Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Různé typy transformátorových zařízení se používají v elektronických a elektrických obvodech, které jsou žádány v mnoha oblastech ekonomické činnosti. Například pulzní transformátory (dále jen IT) jsou důležitým prvkem, který je instalován téměř ve všech moderních napájecích zdrojích.
Návrh (typy) pulzních transformátorů
V závislosti na tvaru jádra a umístění cívek na něm je IT k dispozici v následujících provedeních:
- tyč;
Konstrukce pulzního transformátoru jádra - brnění;
Konstrukce pulsního transformátoru v brnění - toroidní (nemá cívky, drát je navinut na izolované jádro);
Konstrukce toroidního pulzního transformátoru - obrněný prut;
Konstrukční prvky pancéřového pulzního transformátoru
V uvedených číslech:
- A - magnetický obvod, vyrobený ze tříd transformátorové oceli, vyrobený podle technologie studeného nebo horkého kovového válce (s výjimkou toroidního jádra, je vyroben z feritu);
- B - cívka z izolačního materiálu
- C - vodiče, které vytvářejí indukční vazbu.
Je třeba poznamenat, že elektrická ocel obsahuje několik silikonových přísad, protože způsobuje ztrátu výkonu vlivem vířivých proudů na magnetický obvod. V IT toroidním provedení může být jádro vyrobeno z vinuté nebo ferrimagnetické oceli.
Desky pro sadu elektromagnetického jádra jsou zvoleny v závislosti na frekvenci. Při zvýšení tohoto parametru je nutné instalovat desky menší tloušťky.
Princip činnosti
Hlavním znakem pulzních transformátorů (dále jen IT) je to, že jsou napájeny unipolárními impulsy se složkou konstantního proudu, ve které je magnetický obvod ve stavu konstantního předpětí. Níže je schematické znázornění připojení takového zařízení.
Jak vidíte, schéma zapojení je téměř identické s konvenčními transformátory, které nelze říci o časovém diagramu.
Primární vinutí přijímá pulsní signály mající obdélníkový tvar e (t), přičemž časový interval mezi nimi je poměrně krátký. To způsobuje zvýšení indukčnosti během intervalu t u, po kterém dochází ke snížení intervalu (T-t u ).
Indukční kapky se objevují rychlostí, kterou lze vyjádřit pomocí časové konstanty pomocí vzorce: τ p = L 0 / R n
Koeficient popisující rozdíl indukčního diferenciálu je určen následujícím způsobem: =В = В max - Вr
- V max - úrovni maximální hodnoty indukce;
- V r, zbytek.
Jasněji je rozdíl mezi indukcemi znázorněn na obrázku, který představuje posun pracovního bodu v magnetickém obvodu IT.
Jak je vidět na časovém diagramu, sekundární cívka má úroveň napětí U2, ve které je přítomno zpětné proplachování. Takto se projevuje energie akumulovaná v magnetickém jádru, která závisí na magnetizaci (parametr i).
Proudové impulsy procházející primární cívkou mají lichoběžníkový tvar, protože zatížení a lineární proudy (způsobené magnetizací jádra) jsou kombinovány.
Úroveň napětí v rozsahu od 0 do t u zůstává nezměněna, jeho hodnota e t = U m . Pokud jde o napětí na sekundární cívce, lze jej vypočítat podle vzorce:
tímto:
- Ψ - parametr spojky průtoku;
- S je hodnota představující průřez magnetického jádra.
Vzhledem k tomu, že derivace charakterizující změny v proudu procházejícím primární cívkou je konstantní hodnotou, dochází ke zvýšení úrovně indukce v magnetickém obvodu lineárně. Z toho vyplývá, že namísto derivátu je dovoleno zavést rozdíl v indexech provedených po určitém časovém intervalu, což umožňuje provádět změny vzorce:
v tomto případě bude ∆t identifikován s parametrem t u, který charakterizuje dobu trvání, s jakou puls vstupního napětí proudí.
Pro výpočet plochy pulsu, se kterým je napětí vytvářeno v sekundárním vinutí IT, je nutné násobit obě části předchozího vzorce t u . Výsledkem je výraz, který nám umožňuje získat hlavní parametr IT:
U m xt u = S x W 1 x ∆B
Zaznamenáváme, že hodnota impulzní oblasti přímo závisí na parametru ∆В.
Druhou nejvýznamnější hodnotou charakterizující práci IT je indukční diferenci, který je ovlivněn takovými parametry, jako je průřez a magnetická permeabilita jádra magnetického jádra, jakož i počet závitů na cívce:
Zde:
- L 0 - indukční diferenciál;
- µ a - magnetická propustnost jádra;
- W 1 - počet závitů primárního vinutí;
- S je průřezová plocha jádra;
- l cr - délka (obvod) jádra (magnetický obvod)
- V r - hodnota zbytkové indukce;
- V maximu - maximální hodnota indukce.
- H m - Magnetická síla pole (maximum).
Vzhledem k tomu, že parametr indukčnosti IT zcela závisí na magnetické permeabilitě jádra, musí být výpočet založen na maximální hodnotě µa, která ukazuje magnetizační křivku. Proto by pro materiál, z něhož je jádro vyrobeno, měla být úroveň parametru Br, která představuje zbytkovou indukci, minimální.
Video: podrobný popis principu činnosti pulzního transformátoru
Na tomto základě je jako materiál pro materiál jádra IT ideální páska vyrobená z transformátorové oceli. Můžete také použít permalloy, který má takový parametr jako součinitel pravoúhlosti, minimální.
Vysokofrekvenční IT je ideální pro feritová jádra, protože tento materiál se vyznačuje nepatrnými dynamickými ztrátami. Kvůli své nízké indukčnosti je však nutné, aby byl IT velký.
Výpočet pulzního transformátoru
Zvažte, jak vypočítat IT. Všimněte si, že účinnost zařízení přímo souvisí s přesností výpočtů. Jako příklad si vezměte schéma konvenčního převodníku, který používá toroidní IT.
Nejprve je třeba vypočítat výkonovou úroveň IT, pro to používáme vzorec: P = 1, 3 x Pn.
Hodnota P n ukazuje, kolik energie spotřebuje zátěž. Poté vypočítáme celkový výkon (P GB ), neměl by být menší než výkon zátěže:
Požadováno pro výpočet parametrů:
- S c - zobrazuje průřezovou plochu toroidního jádra;
- S 0 je plocha okna (jak je, tato a předchozí hodnota jsou znázorněny na obrázku);
- V maximálním maximu indukce závisí na typu použitého feromagitového materiálu (referenční hodnota je převzata ze zdrojů popisujících vlastnosti feritových značek);
- f - parametr charakterizující kmitočet, s nímž je napětí konvertováno.
Další etapou je určení počtu otáček v primárním vinutí Tr2:
(výsledek se zaokrouhluje nahoru)
Hodnota U I je určena výrazem:
U I = U / 2-U e (U je napájecí napětí měniče; U e je úroveň napětí dodávaná do zářičů tranzistorových prvků V1 a V2).
Přejdeme k výpočtu maximálního proudu procházejícího primárním vinutím IT:
Parametr η je roven 0, 8, což je účinnost, s jakou by měl náš převodník pracovat.
Průměr drátu použitého ve vinutí se vypočítá podle vzorce:
Zbývá vypočítat výstupní vinutí IT, jmenovitě počet závitů drátu a jeho průměr:
Pokud máte problémy se stanovením základních parametrů IT, na internetu můžete najít tematické stránky, které vám umožní vypočítat všechny impulsní transformátory online.