający następującym danym:

3 . 10*v U_xd^ | . 10 <>v

to* — 628 i, «= 100

Qr — 1,5 cm* i, = 0,1 H fi - 20 0

Najmniejsza robocza amplituda sygnału na uzwojeniu pierwotnym

Dopuszczalna amplituda napięcia zakłóceń Pulsacja podstawowa pola zakłócającego Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego Przekrój czynny rdzenia Indukcyjność uzwojenia pierwotnego Oporność źródła siły elektromotorycznej Oporność bocznika przeniesiona do obwodu uzwojenia pierwotnego    fi, = 100 Q

fil

Mając dane a ~    ^    5 i zakładając, że osiowe natężenie pola zakłóceń H»

wynosi 0,01 ersteda oraz, że k = 4, podstawiamy powyższe wartości do równa nia (XVI.9)

k»t    • 10-*    4 • 100 ■ 628 • IQ-» • 1,3 • 10 »

	| w,L, (1 + aj 1*	1 • 10 «* J |	f 628 • 0,1 (1 + 5)1*
	1 «* 1		1 ^5 ' ^20 1

Powyższy przykład dotyczy transformatora o rdzeniu z permalloyu; przy stosowaniu na rdzeń stali transformatorowej przekrój rdzenia zwiększa się kilkakrotnie oraz wzrasta liczba zwojów pierwotnego uzwojenia. Wskutek tego, jak widać ze wzoru (XVI.9), otrzymany współczynnik ekranowania musi być znacznie zwiększony, co wymaga stosowania ekranów grubych lub też złożonych. Przy tym zwiększają się wymiary i ciężar transformatora jak również wymiary, ciężar i koszt całego urządzenia.

XVI.5. Zasady obliczania ekranów magnetycznych

Dokładne obliczenie ekranu ferromagnetycznego jest matematycznie skomplikowane i w większości przypadków w praktyce niecelowe, ponieważ nie znamy zwykle dokładnie pola zakłócającego. Z tego powodu