Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Različiti tipovi transformatorske opreme koriste se u elektroničkim i električnim krugovima koji su traženi u mnogim područjima gospodarske djelatnosti. Primjerice, impulsni transformatori (u daljnjem tekstu: IT) važan su element koji se ugrađuje u gotovo sve moderne izvore napajanja.
Dizajn (vrste) impulsnih transformatora
Ovisno o obliku jezgre i postavljanju svitaka na njega, IT je dostupan u sljedećim izvedbama:
- štap;
Dizajn jezgrenog pulsnog transformatora - oklop;
Dizajn pulsnog transformatora u oklopu - toroidalni (nema zavojnice, žica je namotana na izoliranu jezgru);
Konstrukcija toroidalnog pulsnog transformatora - oklopna šipka;
Konstrukcijske značajke oklopnog transformatora impulsa
Na prikazanim brojevima:
- A - magnetski krug, izrađen od transformatorskog čelika, izrađen prema tehnologiji hladnog ili vrućeg metalnog valjka (osim toroidne jezgre, izrađen je od ferita);
- B - svitak izolacijskog materijala
- C - žice koje stvaraju induktivnu spojnicu.
Valja napomenuti da električni čelik sadrži nekoliko aditiva od silicija, jer uzrokuje gubitak energije od učinaka vrtložnih struja na magnetski krug. Kod IT toroidalnog izvođenja, jezgra se može izraditi od namotanog ili ferrimagnetnog čelika.
Ploče za skup elektromagnetske jezgre su odabrane debljine ovisno o frekvenciji. Povećanjem ovog parametra potrebno je ugraditi ploče manje debljine.
Načelo djelovanja
Glavna značajka impulsnih transformatora (u daljnjem tekstu: IT) je da se napajaju s jednopolarnim impulsima s komponentom konstantne struje, u vezi s kojom je magnetski krug u stanju konstantnog odstupanja. U nastavku je shematski dijagram povezivanja takvog uređaja.
Kao što možete vidjeti, dijagram ožičenja je gotovo identičan s konvencionalnim transformatorima, što se ne može reći za vremenski dijagram.
Primarni namot prima pulsne signale pravokutnog oblika e (t), pri čemu je vremenski interval između njih prilično kratak. To uzrokuje povećanje induktivnosti tijekom intervala t u, nakon čega slijedi smanjenje intervala (T-t u ).
Indukcijske kapi se pojavljuju brzinom koja se može izraziti kroz vremensku konstantu koristeći formulu: τp = L0 / Rn
Koeficijent koji opisuje razliku induktivne razlike utvrđuje se na sljedeći način: =V = V max - V r
- U max - razina maksimalne vrijednosti indukcije;
- U r, ostatak.
Jasno je da je razlika između indukcija prikazana na slici, koja predstavlja pomak radne točke u magnetskom krugu IT-a.
Kao što se vidi na vremenskom dijagramu, sekundarna zavojnica ima naponsku razinu U2, u kojoj je prisutno povratno ispiranje. Tako se očituje energija akumulirana u magnetskoj jezgri, koja ovisi o magnetizaciji (parametar i u ).
Impulsi struje koji prolaze kroz primarnu zavojnicu imaju trapezoidni oblik, jer se kombiniraju opterećenja i linearne struje (uzrokovane magnetizacijom jezgre).
Naponska razina u rasponu od 0 do t u ostaje nepromijenjena, njezina vrijednost e t = U m . Što se tiče napona na sekundarnoj zavojnici, može se izračunati pomoću formule:
u isto vrijeme:
- ; - parametar spoja protoka;
- S je vrijednost koja predstavlja poprečni presjek magnetske jezgre.
S obzirom da je derivacija koja karakterizira promjene struje kroz primarnu zavojnicu konstantna vrijednost, povećanje razine indukcije u magnetskom krugu događa se linearno. Polazeći od toga, dopušteno je, umjesto izvedenice, uvesti razliku u indeksima napravljenim nakon određenog vremenskog intervala, što omogućuje izmjene formule:
u ovom slučaju ∆t će se identificirati s parametrom t u, koji karakterizira trajanje protjecanja impulsa ulaznog napona.
Da bi se izračunalo područje impulsa s kojim se napon formira u sekundarnom namotu IT-a, potrebno je množiti oba dijela prethodne formule s t u . Kao rezultat toga dolazimo do izraza koji nam omogućuje da dobijemo glavni parametar IT-a:
U m xt u = S x W 1 x .B
Napominjemo da vrijednost područja impulsa izravno ovisi o parametru .V.
Druga najznačajnija vrijednost koja karakterizira rad IT-a je indukcijska razlika, na nju utječu parametri kao što su poprečni presjek i magnetska permeabilnost jezgre magnetske jezgre, kao i broj zavoja na svitku:
ovdje:
- L 0 - indukcijski diferencijal;
- µ i - magnetska permeabilnost jezgre;
- W 1 - broj zavoja primarnog namota;
- S je površina poprečnog presjeka jezgre;
- l cr - duljina (perimetar) jezgre (magnetski krug)
- U r - vrijednost rezidualne indukcije;
- U max - razina maksimalne vrijednosti indukcije.
- H m - jačina magnetskog polja (maksimum).
Uzimajući u obzir da parametar induktivnosti IT u potpunosti ovisi o magnetskoj permeabilnosti jezgre, izračun se mora temeljiti na maksimalnoj vrijednosti µa, koja pokazuje krivulju magnetizacije. Prema tome, za materijal od kojeg je izrađena jezgra, razina parametra Br, koja predstavlja rezidualnu indukciju, treba biti minimalna.
Video: detaljan opis načela rada impulsnog transformatora
Na temelju toga, kao uloga materijala jezgre IT, traka od transformerskog čelika je idealna. Također možete koristiti permalloy, koji ima takav parametar kao koeficijent squareness, minimalan.
Visokofrekventni IT je idealan za feritne jezgre, budući da ovaj materijal karakteriziraju neznatni dinamički gubici. No, zbog svoje niske induktivnosti, potrebno je učiniti IT veliku.
Izračunavanje impulsnog transformatora
Razmotrite kako izračunati IT. Imajte na umu da je učinkovitost uređaja izravno povezana s točnosti izračuna. Primjerice, uzmite shemu konvencionalnog pretvarača koji koristi toroidalni IT.
Prije svega moramo izračunati razinu snage IT-a, za to ćemo koristiti formulu: P = 1, 3 x Pn.
Vrijednost P n pokazuje koliko će snage potrošiti opterećenje. Nakon toga izračunavamo ukupnu snagu (P GB ), ne smije biti manja od snage opterećenja:
Potrebno je izračunati parametre:
- S c - prikazuje površinu poprečnog presjeka toroidne jezgre;
- S 0 je područje njegovog prozora (kao što je, ova i prethodna vrijednost su prikazane na slici);
- U max - maksimalnom maksimumu indukcije, ovisi o vrsti uporabljenog materijala feromagita (referentna vrijednost je preuzeta iz izvora koji opisuju karakteristike feritnih marki);
- f - parametar koji karakterizira frekvenciju s kojom se napon pretvara.
Sljedeća faza je određivanje broja zavoja u primarnom namotu Tr2:
(rezultat je zaokružen)
Vrijednost U I određena je izrazom:
U I = U / 2-U e (U je napon napajanja pretvarača; U e je naponska razina koja se napaja emiterima tranzistorskih elemenata V1 i V2).
Nastavljamo s izračunom maksimalne struje koja prolazi kroz primarni namot IT-a:
Parametar η jednak je 0, 8, to je učinkovitost s kojom bi naš pretvarač trebao raditi.
Promjer žice korištene u namotu izračunava se pomoću formule:
Ostaje izračunati izlazni namotaj IT, odnosno broj zavoja žice i njegov promjer:
Ako imate problema s određivanjem osnovnih parametara IT-a, na Internetu možete pronaći tematske stranice koje vam omogućuju da izračunate bilo koji impulsni transformator na mreži.