Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Различни видове трансформаторно оборудване се използват в електронни и електрически вериги, които се търсят в много области на икономическа дейност. Например, импулсните трансформатори (наричани по-долу ИТ) са важен елемент, който се инсталира в почти всички съвременни захранващи устройства.

Различни модели на импулсни трансформатори

Дизайнът (типовете) на импулсни трансформатори

В зависимост от формата на сърцевината и разположението на намотките върху нея, IT се предлага в следните модели:

  • прът;
    Конструкцията на основния импулсен трансформатор
  • бронята;
    Конструкцията на импулсен трансформатор в броня
  • тороидален (няма намотки, жицата е навита върху изолирано ядро);
    Конструкцията на тороидалния импулсен трансформатор
  • брониран прът;
    Конструктивни характеристики на брониран импулсен трансформатор

На посочените цифри:

  • А - магнитна верига, изработена от марки трансформаторна стомана, изработена по технология на студена или гореща метална ролка (с изключение на тороидалната сърцевина, изработена е от ферит);
  • Б - бобина от изолационен материал
  • C - проводници, които създават индуктивно свързване.

Трябва да се отбележи, че електрическата стомана съдържа малко силициеви добавки, тъй като причинява загуба на енергия от ефектите на вихровите токове върху магнитната верига. В IT тороидалното изпълнение, сърцевината може да бъде направена от намотка или феримагнитна стомана.

Плаките за набор от електромагнитни сърцевини са избрани в зависимост от честотата. С увеличаването на този параметър е необходимо да се монтират плочи с по-малка дебелина.

Принцип на действие

Основната характеристика на импулсните трансформатори (наричани по-нататък ИТ) е, че те се захранват с еднополюсни импулси с компонент с постоянен ток, във връзка с които магнитната верига е в състояние на постоянен отклонение. По-долу е представена схематична диаграма на свързването на такова устройство.

Верига: свързване на импулсен трансформатор

Както можете да видите, електрическата схема е почти идентична с конвенционалните трансформатори, което не може да се каже за времевата диаграма.

Времева диаграма, илюстрираща работата на импулсен трансформатор

Първичната намотка приема импулсни сигнали с правоъгълна форма e (t), като интервалът от време между тях е доста къс. Това води до увеличаване на индуктивността по време на интервала t u, след което се наблюдава намаляване на интервала (T-t u ).

Индукционните капки се появяват със скорост, която може да бъде изразена чрез времева константа с помощта на формулата: τp = L0 / Rn

Коефициентът, описващ разликата на индуктивната разлика, се определя, както следва: В = В max - Вr

  • In max - нивото на максималната стойност на индукцията;
  • В r, остатъка.

По-ясно е, че разликата между индукциите е показана на фигурата, която представлява изместването на работната точка в магнитната верига на ИТ.

Офсетов график

Както се вижда от времевата диаграма, вторичната намотка има ниво на напрежение U2, в което е налице обратно промиване. Така се проявява акумулираната в магнитното ядро енергия, която зависи от намагнитването (параметър i u ).

Токовите импулси, преминаващи през първичната намотка, са с трапецовидна форма, тъй като се комбинират натоварването и линейните токове (причинени от намагнитването на сърцевината).

Нивото на напрежението в диапазона от 0 до t u остава непроменено, неговата стойност e t = U m . Що се отнася до напрежението на вторичната намотка, то може да се изчисли по формулата:

в същото време:

  • Ψ - параметър за свързване на потока;
  • S е стойността, представляваща напречното сечение на магнитното ядро.

Като се има предвид, че производното, характеризиращо промените в тока, преминаващ през първичната намотка, е постоянна стойност, увеличаването на нивото на индукция в магнитната верига става линейно. Въз основа на това е позволено вместо деривата да се въведе разликата в индексите, направени след определен интервал от време, което позволява да се правят промени в формулата:

в този случай ∆t ще бъде идентифициран с параметъра t u, който характеризира продължителността, с която протича импулсът на входното напрежение.

За да се изчисли площта на импулса, с която се формира напрежението във вторичната намотка на ИТ, е необходимо да се умножат двете части на предходната формула от t u . В резултат на това стигаме до израз, който ни позволява да получим основния параметър на ИТ:

U m xt u = S x W 1 x ∆B

Отбелязваме, че стойността на импулсната област зависи пряко от параметъра .В.

Втората най-значима стойност, характеризираща работата на ИТ е индукционната разлика, тя се влияе от такива параметри като напречното сечение и магнитна пропускливост на сърцевината на магнитното ядро, както и броя на завъртанията на бобината:

тук:

  • L 0 - индукционен диференциал;
  • µ и - магнитна пропускливост на ядрото;
  • W 1 - броят на завъртанията на първичната намотка;
  • S е площта на напречното сечение на сърцевината;
  • l cr - дължина (периметър) на ядрото (магнитна верига)
  • В r - стойността на остатъчната индукция;
  • В max - нивото на максималната стойност на индукцията.
  • H m - Сила на магнитното поле (максимум).

Като се има предвид, че параметърът на индуктивността IT напълно зависи от магнитната пропускливост на ядрото, изчислението трябва да се базира на максималната стойност µa, която показва кривата на намагнитване. Следователно, за материала, от който е направена сърцевината, нивото на параметъра Вг, представляващ остатъчната индукция, трябва да бъде минимално.

Видео: подробно описание на принципа на работа на импулсен трансформатор

На тази основа, като материал за основния IT материал, лентата, изработена от трансформаторна стомана, е идеална. Можете също да използвате permalloy, който има такъв параметър като коефициент на квадратност, минимален.

Високочестотната ИТ е идеална за феритни сърцевини, тъй като този материал се характеризира с незначителни динамични загуби. Но поради ниската си индуктивност е необходимо да се направи ИТ голям.

Изчисляване на импулсен трансформатор

Помислете как да изчислите ИТ. Забележете, че ефективността на устройството е пряко свързана с точността на изчисленията. Например, вземете схемата на конвенционален конвертор, който използва тороидален ИТ.

Конвертор

Преди всичко трябва да изчислим нивото на мощност на ИТ, като използваме формулата: P = 1.3 x Pn.

Стойността на P n показва колко енергия ще консумира товара. След това изчисляваме общата мощност (P GB ), тя трябва да бъде не по-малка от мощността на товара:

Изисква се за изчисляване на параметрите:

  • S c - показва площта на напречното сечение на тороидалната сърцевина;
  • S 0 е площта на неговия прозорец (както е, тази и предишната стойност са показани на фигурата);
Основните параметри на тороидалната сърцевина
  • В max - максималния пик на индукцията, той зависи от вида на използвания феромагитен материал (референтната стойност е взета от източници, описващи характеристиките на феритовите марки);
  • f - параметър, характеризиращ честотата, с която се преобразува напрежението.

Следващият етап е да се определи броят на завъртанията в първичната намотка Tr2:

(резултатът е закръглен нагоре)

Стойността на U I се определя от израза:

U I = U / 2-U e (U е захранващото напрежение на преобразувателя; U e е нивото на напрежението, което се подава към излъчвателите на транзисторните елементи V1 и V2).

Пристъпваме към изчисляване на максималния ток, преминаващ през първичната намотка на ИТ:

Параметърът η е равен на 0.8, това е ефективността, с която нашият конвертор трябва да работи.

Диаметърът на проводника, използван в намотката, се изчислява по формулата:

Остава да се изчисли изходната намотка IT, а именно броят на завъртанията на проводника и неговия диаметър:

Ако имате проблеми с определянето на основните параметри на ИТ, в Интернет можете да намерите тематични сайтове, които ви позволяват да изчислявате всички импулсни трансформатори онлайн.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Електротехник