Импульсный трансформатор это: Импульсный трансформатор: принцип работы, расчет

Содержание

принцип работы, виды и расчёт

Импульсные трансформаторы (ИТ) являются востребованным прибором в хозяйственной деятельности. Часто  устанавливают в блоки питания бытовой, компьютерной, специальной техники. Импульсный трансформатор своими руками создают мастера с минимальным опытом работы в области радиотехники. Что это за устройство, а также принцип работы будут рассмотрены далее.

Область применения

Задача импульсного трансформатора заключается в защите электрического прибора от короткого замыкания, чрезмерного увеличения значения напряжения, нагрева корпуса. Стабильность блоков питания обеспечена импульсными трансформаторами. Подобные схемы применяются в триодных генераторах, магнетронах. Импульсник применяется при работе инвертора, газового лазера. Данные приборы устанавливают в схемах в качестве дифференцирующего трансформатора.

Радиоэлектронная аппаратура основана на трансформаторной способности импульсных преобразователей. При использовании импульсного блока питания организовывается работа цветного телевизора, обычного компьютерного монитора и т.

д. Помимо обеспечения потребителя током требуемой мощности и частоты, трансформатором выполняется стабилизация значения напряжения при работе оборудования.

Видео: Как работает импульсный трансформатор?

Требования к приборам

Преобразователи в блоках питания обладают рядом характеристик. Это функциональные устройства, имеющие определенную габаритную мощность. Они обеспечивают правильное функционирование элементов в схеме.

Импульсный бытовой трансформатор обладает надежностью и высоким перегрузочным порогом. Преобразователь отличается стойкостью к механическим, климатическим воздействиям. Поэтому схема импульсного блока питания телевизоров, компьютеров, планшетов. отличается повышенной электрической устойчивостью.

Приборы обладают небольшой габаритной характеристикой. Стоимость представленных агрегатов зависит от области применения, трудозатрат на изготовление. Отличие представленных трансформаторов от иных подобных приборов заключается в их высокой надежности.

Принцип работы

Рассматривая, как работает агрегат представленного типа, нужно понять отличия между обычными силовыми установками и устройствами ИТ. Намотка трансформатора имеет разную конфигурацию. Это две катушки, связанные магнитоприводом. В зависимости от количества витков первичной и вторичной намотки, на выходе создается электричество с заданной мощностью. Например, в трансформаторе преобразовывается напряжение 12 в 220 В.

На первичный контур подаются однополярные импульсы. Сердечник остается в состоянии постоянного намагничивания. На первичной намотке определяются импульсные сигналы прямоугольной формы. Интервал между ними во времени короткий. При этом появляются перепады индуктивности. Они отражаются импульсами на вторичной катушке. Эта особенность является основой принципов функционирования подобного оборудования.

Разновидности

Выделяют разные типы импульсной схемы силового оборудования. Агрегаты отличаются в первую очередь формой конструкции. От этого зависят эксплуатационные характеристики. По виду обмотки различают агрегаты:

  • Тороидальный.
  • Броневой.
  • Стержневой.
  • Бронестержневой.

Поперечное сечение сердечника бывает прямоугольное, круглое. Маркировка обязательно содержит информацию об этом факте. Также различают тип обмоток. Катушки бывают:

  • Спиральные.
  • Цилиндрические.
  • Конические.

В первом случае индуктивность рассеивания будет минимальной. Представленный тип преобразователя применяется для автотрансформаторов. Намотка при этом выполняется из фольги или тенты из специального материала.

Цилиндрический тип обмотки характеризуется низким показателем рассеивания индуктивности. Это простая , технологичная конструкция.

Конические разновидности значительно уменьшают рассеивание индуктивности. Емкость обмоток при этом мало увеличивается. Изоляция между двумя слоями обмоток пропорциональна напряжению между первичными витками. Толщина контуров увеличивается от начала к концу.

Представленное оборудование отличается различными эксплуатационными характеристиками. В их число входят габаритная мощность, напряжение на первичной, вторичной обмотке, масса и размер. При указании маркировки учитываются перечисленные характеристики.

Преимущества

Блоки питания с импульсным устройством обладают массой достоинств перед аналоговыми приборами. Именно по этой причине их подавляющее большинство изготавливается по представленной схеме.

Трансформаторы импульсного типа отличаются следующими преимуществами:

  1. Малый вес.
  2. Низкая цена.
  3. Повышенный уровень КПД.
  4. Расширенный диапазон напряжения.
  5. Возможность встроить защиту.

Меньшим весом конструкция обладает из-за увеличения частоты сигнала. Конденсаторы уменьшаются в объеме. Схема их выпрямления наиболее простая.

Сравнивая обычные и импульсные блоки питания, видно, что в последних потери энергии сокращаются. Они наблюдаются при переходных процессах. КПД при этом может составлять 90-98%.

Меньшие габариты агрегатов позволяют снизить затраты на производство. Материалоемкость конечного продукта значительно уменьшается. Запитывать представленные аппараты можно от тока с различными характеристиками. Цифровые технологии, которые применяются при создании малогабаритных моделей, позволяют применять в конструкции специальные защитные блоки. Они предотвращают появление короткого замыкания, прочие аварийные ситуации.

Единственным недостатком импульсных разновидностей устройств является появление высокочастотных помех. Их приходится подавлять различными методами. Поэтому в некоторых разновидностях точных цифровых приборов подобные схемы не используются.

Разновидности материалов

Представленное оборудование изготавливается из различных материалов. Создавая блоки питания представленного типа, потребуется рассмотреть все возможные варианты. Применяются следующие материалы:

  1. Электротехническая сталь.
  2. Пермаллой.
  3. Феррит.

Одним из лучших вариантов является альсифер. Однако его практически не найти в свободной продаже. Поэтому, желая создать оборудование самостоятельно, его не рассматривают в качестве возможного варианта.

Чаще всего для создания сердечника применяется электротехническая сталь марок 3421-3425, 3405-3408. Магнитно-мягкими характеристиками известен пермаллой. Это сплав, который состоит из никеля и железа. Его легируют в процессе обработки.

Для импульсов, интервал которых находится в пределах наносекунды, используется феррит. Этот материал имеет высокое удельное сопротивление.

Расчет

Чтобы создать и намотать трансформаторные контуры самостоятельно, потребуется произвести расчет импульсного трансформатора. Применяется специальная методика. Сначала определяют ряд исходных характеристик оборудования.

Например, на первичной обмотке установлено напряжение 300 В. Частота преобразования равняется 25 кГц. Сердечник выполнен из ферритового кольца типоразмером 31 (40х25х11). Сначала потребуется определить площадь сердечника в поперечном сечении:

П = (40-25)/2*11 = 82,5 мм².

Далее можно просчитать минимальное количество витков:

На основе полученных данных можно найти диаметр сечения провода, который потребуется для создания контуров:

Д = 78/181 = 0,43 мм.

Площадь сечения в этом случае равняется 0,12 м². Максимально допустимый ток на первичной катушке при таких параметрах не должен превышать 0,6 А. Габаритную мощность можно определить по следующей формуле:

ГМ = 300 * 0,6 = 180 Вт.

На основе полученных показателей можно самостоятельно рассчитать параметры всех составляющих будущего прибора. Создать трансформатор этого типа станет увлекательным занятием для радиолюбителя.

Подобный аппарат является надежным и качественным при правильной последовательности всех действий. Расчет проводится для каждой схемы индивидуально. При изготовлении подобного оборудования вторичная обмотка должна замыкаться на нагрузку потребителя. В противном случае прибор не будет считаться безопасным.

От типа сборки, материалов и прочих параметров зависит работа трансформатора. Качество схемы напрямую зависит от импульсного блока. Поэтом расчетам, выбору материалов уделяется высокое значение.

Интересное видео: Импульсный трансформатор своими руками

Рассмотрев особенности импульсных трансформаторов, можно понять их важность для многих радиоэлектронных схем. Создать подобное устройство самостоятельно можно только после соответствующего расчета.

Импульсный трансформатор — это… Что такое Импульсный трансформатор?

Импульсный трансформатор (ИТ) — трансформатор, предназначенный для преобразования тока и напряжения импульсных сигналов с минимальным искажением исходной формы импульса на выходе.

Описание

Импульсные трансформаторы, предназначенные для трансформирования коротких импульсов с минимальными искажениями и работающие в режиме переходных процессов, находят применение в различных импульсных устройствах

[1][2]. Импульсные трансформаторы позволяют изменить уровень и полярность формируемого импульса напряжения или тока, согласовать сопротивление генератора импульсов с сопротивлением нагрузки, отделить потенциалы источника и приемника импульсов, получить на нескольких раздельных нагрузках импульсы от одного генератора, создать обратную связь в контурах схемы импульсного устройства. Импульсный трансформатор может быть также использован и как преобразовательный элемент, например дифференцирующий трансформатор.

Генерация мощных импульсов современных параметров невозможна без применения высоковольтных импульсных трансформаторов. Получаемая форма выходных импульсов во многом определяется свойствами ИТ, особенно при большом коэффициенте трансформации.

Применение выходных повышающих ИТ позволяет резко сократить габариты, вес и стоимость генерирующих устройств[3], хотя и негативно влияет на форму квазипрямоугольных импульсов, увеличивая относительные длительности фронта, среза и неравномерность вершины. В связи с этим величина коэффициента трансформации современных выходных ИТ при длительности импульсов в единицы и десятки микросекунд возрастает до 10 — 20 и более.

Наибольшее распространение получили ИТ, трансформирующие импульсы, по форме близкие к прямоугольным, которые обладают крутым фронтом и постоянством напряжения вершины импульса, необходимыми для работы широкого класса нагрузок. Импульс прямоугольной формы должен быть трансформирован с малыми искажениями, длительность фронта импульса должна быть значительно меньше длительности импульса и переходные процессы при трансформации фронта и вершины импульса рассматриваются раздельно. Эквивалентные схемы ИТ при раздельном рассмотрении переходных процессов упрощаются и позволяют установить связь между параметрами эквивалентных схем и конструктивными параметрами ИТ и найти такие соотношения между ними, при которых удовлетворяются требования к длительности фронта и скосу вершины импульса

[4]

Эквивалентные схемы

Трансформация фронта импульса с малыми искажениями достигается при малых значениях индуктивности рассеяния и распределенной емкости трансформатора, которые уменьшаются с уменьшением числа витков обмоток и сечения магнитопровода ИТ. В то же время для трансформации вершины импульса с малым спадом следует стремиться к увеличению индуктивности намагничивания трансформатора, возрастающей с увеличением числа витков и сечения магнитопровода.

Удовлетворение одновременно нескольким поставленным требованиям при расчете ИТ потребует нахождения компромиссного решения. Оно должно быть принято в зависимости от значимости того или иного поставленного требования.

Расчеты ИТ производятся на основе приближенной эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами. Индуктивный эффект и потери в проводах обмоток можно учитывать с помощью известной Т-образной эквивалентной схемы.

Эквивалентная Т-образная схема импульсного трансформатора

Параметры схемы:

— индуктивность намагничивания трансформатора, учитывающая запасание энергии в основном потоке взаимной индукции магнитопровода при приложении напряжения к первичной обмотке. С потоком в сердечнике связан ток намагничивания, протекающий по первичной обмотке;

— индуктивности рассеяния обмоток, учитывающие запасание энергии в потоках рассеяния, связанных с протеканием по обмоткам тока нагрузки;

— активные сопротивления проводов обмоток, учитывающие потери при протекании по ним тока нагрузки;

— эквивалентное сопротивление, учитывающие потери энергии в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи.

Наряду с запасанием энергии в магнитных полях, а также потерями в проводах обмоток в ИТ необходимо учитывать запасание энергии в электрических полях между обмоткой и магнитопроводом и между слоями обмоток. Учет этой энергии производят введением трех емкостей, образующих П-образную структуру: — емкость первичной обмотки, — емкость вторичной обмотки, — емкость между обмотками.

Получившаяся эквивалентная схема ИТ описывается уравнением высокого порядка, что затрудняет анализ в общем виде:

Эквивалентная схема ИТ шестого порядка

Однако без внесения заметной погрешности можно упростить схему, если иметь в виду следующее:

1. Намагничивающий ток составляет обычно небольшую часть тока нагрузки и поэтому можно пренебречь его влиянием на поток рассеяния. Это позволяет перейти от Т-образной схемы из индуктивных ветвей к Г-образной схеме.

2. Так как электрическая энергия пропорциональна квадрату напряжения, то основная ее часть запасается в обмотке высшего напряжения. Поэтому П-образная схема емкостных элементов замещается одной эквивалентной емкостью, подключенной параллельно обмотке высшего напряжения.

3. Число витков обмоток ИТ мало и, следовательно, можно пренебречь при расчетах наиболее важных электрических характеристик сопротивлением обмоток, полагая . Сопротивление обмоток учитывается при определении потерь.

В результате указанных упрощений, фронт анализируется на основе эквивалентной схемы 2-го порядка с сосредоточенными индуктивностью и емкостью, определяемыми из энергетических соображений:

Эквивалентная схема формирования фронта 2-го порядка

Она хотя и удобна для математического описания, но не отражает в полной мере процессы, происходящие при передаче импульса, так как при этом считается, что большая часть электрической энергии паразитной емкости запасается в обмотке высшего напряжения.

Между тем использование такой схемы не допустимо при соизмеримости приведенных емкостей обмоток, включающих в себя паразитные емкости нагрузки и генератора, так как нельзя отдать предпочтение ни одной из емкостей. Кроме того, при резком различии приведенных емкостей, когда, казалось бы, можно ограничиться одной из них, возможно формирование фронта с паразитными колебаниями, наложенными на самом фронте, а не на вершине. Такие колебания должны быть исключены, например, при импульсной модуляции мощных магнетронных генераторов. Но схема 2-го порядка не только не позволяет определить условия их появления, но даже исключает само их существование. В работах вышеупомянутых авторов такой вид искажения фронта прямоугольного импульса отсутствует. Поэтому надо как минимум учитывать разделение емкостей обмоток индуктивностью рассеяния. Следовательно, предпочтительнее рассматривать эквивалентную схему 3-го порядка , как это сделано в работе[5]:

Эквивалентная схема формирования фронта 3-го порядка

— индуктивность рассеяния;

— сопротивление обмоток, включающее приведенное сопротивление вторичной обмотки;

— сопротивление генератора импульсов;

— эквивалентная емкость первичной обмотки, включающая выходную емкость генератора;

— эквивалентная приведенная емкость вторичной обмотки включающая паразитную емкость нагрузки.

Виды импульсных трансформаторов

Все конструктивные схемы можно свести к четырём основным[2]:

  1. Стержневой
  2. Броневой
  3. Бронестержневой
  4. Тороидальный

Источники

  1. Матханов П. Н., Гоголицын Л. З. Расчет импульсных трансформаторов. — Энергия, 1980.
  2. 1 2 Вдовин С. С. Проектирование импульсных трансформаторов 2-е изд. перераб. и доп. — Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991. — 208 с. с. — ISBN 5-283-04484-X
  3. Каштанов В. В., Сапрыгин А. В. Возможности снижения массы и габаритов мощных микро-миллисекундных импульсных модуляторов // Вопросы прикладной физики. — 1997. — Т. 3. — С. 75 – 78.
  4. Ицхоки Я. С. Импульсные устройства. — Сов.Радио, 1959. — 729 с.
  5. Каштанов В. В. Анализ фронта выходных импульсов трансформатора. — Радиотехника, 1995. — Т. 12. — С.  38 — 40.

Виды трансформаторов — Трансформаторы

   Силовой трансформатор . 
   Силовой трансформатор — это трансформатор, который преобразует электроэнергию в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.

   Автотрансформатор . 
   Автотрансформатор — трансформатор, где первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов экономически оправдано вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно заземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при коэффициентах трансформации не более 3-4 . Существенным плюсом является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

   Трансформатор тока . 
   Трансформатор тока — трансформатор , первичная обмотка которого подключена к источнику тока .Типичное применение — для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение тока вторичной обмотки 1А , 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации.

   Трансформатор напряжения . 
   Трансформатор напряжения — трансформатор, питающийся от источника напряжения . Типичное применение — преобразование высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА (релейная защита и автоматика) . Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

   Импульсный трансформатор . 
   Импульсный трансформатор — это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.

   Разделительный трансформатор .  
   Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками. Силовые разделительные трансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей, при случайных одновременных прикасаний к земле и токоведущим частям или не токоведущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции. Сигнальные разделительные трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей.

   Пик-трансформатор . 
   Пик-трансформатор — трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

Импульсный трансформатор. Ознакомление с работой импульсного трансформатора и его основными характеристиками

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

                               УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

       ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П. О.СУХОГО

                            КАФЕДРА “ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА”

                                         ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№6

                         На тему ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР«.

                                                           ВЫПОЛНИЛИ: СТУДЕНТЫ гр.ПМ-21

                                                          

                                                           ПРИНЯЛ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:

                                                          

Гомель 2007г.

ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР.

Цель работы: Ознакомление с работой импульсного трансформатора и его основными характеристиками. Освоить методику определения параметров импульсных трансформаторов.

3.1 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Если подать на первичную обмотку трансформатора однополярный импульс Uвх, то согласно закону электромагнитной индукции в первичной обмотке W1 наведется э. д.с., препятствующая действию входного импульса. Не учитывая активного сопротивления обмотки, а также пренебрегая влиянием паразитных емкостей и рассеянием магнитного потока, можно записать

3.1

где W1 – число витков первичной обмотки, S – сечение сердечника, В – индукция магнитного потока Ф в середечнике (Ф = В∙S). Решая дифференциальное уравнение, полагая, что Uвх=U1=const, найдем закон изменения индукции

3.2

где В0 – начальное значение индукции.

Таким образом, индукция в сердечнике, до уровня насыщения, изменяется по линейному закону (рис. 1), причем, приращение индукции будет пропорционально площади импульса.

3.3

Рис1 Диаграммы отражающие процессы включения импульсного трансформатора

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора определяется индуктируемой э.д.с.

3.4

Выражая из (3.1) значение   получим:

3.5

Это выражение показывает, что в идеализированном трансформаторе выходное напряжение повторяет форму входного.

Из закона полного тока I1`w1 = Hlср+ I2`w2, следует, что I1 = IL+I2¢, где IL – намагничивающий ток, I2¢ – приведенное в первичную обмотку значение тока нагрузки I2. Для намагничивающего тока справедливы соотношения:

3.6

где   – действующая в импульсном режиме магнитная проницаемость, – магнитная постоянная (в системе СИ =4p*10-7),  — индуктивность намагничивания сердечника (для идеализированного трансформатора равна индуктивности первичной обмотки).

Из формулы (3.6) видно, что, если бы  =const, то ток IL нарастал бы со временем по линейному закону. Однако на самом деле закон изменения IL нелинеен (рис. 3.1) и связан с законом изменения H(t) при линейном характере DВ(t), т. е. определяется в конечном счете петлей гистерезиса сердечника.

После воздействия серии однополярных импульсов перемагничивание сердечника будет происходить по частному циклу (рис. 3.2), причем в этом режиме импульсная магнитная проницаемость  = DВ/DН оказывается значительно меньше магнитной проницаемости на предельном цикле, измеренной при воздействии на трансформатор двухполярного напряжения симметричной формы. Поэтому для импульсных трансформаторов не рекомендуется использовать сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса.

рис. 3.2 Изменение индукции в импульсном трансформаторе.

При анализе переходных процессов в импульсном трансформаторе на практике используют упрощенную эквивалентную схему замещения (рис. 3,3), в которой приняты следующие обозначения:

а.

б.

в.

рис 3.3 Упрощенные эквивалентные схемы импульсных трансформаторов.

Rc – суммарное эквивалентное сопротивление источника сигнала и обмоток трансформатора; Rн¢ – приведенное сопротивление нагрузки, Ls – индуктивность рассеяния, L – индуктивность намагничивания сердечника, Сп – эквивалентная паразитная емкость, учитывающая распределенную емкость цепей трансформатора. Для упрощения анализа формы выходного импульса трансформатора обычно рассматривают отдельно формирование фронта и вершины импульса [1,2]. При анализе фронта учитывают, что ток IL в индуктивности намагничивания не успевает, за короткое время, нарасти до уровня насыщения и принимают L = ¥ (рис. 3.3б). В случае расчета искажения вершины импульса можно пренебречь влиянием Lsи Сп (рис. 3.3в), поскольку токи и напряжения при этом изменяются сравнительно медленно.

Импульсный трансформатор правильно воспроизводит входной импульс, если обеспечить примерно линейное изменение индукции во времени. Однако при больших значениях tи сердечник может выйти в область насыщения (рис. 3.2), в которой малым приращением индукции соответствуют большие приращения напряженности магнитного поля. При этом резко увеличивается величина тока IL, поскольку падает магнитная проницаемость сердечника и соответственно, значение L. Учитывая, что спад вершины трансформируемого импульса определяется величиной t = L/( Rн¢÷êRc)¢, можно видеть, что в случае выхода сердечника в область насыщения, выходной импульс будет резко искажаться.

Максимальную длительность передаваемого импульса можно определить, учитывая, что возможное изменение индукции ограничено величиной DВмаксs–Br. Тогда, используя формулу (3.3), находим:

tимакс=W1S(Вs–Br)/U1.

3.7

3.2 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕДА.

Схема лабораторного стенда приведена на рис. 3.4. В схеме приняты следующие обозначения: TV – исследуемый трансформатор, VT – ключевой транзистор, Cd – дополнительная емкость, Г.И. – генератор импульсов, VD – диод обратного тока (предотвращает перенапряжения на транзисторе), Rш – фунтовый резистор (для наблюдения формы тока в обмотке трансформатора), Rc – согласующий резистор, Rн — сопротивление нагрузки.

рис.3.4 Схема лабораторного стенда.

Трансформаторы импульсные — Энциклопедия по машиностроению XXL

Для трансформаторов, импульсное испытательное напряжение которых меньше 350 кВ. применяется формула Л. 170]  [c.219]

Трансформаторы импульсных машин резко отличаются от трансформаторов обычных контактных машин серийного производства повышенным количеством стали, наличием воздушного зазора в магнитопроводе, а также увеличенным количеством витков. Все это приводит к увеличению их габаритных размеров.  [c.87]


Кроме того, машины делятся по способу питания электроэнергией с однофазным трансформатором импульсные, работающие с накоплением электромагнитной или электростатической энергии (подключаются к трехфазной сети переменного тока) машины постоянного тока, работающие от батареи аккумуляторов машины, питающиеся постоянным выпрямленным током.  [c.151]
Фиг. 7. Сердечник трансформатора импульсной машины с аккумулированием энергии в магнитном поле.
Мост выпрямительный датчиков защиты Контактор защиты Промежуточное реле вспомогательных цепей Реле напряжения вспомогательных цепей Тепловое реле Трансформатор импульсный  [c.128]

При высокочастотной электроискровой обработке (рис. 7.4) конденсатор С разряжается при замыкании первичной цепи импульсного трансформатора прерывателем, вакуумной лампой или тиратроном. Инструмент-электрод и заготовка включены во вторичную цепь трансформатора, что исключает возникновение дугового разряда.  [c.404]

Особые требования предъявляют к импульсным трансформаторам. Так, например, трансформаторы прямоугольных импульсов должны с искажениями, не превышающими допустимых, передавать плоскую вершину импульсов, а трансформаторы треугольных импульсов должны пропускать высокие частоты, чтобы не искажать остроугольную форму импульса. Лучшую передачу формы импульсов обеспечивают трансформаторы со стержневыми и тороидальным сердечниками.  [c.136]

Установки на частоту 50 Гц небольшой мощности проектируются обычно на стандартное напряжение 127, 220, 380 и 660 В и подключаются непосредственно к промышленной сети. Если коэффициент мощности ниже 0,8, то следует предварительно скомпенсировать реактивную мощность с помощью конденсаторов до значения соз вольтодобавочным трансформатором или тиристорным широтно-импульсным регулятором (ШИР). Если напряжение индуктора по условиям техники безопасности или изготовления меньше стандартного, используются понижающие трансформаторы — печные, сварочные и т. и.  [c.167]


Высоконикелевые сплавы 79 НМ, 80 НХС, 76 НХД применяются для сердечников малогабаритных трансформаторов, реле и магнитных экранов, при толщине 0,02 мм — для сердечников импульсных трансформаторов, магнитных усилителей.  [c.97]

Полиорганосилоксановые жидкости используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, блоках радио- и, электронной аппаратуры и в некоторых других случаях.  [c.200]

Намагничивание униполярными импульсами.. Рассмотренные выше характеристики относились к переменному синусоидальному полю. В импульсных трансформаторах магнитные свойства материала сердечника определяются, так называемым, частным циклом гистерезиса (рис. 17.5). В зависимости от продолжительности н амплитуды  [c.230]

Импульсная рентгеновская аппаратура. К разряду переносной аппаратуры для промышленного просвечивания можно отнести и импульсную рентгеновскую аппаратуру с анодными напряжениями до 0,5 MB. Принцип действия их основан на явлении возникновения кратковременной (0,1— 0,2 мс) вспышки тормозного рентгеновского излучения при электрическом пробое вакуума в двухэлектродной рентгеновской трубке (с холодным катодом) под действием импульса анодного высокого напряжения (220 — 280 кВ), возникающего на вторичной обмотке высоковольтного трансформатора при разряде накопительной емкости (t/p = 7,5-f-10 кВ) через первичную обмотку высоковольтного трансформатора.  [c.280]

Основное отличие ускорителя-трансформатора ЭЛИТ (электронный импульсный трансформатор) от установок ЭЛТ состоит в том, что в качестве источника высокого напряжения используется импульсный трансформатор с ударным возбуждением (трансформатор Тесла). Это дает возможность повысить частоту следования импульсов излучения.  [c.305]

В тиратронных генераторах RL и L (рис. 89), в отличие от ранее рассмотренных, питание осуществляется от источников высокого напряжения, а в качестве накопителей энергии использованы конденсаторы малой мощности. Это позволяет получить импульсы еще меньшей продолжительности, чем в генераторах R , при той же или большей энергии. Уменьшение продолжительности импульса исключает возможность появления трещин при обработке твердых сплавов. Зажигание водородного импульсного тиратрона 6 производится специальным управляющим устройством 5 в тот момент, когда конденсатор 4 накопил нужную порцию энергии. Конденсатор разряжается через тиратрон на первичную обмотку импульсного понижающего трансформатора 7. В его вторичной обмотке индуктируется напрял ение 150—200 В, которое пробивает межэлектродный промежуток 8.  [c.150]

Как видно из схемы, сеть замыкается через игнитрон и сварочный трансформатор накоротко. Однако время замыкания настолько мало, что любая из имеющихся защит сработать не успевает. Мощные импульсные токи, протекающие через игнитрон и сварочный трансформатор, и служат для сварки сильфонов с арматурой.  [c.150]

ИМПУЛЬСНЫЙ МЕХАНИЗМ БЕССТУПЕНЧАТОГО ИНЕРЦИОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА МОМЕНТА  [c.158]

Фиг. 78. Динамическая схема импульсного механизма инерционного трансформатора момента.
Резистор ОМЛТ-2-100 Ом-1-10 % Трансформатор импульсный 6ДЖ 174.057-04  [c.107]

Расчет трансформаторов импульсных мапшн для сварки энергией,. запасаемой в магнитном поле. Исходными данными для расчета трансформатора являются полная энергия, запасаемая в трансформаторе, в ет-с максимальный пик тока в а сопротивление вторичной цени в ом коэффициент самоиндукции Внешнего контура в ен выпрямленное первичное напряжепие в гок аарядкЕ в а производительность машшш (количество сварок в мг.нуту).  [c.323]

Расчет трансформаторов импульсных машин для сварки энергией, запасаемой в электростатическом поле. Исходными данными для расчета трансфор- матора являю 1ся полная энергия, запасаемая в конденсаторах в вт-с нернич-аое вапряжение трансформатора в в максимальный пик тока вторичной пени в а сопротивление вторичного контура в ом индуктивность вторичного контура я сн.  [c.324]

Инвертирующие трансформаторы Импульсные и высокочастотные трансформаторы Тококомпенсированные радиочастотные прерыватели Дроссельные катушки, различные размыкатели и прерыватели  [c.608]


НМ 80НХС — 0,3—0,5 1,1—1,5 0.6—1,1 0,6—1,1 78,5—80 N1 / 79—81 N1 ( 2,6—3,0 Сг ( слабых полях, магнитные экраны, сердечники импульсных трансформаторов, магнитных усилителей и бесконтактных реле при толщинах 0,05— 0,02 мм  [c.281]

Для формирования библиотеки моделей регуляторов напряжения (PH) следует учесть, что в транспортных ЭЭС используются регуляторы трех конструктивных исполнений на магнитных усилителях, транзисторно-тиристорные и транзисторные с широтно-импульсной модуляцией. В библиотеке моделей преобразователей Пр должны быть включены модели трансформаторов Три трансформаторно-выпрямительных устройств ТВУ. В библиотеке П должны быть учтены типовые нагрузки транспортных ЭЭС симметричные и несимметричные активноиндуктивные нагрузки, двигатели асинхронные и постоянного тока, импульсные нагрузки.  [c.227]

Импульсные аппараты конструктивно выполнены из двух блоков управления и рентгеновского. В них конденсатор заряжается от трансформатора через выпрямитель и разряжается поворотом электронного ключа на повышающий трансформатор в цепи трубки. В отличие от предыдущих аппаратов импульсный аппарат не требует принудительного охлаждения трубки и используется в монтажных условиях. Примером малогабаритных импульсных рентгеновских аппаратов являются МИРА-1Д, МИРА-2Д, МИРА-ЗД. Характеристики аппаратов для первой и последней модели энергия ионизирующего излучения — от 60 до 160 кэВ, толщина объекта контроля— 10…30мм, частота импульсов —  [c.157]

МарганцевоцннкоБые ферриты выпускают обычно с относительной магнитной проницаемостью в пределах 5500—6000. Особенно хорошо зарекомендовали себя марганцевоцинковые ферриты в качестве сердечников импульсных,трансформаторов, а также для аппаратуры дальней связи при частоте до нескольких сотен килогерц.  [c.312]

Сплавы 45 Н и 50 Н обладают наиболее высокой индукцией насыщения, поэтому Они применяются для сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей и деталей магнитных цепей, которые работают при повышенных индукциях без подмагни-чивания или с небольшим подмагничиванием. Сплав 50НХС обладает повышенным сопротивлением и используется для сердечников импульсных трансформаторов и устройств связи звуковых и высоких частот.  [c.97]

Т — рентгеновская трубка Тр — трансформатор К — кенотрон С — конденсатор R — lesH Top ИГ — импульсный трансформатор Г— тиратрон  [c.279]

В Тульском политехническом институте [54] создана установка для испытания материалов при ударно-циклическом нагружении при температуре от 20 до 600 С. Установка состоит из копра повторного удара конструкции А. И. Лампси, сварочного трансформатора МСР-50 н игнитронного прерывателя ПИШ-100. Образец нагревают, пропуская через него импульсный ток от сварочного трансформатора ТС. Призматический образец (10X10X130 мм) с надрезом устанавливают на опоры, охлаждаемые по внутренним каналам проточной водой. Опоры изолированы от корпуса копра гетинаксом толщиной 0,2 мм. Медные токоподводящие зажимы закрепляют на концах образца.  [c.260]

Исследования влияния излучения на трансформаторы и материалы для них были проведены фирмами Дженерал дайнэмикс , Дженерал электрик . Фирма Конвейр [46] исследовала 20 трансформаторов десяти типов, включая силовые, накальные, звуковые (управляющие, модуляционные, выходные), промежуточных частот и импульсные, а также высокочастотные дроссели. Образцы облучали интегральным потоком быстрых нейтронов 1,1-10 нейтрон1см и интегральной дозой у-иалучения  [c.403]

Для точной локализации контакта поблизости от его предполагаемого местонахождения при помощи переносного прибора накладывается импульсный постоянлый ток (24 с включение, 6 с выключение). Для подключения используются короткие подсоединения к газовой распределительной сети, например стояки конденсатосборников. В качестве анодных заземлителей при кратковременных измерениях могут быть использованы, например, железобетонные конструкции, стальные сваи заборов и трубопроводы. При использовании железнодорожных сооружений рекомендуется осторожный подход ввиду возможного соединения с системами сигнализации. Сопротивление растеканию тока с этих объектов должно быть по возможности менее 1 Ом. Накладываемый ток должен быть возможно большим. Хорошо зарекомендовали себя преобразователи с выходной мощностью 40 В/80 А с предвключенным фазорегулятором (поворотным трансформатором). При наличии блуждающих токов применяют обычные автоматические генераторы стан-  [c.261]

Выкладки проведем исходя из условия постоянства угловой iiopo TH ведущего маховика (х = onst), которое хорошо подтверждается для определенного класса импульсных механизмов. При этом допущении движение реактора обобщенной схемы трансформатора [1] описывается дифференциальным уравнением  [c.100]

В качестве примера механизма с двумя степенями свободы рассмотрим импульсный механизм бесступенчатого инерционного трансформатора момента. В Челябинском политехни-  [c.158]

НМ Обладает наивысшими значениями начальной и максимальной проницаемости, наи-низшими коэрцитивной силой и ваттными потерями, 5 = — 7000 гг, Выплавка в вакууме, термическая обработка в сухом водороде при 1250—1300° С Сердечники малогабаритных входных и импульсных трансформаторов, магнитных усилителей миииатюрные магнитные элементы транзисторных устройств экраны  [c.242]

НМД Сплав с высокой начальной проницаемостью и малым отношением проницаемостей, 6000 гс> Выплавка в открытой печи, термическая обработка в вакууме Сердечники малогабаритных входных, импульсных и измерительных трансформаторов дросселя сердечники бесконтактных переключателей экраны  [c.242]

НМ Сплав с высокой магнитной проницаемостью в слабых полях с индукцией насыщения 7500 Сердечники малогабаритных и импульсных трансформаторов, бесконтактных реле, головок магнитной записи, трансформаторов тока экраны  [c.242]

НХ 76НХД Сплав с высокой проницаемостью в слабых полях, после специальной термообработки обладает повышенной температурной стабильностью в климатическом интервале температур. 5 = 7500 гс Сердечники малогабаритных и импульсных трансформаторов, дросселей, магнитных усилителей, головок магнитной записи, роторов и статоров малогабаритных электрических машин  [c.242]



Ремонт импульсного блока питания энергосберегающей лампочки

Техническая информация: → Из сгоревшей энергосберегающей лампы изготовить блок питания
 

В этой публикации размещен материал для ремонта или изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.

Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить за короткое. На изготовление 100-ваттного блока питания может понадобится до нескольких часов.

Построить блок питания будет несложно, умеющим паять. И несомненно, это сделать несложно, чем найти низкочастотный подходящий для изготовления трансформатор нужной мощности и перемотать его вторичные обмотки под нужное напряжение.

Оглавление

  1. Вступление.
  2. Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.
  3. Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?
  4. Импульсный трансформатор для блока питания.
  5. Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.
  6. Блок питания мощностью 20 Ватт.
  7. Блок питания мощностью 100 ватт
  8. Выпрямитель.
  9. Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?
  10. Как наладить импульсный блок питания?
  11. Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

Вступление.

В последнее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку приходится выбрасывать.

Однако электронный балласт такой лампочки, это практически готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

В последнее же время, радиолюбители порой испытывают трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самодельных конструкций. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования необходимый по диаметру медные провода, да и массо — габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не особо радует. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит определенную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Наверх

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания необходимо установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно будет удалить.

А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.


Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, при его использовании.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя из состава блока лампы.

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания.

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше.

Здесь подробно рассказано, как произвести самые простые расчёты импульсного трансформатора, а так же, как его правильно намотать… чтобы не пришлось подсчитывать витки.

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.


Блок питания мощностью 20 Ватт.

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

 

На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.
Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

 

Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

 

Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

 

Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.
Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60ºC, а транзисторов – 42ºC. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.

 

На картинке действующая модель БП.
Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт. Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц. Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц Температура трансформатора – 60ºС Температура транзисторов – 42ºС

 

Наверх

Блок питания мощностью 100 Ватт.

Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.

Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.
Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз бо’льшие предельно-допустимые токи.
Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!

На чертеже изображено соединение транзистора с радиатором охлаждения в разрезе.

  1. Винт М2,5.
  2. Шайба М2,5.
  3. Шайба изоляционная М2,5 – стеклотекстолит, текстолит, гетинакс.
  4. Корпус транзистора.
  5. Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
  6. Прокладка – слюда, керамика, фторопласт и т.д.
  7. Радиатор охлаждения.

А это действующий стоваттный импульсный блок питания.
Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.

Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
Температура транзисторов – 75ºC.
Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см².
Температура дросселя TV1 – 45ºC.
TV2 – 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)

Наверх

Выпрямитель.

Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовая схема.
2. Схема с нулевой точкой.

Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.
Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

Пример.
Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.
100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)
Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.
100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).
Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности.


 

В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Наверх

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.
При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

 

А это уже изображение реального стенда для ремонта и наладки импульсных БП, который я изготовил много лет назад по схеме, расположенной выше.

Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

Будьте осторожны, берегитесь ожога!

Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!

То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.
Наверх

Как наладить импульсный блок питания?

Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.
Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.
Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.
Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.
Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65ºС, то нужно уменьшить мощность нагрузки.
Не рекомендуется доводить температуру трансформатора выше 60… 65ºС, а транзисторов выше 80… 85ºС.
Наверх

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.
VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.
L0, C0 – фильтр питания.
R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.
Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.
R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.
R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.
R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.
R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.
VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.
TV1 – трансформатор обратной связи.
L5 – балластный дроссель.
C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.
TV2 – импульсный трансформатор.
VD14, VD15 – импульсные диоды.
C9, C10 – конденсаторы фильтра.
Наверх

Материал с сайта oldoctober.com/ru/

О трансформаторе импульсном замолвите слово / Хабр

Несмотря не то, что не так давно проскакивали довольно неплохо написанные статьи о расчете трансформатора импульсного источника питания, я предложу вашему вниманию свою методику, и не просто голую методику, а максимально прозрачное описание принципов, в ней использующихся.

Картинок не будет, будет около 18 несложных формул и много текста. Всех желающих приобщиться прошу на борт.

Я хочу поведать вам о том, как расчитать такого хитрого зверя, как импульсный трансформатор обратноходового источника питания. Обратноходовик, или FlyBack — это, наверное, самая популярная топология импульсного преобразователя. По моему мнению, в ИИП есть два очень важных и тонких момента — это трансформатор и петля обратной связи. В данной статье я хочу показать один из возможных наборов несложных математических уравнений, решая которые мы можем получить данные вполне реального трансформатора для флайбэка.

В интернете, в различных авторских статьях, или в AppNotes различных производетелей, можно найти различные методики расчета, которые зачастую максимально «сжаты», так, что из формул совершенно не понятно, как они получается. Я хочу сделать упор не на точность, а на максимальную наглядность и прозрачность производимых расчетов, так чтобы вы поняли, «почему так».

Далее постараюсь писать кратко и емко, так, чтобы вы смогли сесть и посчитать сразу после прочтения статьи. Эпюры напряжений и токов в обратноходовом источнике рисовать не буду, считаю, что вы достаточно подготовлены для того, что бы такие термины, как «индуктивность рассеяния», «отраженное напряжение», «пиковое значение тока через силовой ключ», «размагничивание магнитопровода» вам понятны.

Итак, считать будем трансформатор обратноходового источника питания, без корректора коэфициента мощности, как наиболее распространенный, да и «расчётка» моя пока только под него заточена.

Отдельно сделаю примечание, что подразумевается т.н. квазирезонансный режим работы преобразователя, когда накачка энергии в трансформатор начинается сразу после полного размагничивания магнитопровода. Т.е. т.н. «коэффициент безразрывности тока» =1, т.е. как только вся энергия вытекла через вторичную обмотку(и рассеялась в снабберной цепи), сразу включаем ключ и накачиваем снова. Такой режим в последнее время очень популярен в обратноходовых источниках питания, т.к. позволяет чуток поднять КПД.

Заранее оговорюсь — нижеприведенная методика весьма груба, но она «железобетонно» работает, многократно проверена на реальных трансформаторах в реальных источниках питания.

Для начала скачайте расчетку, откройте, пробегитесь глазами. В нее уже «вбиты» значения для расчета трансформатора источника питания, с выходной мощностью 100Вт.

Расчетка: к сожалению, по какой-то неведомой мне причине, публичная ссылка не отображается.
Возможно публикация публичных ссылок противоречит правилам. Надеюсь на то, что модераторы услышат этот крик души и снизошлют на меня персональную настройку фильтра, а пока можете переписать в Эксель, или маткад, все нижеприводимые формулы и получить годный результат.

Итак, поехали. Для того, чтобы начать расчет нам потребуется задаться несколькими исходными параметрами (все они выделены зеленым цветом в расчетке), а именно:

1. Выходная мощность источника питания для которого делаем трансформатор (POUTmax).
2. Выходное напряжение источника (Uout)(1).
3. Выходное напряжение служебной обмотки (Ubias)(2).
4. Минимальное напряжение питающей сети (UACmin)(3).
5. Максимальное напряжение в сети (UACmax)(3).
6. Уровень пульсаций на фильтрующем конденсаторе сетевого выпрямителя (Urpl)(4).
7. Ожидаемый КПД трансформатора (берите 0,85 и не прогадаете) (ŋ).
8. Частота работы преобразователя (5).
9. Пиковое значение тока протекающего через ключ коммутирующий первичную обмотку (ILPRpeak) (6).

(1) Если выходные напряжения достаточно низкие- учитывайте прямое падение напряжения на диоде.
(2) В подавляющем большинстве конструкций источников питания, требуется третья обмотка, от которой будет питаться управляющая микросхема.
(3) Всегда берите с запасом, т.е. если указан диапазон 180-264, берите от 160 до 280.
(4) Этот параметр зачастую можно только угадать, берите 10% от постоянной составляющей на нем и не ошибетесь, по факту полученного рабочего прототипа «подрихтуете» расчет.
(5) Частота к преобразователях с ожиданием размагничивания сердечника- плавающая, берем «с потолка» такую, которую хотим получить при полной нагрузке.
(6) Я надеюсь вы в курсе, что форма тока треугольная, что коммутирует ключ, что такое ключ и т.п.

Итак, первая формула:
Начнем с определения индуктивности первичной обмотки, Lpr.2)/2=POUTmax×T (1.3)

Итак, в левой части у нас энергия содержащаяся в индуктивности (учебник физики, если не понятно). В правой части имеем мощность которая расходуется за период работы преобразователя. Т.е. энергия запасенная в индуктивности первичной обмотки (на этапе накачки, от начала периода до размыкания ключа) равна мощности передаваемой в нагрузку за весь период T (от начала накачки, до полного исчерпания энергии в трансформаторе и начала нового импульса).

В установившемся режиме то, что закачали в трансформатор из сети, должно равняться тому, что слили в нагрузку. Т.е. все рассуждения предполагают, что наш источник уже работает, а не стартует.

Оставим-же пока эту формулу (1), мы потом воспользуемся ею в расчётке, я лишь хотел продемонстрировать как она так получается.
Теперь о параметрах. Присмотримся к формуле. Зафиксировав (выбрав на свое усмотрение) три из четырех неизвестных, мы можем получить значение четвертой.

Мощность (POUTmax), мы уже задали.

Частота, ее можно просто выбрать по своему желанию. Не мудрствуя лукаво тыкнем скажем 50кГц и не проиграем. Лезть за 150кГц не стоит, так как потери на переключение станут неоправданно высокими, да еще скинэффект, не нужно это нам во флайбэке.

Пиковое значение тока через первичную обмотку, и одновременно ключ- ILPRPeak, это параметр на нервах которого мы будем играть. Выбирая его значение ILPRPeak, мы изменяем Lpr, а вместе с ней еще много чего другого. В моей расчетке будем менять ILPRpeak и наблюдать за другими ячейками таблицы, в которых будут находится результаты других формул. Опять-же, ближе к реальности, для 100Вт источника можно задаться для начала ILPRpeak= 3…4A.

Просто попробуйте подставить в ячейку различные числа, и вы увидите, как изменятся другие производные параметры. В частности, выбирая пиковый ток «первички», мы смотрим на «отраженное» напряжение, и исходим из соображений наличествующих у нас ключей. Так же этот параметр влияет на пиковое значение тока «вторички», что тоже важно, ибо во флайбэках токи имеют форму прямоугольного треугольника, и пиковые значения в разы превышают действующие, т.е. если ток нагрузки 5А, то пиковое может быть и 50, ориентируйтесь на наличествующие диоды и потери в меди обмотки.

Вторая формула:

UDCmin=UACmin×1.41-Urpl     	(2)

Тут упрощать нечего, думаю понятно, что мы получаем самое худшее значение постоянного напряжения, с учетом просадки на буферном конденсаторе, что стоит за сетевым выпрямителем, или за ККМ.

Ton=(Lpr×ILPRpeak)/UDCmin    	(3)

В формуле (3) мы вычисляем, сколько времени должен быть открыт ключ, чтоб ток в индуктивности, при приложении к ней нашего самого худшего UDCmin вырос от нуля до желаемого ILPRpeak.

T=1/F×1000  		(4) 

Частотой мы задались ранее, период посчитали в (4). На 1000 умножаем потому, что желаемую частоту мы записали в кГц а не в 1000-х Герц.

Toff=T-Ton    	(5)

Оставшаяся часть периода, которая будет посвящена передаче энергии в нагрузку, вычисляется по формуле (5).

Q=Toff/Ton    (6)

Максимальный коэффициент заполнения для худшего напряжения в сети и максимальной просадки на фильтрующем конденсаторе вычисляем в (6).

Urv=UDCmin×Ton/Toff    	(7)

«Отраженное» напряжение. Наш трансформатор, хоть и обратноходовый, но таки трансформатор, а значит коэффициент трансформации к нему так-же применим. Если на нашей вторичной обмотке во время протекания тока через выпрямительный диод, апряжение (например) 12.7В, то через соотношение количества витков это напряжение трансформируется в первичную обмотку (ведь магнитный поток «омывает» одновременно все обмотки).

Формула (7), немного хитрая, попробуем ее «раскрутить». Получим:

UDCmin×Ton=Urv×Toff 		(7.1)

(7.1) Демонстрирует один очень важный момент, называемый в народе «равенство вольт*секундных интервалов». Возможно справедливость утверждения (7.1) не очевидна, или не сразу понятна, пока используем полученное с помощью (7) численное значение как есть, в его правомерности не сомневайтесь.

UVTmax=UACmax×1.41+Urv 	(8)

Надеюсь вы хорошо понимаете, что на обратном ходу, первичная обмотка, для постоянного напряжения, что на фильтрующем конденсаторе- просто кусок проволоки, т.е. если наш фильтрующий конденсатор все еще заряжен до 310В, то при разомкнутом силовом ключе, протекании тока через вторичную обмотку, постоянка попросту «проходит» через первичку и прикладывается к ключу, но вместе с ней, к ключу добавляется еще отраженное напряжение. И самое печальное, что оно суммируется с постоянкой. И это без учета выброса от индуктивности рассеяния, имейте это ввиду, в расчетке данное обстоятельство специально выделено красным шрифтом.

Тогда (8) показывает, какое напряжение будет приложено к силовому ключу на обратном ходу. Можно сразу прибавить к максимальному напряжению, на которое расчитан ключ, еще сверху вольт этак 200 и не ошибетесь. Макетирование покажет реальную амплитуду выброса напряжения порожденного индуктивностью рассеяния.

Теперь можем посчитать коэффициент трансформации трансформатора, например таким образом:

Kfb=Uout/Urv 	(9)

Я называю этот коэффициент трансформации «обратным», т.к. считается он задом наперед. Теперь классический коэффициент трансформации, который можно получить:

K=1/Kfb 	(10)

Далее посчитаем максимальное напряжение, которое будет приложено к выпрямительному диоду на прямом ходу преобразователя.2)

Далее посчитаем пиковый ток вторичной обмотки. Готовьтесь получить тут достаточно большие цифры, потому, что это «обратноход», и ток у него во «вторичке» — треугольный, и пиковое значение может быть ощутимо больше тока нагрузки.

ILSECpeak=√(1000×2×POUTmax)/(F×ŋ×Lsec) 	(13)

Данная формула преобразуется точно также как и первая формула для ILPRpeak.

ILSECrms=ILSECpeak√(1-Q)/3 	(14)

В (14) вычисляется действующее значение тока через вторичную обмотку трансформатора. Обяснить почему корень из (1-Q)/3 я не могу, вероятно это можно объяснить построив эпюры и прибегнув к геометрии. Тут же прикинем и действующее значение тока первичной обмотки.

ILPRrms=ILPRmax√Q/3 	(15)

Итак, индуктивности, токи, частоты посчитали. А как выбрать магнитопровод, спросите вы, как расчитать немагнитный зазор? Для начала мы его «прикинем», основываясь на своем жизненном опыте, а «загнав» его параметры в расчетку, поглядев посчитанную индукцию, можно выбрать другой магнитопровод.2), где L- измеренное значение индуктивности на сердечнике с пропиленным вами зазором, N — количество витков, что вы набросали(рекомендую мотать пробных 100 витков).

Объяснять что Такое Ae, G, и Al не буду, предполагая, что вы и сами знаете, зачем нужен зазор в магнитопроводе, и что такое Al. Также в расчетку можно вписать эквивалентную проницаемость сердечника с зазором, но она там не используется, чисто для красоты). В формуле (16) считаем необходимое количество витков.

Npr=√Lpr/Al 	(16)

Один из самых важных параметров для трансформатора- пиковое значение потока магнитной индукции.

B=(Lpr×ILPRpeak)/(Npr×Ae) 	(17)

Превышать значение 0,3 я категорически не рекомендую, а 0,4 это уже катастрофа. Так совпало, что данный магнитопровод вроде как вполне подходит под наши нужды. Индукция меньше 0,3Тл, так и хочется его заложить под наши нужды. К сожалению, расчетка не содержит формул для расчета заполненности окна магнитопровода медью, поэтому дать по ней окончательный вердикт — нельзя.

Если же индукция больше 0,3Тл, можем или выбрать более крупный магнитопровод, или увеличить зазор. Увеличив зазор мы получим уже другое значение Al и соотв. значение потока индукции.

Вообще, жизненный опыт показывает, что лучше не лезть в зазоры более 1.5мм., ибо им свойственны свои паразитные явления, такие как выпучивание линий магнитного поля, разогрев витков находящихся вблизи зазора, до температур, при которых им может настать «хана», короче от 0.2мм до 1.5мм. Меньше 0.2- температурное расширение материала может существенно изменить параметры трансформатора. Больше 1.5мм — написал выше.

Выбирая магнитопровод, а именно сравнивая различные модели, только по поперечному сечению керна (Ae), можно упустить из виду то, что длина магнитной линии тоже влияет на Al при том-же сечении, и зазоре.

Например магнитопровод PQ2620 имеет площадь сечения керна 122мм.кв, а ETD34 только 97мм.кв., но длины магнитных линий этих магнитопроводов различны, и через ETD34 можно так-же успешно прокачать 100Вт, как и через PQ2620. Я к тому, что берите и подставляйте в расчетку все феррриты, что находятся вблизи тех размеров, что, как вам кажется, могут прокачать желаемую мощность.
После расчета магнитной индукции в расчетке идет расчет количества витков вторичной обмотки и вспомогательной обмотки, на них специально останавливаться не буду, методология та-же, что и ранее.

Я надеюсь написанное выше будет вам полезно. Разработка ИИП это огромный пласт прикладной науки, и сия «расчетка» лишь маленький листик одного из талмудов, в котором собран весь опыт человечества, но она крайне полезна в прикладном плане, для разработки простеньких «флайбэков».

Моя «расчетка» (а на самом деле не моя, а унаследованная от идейного вдохновителя) довольно примитивный инструмент, поэтому я могу порекомендовать использовать сборник программ Владимира Денисенко, что легко находятся через поисковик. Тех, кто «рубит» в «силовой» теме, и имеет что сказать- вэлкам в коменты. Любая критика приветствуется!

Что непонятно — спрашивайте, я дополню статью более детальными объяснениями.

Строительство, виды и использование

Импульсный трансформатор также известен как триггерный трансформатор, трансформатор управления затвором, трансформатор затвора, сигнальный трансформатор (или) широкополосный трансформатор в некоторых приложениях, a. Основная функция этого трансформатора — передача импульсов напряжения между обмотками и нагрузкой. Эти трансформаторы используются для гальванической развязки (передачи сигнала), схем управления малой мощностью и основных компонентов, используемых в мощных импульсных источниках питания. Используя этот трансформатор, можно изменять амплитуду импульса напряжения; полярность импульса можно инвертировать, соединяя различные каскады в импульсном усилителе и развязывающем трансформаторе.

Что такое импульсный трансформатор?

Определение: Трансформатор, улучшенный для генерации электрических импульсов с высокой скоростью, а также стабильной амплитудой, известен как импульсный трансформатор. Они регулярно используются при передаче цифровой информации, а также в транзисторах, в основном в схемах управления затвором.
Идеальный трансформатор должен иметь гальваническую развязку и распределенную емкость. Для защиты цепи емкость с низкой связью также жизненно важна для защиты цепи.

импульсный трансформатор

Типы сигналов импульсных трансформаторов варьируются от дополнительных логических приводов до линий передачи. Эти трансформаторы работают с меньшими порогами мощности. Некоторые такие трансформаторы служат как широкополосные трансформаторы. Для типов трансформаторов с цифровой передачей данных они улучшены, чтобы уменьшить искажения сигнала.

Соответствие сигнала и частотный диапазон можно определить по внешним характеристикам, таким как межобмоточная емкость, индивидуальная емкость каждой обмотки, а также сопротивление.

Негативные эффекты этих функций приведут к спаду, перерегулированию, обратному ходу и времени спада, а также к задержке подъема. Таким образом, импульсные трансформаторы проектируются на основе индуктивности, рабочей частоты, классов мощности, номинального напряжения, размера, диапазона частот, сопротивления и емкости обмотки.

Типы импульсных трансформаторов

Эти трансформаторы делятся на два типа, например:

  • Силовой импульсный трансформатор
  • Трансформатор импульсных сигналов
1).Силовой импульсный трансформатор

Эти трансформаторы изменяют напряжение с уровня мощности (одна конфигурация уровня / фазы) на другой. Конфигурации этих трансформаторов доступны в однофазном или трехфазном исполнении и различаются в зависимости от способа подключения обмотки.

2). Сигнальный импульсный трансформатор

Эти трансформаторы представляют собой один из видов импульсных трансформаторов, в которых используется электромагнитная индукция для передачи информации одной цепи в другую. Они регулярно используются для повышения или понижения напряжения в силовом трансформаторе с одной поверхности на другую.Используя сигнальные трансформаторы, нет. передаточного числа обмоток решает изменить напряжение.

Эти трансформаторы содержат сердечники с низкими потерями, предназначенные для работы на высоких частотах. Паразитные элементы, такие как емкость обмотки и индуктивность рассеяния, можно уменьшить, разработав конфигурацию обмотки, чтобы можно было улучшить связь.

Технические характеристики

Эти трансформаторы в основном включают технические характеристики, такие как частота повторения, рабочий цикл, ширина импульса, диапазон, напряжение ввода / вывода, ток, частота и физические размеры, такие как длина (L), ширина (W) и высота (H).

Частота следования импульсов стандартная №. импульсов за каждую единицу времени в конкретный период. Ширина импульса — это период между первичным и последним случаями, когда мгновенная амплитуда достигает определенной доли пиковой амплитуды импульса.

Строительство

Конструкция трансформатора тороидальной формы показана ниже. Основная задача этого трансформатора — генерировать импульс для полупроводниковых устройств, а также обеспечивать электрическую изоляцию.

Конструкция импульсного трансформатора

На рисунке выше показан трансформатор тороидальной формы. Он включает в себя две обмотки: первичную и вторичную. Каждая обмотка включает в себя равное количество оборотов, поэтому любая из них может работать как первичная, иначе вторичная.

Импульс на тиристор может подаваться через 1: 1, иначе импульсный трансформатор 1: 1: 1, а импульс на непрерывный тиристор может подаваться через трехобмоточный трансформатор. На приведенном выше рисунке резистор (R) должен останавливать ток удержания кремниевого управляемого выпрямителя.Основная функция диода в схеме — избежать обратного тока затвора. Импульсный трансформатор 1: 1: 1 в основном используется для создания импульса для непрерывного тиристора.

Эта конструкция трансформатора обсуждалась выше. После завершения проектирования КПД трансформатора должен быть высоким. Индуктивность первичной обмотки трансформатора должна быть высокой для уменьшения тока намагничивания. Постоянный ток подается через главную обмотку трансформатора, чтобы избежать насыщения сердечника.Между обмотками должна быть изоляция, чтобы защитить обмотку от насыщения. Требуется фиксированная связь между двумя обмотками. Паразитный сигнал дает полосу во время межфазной емкости на высокой частоте.

Преимущества и недостатки импульсного трансформатора

К достоинствам этого трансформатора можно отнести следующее.

  • Малый размер
  • Стоимость меньше
  • Работает на высокой частоте
  • Высокое напряжение изоляции

К недостаткам данного трансформатора можно отнести следующее.

  • На низкой частоте первичная и вторичная формы сигналов отличаются друг от друга.
  • Ток насыщения сердечника можно уменьшить за счет постоянного тока через первичную обмотку.

Импульсный трансформатор использует

  • Использование этого трансформатора включает следующее.
  • Сигнальные импульсные трансформаторы применяются в телекоммуникационных, цифровых схемах
  • Силовые импульсные трансформаторы используются для изоляции силовых цепей от цепи управления.
  • Высоковольтные импульсные трансформаторы используются в радиолокационных устройствах и в системах импульсного питания.
  • Силовая электроника
  • Радары
  • Цифровая электроника
  • Связь

Таким образом, речь идет об импульсном трансформаторе, который используется для оцифровки компьютеров, измерительных устройств, а также для импульсной связи. Некоторые виды трансформаторов используются в сфере электроснабжения, чтобы сделать частую границу между низковольтным управлением схемами и высоковольтными затворами в силовых полупроводниках.Вот вам вопрос, каковы принципы работы импульсного трансформатора ?

Дизайн, типы, работа и применение

Импульсный трансформатор — один из наиболее широко используемых заказных трансформаторов в различных отраслях промышленности. Как правило, вакуумные устройства в основном работают с импульсным напряжением большой мощности, которое генерируется импульсными трансформаторами большой мощности. Эти трансформаторы имеют компактную структуру и исключительную повторяемость. В большинстве приложений ожидается широкая ширина импульса, короткое время нарастания и передача огромной энергоэффективности.

Эти трансформаторы в основном предназначены для выдерживания высоких нагрузок при распределении мощности. Они способны передавать огромную мощность по сравнению с обычным передатчиком аналогичного размера и могут работать на высоких частотах. Есть много причин, по которым в различных промышленных областях чаще всего используются эти трансформаторы. В этой статье обсуждается обзор импульсного трансформатора и его работа.

Что такое импульсный трансформатор?

Импульсный трансформатор — это один из видов трансформаторов, который разработан и оптимизирован для передачи импульсов напряжения между двумя его обмотками, а также на подключенную нагрузку.Эти типы трансформаторов используются для передачи сигналов в цепях управления с меньшей мощностью и основных компонентов в мощных импульсных источниках питания. Схема импульсного трансформатора показана ниже.

Импульсный трансформатор

Эти трансформаторы обрабатывают токи и напряжения в импульсной форме, поэтому в основном используются как разделительные трансформаторы в силовых электронных схемах для разделения источника и нагрузки. Этот вид трансформатора используется в радарах, телевидении, цифровых компьютерах и многом другом.Основные функции импульсного трансформатора:

  • Амплитуду импульса напряжения можно изменять
  • Полярность импульса можно изменить
  • Возможность подключения различных каскадов импульсного усилителя
  • Используется как изолирующий трансформатор

Конструкция импульсного трансформатора

Конструкция импульсного трансформатора в основном зависит от различных параметров, таких как индуктивность, номинальная мощность, импеданс, низкий и высокий уровень напряжения, размер, рабочая частота, частотная характеристика, емкость обмотки, упаковка и т. Д.

Разработчики трансформаторов пытаются уменьшить паразитные элементы, такие как емкость обмотки, индуктивность рассеяния, за счет конфигурации обмотки, которая оптимизирует связь между обмотками трансформатора. Этот трансформатор может быть спроектирован в различных типах, размерах и формах от таких производителей, как Butler Winding, за счет включения различных стандартных типов конструкций.

Импульсные трансформаторы малы по размеру и содержат гораздо меньше витков. Таким образом, индуктивность рассеяния обмоток минимальна, а межобмоточная емкость этих трансформаторов меньше

. Индуктивность намагничивания импульсного трансформатора высока, поскольку сердечники сконструированы из ферритов, иначе намотаны полосы из сплавов с высокой проницаемостью.Эти типы трансформаторов включают изоляцию с высоким напряжением между двумя обмотками и по направлению к земле. Обычно эти трансформаторы обрабатывают импульсный сигнал, в противном случае — тренируют импульс.

Характеристики импульсных трансформаторов в основном определяются их влиянием на контур входного импульсного напряжения или тока. Малые импульсные трансформаторы в основном используются в генераторах импульсов, компьютерах и т. Д. Большие импульсные трансформаторы в основном используются в радиолокационных системах для передачи мощности от 50 до 100 МВт при напряжении от 200 до 300 кВ за несколько микросекунд.

Типы импульсных трансформаторов

Импульсные трансформаторы подразделяются на два типа, такие как силовые импульсные трансформаторы и сигнальные импульсные трансформаторы. Силовые импульсные трансформаторы используются для изменения напряжений уровня мощности из одного диапазона в другой. Эти типы трансформаторов доступны в 1-фазном или 3-фазном исполнении с первичной обмоткой или могут быть изменены в зависимости от подключенной обмотки.

Сигнальные трансформаторы используют электромагнитную индукцию для передачи данных из одной цепи в другую.Таким образом, они используются наиболее часто для повышения или понижения напряжения с одной стороны силового трансформатора на другую. При использовании этих трансформаторов соотношение числа витков обмоток будет определять изменение напряжения.

Строительство / Работа

Основная функция импульсного трансформатора — генерировать сигнал для полупроводникового прибора, а также обеспечивать электрическую изоляцию. Ниже показан импульсный трансформатор тороидальной формы, который включает в себя две обмотки, такие как первичная и вторичная.Конструкция импульсного трансформатора показана ниже.

Конструкция импульсного трансформатора
  • Каждая обмотка включает в себя эквивалентные витки, поэтому любая обмотка может работать как первичная или вторичная обмотка.
  • Сигнал, подаваемый на кремниевый выпрямитель, может подаваться через соотношение 1: 1, иначе 1: 1: 1 трансформатора.
  • Непрерывный сигнал на тиристор может быть обеспечен трехобмоточным трансформатором.
  • Стробирующий сигнал пусковой цепи через импульсный трансформатор можно представить на второй диаграмме.
  • Функция последовательного резистора заключается в ограничении тока удержания выпрямителя.
  • Здесь диод «D» используется для предотвращения реверсирования тока затвора, а импульсный трансформатор 1: 1: 1 может использоваться для непрерывной генерации импульса на SCR.
  • Трехобмоточный импульсный трансформатор показан выше. Конструирование этого трансформатора может быть выполнено с высоким КПД. Индуктивность первичной обмотки должна быть высокой, чтобы уменьшить ток намагничивания. Постоянный ток, подаваемый через первичную обмотку трансформатора, может предотвратить насыщение сердечника.
  • Обмотка трансформатора может быть защищена изоляцией между двумя обмотками. Таким образом, между двумя обмотками необходимо плотное соединение. Паразитный сигнал дает полосу по всей межкаскадной емкости на высокой частоте.
  • Выходной сигнал влияет на частоту. Форма и частота выходных сигналов и входной сигнал одинаковы для высокой частоты сигнала. Таким образом, выход прямо пропорционален включению входа на низкой частоте сигнала.
Технические характеристики

Спецификации импульсного трансформатора в основном включают в себя различные параметры, которые связаны с откликом на отклик. Эти параметры определяют допустимые пределы искажения импульса.

Амплитуда импульса

Амплитуда импульса — это максимальное пиковое значение сигнала, за исключением бесполезных всплесков.

Время нарастания (Tr)

Время нарастания — это время, в течение которого выходной сигнал увеличивается с 10% до 90% пиковой амплитуды импульса при первичной попытке.В некоторых случаях его можно описать как время, полученное ответом выходного сигнала на увеличение от нуля до амплитуды импульса в течение начального времени.

Перестрелка

Выходной сигнал, превышающий пиковую амплитуду, называется выбросом.

Ширина импульса

Интервал времени между первым и последним моментами, когда мгновенная амплитуда достигает 50% от пиковой амплитуды, известен как ширина импульса или длительность импульса

Спуск

Спад — это смещение амплитуды импульса во время его отклика на уровень, его также называют наклоном.

Время спада (Tf)

Время спада можно определить как время, затрачиваемое выходным сигналом на уменьшение пиковой амплитуды с 90% до 10% на протяжении всего отклика заднего фронта. Это также известно как время затухания.

Обратный замах

Часть заднего фронта, которая расширяется ниже уровня нулевой амплитуды, называется обратным замахом.

Применение / применение импульсного трансформатора

К импульсным трансформаторам относятся следующие.

  • Цепи генерации импульсов
  • Приложения аналоговой коммутации
  • SCR
  • Силовая электроника
  • Цепи обработки данных
  • Радар
  • Коммутационные транзисторы
  • Связь
  • Ламповые цепи для СВЧ
  • Цепь управления для управления зажиганием
  • Цепи электронно-лучевой трубки (CRO)
  • Радарные системы
  • Цифровая электроника
  • Импульсный трансформатор линии передачи в основном используется для быстрой передачи импульсного сигнала, а также для передачи цифрового сигнала.

Преимущества и недостатки

К преимуществам импульсного трансформатора можно отнести следующее.

  • Маленький размер
  • Высокое напряжение изоляции
  • Недорого
  • Внешний источник питания не требуется
  • Он работает на высокой частоте.
  • Он способен передавать высокую энергию
  • Включает больше обмоток
  • Избегает блуждающих токов
  • Обеспечивает изоляцию и контроль

К недостаткам импульсного трансформатора можно отнести следующее.

  • На низкой частоте оба выходных сигнала отличаются друг от друга
  • Постоянный ток подается по всей первичной обмотке, чтобы уменьшить насыщение сердечника.
  • Этот тип трансформатора насыщается на меньших частотах. Таким образом, его можно использовать только для максимальных частот.
  • Сигнал нечеткий из-за магнитной муфты

Итак, это все — обзор импульсного трансформатора и его работы. Этот трансформатор в основном оптимизирован для передачи электрического импульса или импульса напряжения или тока.Этот трансформатор передает сигнал от первичной обмотки ко вторичной для защиты контура. Таким образом, характеристики импульсного трансформатора можно проверить, измерив влияние трансформатора на контур внешнего сигнала. Таким образом, его коэффициент полезного действия в основном зависит от контура выходного сигнала. Вот вам вопрос, каковы принципы работы импульсного трансформатора?

Импульсный трансформатор [Магнитная энциклопедия]

Полезная страница? Поддержите нас!

Все, что нам нужно, это всего $ 0.25 в месяц. Давай …

Маломощные импульсные трансформаторы используются для управления переключающими элементами, такими как силовые полупроводники (транзисторы, тиристоры, симисторы и т. Д.), Которые подключены к другому уровню напряжения, и прямое управление невозможно из-за неблагоприятной разности потенциалов или последствий для безопасности. В таких приложениях также используется название трансформатор привода затвора . Различие основано в основном на фактическом назначении трансформатора, где трансформатор используется для непосредственного управления затвором транзистора, он упоминается как «трансформатор управления затвором», если используется только как средство передачи прямоугольных сигналов напряжения, тогда как «импульсный трансформатор».

Однако в общем смысле «импульсный трансформатор» — это любой трансформатор, способный передавать импульсы напряжения (часто прямоугольные) с адекватной точностью сигнала. Требования, такие как сердечник с высокой магнитной проницаемостью, низкая индуктивность рассеяния, низкая межобмоточная емкость и т. Д., Также являются общими для силовых трансформаторов в нескольких импульсных источниках питания. Поэтому трансформаторы сверхвысокой мощности (мощностью МВт или даже TW) можно назвать «импульсными трансформаторами».

Как и большинство трансформаторов, импульсные трансформаторы могут одновременно использовать несколько функций: точность импульсов, преобразование уровня напряжения, согласование импеданса, гальваническую развязку, изоляцию постоянного тока и т. Д.

Технические требования

Технические требования всегда специфичны для конкретного приложения, поэтому невозможно получить универсальную конфигурацию. Однако есть особенности, которые подходят для большинства реализаций, и некоторые из них приведены в качестве примеров ниже.

Гальваническая развязка

Импульсный трансформатор обычно имеет гальваническую развязку между обмотками. Это позволяет первичной управляющей цепи работать с электрическим потенциалом, отличным от вторичной управляемой цепи.Изоляция может быть очень высокой, например 4 кВ для малых электронных трансформаторов. Это особенно верно для приложений очень большой мощности, в которых выходное напряжение может достигать 200 кВ.

Гальваническая развязка также позволяет удовлетворить требования безопасности, если одна часть цепи небезопасна для прикосновения из-за опасности более высокого напряжения, даже если в течение короткого периода времени (например, если путь тока нарушен последовательно с индуктивностью).

Импульсное преобразование

Для приложений управления затвором обычно требуется прямоугольный импульс напряжения с быстрыми нарастающими и спадающими фронтами.Ширина полосы частот должна быть достаточно высокой для данного приложения, чтобы задержка передачи сигнала была достаточно небольшой и не было серьезных искажений сигнала.

Ширина полосы частот и точность сигнала в основном определяются неидеальными и паразитными параметрами трансформатора: межобмоточной емкостью, собственной емкостью каждой обмотки, эквивалентным сопротивлением и т. Д.

Комбинация этих параметров может вызвать ряд эффектов на преобразованный импульс: выброс, спад, обратный ход, время нарастания и время спада, которые проявляются как нежелательные искажения сигнала.

Импульсный трансформатор хорошего качества должен иметь низкую индуктивность рассеяния и распределенную емкость, а также высокую индуктивность холостого хода.

Преобразованный импульс будет только худшей копией входного импульса. Таким образом, если схема управления производит неидеальный импульс, форма импульса будет страдать от дополнительных искажений.

Соотношение обмоток и витков

В большинстве приложений с низким энергопотреблением отношение витков составляет около единицы 1: 1 (или аналогично 1: 2).Только тогда, когда уровень сигнала должен быть изменен на другое напряжение, будет использоваться значительно другое соотношение витков, как это имеет место для большинства трансформаторов в прямых преобразователях (малой или высокой мощности).

Импульсный трансформатор может иметь более двух обмоток, которые могут использоваться, например, для одновременного управления несколькими транзисторами, так что любые фазовые сдвиги или задержки между сигналами сводятся к минимуму.

Многообмоточный импульсный трансформатор на тороидальном сердечнике для специального применения Импульсный трансформатор

— Обзор

Трансформатор, который обрабатывает напряжения и токи в форме импульсов, называется импульсным трансформатором.Импульсный трансформатор в основном используется в схемах силовой электроники в качестве разделительного трансформатора для изоляции источника и нагрузки. Он также используется в телевидении, радарах, цифровых компьютерах и т. Д. Основные функции импульсного трансформатора следующие:

1) Для изменения амплитуды импульса напряжения

2) Для изменения полярности импульса

3) Для подключения различных каскадов импульсного усилителя

4) В качестве изолирующего трансформатора

Здесь следует отметить, что коэффициент трансформации изолирующего трансформатора составляет 1: 1.Сердечник импульсного трансформатора изготовлен из феррита.

Входное напряжение импульсного трансформатора снятого с производства, как показано на рисунке ниже. Самым и основным требованием к такому трансформатору является то, что он должен как можно точнее воспроизводить входное напряжение от первичной до вторичной.

На рисунке выше показан прямоугольный импульс входного напряжения на входных клеммах. Импульс с варьируется от долей микросекунды до 25 микросекунд. Обычно проходит достаточно времени, прежде чем следующий импульс поступит на входные клеммы.Форму выходного напряжения можно определить, используя эквивалентную схему импульсного трансформатора. Типичная форма выходного напряжения показана на рисунке ниже. На рисунке ниже также показаны параметры импульса, что необходимо отметить.

Время нарастания здесь — временной интервал, необходимый для повышения выходного сигнала с 0,1 до 0,9 от его окончательного значения. Отклик трансформатора на плоскую верхнюю часть импульса входного напряжения можно определить с помощью низкочастотной эквивалентной схемы.Выходное напряжение, кажется, наклоняется вниз или падает во время длительности импульса. Выходное напряжение не может быть плоским, поскольку это означает, что через трансформатор проходит постоянный ток, что невозможно. Падение импульса выходного напряжения можно минимизировать, используя высокую намагничивающую индуктивность трансформатора.

Опять же, когда входной импульс равен нулю, выходной импульс не уменьшается до нуля мгновенно из-за магнитной энергии, накопленной в индуктивности трансформатора, а скорее существует некоторое определенное время спада или затухания для достижения импульса выходного напряжения до нулевого значения.

Вы можете прочитать Concept of Transformer Action

Импульсные трансформаторы

довольно малы по размеру. Чтобы свести к минимуму индуктивность рассеяния, имеется несколько участков первичной и вторичной обмоток, но для обеспечения высокого реактивного сопротивления намагничивания его сердечник изготовлен либо из феррита, либо из сплавов с высокой проницаемостью, таких как пермаллой.

Высоковольтные импульсные трансформаторы

Загрузите Adobe PDF
для технической документации

Pearson Electronics специализируется на разработке высоковольтных импульсных трансформаторов.Эти трансформаторы имеют открытую конструкцию и предназначены для использования в изоляционном масле высокого напряжения. Диапазон импульсного выходного напряжения от 100 кВ до 500 кВ с длительностью импульса от 0,25 до 50 микросекунд. Запросы на импульсные трансформаторы можно сделать, заполнив требование к импульсному трансформатору лист .

Импульсные трансформаторы

Пирсона имеют минимум твердой изоляции в областях с высоким электрическим полем. Такой тип конструкции предотвращает повреждение трансформатора из-за случайного пробоя из-за плохого качества масла или перенапряжений, превышающих типичный коэффициент безопасности от 50 до 100%, встроенный в трансформатор.Умышленно самая слабая область находится между коронным кольцом высокого напряжения и сердечником. Это металлические поверхности, и пробои между ними имеют незначительное влияние на поверхности для энергий, задействованных даже в самых мощных импульсных генераторах линейного типа.

Несмотря на наличие в трансформаторе запаса прочности по перепаду напряжения и способность выдерживать разумные пробои без повреждений, все же случаются редкие случаи повреждения трансформаторов. При осмотре эти устройства неизменно показывают, что они работали в масле, которое было грязным, или имели место огромные перенапряжения, иногда приближающиеся к миллиону вольт для устройства, рассчитанного на небольшую часть этого значения.Надеемся, что следующие примечания помогут пользователю избежать этих трудностей.

Потребность в хорошем масле общепризнанна, но часто не понимаются конкретные необходимые меры предосторожности. Неисправность импульсного модулятора обычно не рассматривается как важная и частая причина случайных перенапряжений. Фактически, это часто является серьезным источником проблем. Перенапряжения бывает трудно обнаружить, а причины трудно диагностировать.

МАСЛО ИЗОЛЯЦИОННОЕ

Обычное трансформаторное изоляционное масло, поставляемое крупными нефтяными и электрическими компаниями, в основном подходит для использования с импульсами высокого напряжения.Чаще всего возникают проблемы из-за загрязнения грязью, воздухом и водой. Первоначально установленное масло должно быть в хорошем состоянии. После того, как он установлен удовлетворительно, необходимо убедиться, что он остается в хорошем состоянии.

Грязь во время установки

Перед заливкой необходимо приложить разумные усилия, чтобы убедиться, что на самом трансформаторе, баке и других деталях в масле нет пыли, ворса, стружки и т. Д. Получить все детали в абсолютной чистоте сложно.Малейшее количество грязи в масле может стать потенциальным источником пробоя, когда оно проходит через область высокого электрического поля. На этом этапе обычно рекомендуется фильтровать масло.

Фильтрация после установки

Элемент масляного фильтра должен быть такого типа, который фильтрует очень мелкие частицы. Необходимы фильтры «Земля Фуллера» или аналогичные, способные фильтровать мелкие частицы. Если фильтрующий элемент является частью узла бака трансформатора, его работа в течение нескольких часов перед работой позволит очистить большую часть частиц грязи.Если нет блока непрерывной фильтрации, размещение впускного и выпускного шлангов насоса и фильтра в диагонально противоположных углах бака обеспечит наиболее быструю фильтрацию объема масла.

Не допускает попадания грязи в масло

После того, как масло станет чистым, следует принять несколько мер предосторожности:

  1. Закройте бак крышкой и держите ее там. При необходимости снимайте только на короткое время для первоначальной проверки. После того, как установка будет работать нормально, необходимо прикрутить крышку и прокладку на место.
  2. Не погружайте руки в масло, не отфильтровав после этого масло. Кажется, что даже чистые руки и руки портят масло.
  3. Если случайное перенапряжение приведет к пробою, в масле будет небольшое количество углерода, ослабляющего масло. Фильтрация — это разумная вещь, которую следует делать, если возникают какие-либо искры.
  4. Если масло случайно станет настолько обугленным, что заметно потемнеет, тогда масло будет ослаблено до такой степени, что на твердой изоляции, на которую намотаны обмотки трансформатора, могут образоваться дорожки коронного разряда.После того, как установятся дорожки коронного разряда, что может произойти при напряжении ниже номинального, если масло сильно ослаблено, дорожки будут расти до тех пор, пока не произойдет полный пробой.

Случайное искровое зажигание в первые несколько часов работы Иногда обнаруживается, что, хотя производительность модулятора идеальна, а масло очень чистое, через несколько часов работы может произойти искровой разряд. Это можно объяснить наличием одинокого куска грязи, возможно, почти невидимого куска ворса, который медленно перемещается в баке трансформатора.Может пройти несколько часов, прежде чем он войдет в область сильного электрического поля. Искровой искровый разряд разрушает частицу, и образующиеся в результате пробои загрязнители могут выделяться настолько, что не причинят
дальнейших проблем.

Непрерывная фильтрация

В стабильно работающей системе, без перенапряжений, с тщательно очищенным маслом, герметичным резервуаром и без необнаруженной короны от некоторых острых точек высокого напряжения в резервуаре, не должно быть необходимости в непрерывной фильтрации. Но если все эти условия не всегда будут преобладать, затраты на простой и сопутствующий ему беспорядок можно в значительной степени избежать за счет непрерывной фильтрации.

Тестирование масла

Стандартный тестер масла 60 Гц может использоваться для проверки масла импульсного трансформатора. Точка пробоя масла должна составлять не менее 30 кВ действующее значение для стандартной масляной чашки с расстоянием между электродами 0,1 дюйма.

Чашку для испытания масла (а также любую другую емкость, используемую для погружения масла) следует промыть в чистом масле, отличном от тестируемого масла, чтобы избежать возможного загрязнения тестируемого масла. Масло следует брать из бака трансформатора в том виде, в котором оно используется в процессе эксплуатации.Следует провести повторные анализы. Самое низкое показание является значимым, поскольку плотность загрязняющих веществ может быть низкой.

Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха не так часто является источником проблем, как грязь, но может вызвать проблемы. Некоторое количество воздуха всегда поглощается маслом и не вызывает проблем. Свободные пузырьки в масле, находящиеся в сильных электрических полях, обязательно вызовут пробой. Пузырьки попадают в масло следующим образом:

  1. При закачивании масла в бак трансформатора масло при ударе об открытую поверхность масла или твердую поверхность захватывает пузырьки воздуха.Это заметно снижает разрушающую способность масла. Некоторые из этих пузырьков всплывают на поверхность и лопаются. Остальные впитываются маслом. Если дать маслу постоять в течение дня, оно вернется к полной проверке. Полезный метод состоит в том, чтобы позволить маслу течь почти параллельно поверхности стенки резервуара, чтобы поток распространялся без улавливания пузырьков. Затем, когда глубина залегания масла становится достаточной, шланг опускают под поверхность масла.
  2. В начале перекачки масла в перекачивающей системе часто остается определенное количество воздуха.Когда начинается перекачивание, он превращается в пузырьки. Если имеется запасная бочка с маслом, этот процесс запуска может быть выполнен в ней, а шланги затем перенесены в бак трансформатора.
  3. Если циркуляционный насос является неотъемлемой частью резервуара в сборе, этого иногда невозможно избежать. Компенсационная особенность заключается в том, что насос будет всасывать пузырьки вместе с маслом и выводить их из резервуара.
  4. Утечка на стороне отрицательного давления насосной системы втянет воздух.Он разбивается на пузырьки, которые попадают в бак трансформатора.
  5. Сердечник нагревается во время работы трансформатора высокой средней мощности. Затем он может выпустить воздух, застрявший в пластинах. Эти пузырьки воздуха могут подниматься вверх через трансформатор и попадать в области высоких электрических полей. Сердечники трансформатора Пирсона пропитываются маслом под вакуумом для удаления этого воздуха.

Загрязнение воды

Как и воздух, масло содержит небольшое количество воды, которая при нормальной комнатной температуре и влажности в лаборатории и в течение длительного периода времени достигает равновесия, которое обычно не вредит маслу.Однако, если масло хранится или используется в местах, где температура и влажность не поддерживаются в установленных пределах, вода будет конденсироваться и собираться на дне емкости. В этом случае страдает разрывная ценность масла.

Для охлаждения широко используется вода. Слишком часто происходят аварии, и вода проливается на масло, или небольшие необнаруженные утечки воды приводят к попаданию воды в масло. Если это важный фактор, лучше всего выбрать разделенный бак, чтобы отсек трансформатора мог быть герметизирован от проникновения влаги.

Если на дне бака трансформатора или резервуара для хранения образуются капли воды или лужи, и при перекачке должна собираться часть этой воды, она будет разбита и превратится в эмульсию с маслом. Капли воды могут прилипнуть к поверхности трансформатора. Работа под высоким напряжением в этих условиях приведет к разрушению твердого изоляционного материала трансформатора.

Если вода находится на дне емкости, масло следует откачивать до тех пор, пока остаток, в том числе вода, не будет выброшен.Тогда утеплитель, погруженный в масло на длительный период (дни), будет постепенно отгонять влагу. Другие методы (все требующие специального оборудования) для удаления влаги:

1. Водопоглощающий фильтр.
2. Нефтеперегонный завод дистилляционного типа.
3. Нефтеперерабатывающий завод центробежного типа.
4. Распыление нагретого масла в откачанную камеру.

СЛУЧАЙНОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ

Импульсный модулятор может выйти из строя, что приведет к перенапряжению трансформатора, а также других важных компонентов, таких как PFN и переключатель.Некоторые из возможных причин:

1. Сочетание слишком низкого сопротивления нагрузки и неадекватной схемы удаления обратного заряда PFN.
2. Переключатель, который самопроизвольно срабатывает во время межпульсных периодов.
3. Непрерывное включение выключателя.
4. Слишком высокое сопротивление нагрузки.
5. Сочетание двух или более проблем, перечисленных выше.

Это неполный список. Несомненно, существует гораздо больше возможных источников проблем.

Сочетание слишком низкого сопротивления и несоответствующей цепи разряда для удаления обратной зарядки

Эта проблема покрыта (т.5 шт. 417 f.) M.I.T. Radiation Laboratory Series, Glasoe и т. Д., И эта проблема обычно привлекает внимание. Одна из возможных трудностей состоит в том, что схема обратного заряда-разряда не удаляет обратный заряд достаточно быстро. Это должно происходить даже при полном коротком замыкании нагрузки при полном зарядном напряжении. Тогда может произойти то, что цикл зарядки может начаться до того, как обратная зарядка будет полностью удалена.

Может возникнуть последовательное пирамидирование зарядного напряжения.Простой тест, который может помочь показать, правильно ли работает эта цепь, — это кратковременное короткое замыкание нагрузки. Пиковое зарядное напряжение не должно повышаться. Если такое испытание при полном напряжении исключено, можно выполнить испытание при низком напряжении. Это покажет, правильно ли выбрана схема разряда. Это не показало бы, адекватны ли текущие возможности разрядного диода.

Коммутатор срабатывает самопроизвольно во время нормальных межимпульсных периодов

Эта проблема является одной из самых серьезных причин перенапряжения компонентов.Этого также трудно избежать и с чем трудно справиться. В связи с тенденцией к все более высокой пиковой и средней импульсной мощности проблема обеспечения полностью адекватного переключателя становится все более сложной. Это связано с необходимостью удержания затрат в определенных пределах, так что полностью адекватные контрольно-измерительные приборы и схемы защиты не всегда, естественно, включаются в конструкцию импульсного модулятора.

Если импульсный переключатель имеет тенденцию к самопроизвольному срабатыванию в течение периода между импульсами и отсутствует положительный тип защиты, предусмотренный специально для этой неисправности, то импульсный трансформатор и другие компоненты, безусловно, будут перенапряжены.

Рассмотрим следующее объяснение. Если переключатель замыкается во время протекания зарядного тока, на нагрузке появится нормальное или ненормальное импульсное напряжение. Часто переключатель будет работать постоянно, и должна сработать нормальная защита от перегрузки по току, но не обязательно (см. Ниже) перенапряжение. Если в конце импульса переключатель должен сброситься, как обычно, начинается новый цикл зарядки. Но этот новый цикл зарядки начинается с конечного тока.Если начальный зарядный ток больше нуля, следующий пик зарядного напряжения будет выше. Затем, если переключатель снова замкнут в нормальное время, на нагрузке появляется больший импульс напряжения.

Конечно, если переключатель имеет тенденцию к самопроизвольному замыканию при нормальном зарядном напряжении, тогда он будет еще более склонен к самопроизвольному замыканию при более высоком, чем нормальное, зарядном напряжении. Если так будет продолжаться, могут возникнуть огромные напряжения.

Если, с другой стороны, переключатель должен самопроизвольно замкнуться через некоторое время после завершения цикла зарядки, но до следующего нормального импульса, тогда будет сформирован нормальный импульс.После этого начнется нормальный цикл зарядки. Но пока этот цикл продолжается, срабатывает нормальный триггер, переключатель замыкается, а затем начинается процесс перенапряжения, поскольку теперь цикл зарядки начинается с уже протекающим конечным зарядным током.

Защита от перенапряжения трансформатора

Простое устройство, которое поможет предотвратить перенапряжение трансформатора (но не обязательно других компонентов), представляет собой схему быстрого определения перенапряжения, которая автоматически предотвращает применение следующего и всех последующих триггеров к переключателю, если напряжение зарядки поднимается выше заранее определенное значение.Здесь необходим делитель напряжения, обеспечивающий точное разделение формы сигнала. Сопротивление утечки для слива заряда PFN также должно быть частью цепи. Целесообразно также автоматически выключать
источник питания одновременно (см. Раздел о непрерывной проводимости).

Возможны другие защитные меры. Один из них — это искровой разрядник и низкое сопротивление, включенное последовательно через первичную обмотку, с зазором, установленным на срабатывание при любой величине перенапряжения. Другой — тирит в первичной обмотке.Оба они по своей сути несовершенны, но лучше, чем ничего.

Импульсные переключатели

Очевидно, что требуется переключатель с адекватной способностью удержания напряжения, и при проектировании необходимо приложить все усилия, чтобы обеспечить это. Последовательная работа переключателей возможна, но ее обычно следует избегать. Одна из проблем, с которой столкнулись с последовательными переключателями, заключается в том, чтобы обеспечить выравнивание зарядного напряжения между последовательными лампами.Это означает, что емкости и сопротивления должны быть одинаковыми, поскольку напряжение зарядки имеет как переменные, так и постоянные составляющие. Емкости следует измерять в реальной цепи, чтобы быть уверенным, что паразитные емкости не нарушают баланс. Рекомендуется индивидуальное срабатывание всех переключателей серии для принудительного включения отдельных переключателей серии. Это относительно просто сделать с помощью подходящего многосекундного вторичного пускового трансформатора или отдельных пусковых трансформаторов с параллельной первичной обмоткой.

Непрерывное включение переключателя

Другая трудность, которая может возникнуть, заключается в том, что переключатель может работать постоянно. Изначально перенапряжение не создается. Однако зарядная индуктивность и конденсатор фильтра проходят полупериод колебаний. В конце полупериода ток прекращается диодами зарядки. Теперь напряжение на конденсаторе фильтра меняется на противоположное. Теперь от источника питания
течет ток для зарядки конденсатора фильтра.Но это ситуация полностью аналогична резонансной зарядке PFN, имеющей обратный заряд, за исключением того, что емкостным элементом теперь является конденсатор фильтра, а индуктивным элементом — индуктивность. В результате возникает тенденция к зарядке конденсатора фильтра более чем вдвое по сравнению с нормальным значением источника питания. Конечно, тогда все последующие составляющие импульса соответственно перенапрягаются. Очевидно, что автоматические выключатели источника питания и цепи измерения тока должны быть быстродействующими для случая непрерывной проводимости переключателя.

Слишком высокое сопротивление нагрузки

Надлежащие контрольно-измерительные приборы и калибровка обходятся дорого как по деньгам, так и по времени. Иногда возникает соблазн сделать предположения относительно сопротивления нагрузки. На нагрузке следует использовать делители напряжения и трансформаторы импульсного тока, чтобы обеспечить правильное сопротивление нагрузки при полном рабочем напряжении. Следует следить за фиктивными нагрузками, сопротивление которых зависит от температуры. Несоответствие на стороне высокого напряжения для нагрузки может привести к тому, что напряжение трансформатора будет слишком высоким, даже если напряжение зарядки является подходящим значением.

Комбинация проблем

Распространенная ошибка со стороны инженера или техника, пытающегося найти неисправность в неисправной импульсной системе, — это тенденция предполагать, что существует только одна неисправность системы. На самом деле, чаще всего в оборудовании сосуществуют несколько проблем. При тестировании, чтобы увидеть, существует ли конкретная неисправность, должно быть как можно больше схемы, которая может быть устранена или заменена более простыми компонентами. Примером может служить первое включение импульсного модулятора в резистивную нагрузку на полной пиковой и средней мощности.Затем добавьте трансформатор, работающий в резистивную нагрузку, снова на полную мощность. Тогда нагрузка диодного типа может заменить резистивную нагрузку. Этот процесс может частично избежать привязки неисправности к импульсному трансформатору или диодной нагрузке или их реакции на цепь, когда неисправность могла быть где-то еще.

Обнаружение перенапряжений

Обнаружение перенапряжений может быть затруднено. Иногда все, что известно, — это то, что в импульсном трансформаторе произошла искра.Легко сделать вывод, что трансформатор неисправен, поскольку это было единственное очевидное, что произошло.

Первая проверка — убедиться, что масло соответствует стандарту. Затем следует следить за более сильными, чем обычно, вторичными и первичными импульсами. Это может быть сложно, потому что неисправность может возникнуть в тот момент, когда человек отрывается от прицела. Кроме того, в течение обычного времени развертки осциллографа часто не возникает одиночного импульса высокого уровня. Один лучший способ — контролировать напряжение
PFN с помощью надежного делителя напряжения.Здесь легче определить высокий цикл зарядки. Другая возможность, которая не требует такого пристального наблюдения, — это расположить нормальную кривую осциллографа так, чтобы она находилась за пределами экрана осциллографа. При очень высокой яркости и использовании экрана осциллографа, который имеет некоторую стойкость (например, P2), перенапряжение будет падать на видимую часть экрана, а интенсивность пятна и постоянство экрана позволят просматривать после события.

Бифилярная токовая защита нагревателя

Редкая проблема, но ее стоит упомянуть, — это случай бифилярного трансформатора, по которому протекает ток нагревателя, который дает искры между двумя выводами бифиляра.Обычно в импульсных цепях недостаточно тока, чтобы повредить обмотки трансформатора. Но за высоковольтной искрой следует сильноточная дуга, питаемая источником питания нагревателя. При отсутствии должным образом предохранителя или автоматического выключателя эта сильноточная дуга может прожечь обмотки трансформатора, что приведет к разрыву обмотки. Если пульсации продолжаются, этот разрыв обмотки будет вызывать непрерывное искрение от импульсов, быстро карбонизируя масло и вызывая дальнейшие поломки.

1217

Что такое импульсный трансформатор?

Импульсные трансформаторы — это трансформаторы, которые проводят и направляют электрические токи в импульсном ритме, поднимаясь и падая волнами с постоянной амплитудой.Эти пульсирующие волны иногда также называют прямоугольными импульсами из-за их формы вверх-вниз при нанесении на карту; они больше похожи на прямоугольники, чем на холмы импульсов от таких вещей, как, например, человеческое сердце. Большинство трансформаторов, используемых для питания таких объектов, как городские сети и стандартные электрические устройства, обеспечивают более или менее постоянный или равномерный ток. Пульсирующие прямоугольные волны обычно не используются в этих сценариях, но есть несколько ситуаций, в которых они идеальны, если не требуются.К ним относятся определенные телекоммуникационные схемы и ситуации цифровой логики, а также некоторые ситуации освещения, такие как вспышки фотокамер в сложном фотооборудовании. Некоторые радиолокационные системы тоже используют их. Обычно существует два основных типа сигналов, а именно сигнал и мощность . У каждого свой темп, но обычно они имеют очень низкий допуск по распределенной емкости и индуктивности рассеяния, а также высокую индуктивность холостого хода. Сборка любого типа импульсного трансформатора обычно является довольно сложной задачей, но сборочные комплекты доступны во многих местах для мастеров-самоделок или любителей электроники.

Основное назначение

Как правило, трансформаторы проводят электричество и фильтруют сигналы к различным станциям управляемым расчетным способом.Импульсные трансформаторы ничем не отличаются, но их отличает способ регулирования выходной мощности. Прямоугольные электрические импульсы имеют быстрое время спада и нарастания и необходимы для приложений, которые включают такие вещи, как переключающие элементы или необходимый сброс энергии. Самые маленькие модели часто бывают очень маленькими и используются в портативной электронике и многих цифровых приложениях. Трансформаторы большего размера часто необходимы, помимо прочего, для управления потоком в мощных полупроводниках.

Типы сигналов

Размер устройства и, как следствие, общая конструкция трансформатора определяют его функции.Существует два основных типа импульсных трансформаторов: сигнальные и силовые. Типы сигналов, которые представляют собой трансформаторы меньшего размера, работают с относительно низкими уровнями мощности и выдают серию импульсов или импульсных сигналов. Они используются в ситуациях, когда требуется всего несколько вольт на несколько микросекунд, например, в телекоммуникационных цепях и приложениях с цифровой логикой. Даже в некоторых осветительных приборах используются небольшие импульсные трансформаторы.

Модели Power Pulse

Другой основной тип импульсного трансформатора — это силовой импульсный трансформатор.Эти устройства требуют низких емкостей связи, что имеет решающее значение для защиты цепей на первичной стороне от высокомощных переходных процессов от электрической нагрузки. Модели Power также нуждаются в высоком пробивном напряжении и сопротивлении изоляции для эффективной работы. Они должны иметь адекватную переходную характеристику, чтобы сохранять прямоугольную форму импульса, поскольку импульсы с менее чем оптимальным временем нарастания и спада имеют тенденцию вызывать коммутационные потери в большинстве силовых полупроводников.

В таких устройствах, как контроллеры для вспышек фотокамер или другие схемы управления питанием, часто используется так называемый импульсный трансформатор средней мощности.Более крупные модели используются в отрасли распределения электроэнергии, где они облегчают взаимодействие между цепями низкого напряжения и затворами высокого напряжения, используемыми в силовых полупроводниках. Некоторые специальные версии используются в радиолокационных системах и других приложениях, требующих импульсов большой мощности.

Высоковольтные трансформаторы

Существуют также устройства, аналогичные по функциям обычному импульсному трансформатору, и они называются высоковольтными импульсными трансформаторами.В отличие от традиционных трансформаторов, эти трансформаторы имеют открытую конструкцию и обычно используются в изоляционном масле высокого напряжения. Типичное импульсное выходное напряжение составляет от 100 до 500 киловольт. Длительность импульса может варьироваться от 0,25 микросекунды до 50 микросекунд.

Сборочные комплекты и другие инструменты оптимизации

Сборки для этих трансформаторов включают в себя полный комплект инструментов и оборудования, которые могут оптимизировать работу любого трансформаторного устройства.Помимо импульсного трансформатора, блок обычно включает в себя датчик тока и напряжения, байпасные конденсаторы и трансформатор нагревателя. Отводная сеть, розетка клистрона и система водяного охлаждения также являются частью сборки. Все эти компоненты являются частью схемы, которая поддерживает постоянную передачу импульсов и низкий уровень искажений. Конкретные измерения для каждой сборки, такие как количество киловольт, мегаватт и длительность импульса в микросекундах, указаны на веб-сайте компании или на этикетке продукта.

Импульсный трансформатор

— теория электрика

Импульсный трансформатор представляет собой в основном трансформатор, который соединяет источник импульсов электрического энергия для груза с сохранением его формы и других свойств.В импульсы могут быть соответствующими или несоответствующими. Эти трансформаторы используются в цифровых схемах.
Импульсные трансформаторы имеют небольшие размеры и сравнительно небольшое количество повороты. Следовательно, индуктивность рассеяния обмоток минимальна. Эти трансформаторы имеют низкую межобмоточную емкость. Ядра изготовлены из ферритов или намотанных лент из сплавов с высокой проницаемостью, таких как как пермаллой. Благодаря этому импульсные трансформаторы имеют высокое намагничивание. индуктивность. Трансформаторы имеют высоковольтную изоляцию между обмотки и на землю.Сигнал, обрабатываемый импульсными трансформаторами, равен обычно импульс или последовательность импульсов, а не синусоидальные сигналы, как в корпус обычных трансформаторов. Прямоугольные входные импульсы для таких трансформаторы показаны на Рис. 1.
Рис.1 Идеальный прямоугольный импульсный вход (напряжение или ток)

Характеристики импульсных трансформаторов указаны в терминах его влияния на форму входного импульса тока или напряжения.Небольшой импульсные трансформаторы, используемые в компьютерах, генераторах импульсов и т. д., могут поставлять всего несколько вольт при длительности импульса в несколько сотен наносекунд. Большой импульсные трансформаторы, используемые в радиолокационных системах и т. д., могут обеспечивать питание в диапазон 50-100 МВт при 200-300 кВ с длительностью импульса несколько микросекунды.

1.1 Характеристики импульсного отклика

Важно, чтобы трансформатор воспроизводил входной импульс как как можно точнее на его вторичных выводах.там должен быть минимальное искажение формы при передаче импульса от импульса генераторную цепь к нагрузке.

Идеальный входной прямоугольный импульс не может быть получен в упражняться. Это потому, что dI / dt не может быть бесконечным. Практический пульс входной сигнал показан на рис. 2.
Рис. 2 Практический прямоугольный входной импульс

Ширина импульса варьировалась от долей микросекунды до примерно 25 мкс, как упоминалось ранее.Эффект импульсного трансформатора при передача такого импульса на вторичную обмотку или нагрузку анализируется решение дифференциальной схемы замещения трансформатора, включая паразитная емкость.

Из-за паразитной емкости выходной отклик обычно составляет тип колебаний спроса. Время нарастания такой выходной реакции устанавливает ограничение на максимальную частоту повторения импульсов, которая может быть обрабатывается импульсным трансформатором. Время нарастания добавляет ошибку, искажающую выходной ответ.Следовательно, время нарастания должно быть минимальным. возможно. Индуктивность рассеяния поддерживается на минимальном уровне, чтобы получить кратчайшее время нарастания. В импульсных трансформаторах, управляющих SCR и переключение транзисторов, более высокое время нарастания может увеличить их переход температуры до предела, при котором устройства могут быть повреждены. Кроме перерегулирования, в отклике присутствует обратное колебание, которое часть отклика, которая простирается ниже нулевой амплитуды, после ширина импульса. Эта часть отклика называется задним фронтом. отклик.Ответ, пока он не успокоится после выброса, будет называется передовой реакцией. Пока ответ между трейлингом Кромка и передняя кромка обычно плоские, что называется верхним откликом.

Следовательно, характеристики импульсного отклика можно в основном разделить на три части:
i) Отклик переднего фронта, дающий характеристики времени нарастания
ii) Отклик с плоской вершиной
iii) Отклик заднего фронта, дающий характеристики времени спада.
Общая форма импульса напряжения (или тока) на выходе импульсного трансформатора показана на рис.3.

Помимо входных-выходных сопротивлений, коэффициента поворотов, импульсного длительность, частота повторения и т. д., характеристики импульсного трансформатора включить различные параметры, относящиеся к выходному отклику, показанному в Рис. 3.

Рис.3 Искаженная форма импульса на выходе импульсного трансформатора
Эти параметры, которые определяют пределы допустимого искажения импульса, определены ниже:
a) Амплитуда импульса:
Это максимальное абсолютное пиковое значение импульса, исключая нежелательные выбросы.
b) Время нарастания (T r ):

Выходному импульсу требуется время, чтобы подняться с 10% пикового значения. амплитуда импульса до 90% от пиковой амплитуды импульса во время его первого пытаться. Иногда это может быть определено как время, затраченное на вывод импульсный отклик для увеличения от 0 до амплитуды импульса, впервые.

c) Перестрелка:
Величина, на которую выходной импульс превышает свою пиковую амплитуду, называется выбросом.
d) Ширина импульса:

Интервал времени между первым и последним моментами, который мгновенная амплитуда достигает 50% максимальной амплитуды.Это также называется длительностью импульса.

e) Подвес:
Это смещение амплитуды импульса во время его плоского отклика. Его еще называют наклоном.
f) Время падения ( T f ):

Это время, необходимое выходному импульсу для уменьшения с 90% его пиковая амплитуда до 10% от максимальной амплитуды во время заднего фронта отклик. Это также называется временем спада.

г) Замах:
Часть задней кромки, которая проходит ниже уровня нулевой амплитуды, называется обратным колебанием.

1.2 Применение импульсных трансформаторов

Импульсные трансформаторы обычно используются для генерации импульсов. схемы, тиристоры и переключающие транзисторы, цепи управления для управления стрельба, радиолокационные системы, электронно-лучевая трубка, микроволновая трубка схемы, схемы обработки данных, аналоговые коммутационные приложения и т. д. Импульсные трансформаторы линии передачи полезны в быстром импульсном сигнале приложения передачи и т. д. Импульсные трансформаторы линии передачи полезны в приложениях для быстрой передачи импульсных сигналов.Они также используется при передаче цифрового сигнала.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *