Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Rôzne typy transformátorových zariadení sa používajú v elektronických a elektrických obvodoch, ktoré sú žiadané v mnohých oblastiach ekonomickej činnosti. Napríklad pulzné transformátory (ďalej len IT) sú dôležitým prvkom, ktorý je inštalovaný v takmer všetkých moderných napájacích zdrojoch.
Návrh (typy) pulzných transformátorov
V závislosti od tvaru jadra a umiestnenia cievok na ňom je IT k dispozícii v nasledujúcich prevedeniach:
- tyč;
Konštrukcia transformátora jadrového impulzu - brnenie;
Konštrukcia pulzného transformátora v pancierovaní - toroidný (nemá cievky, drôt je navinutý na izolované jadro);
Konštrukcia toroidného pulzného transformátora - Pancier;
Konštrukčné vlastnosti pancierového pulzného transformátora
V uvedených číslach:
- A - magnetický obvod, vyrobený z ocelí transformátorovej ocele, vyrobený podľa technológie studeného alebo horúceho kovového valca (s výnimkou toroidného jadra, je vyrobený z feritu);
- B - cievka z izolačného materiálu
- C - vodiče, ktoré vytvárajú indukčnú väzbu.
Treba poznamenať, že elektrická oceľ obsahuje niekoľko silikónových prísad, pretože spôsobuje stratu energie vplyvom účinkov vírivých prúdov na magnetický obvod. V IT toroidnom vyhotovení môže byť jadro vyrobené zo zvinutej alebo ferrimagnetickej ocele.
Platne pre sadu elektromagnetického jadra sú zvolené podľa hrúbky. Pri zvýšení tohto parametra je potrebné inštalovať dosky menšej hrúbky.
Princíp činnosti
Hlavným znakom pulzných transformátorov (ďalej len IT) je to, že sú napájané unipolárnymi impulzmi so zložkou konštantného prúdu, v súvislosti s ktorou je magnetický obvod v stave konštantného predpätia. Nižšie je schematický diagram pripojenia takéhoto zariadenia.
Ako môžete vidieť, schéma zapojenia je takmer identická s konvenčnými transformátormi, čo sa nedá povedať o časovom diagrame.
Primárne vinutie prijíma impulzné signály s obdĺžnikovým tvarom e (t), pričom časový interval medzi nimi je pomerne krátky. To spôsobuje zvýšenie indukčnosti počas intervalu t u, po ktorom dochádza k poklesu intervalu (T-t u ).
Indukčné kvapky sa vyskytujú rýchlosťou, ktorá môže byť vyjadrená prostredníctvom časovej konštanty pomocou vzorca: τ p = L 0 / Rn
Koeficient opisujúci rozdiel indukčného diferenciálu sa stanoví nasledovne: =В = В max - В
- V max - úrovni maximálnej hodnoty indukcie;
- V r, zvyšok.
Jasnejšie, rozdiel medzi indukciami je znázornený na obrázku, ktorý predstavuje posun prevádzkového bodu v magnetickom okruhu IT.
Ako je vidieť na časovom diagrame, sekundárna cievka má úroveň napätia U2, v ktorej je prítomné spätné preplachovanie. Takto sa prejavuje energia akumulovaná v magnetickom jadre, ktorá závisí od magnetizácie (parameter i).
Prúdové impulzy prechádzajúce primárnou cievkou majú lichobežníkový tvar, pretože záťaž a lineárne prúdy (spôsobené magnetizáciou jadra) sú kombinované.
Úroveň napätia v rozsahu od 0 do t u zostáva nezmenená, jeho hodnota e t = U m . Čo sa týka napätia na sekundárnej cievke, dá sa vypočítať pomocou vzorca:
v rovnakom čase:
- Ψ - parameter spojky prietoku;
- S je hodnota predstavujúca prierez magnetického jadra.
Vzhľadom na to, že derivácia charakterizujúca zmeny prúdu prechádzajúceho primárnou cievkou je konštantná hodnota, nastáva zvýšenie úrovne indukcie v magnetickom obvode lineárne. Z toho vyplýva, že namiesto derivátu je možné zaviesť rozdiel v indexoch uskutočnených po určitom časovom intervale, ktorý umožňuje vykonať zmeny vzorca:
v tomto prípade sa ∆t identifikuje s parametrom t u, ktorý charakterizuje dĺžku trvania impulzu vstupného napätia.
Na výpočet plochy impulzu, s ktorým sa vytvára napätie v sekundárnom vinutí IT, je potrebné vynásobiť obidve časti predchádzajúceho vzorca t u . Výsledkom je výraz, ktorý nám umožňuje získať hlavný parameter IT:
U m xt u = S x W 1 x ∆ B
Poznamenávame, že hodnota impulznej oblasti priamo závisí od parametra ∆В.
Druhou najvýznamnejšou hodnotou charakterizujúcou prácu IT je indukčný diferenciál, ktorý je ovplyvnený takými parametrami, ako je prierez a magnetická permeabilita jadra magnetického jadra, ako aj počet závitov na cievke:
tu:
- L 0 - indukčný diferenciál;
- µ a - magnetická priepustnosť jadra;
- W 1 - počet závitov primárneho vinutia;
- S je prierezová plocha jadra;
- l cr - dĺžka (obvod) jadra (magnetický obvod)
- V r - hodnota reziduálnej indukcie;
- V max - úrovni maximálnej hodnoty indukcie.
- H m - Magnetická sila poľa (maximum).
Vzhľadom na to, že parameter indukčnosti IT úplne závisí od magnetickej permeability jadra, musí byť výpočet založený na maximálnej hodnote µa, ktorá ukazuje magnetizačnú krivku. Preto by pre materiál, z ktorého je jadro vyrobené, mala byť úroveň parametra Br, ktorá predstavuje zvyškovú indukciu, minimálna.
Video: podrobný opis princípu činnosti pulzného transformátora
Na tomto základe, ako úloha pre materiál jadra IT, je ideálna páska vyrobená z transformátorovej ocele. Môžete tiež použiť permalloy, ktorý má taký parameter ako pravouhlý koeficient, minimálny.
Vysokofrekvenčné IT je ideálne pre feritové jadrá, pretože tento materiál sa vyznačuje nevýznamnými dynamickými stratami. Kvôli svojej nízkej indukčnosti je však potrebné, aby bol IT veľký.
Výpočet impulzného transformátora
Zvážte spôsob výpočtu IT. Všimnite si, že účinnosť zariadenia priamo súvisí s presnosťou výpočtov. Ako príklad si vezmite schému konvenčného konvertora, ktorý využíva toroidné IT.
V prvom rade potrebujeme vypočítať výkonovú úroveň IT, preto používame vzorec: P = 1, 3 x Pn.
Hodnota Pn ukazuje, koľko energie spotrebuje záťaž. Potom vypočítame celkový výkon (P GB ), nemal by byť menší ako výkon zaťaženia:
Vyžaduje sa na výpočet parametrov:
- S c - zobrazuje prierezovú plochu toroidného jadra;
- S 0 je oblasť jeho okna (tak ako je, táto a predchádzajúca hodnota sú znázornené na obrázku)
- V maximálnom maxime indukcie závisí od typu použitého feromagitového materiálu (referenčná hodnota je prevzatá zo zdrojov opisujúcich charakteristiky feritových značiek);
- f - parameter charakterizujúci frekvenciu, s ktorou sa napätie prevádza.
Ďalšou fázou je určenie počtu závitov v primárnom vinutí Tr2:
(výsledok je zaokrúhlený nahor)
Hodnota U I je určená výrazom:
Ui = U / 2-Ue (U je napájacie napätie meniča; U e je úroveň napätia dodávaná vysielačom tranzistorových prvkov V1 a V2).
Prejdeme k výpočtu maximálneho prúdu prechádzajúceho primárnym vinutím IT:
Parameter η je rovný 0, 8, čo je efektivita, s ktorou by mal pracovať náš prevodník.
Priemer drôtu použitého vo vinutí sa vypočíta podľa vzorca:
Zostáva vypočítať výstupné vinutie IT, konkrétne počet závitov drôtu a jeho priemer:
Ak máte problémy s určovaním základných parametrov IT, na internete môžete nájsť tematické stránky, ktoré vám umožnia vypočítať akékoľvek impulzné transformátory online.