Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Różne typy urządzeń transformatorowych są stosowane w obwodach elektronicznych i elektrycznych, które są poszukiwane w wielu obszarach działalności gospodarczej. Na przykład transformatory impulsowe (zwane dalej IT) są ważnym elementem instalowanym w prawie wszystkich nowoczesnych zasilaczach.
Projekt (typy) transformatorów impulsowych
W zależności od kształtu rdzenia i umieszczenia na nim cewek, IT jest dostępne w następujących projektach:
- pręt;
Konstrukcja rdzeniowego transformatora impulsowego - pancerz;
Konstrukcja transformatora impulsowego w zbroi - toroidalny (nie ma cewek, drut jest nawinięty na izolowany rdzeń);
Konstrukcja toroidalnego transformatora impulsowego - pręt pancerny;
Cechy konstrukcyjne zbrojonego transformatora impulsowego
Na wskazanych liczbach:
- A - obwód magnetyczny, wykonany z gatunków stali transformatorowej, wykonany zgodnie z technologią zimnej lub gorącej rolki metalowej (z wyjątkiem rdzenia toroidalnego, wykonany jest z ferrytu);
- B - cewka z materiału izolacyjnego
- C - przewody tworzące sprzężenie indukcyjne.
Należy zauważyć, że stal elektryczna zawiera niewiele dodatków krzemowych, ponieważ powoduje utratę mocy z powodu prądów wirowych w obwodzie magnetycznym. W wykonaniu toroidalnym IT rdzeń może być wykonany ze stali zwijanej lub ferrimagnetycznej.
Płyty dla zestawu rdzenia elektromagnetycznego są dobierane w zależności od częstotliwości. Wraz ze wzrostem tego parametru konieczne jest zainstalowanie płyt o mniejszej grubości.
Zasada działania
Główną cechą transformatorów impulsowych (zwanych dalej IT) jest to, że są one zasilane impulsami unipolarnymi ze składową stałoprądową, w związku z którą obwód magnetyczny jest w stanie stałego napięcia. Poniżej znajduje się schemat połączenia takiego urządzenia.
Jak widać, schemat okablowania jest prawie identyczny z konwencjonalnymi transformatorami, czego nie można powiedzieć o schemacie czasowym.
Uzwojenie pierwotne odbiera sygnały impulsowe o kształcie prostokątnym e (t), a odstęp czasu między nimi jest raczej krótki. Powoduje to wzrost indukcyjności w przedziale czasu u, po którym następuje spadek interwału (T-t u ).
Krople indukcyjne występują z szybkością, która może być wyrażona przez stałą czasową przy użyciu wzoru: τ p = L 0 / R n
Współczynnik opisujący różnicę indukcyjnej różnicy określa się następująco: =В = В max - Â r
- W maksimum - poziom maksymalnej wartości indukcji;
- W r reszta.
Wyraźniej, różnica między indukcjami jest pokazana na rysunku, który reprezentuje przemieszczenie punktu roboczego w obwodzie magnetycznym IT.
Jak widać na wykresie czasowym, cewka wtórna ma poziom napięcia U2, w którym występuje płukanie zwrotne. W ten sposób manifestuje się energia zgromadzona w rdzeniu magnetycznym, która zależy od magnetyzacji (parametr u ).
Impulsy prądowe przechodzące przez cewkę pierwotną mają kształt trapezoidalny, ponieważ obciążenie i prądy liniowe (spowodowane magnesowaniem rdzenia) są połączone.
Poziom napięcia w zakresie od 0 do t u pozostaje niezmieniony, jego wartość e t = U m . Jeśli chodzi o napięcie na cewce wtórnej, można je obliczyć za pomocą wzoru:
niniejszym:
- Ψ - parametr sprzężenia przepływu;
- S jest wartością reprezentującą przekrój rdzenia magnetycznego.
Biorąc pod uwagę, że pochodna charakteryzująca zmiany prądu przepływającego przez cewkę pierwotną jest wartością stałą, wzrost poziomu indukcji w obwodzie magnetycznym zachodzi liniowo. Kontynuując, zamiast pochodnej dopuszczalne jest wprowadzenie różnicy w indeksach dokonanych po pewnym przedziale czasu, co umożliwia dokonanie zmian we wzorze:
w tym przypadku ∆t zostanie zidentyfikowane za pomocą parametru tu, który charakteryzuje czas trwania impulsu napięcia wejściowego.
Aby obliczyć obszar impulsu, z którym powstaje napięcie w uzwojeniu wtórnym IT, konieczne jest pomnożenie obu części poprzedniego wzoru przez t u . W rezultacie dochodzimy do wyrażenia, które pozwala nam uzyskać główny parametr IT:
U m xt u = S x W 1 x ∆B
Zauważamy, że wartość pola impulsowego zależy bezpośrednio od parametru ∆В.
Drugą najważniejszą wartością charakteryzującą pracę IT jest różnica indukcyjna, na którą wpływają takie parametry, jak przekrój poprzeczny i przenikalność magnetyczna rdzenia rdzenia magnetycznego, a także liczba zwojów cewki:
Tutaj:
- L 0 - dyferencjał indukcyjny;
- µ i - przenikalność magnetyczna rdzenia;
- W 1 - liczba zwojów uzwojenia pierwotnego;
- S jest polem przekroju rdzenia;
- l cr - długość (obwód) rdzenia (obwód magnetyczny)
- W r - wartość resztkowej indukcji;
- W max - poziom maksymalnej wartości indukcji.
- H m - Natężenie pola magnetycznego (maksimum).
Biorąc pod uwagę, że parametr indukcyjności IT całkowicie zależy od przenikalności magnetycznej rdzenia, obliczenia muszą być oparte na wartości maksymalnej µa, która pokazuje krzywą magnesowania. Odpowiednio, dla materiału, z którego wykonany jest rdzeń, poziom parametru Br, reprezentujący resztkową indukcję, powinien być minimalny.
Wideo: szczegółowy opis zasady działania transformatora impulsowego
Na tej podstawie, jako materiał dla rdzenia IT, taśma wykonana ze stali transformatorowej jest idealna. Możesz również użyć permalloy, który ma taki parametr jak współczynnik prostopadłości, minimalny.
IT wysokiej częstotliwości jest idealny dla rdzeni ferrytowych, ponieważ materiał ten charakteryzuje się niewielkimi stratami dynamicznymi. Ale ze względu na niską indukcyjność konieczne jest, aby IT było duże.
Obliczanie transformatora impulsowego
Zastanów się, jak obliczyć IT. Należy pamiętać, że wydajność urządzenia jest bezpośrednio związana z dokładnością obliczeń. Jako przykład weź schemat konwencjonalnego konwertera, który używa toroidalnego IT.
Przede wszystkim musimy obliczyć poziom mocy IT, do tego używamy wzoru: P = 1, 3 x Pn.
Wartość P n pokazuje, ile energii zużyje obciążenie. Następnie obliczamy całkowitą moc (P GB ), nie powinna ona być mniejsza niż moc obciążenia:
Wymagane do obliczenia parametrów:
- S c - wyświetla pole przekroju rdzenia toroidalnego;
- S 0 to obszar jego okna (tak jak jest, ta i poprzednia wartość są pokazane na rysunku);
- W maksimum - maksymalny szczyt indukcji, zależy od rodzaju użytego materiału ferromagitowego (wartość referencyjna pochodzi ze źródeł opisujących właściwości marek ferrytowych);
- f - parametr charakteryzujący częstotliwość, z jaką napięcie jest przekształcane.
Następnym etapem jest określenie liczby obrotów w uzwojeniu pierwotnym Tr2:
(wynik jest zaokrąglany w górę)
Wartość U I jest określona przez wyrażenie:
U I = U / 2-Ue (U jest napięciem zasilania konwertera; U e jest poziomem napięcia dostarczanym do emiterów elementów tranzystorowych V1 i V2).
Przechodzimy do obliczenia maksymalnego prądu przechodzącego przez pierwotne uzwojenie IT:
Parametr η jest równy 0, 8, jest to sprawność, z jaką nasz konwerter powinien działać.
Średnica drutu użytego w uzwojeniu jest obliczana według wzoru:
Pozostaje obliczyć IT uzwojenia wyjściowego, a mianowicie liczbę zwojów drutu i jego średnicę:
Jeśli masz problemy z określeniem podstawowych parametrów IT, w Internecie możesz znaleźć strony tematyczne, które pozwalają obliczyć dowolne transformatory impulsowe online.