Высокочастотный трансформатор принцип работы: Высокочастотные трансформаторы: конструкция, особенности, выбор

Содержание

Высокочастотные трансформаторы: конструкция, особенности, выбор

Автор otransformatore На чтение 6 мин Опубликовано

Высокочастотный трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое предназначается для передачи энергии высокой частоты между двумя или более цепями посредством электромагнитной индукции. Поскольку высокочастотное переменное электромагнитное поле обеспечивает более высокие значения напряжения при тех же показателях напряженности поля, то рассматриваемые устройства отличаются компактностью и преимущественно используются как элементы сложных электрических контуров в радиопередающих системах, а также в импульсных источниках питания.

Принцип функционирования

Устройство данного устройства принципиальных отличий от низкочастотных трансформаторов не имеет. Переменный ток в первичной обмотке трансформатора создает переменный магнитный поток в сердечнике и переменное магнитное поле, которое воздействует на вторичную обмотку.

Это изменяющееся (как по времени, так и по амплитуде) магнитное поле на вторичной обмотке вызывает изменение электродвижущей силы (ЭДС) или напряжения во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора.

Действие высокочастотного трансформатора зависит от материала сердечника и плотности намотки витков.

Важно! При малой эффективности устройство не передаёт электромагнитную энергию, а накапливает её, что приводит к росту температуры и магнитным потерям.

Выбору материала сердечника уделяют решающее внимание. Такой материал должен обладать следующими характеристиками:

  • Высокой диэлектрической проницаемостью;
  • Линейностью характеристики передачи энергии;
  • Локализацией образующихся помех;
  • Минимальными значениями рассеяния индуктивности обмоток.

Рассматриваемые далее конструкции трансформаторов не меняют частоту. Исключения составляют случаи, когда нелинейность материала сердечника вызывает искажения, которые генерируют новые спектральные компоненты.

Устройство

Трансформаторы, которые применяются в  преобразователях с мостовыми инверторами, предназначаются для высокочастотного выпрямления и обеспечения гальванической развязки между входом и выходом. Такой агрегат состоит из двух частей:

  • Мостового инвертора на первичной обмотке.
  • Выпрямителя на вторичной обмотке.

Основные отличия низкочастотных трансформаторов от высокочастотных заключаются в особом конструктивном обеспечении связей между обмотками. Фактически параллельно включается ещё одна пара обмоток, причём первичная обмотка второй из них электрически никак не связана с первой, а вторичная обмотка подключается к соответствующим выводам первой вторичной обмотки. Это снижает энергетические потери и устранять риск перегрева устройства при передаче значительной мощности.

Таким образом, высокочастотный трансформатор (отличия которого состоят в присутствии одной первичной и двух вторичных обмоток, соединенных между собой параллельно), позволяет подключить вторичные обмотки при условии, что они имеют одинаковое количество витков и намотаны на один и тот же магнитный сердечник.

При этом не имеется различий в отношении мощности суммарных электромагнитных помех, если принимаются одинаковыми коэффициенты поворота первичной и вторичной обмоток, а также их номинальные мощности.

Важно! Параллельное подключение вторичных элементов выполняется с целью улучшения процесса комбинированной подачи тока на нагрузку.

Если высокочастотный трансформатор используется в маломощных энергетических цепях (например, в радиопередающих комплексах), то используется один вторичный элемент, выполняемый  из толстой проволоки. Результат действия одинаков, а сложность и громоздкость системы уменьшается.

В практике использования часто имеет значение сравнение двух вышеописанных вариантов по производительности в отношении электромагнитных помех и стабильности напряжения. Если оба типа высокочастотных трансформаторов выдают ток нагрузки при равном напряжении, то падение производительности (из-за индуктивности и сопротивления утечки) несущественно. Однако при мощностях более 10 Вт имеет значение площадь поверхности провода, которая определяет так называемый скин-эффект.

Например, для одного вторичного провода необходима увеличенная площадь поперечного сечения для меди, чем для двух бифилярных катушек с намоткой.

Последовательность действия и характеристики

Независимо от конструктивной разновидности постоянный ток поступает на первичную обмотку. При этом для питания полевого транзистора требуется создание прямоугольной волны амплитудой от 0 В до + 12 В, а трансформатор будет нуждаться в первичной форме волны, которая имеет среднее значение, близкое к нулю.

Магнитный поток в ядре не сбрасывается, поэтому где-то вдоль линии получается насыщение. В результате остаточный поток, оставшийся от одного цикла переключения, создается следующим циклом: считается, что высокочастотный трансформатор «уходит в насыщение».

Параметры тока и напряжения на первичной обмоткой трансформатора изменяются с помощью однополярного истокового повторителя, причем рабочий диапазон достигает 12 В. При малой нагрузке те же колебания воспроизводятся и вторичной обмоткой.

Однако имеются и отличия. Ток в первичной обмотке течет только в одном направлении. При высоком напряжении он увеличивается с одной скоростью, а при низком – с другой.

Важно! Когда выходной сигнал становится низким, ток отключается гораздо быстрее, что искажает его форму. Поэтому применяется управление трансформатором с помощью биполярного сигнала, когда ток, симметрично протекает в обоих направлениях.

Рабочие параметры устройств включают в себя:

  • Импульс: гарантирует, что индуктивность остается в заданном диапазоне и избегает насыщения.
  • Функционал режима переключения, который содержит три дросселя и переключающий трансформатор.
  • Способ обратной связи – по выходному напряжению, которое является функцией удержания тока в трансформаторе (реже встречается обратный вариант, с управлением по току).
  • Рабочее напряжение на инверторе – от 1000 В, при низком входном напряжении.
  • Тип изоляции. Рассчитывается на общее напряжение в диапазоне 15 … 200 В.

Основные применения: установки возобновляемой энергетики,  гибридные транспортные средства, промышленные приводы, а также устройства, предназначенные для  управления энергораспределением.

Особенности конструкции и использования

Позициями, по которым производится выбор рассматриваемых устройств, являются:

  • Потребляемые входные напряжения, В – 0….15000.
  • Напряжения на выходе, В – 0….6000.
  • Реактивная мощность, кВА – 0,25….5000 (для авторитетных производителей эта характеристики не зависят от длительности узла).
  • Коэффициент мощности нагрузки – 0…100% (по отставанию или по опережению).
  • Частота, Гц – 20…100000.
  • Фазность сети – одно- или трехфазная.
  • Электростатическое экранирование – обязательно, может включать в себя один или несколько защитных экранов.
  • Исполнение корпуса – для работы в обычной или агрессивной среде.

Важным параметром выбора  считается материал сердечников. Используются два типа конструкции. В оболочечном типе обмотки располагаются на общей ножке сердечника, а в трансформаторе с сердечником обмотки намотаны на разные ветви трансформатора. Ввиду того, что главной задачей эффективного использования высокочастотного трансформатора является  обеспечить максимальную связь потока, то толщина проволоки выбирается с учетом рабочего тока, который будет питать устройство. Реже встречаются третичные обмотки высокочастотных трансформаторов.

Основные материалы, используемые для изготовления сердечников, определяются назначением устройства. Например, силовые трансформаторы, работающие на частоте сети, могут иметь мягкие железные сердечники для магнитного соединения первичной и вторичной обмоток.

Важно! Для высокочастотных трансформаторов мягкое железо является неудовлетворительным, потому что материал имеет слишком много «памяти» – то есть достаточно инерционен, чтобы обратить магнитное поле тогда, когда ток в первичной обмотке меняется на противоположный.

Для аудиотрансформаторов используют преимущественно железо, модифицированное кремнием или никелем- элементами, которые снижают эффект памяти. В конструкциях радиочастотных трансформаторов используются компактированные порошковые материалы – ферриты.

Способы намотки тоже разные. Высокочастотные преобразователи в аудиотехнике нуждаются в быстрой реакции на изменения магнитного поля, поэтому при их производстве укладывают первичную и вторичную обмотки поверх определенного места на ядре.

Наибольшей оперативности в управлении требуют радиочастотные трансформаторы, поэтому они часто наматываются бифилярно, когда первичный и вторичный провода одновременно наматываются вокруг сердечника. Такой метод минимизирует потери и обеспечивает прямую магнитную связь между обмотками.

Как работает импульсный трансформатор, чем отличается

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

Особенностью работы импульсных трансформаторов является то, что на их первичную обмотку поступают однополярные импульсы, которые содержат постоянную составляющую тока, поэтому сердечник работает с постоянным подмагничиванием.

Импульсные трансформаторы применяются в устройствах связи, автоматики, вычислительной техники, при работе короткими импульсами, для изменения их амплитуды и полярности, исключения постоянной.

Импульсный трансформатор в чем основные отличие от обычного

У импульсного трансформатора (ИП) в отличии от обыкновенного силового трансформатора при одинаковой мощности намного меньше потерь и незначительные габаритные размеры полученные в следствии высокочастотного преобразования.

Основные отличия:

  1. Размер — импульсного трансформатора  обратно пропорционален его рабочей частоте.
  2. Работает трансформатор импульсный от обычного в другой частоте входного напряжения.

В настоящее время большинство блоков питания выполняют на импульсных трансформаторах. Здесь снижение затрат на производство, удешевление стоимости изделия, экономия размеров и веса.

Наиболее важной функцией импульсников является стабилизация напряжения выхода в рабочем режиме.

Другой областью их использования является защита от короткого замыкания на нагрузке при холостом ходе, и защита от чрезмерного возрастания напряжения, а также перегрева устройств.

Особенности конструкций

Основной особенностью конструкции импульсных трансформаторов является малое число витков. Наиболее экономичными стали тороидальные устройства, а менее экономными – бронестержневые. См. Виды магнитопроводов 

Цилиндрическая обмотка обладает свойством малой индуктивности рассеяния, имеет простую конструкцию и технологична в изготовлении. Расположение и число слоев может быть различным, так же, как и схемы их соединений.

Виды обмоток импульсных трансформаторов

Спиральные

Применяются для трансформаторов с наименьшей индуктивностью рассеяния. Их применение целесообразно при автотрансформаторном подключении. Намотка производится тонкой и широкой фольгой или лентой.

Конические

Предназначены для снижения индуктивного рассеяния с незначительным повышением емкости обмоток. Их особенностью является толщина изоляции слоев, которая прямо зависит от напряжения между витками первичной и вторичной обмотки. Толщина изоляции повышается от начала к концу обмоток по линейной зависимости.

Цилиндрические

Имеют низкую индуктивность рассеяния, хорошую технологичность и простую конструкцию.

Потери энергии

Важной проблемой при создании конструкции импульсных трансформаторов является снижение потерь энергии и повышение его КПД.

Потери складываются из:

  • Потери от гистерезиса.
  • Магнитной вязкости.
  • Некачественная изоляция.
  • Вихревые токи.

Кроме простого расчета потерь, для магнитопровода используют высоколегированные марки стали. Это позволяет уменьшить потери и приблизить форму петли гистерезиса к форме прямоугольника. Такие материалы предназначены для обеспечения значительных параметров индукции.

Вихревые токи искусственно разъединяют. А также применяют конструкции магнитных систем с наибольшей магнитной проницаемостью. Такими способами добиваются стабильных параметров вихревого тока в магнитопроводе.

Применяемые материалы

Вид магнитного материала значительно влияет на показатели качества и работу импульсного режима. Материал изготовления сердечника магнитопровода оценивается по значениям величин, которые определяют качество свойств:

  • Удельное сопротивление применяемых материалов прибора.
  • Индукция насыщения.
  • Возможность применения самых тонких листов стали или лент.
  • Коэрцитивная сила.
Электротехническая сталь

Импульсные трансформаторы предпочтительно оснащать магнитопроводами, изготовленными из электротехнической стали марок от 3405 до 3425, которые имеют наиболее высокие значения индукции насыщения и низкие параметры коэрцитивной силы, а также наибольшее значение величины прямоугольности формы петли гистерезисного цикла. Такой материал в настоящее время приобрел большую популярность.

Пермаллой

Этот материал является прецизионным сплавом, обладающим магнито-мягкими свойствами. Он чаще всего состоит из железа и никеля, с добавлением легирующих элементов.

Ферриты

Другим очень востребованным материалом для изготовления импульсных трансформаторов, а точнее, его сердечника являются ферритовые материалы. Они имеют малую длительность трансформируемых импульсов. Такие магнитопроводы обладают повышенным удельным сопротивлением и не имеют потерь от вихревых токов. Они применяются для импульсных трансформаторов с интервалом импульсов, который измеряется несколькими наносекундами.

Система обозначений и маркировки импульсных трансформаторов включает в себя следующие элементы:

  • Первый – буква – Т,
  • Второй – буква И (импульсный) или сочетание букв ИМ. Буква И соответствует трансформаторам с длительностью входного импульса от 0,5 до 100 мкс, а ИМ – от 0,02 до 100 мкс.
  • Третий – число порядковый номер разработки.

Например: обозначение ТИ-5 – трансформатор импульсный с длительностью входного импульса от 0,5 до 100 мкс, номер разработки 5

Видео: Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор принцип работы

Принцип работы импульсных трансформаторов   заключается в том, что на них подаются однополярные импульсы с постоянной токовой составляющей, в связи с чем магнитопровод находится в состоянии постоянного подмагничивания. Ниже показана принципиальная схема подключения такого устройства.

схема работы импульсного трансформатора. Как видите, схема подключения практически идентична с обычными трансформаторами, чего не скажешь о временной диаграмме.

Временная диаграмма иллюстрирующая работу импульсного трансформатора

На первичную обмотку поступают импульсные сигналы, имеющие прямоугольную форму е(t), временной интервал между которыми довольно короткий. Это вызывает возрастание индуктивности во время интервала tu, после чего наблюдается ее спад в интервале (Т-tu).

Перепады индукции происходят со скоростью, которую можно выразить через постоянную времени по формуле: τp=L0/Rн

Коэффициент, описывающий разность индуктивного перепада, определяется следующим образом: ∆В=Вmax – Вr

  • Вmax – уровень максимального значения индукции;
  • Вr –остаточный.

Более наглядно разность индукций представлена на рисунке, отображающем смещение рабочей точки в магнитопроводном контуре ИТ.

График смещения

Как видно на временной диаграмме, вторичная катушка имеет уровень напряжения U2, в котором присутствуют обратные выбросы. Так проявляет себя накопленная в магнитопроводе энергия, которая зависит от намагничивания (параметр iu).

Импульсы тока проходящего через первичную катушку, отличаются трапецеидальной формой, поскольку токи нагрузки и линейные (вызванные намагничиванием сердечника) совмещаются.

Уровень напряжения в диапазоне от 0 до tu остается неизменным, его значение еt=Um. Что касается напряжения на вторичной катушке, то его можно вычислить, воспользовавшись формулой:

при этом:

  • Ψ – параметр потокосцепления;
  • S – величина, отображающая сечение магнитопроводного сердечника.

Учитывая, что производная, характеризующая изменения тока, проходящего через первичную катушку, является постоянной величиной, нарастание уровня индукции в магнитопроводе происходит линейно. Исходя из этого, допустимо вместо производной внести разность показателей, сделанных через определенный интервал времени, что позволяет внести изменения в формулу:

в этом случае ∆t будет отождествляться с параметром tu , который характеризует длительность, с которой протекает входной импульс напряжения.

Чтобы вычислить площадь импульса, с которым напряжение образуется во вторичной обмотке импульсного трансформатора, необходимо обе части предыдущей формулы умножить на tu. В результате мы придем к выражению, которое позволяет получить основной параметр ИТ:

Um x tu=S x W1 x ∆В

Заметим, что от параметра ∆В прямо пропорционально зависит величина площади импульса.

Вторая по значимости величина, характеризующая работу ИТ, – перепад индукции, на него влияют такие параметры, как сечение и магнитная проницаемость сердечника магнитопровода, а также числа витков на катушке:

Здесь:

  • L0 – перепад индукции;
  • µа – магнитная проницаемость сердечника;
  • W1 – число витков первичной обмотки;
  • S – площадь сечения сердечника;
  • l – длинна (периметр) сердечника (магнитопровода)
  • Вr – величина остаточной индукции;
  • Вmax – уровень максимального значения индукции.
  • Hm – Напряженность магнитного поля (максимальная).

Учитывая, что параметр индуктивности импульсного трансформатора полностью зависит от магнитной проницаемости сердечника, при расчета необходимо исходить из максимального значения µа, которое показывает кривая намагничивания. Соответственно, что у материала, из которого делается сердечник, уровень параметра Вr, отображающий остаточную индукцию, должен быть минимальным.

Исходя из этого, в качестве на роль материала сердечника ИТ, идеально подходит лента, изготовленная из трансформаторной стали. Также можно применять пермаллой, у которого такой параметр как коэффициент прямоугольности, минимальный.

Высокочастотным импульсным трансформатором идеально подходят сердечники из ферритовых сплавов, поскольку этот материал отличается незначительными динамическими потерями. Но из-за его низкой индуктивности приходится делать ИТ больших размеров.

Видео: Как работает импульсный трансформатор / трансформатор своими руками / демонстрация

Поделиться ссылкой:

принцип действия прибора, показатели, влияющие на работу

Современные электронные и электрические приборы имеют достаточно сложное устройство. Их эффективную и бесперебойную работу обеспечивает большое количество составляющих. Одной из них является импульсный трансформатор, принцип работы которого основывается на активном преобразовании электрического тока.

Основная функция

Устройства, работа которых зависит от электрического тока, часто оснащаются импульсными трансформаторами (ИТ). Делается это для того, чтобы обеспечить защиту от короткого замыкания, слишком высокого напряжения, исходящего от сети, и перегревания корпуса электроприборов. Импульсный трансформатор, установленный внутрь блока питания, преобразует напряжение таким образом, что импульс, получаемый на выходе, имеет минимум искажения. Степень преобразования выходного импульса зависит от технических характеристик ИТ.

Использование подобного трансформирующего устройства даёт возможность существенно уменьшить вес, размер и цену приборов, в которых он устанавливается.

Он присутствует как в технике, используемой в быту (цветных телевизорах, компьютерных мониторах), так и в специальном оборудовании, в основе которого заложено действие импульса (газовых лазерах, магнетронах, триодных генераторах, дифференцирующих трансформаторах).

Требования к производству

Процесс создания импульсного трансформатора проходит с чётким соблюдением определённых требований. Требования, которым должен соответствовать ИТ, делятся на:Технико-экономические. К ним относится вес, габариты, стоимость. Также важно, чтобы для изготовления прибора применялись доступные исходные материалы и производственные технологии. Эта категория требований является весьма условной, так как включённые в неё параметры могут легко изменяться в зависимости от разных факторов. К примеру, в качестве исходных материалов могут выступать проводники, диэлектрики разного типа, которые в дальнейшем могут по-разному повлиять на вес, размер или стоимость готового трансформатора.

  • Эксплуатационные. Определяют степень надёжности исходного сырья, его термостойкость, устойчивость к климатическим факторам и механическим повреждениям. Важным эксплуатационным требованием является обязательная проверка трансформатора на возможность работать в аварийном режиме.

Основные показатели работы ИТ, такие как напряжение, мощность и форма импульса, контролируются функциональными требованиями. Именно от того, насколько точно они будут соблюдены, зависит, как долго и с какой эффективностью импульсный трансформатор будет выполнять свою функцию.

В ходе изготовления сердечника может быть использован разный материал. Наиболее часто в качестве исходного сырья выступает:

  • Электротехническая сталь.
  • Феррит.
  • Пермаллой.

Самым лучшим сырьём для производства трансформаторных сердечников считается альсифер. Он является достаточно редким материалом, поэтому альсиферовые сердечники встречаются довольно редко.

Механизм действия и виды устройств

Работа импульсного трансформатора обеспечивается за счёт пары катушек, соединённых магнитоводом и имеющих обмотку различной конфигурации. Количество витков на обмотке определяет мощность электрической энергии, получаемой на выходе.

Первичный контур обмотки принимает на себя однополярные импульсные сигналы. На ней же определяются импульсы с коротким временным интервалом, имеющие прямоугольную форму. Затем эти же импульсы находят отражение на вторичной обмотке. Принцип отражения является основным в работе всех ИТ.

Трансформаторы могут иметь различное устройство. Одна из отличительных особенностей конструкции — типы обмотки. В зависимости от неё выделяют следующие разновидности прибора:

  • тороидальный,
  • стержневой,
  • броневой,
  • бронестержневой.

Внутри этих трансформаторов может быть использована разная обмотка. Катушки могут иметь форму:

  • Спирали. В качестве основного материала используется фольга. Спиральные катушки характеризуются минимальной индуктивностью рассеивания, чаще всего устанавливаются в автотрансформаторы.
  • Цилиндра. Такая катушка отличается простотой формы и низким показателем индуктивности.
  • Конуса. Такая форма получается из-за разной толщины контуров, возрастающей от начала к концу.

Виды и формы обмоток оказывают непосредственное влияние на технические и эксплуатационные параметры ИТ, такие как напряжение, габаритная мощность, размеры и вес.

На каждом трансформаторе присутствует специальная маркировка, содержащая сведения о его разновидности и типе установленной катушки.

Расчёт показателей

Импульсный трансформатор не только выпускается на производстве, но и создаётся самостоятельно. Чтобы изготовленное своими руками устройство выполняло свои функции без ошибок и сбоев, потребуется предварительно рассчитать:

  • площадь сердечника (в его поперечном сечении),
  • минимальное число витков обмотки,
  • диаметр сечения проводов для контуров,

Определив значение основных параметров, не составит труда узнать габаритную мощность ИТ. Верные расчёты помогут создать импульсный трансформатор, который при относительно небольшом весе будет обладать высоким коэффициентом полезного действия, расширенным диапазоном напряжения. При этом затраты на самостоятельное изготовление устройства будут очень небольшими.

Импульсный трансформатор: принцип работы

На данный момент могут существовать различные типы трансформаторного оборудования. Подобное оборудование может применяться в электронных и электротехнических схемах. Особенно часто это оборудование используется в хозяйственной деятельности. Наиболее популярным устройством трансформаторного типа считается импульсный трансформатор.

Это оборудование считается достаточно важным элементом и используется практически во всех современных блоках электропитания.

Импульсный трансформатор и его конструкция

Импульсные трансформаторы разделяют в зависимости от катушек и формы сердечника на следующие виды:

  • Тороидальный.

Бронестержневой.

Вот пояснения к рисункам, которые вы могли увидеть выше:

  1. A – это магнитопроводный контур, который выполняется из марок трансформаторной стали. Обычно эту продукцию изготовляют по технологии холодного или горячего металлопроката.
  2. B – это катушка из специального изолирующего материала.
  3. C – провода для создания индуктивной связи.

Электротехническая сталь содержит в себе мало добавок кремния. Именно он в результате своего использования может стать причиной значительной потери мощности. В импульсном трансформаторе сердечник может производиться из рулонной стали. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про проверку трансформаторного тока.

Все пластины, которые будут использоваться для набора электромагнитного сердечника подбираются в зависимости от толщины. С увеличением параметров вам необходимо устанавливать пластины меньшей величины.

Принцип работы

Основной особенностью импульсного трансформатора считается то, что на них будут подаваться однополярные импульсы, которые будут иметь постоянную токовую составляющую. Если вы желаете изучить принципиальную схему импульсного трансформатора, тогда сделать это можно ниже:

Как видите, схема практически нечем не отличается от обычного трансформатора. Единственным отличием считается временная диаграмма.

Если вы изучите схему, тогда можно будет понять, что на обмотку поступают специальные импульсные сигналы. Временный интервал между этими сигналами считается достаточно коротким. Перепады индукции будут проходить со скоростью, которую можно выразить через формулу τp=L0/Rн.

Коэффициент, который будет описывать разность между индуктивным перепадом можно определить следующим образом: ∆В=Вmax — Вr.

  • Вmax – это уровень максимального значения всех индукций.
  • Вr – это остаточные значения.

Если вы желаете детально изучить разность индукций, тогда выполнить этот процесс можно изучив фото ниже:

Как видите, на временной диаграмме вторичная катушка будет иметь напряжение U2. Именно так будет проявлять себя накопление энергии в магнитопроводе. Все импульсы тока будут проходить через катушку поскольку импульсы тока будут совмещаться. Уровень напряжения считается неизменным и его значение будет составлять еt=Um. Если вам необходимо вычислить напряжение во вторичной катушке, тогда рассчитать его можно по формуле:

В этом случае:

  1. Ψ – это параметр потокосцепления.
  2. S – это величина, которая будет отображать сечение.

Если вы планируете вычислить площадь импульса во вторичной обмотке, тогда вам необходимо обе части формулы умножить на значение tu. В результате этого вы сможете получить формулу: Um x tu=S x W1 x ∆В.

Второй величиной по значимости считается работа ИТ. На перепад индукции будут влиять следующие параметры: сечение, магнитная проницаемость и сердечник магнитопровода. При необходимости вы можете прочесть про подключение трансформатора.

В этой формуле вы сможете найти следующие значения:

  • L0 – это перепад индукции.
  • µа – магнитная проницаемость.
  • W1 – это число витков в первичной обмотке.
  • S – площадь сердечника.
  • l– это длина сердечника.
  • Вr– это величина остаточной индукции.
  • Вmax – уровень максимального значения.
  • Hm – напряженность магнитного поля.

Как видите, параметр индуктивности будет зависеть от импульсного трансформатора. При расчете, вам необходимо исходить из максимального значения µа.

Исходя из этого в качестве сердечника, вы также можете использовать ленту, которая изготовлена из трансформаторной стали. Если вы выберите высокочастотный импульсный трансформатор, тогда помните, что сердечник должен изготовляться из ферритовых сплавов. Если вам необходимо, тогда у нас вы можете найти информацию про измерительные трансформаторы.

Расчет импульсного трансформатора

Теперь мы решили предоставить вам инструкцию, как необходимо выполнять расчет импульсного трансформатора. КПД устройства будет напрямую связано с точностью вычислений.

Сначала вам необходимо вычислить уровень мощности устройства. Для этого можно использовать формулу Р=1,3 х Рн. Теперь вам необходимо выполнить расчет габаритной мощности. Чтобы выполнить подобный расчет, вам необходимо воспользоваться следующей формулой:

Вот основные параметры, которые могут потребоваться для вычисления:

  • Sc – отображает площадь сечения тороидального трансформатора.
  • S0 – это площадь окна сердечника.

  • Вмакс – это максимальный пик индукции. Он зависит от марки ферромагнитного материала.
  • F – параметр, который будет характеризовать частоту.

На следующем этапе, вам необходимо определить количество витков в первичной обмотке Тр2:

Если результат будет неполным, тогда его необходимо округлить в большую сторону. Если вам необходимо определить величину UI, тогда сделать это можно по формуле: UI=U/2-Uэ.Теперь можно перейти к вычислению максимального тока, который будет проходить через первичную обмотку импульсного трансформатора.

Параметр η в этой формуле будет равняться 0.8. Это специальное КПД, с которым должен работать преобразователь. Если необходимо рассчитать диаметр используемого провода для обмотки, тогда следует использовать формулу:

Последним этапом, который необходимо выполнить считается то, что вам следует рассчитать выходную обмотку импульсного трансформатора. Выполнить этот процесс можно по формуле:

Если у вас возникают определенные вопросы, тогда вы можете перейти на тематические сайты. Также в интернете существуют разнообразные программы, которые позволят проводить расчеты с импульсным трансформатором.

Читайте также: защита трансформатора от перегрузки.

что это такое и где его применяют

Импульсным трансформатором называется важная деталь, широко применяемая практически во всех радиоэлектронных приборах. Это телевизоры, мониторы компьютеров, все цифровые и аналоговые устройства. Трансформатор обеспечивает передачу импульсных сигналов. Вывод по сравнению с поданной на входе формой получается с минимальным искажением. В основном работают с прямоугольными импульсами.
В статье разобраны главные принципы работы импульсных трансформаторов, приведены характеристики и различия в их устройстве. В качестве бонуса в конце статье читатель найдет видео c наглядным разбором устройства и книгу Вдовина С. С. «Проектирование импульсных трансформаторов». Интересующие подробности можно уточнить в комментариях, эксперты ответят на любые ваши вопросы.

Общие конструктивные схемы и классификация

Импульсные трансформаторы отличаются многообразием конструктивного исполнения. Это обусловлено их применением в широком диапазоне энергий, мощностей, напряжений, длительностей импульсов, различиями в назначении и условиях эксплуатации.
Тем не менее, несмотря на это многообразие, все конструктивные схемы ИТ можно свести к четырем основным: стержневой, броневой, бронестержневой и тороидальный. Таким образом, по конструктивным признакам ИТ можно классифицировать следующим образом:

  • стержневые;
  • броневые;
  • бронестержневые;
  • тороидальные.

Форма поперечного сечения МС у них может быть прямоугольной или круговой. Характерная конструктивная особенность ИТ – относительно малое число витков в его обмотках. По этой причине объем проводниковых материалов обмоток ИТ намного меньше объема МС и в качестве обобщающего технико-экономического показателя конструкции ИТ естественно принимать объем его МС.

Классификация импульсных трансформаторов по виду сердечника и катушек.

Если принять такой показатель качества, то так как не все конструкции в этом отношении равноценны, ведь в каждой из них эффективно используется только та часть объема МС, которая заключена внутри обмоток, внешние части МС, т.е. ярма, служат только для проведения рабочего магнитного потока ИТ, а поперечное сечение постоянно по длине, то эффективность использования МС можно охарактеризовать коэффициентом использования длины λ = h/l, где под высотой обмотки h понимается суммарная высота катушек.

Максимальные значения этого коэффициента составляют: для тороидальной МС – 0.95; для стержневой – 0.6; для броневой и бронестержневой – 0.3. Таким образом, наиболее экономичны ИТ тороидального типа, относительно экономичны – стержневого и менее всего экономичны – броневого и бронестержневого.

Если учесть, что конструктивно и технологически стержневые, броневые и бронестержневые ИТ примерно равноценны, то следует вывод о целесообразности применения тороидальных и стержневых МС в ИТ, особенно мощных, отличающихся большим объемом МС.

Коэффициент использования длины МС можно повысить, увеличив высоту стержня или диаметр МС. Однако такие вытянутые в высоту или увеличенного диаметра конструкции имеют большие габариты, менее прочны, нетехнологичны, для них характерен повышенный расход проводниковых материалов, потери мощности в обмотках, искажения трансформированных импульсов и другие недостатки.

Тем, кому будет интересно почитать, материал в тему: малоизвестные факты о двигателях постоянного тока.

Однако наиболее важно то, что высшие функциональные показатели достигаются в конструкциях ИТ с максимальной большой площадью сечения и минимальной длиной МС. В связи с этим коэффициент использования длины МС является показателем относительным и характеризует только степень конструктивного совершенства ИТ.

Схема подключения импульсных трансформаторов.

Облегчает классификацию следующее соображение. Характерным признаком класса напряжения является тип и конструкция главной изоляции ИТ, в сильной степени определяющая собой и конструкцию ИТ в целом.

Так, в ИТ на напряжение до 20 кВ удается применять сухую изоляцию из слоистых диэлектриков, в некоторых случаях – воздушную при нормальном давлении.

Поэтому, несмотря на определенную условность, целесообразно ввести такую классификацию по классу напряжения, чтобы значения напряжения отражало и конструктивные особенности изоляции, т.е. в следующем виде:

  • ИТ класса напряжения до 20 кВ;
  • ИТ класса напряжения до 100 кВ;
  • ИТ класса напряжения свыше 100 кВ.

В интервале напряжений 20-100 кВ обычно применяют бумажно-масляную или бумажно-пленочно-масляную изоляцию. При напряжении более 100 кВ лучшие результаты дает применение чисто масляной изоляции.

Процессы трансформации импульсов

Одним из основных элементов импульсных источников питания является импульсный трансформатор. Особенность работы данного вида трансформатора заключается в том, что на вход подается периодическая последовательность импульсов одной полярности, содержащие постоянную составляющую тока.

Принцип действия импульсного преобразователя напряжения полностью идентичен работе любого другого трансформатора, то есть к обмотке первичной катушки индуктивности подается входное напряжение Uвх, которое в полном соответствии с законом электромагнитной индукции преобразовывается на обмотке вторичной катушки в напряжение выхода Uвых с измененными параметрами.

Коэффициент трансформации напряжения определяется соотношением витков намотки импульсного трансформатора для каждой катушки. Однако в отличие от обычных трансформаторов, работающих с синусоидальными гармониками стандартной частоты 50 Гц, на вход ИТ подаются импульсы длительность несколько десятков мкс, что соответствует частотам в пределах десятков кГц.

Простая схема электронного трансформатора.

Обычно это электромагнитные сигналы после выпрямления переменного сетевого тока по полумостовым, мостовым или другим схемам, используемым в электронных преобразователях напряжения.

 

 

Особенности конструкции

Сердечники импульсных преобразователей имеют тороидальную или Ш-образную форму. При выполнении намотки импульсного трансформатора своими руками мастера предпочитают кольцевую (тороидальную) конфигурацию магнитопровода, поскольку для него не нужно специально готовить каркас и приспособление под намотку. Для изготовления сердечников используются материалы с повышенной магнитной проницаемостью типа:

  • ферритов;
  • трансформаторной кремнистой стали;
  • пермаллоя.

Ферритовые кольцевые сердечники широко распространены, дешевы и доступны. Обозначение изделия выполняется по типу К Dxdxh, где К – сокращение от слова «кольцо», D, d и h – соответственно, размеры внешнего и внутреннего диаметров кольца, высоты кольца. Размеры обозначают в мм, например, К 28×16х9.
На ферритовом основании наматываются первичная и вторичная обмотки.

Интересный материал в тему: Что нужно знать о трансформаторах тока.

Ключевой особенностью конструкции является намотка первичной обмотки против часовой стрелки, вторичной – только по часовой. При изменении направления намоток мощность устройства значительно уменьшается. Обмотки наматываются с обеих сторон кольца, на внутренней стороне – с малым числом витков, на внешней – с большим количеством витков.

Для снижения индуктивности рассеивания считают необходимым наматывать двуслойно одну обмотку, а между ее слоями помещать другую обмотку. Иногда обмотки мотают двумя проводами одновременно, тогда провода витков одной обмотки располагаются между проводами витков другой.

Как проверить устройство

После сборки ИТ, его проверяют. Методик, как проверить собранный собственноручно или приобретенный импульсный трансформатор, предостаточно. Для проверки собирают схемы с использованием частотных генераторов, осциллографов, мультиметров и других приборов, которые не только подтверждают работоспособность ИТ.

Они выполняют его тестирование в различных частотных диапазонах. В импульсном трансформаторе не допускается разомкнутое состояние вторичной обмотки, такой режим относится к категории небезопасных режимов.

Как проверить импульсный трансформатор.

Также должны иметь минимальную индуктивность рассеивания, динамическую емкость и сопротивление; быть достаточно прочными механически.

Он должен обладать виброустойчивостью и выдерживать воздействие значительных электродинамических сил, возникающих как в нормальном режиме работы, так и, особенно, при коротких замыканиях цепи нагрузки.

Требования высокой электрической прочности и минимальной индуктивности рассеяния взаимно противоречивы. Так как для увеличения электрической прочности необходимо увеличивать толщину и изоляции, в то время как для уменьшения индуктивности рассеяния требуется уменьшать толщину.

Изоляция проводов и обмоток

Обмотки ИТ должны удовлетворять следующим основным требованиям: быть достаточно электрически прочными, изоляция обмоток должна выдерживать без повреждений длительное воздействие номинальных рабочих напряжений и кратковременное воздействие повышенных напряжений в возможных аварийных ситуациях.

Уменьшение емкости обмоток, в свою очередь, находится в противоречии с требованием минимальной индуктивности рассеяния. Однако в большинстве случаев уменьшение индуктивности рассеяния является более важной задачей, чем уменьшения емкости.

По этим причинам размеры изоляционных промежутков обычно доводят до возможного минимума, определяемого необходимой электрической прочностью обмоток. Уменьшить емкость стремятся применением изоляционных материалов с возможно меньшей диэлектрической проницаемостью, а также за счет конструктивных факторов.

Итак, главные требования к изоляционным материалам состоят в малой диэлектрической проницаемости и пригодности для режимов с высокой напряженностью электрического поля. При больших токах и длительности импульса применяют провода более экономичного прямоугольного сечения или тонкие и широкие медные шины из фольги, иногда из нескольких слоев, проложенных изоляцией.

Лучшие материалы для устройства

Практика конструирования ИТ показала, что лучшими изоляционными материалами, наиболее полно удовлетворяющим перечисленным требованиям, являются трансформаторное масло, кабельная и трансформаторная бумага, пропитанная трансформаторным маслом, электрокартон, пленки из фторопласта, чередующиеся со слоями бумаги, органическое стекло.

В качестве несущих элементов конструкции – бумажно-бакелитовые трубки и цилиндры, сборные каркасы из органического стекла. Фторопластмассовые пленки следует применять лишь в таких ИТ, у которых температура обмоток может превышать 95ºС.

Недостаток пленок в том, что по ним в продольном направлении легко развивается поверхностный разряд. Органическое стекло широко применяется в ИТ вследствие высоких изоляционных свойств и возможности механической обработки.

При напряжениях 100 кВ целесообразна изоляция в виде чистого трансформаторного масла. В отличие от слоистой чисто масляная изоляция в высокой степени однородна по свойствам. Это позволяет в конструкциях с ослабленным краевым эффектом практически полностью использовать высокие электроизоляционные свойства трансформаторного масла.

Масляная изоляция имеет и другие важные достоинства. Трансформаторное масло обладает хорошей текучестью и может свободно конвектировать в пространстве между обмотками и МС. Следствием этого, а также высокой теплоемкости масла является хороший отвод теплоты от обмоток и МС.

Диэлектрическая проницаемость трансформаторного масла примерно в два раза меньше, чем у изоляционной бумаги и электрокартона. Это позволяет во столько же раз уменьшить емкость обмоток ИТ. Важным эксплутационным достоинством масляной изоляции является также ее восстанавливаемость после кратковременных аварийных состояний (единичный пробой или искрение).

Легко осуществима также и замена масла при регламентных работах. Таким образом, при большой мощности и напряжении масляная изоляция является наиболее целесообразным типом изоляции в ИТ. Однако ее применение возможно только в специально разработанных конструкциях, в которых, обеспечена свободная циркуляция масла и отсутствуют пути для распространения поверхностного разряда.

Интересный материал для ознакомления: что такое трехфазный двигатель и как он работает.

Конструкция обмотки

Обмотки ИТ отличаются относительно небольшим числом витков. Однако напряжения на обмотках обычно измеряются десятками и сотнями киловольт, вследствие чего напряжение, приходящиеся на один виток обмотки (витковое напряжение), может составлять единицы, а в мощных ИТ – даже десятки киловольт.

Поэтому при конструировании обмоток ИТ приходится уделять особое внимание межвитковой изоляции обмоток. Для обеспечения требуемой электрической прочности межвитковой изоляции в обмотках ИТ используют провода с усиленной изоляцией, в основном марок ПЭВ-2, ПБ, ПБУ. Провода круглого сечения ПЭВ-2 обычно применяют в ИТ малой и средней мощности, а также во вторичных обмотках мощных высоковольтных ИТ.

Провода прямоугольного сечения ПБ, ПБУ, способны выдерживать межобмоточное напряжение 10 кВ, применяют в первичных обмотках ИТ средней мощности и в обеих обмотках весьма мощных ИТ.
В целом, рассматривая обмотки мощных высоковольтных ИТ, необходимо отметить следующее. Принципиальная необходимость малоискаженной трансформации весьма коротких импульсов вынуждает конструировать ИТ с очень малой индуктивностью рассеяния и емкостью обмоток.

Следовательно, с минимальным размером обмоток, в частности с минимальными размерами изоляционных промежутков. Для лучшего понимания предмета рекомендуем посмотреть видеоролик о том, как разобрать импульсный трансформатор.

Как намотать тороидальный трансформатор

При помощи наждачной бумаги стачиваем острые грани. Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку. Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.

Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным. Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.

При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок. Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.

Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки. Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.

Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05-0,1 мм. Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения. Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.

Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика). Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты.

Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.

Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно. На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Заключение

Надеемся, теперь вам полностью понятен принцип работы трехфазных асинхронных двигателей. Для лучшего понимания вопроса предлагаем скачать книгу Вдовина С. С. “Проектирование-импульсных-трансформаторов”.

Вся самая новая информация по этой теме, а также по теме металлоискателей, размещена также в нашей группе в социальной сети «Вконтакте». Чтобы подписаться на групу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В нашей группе можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков.

В завершение объемной статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.expertelektrik.ru

www.stoom.ru

www.topref.ru

www.sdelaitak24.ru

Предыдущая

ТрансформаторыЧто нужно знать о трансформаторах тока

Следующая

ТрансформаторыКак устроен силовой трансформатор и где его применяют?

Импульсный трансформатор, что это такое? Полное описание

Кратковременный импульсный режим работы некоторых электрических устройств служит для обеспечения генерирования больших величин мощности, а ее использование  в течение короткого промежутка времени называется импульсным режимом.

Мощные импульсные трансформаторы ТПИ, применяемые  для импульсных питающих источников служат для подачи электроэнергии во вторичные цепи.  Они выполняют функцию согласующего элемента между генератором первичной сети и потребителем импульсного напряжения. ИТ изменяет уровень и полярность формируемого импульса.

Они служат для создания обратной связи в контурах импульсного устройства, применяются для изменения импульса и формирования его в прямоугольную форму, обладающую величиной напряжения с постоянным периодом действия и наиболее крутым фронтом, что соответствует более широкой сфере применения.

Распределение электрических цепей в зависимости от постоянного и переменного значения тока.

Сфера применения импульсных трансформаторов

Основное предназначение ИТ – работа в импульсных устройствах – это: генераторы на триодах, магнетроны, газовые лазеры и прочая устройства. ИТ также используются в качестве дифференцирующих трансформаторов.

Сфера применения ИТ – это практически вся радиоэлектронная аппаратура, включая телевизоры и компьютерные мониторы, они обязательны для блоков питания импульсного типа. Одна из важных функций – применение для стабилизации выходного напряжения в режиме работы устройств.

Они служат для осуществления защиты от короткого замыкания потребителей в режиме ХХ (холостого хода) и защищают устройство от превышения значения напряжения или при перегреве корпуса прибора.

Основные требования
  1. Функциональность – определение значений всех электрических параметров (мощность, напряжение и вид импульса)
  2. Эксплуатационные требования – надежность и высокая перегрузочная способность, стойкость к механическим повреждениям и климатическому состоянию, повышенная электрическая прочность.
  3. Технико-экономические требования – малые габариты и небольшие потери, трудозатраты при изготовлении зависят от свойств, предъявляемых к сфере использования.

Общие конструктивные схемы и типы импульсных трансформаторов

Различие конструктивных форм продиктовано широким диапазоном использования, зависит от мощности, напряжения и вида форм протяженности импульса, предназначения и эксплуатационных требований.

Основные типы обмоток и импульсных трансформаторов – это:

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

Основной тип форм поперечного сечения – круговая или прямоугольная, аналогичная силовым трансформаторам.

Обозначения в схемах:

l – длина магнитной линии средней величины;

l1, l2– внутренняя и наружная протяженность (длина) короткой и длинной линии;

h– длины обмоток, цифровой индекс обозначает катушку,

h0 – ширина окна для стержневых и броневых схем и длина ярма для тороидальных МС.

Δ – толщина катушки, с цифровым индексом – толщина изоляционного материала между двумя обмотками.

А1, А2 толщина обмоток;

a, b, c – стороны сечения прямоугольного МС и диаметр круглого МС;

S и S1–геометрическая и рабочая площадь сечений МС;

ka – коэффициент наполнения сечения электротехнической листовой или ленточной сталью;

w – витки обмотки;

n–коэффициент трансформации;

λ – коэффициент использования протяженности МС.

 

Рис. №1. Конструктивная схема стержневого импульсного трансформатора.

Главная особенность импульсного трансформатора– небольшое количество витков в обмотках. Самыми экономичными считаются тороидальные ИТ, а менее всего – бронестержневые ИТ

 

Рис. №2. Схема обмотки броневого ИТ.

 

Рис. №3. Схема обмотки бронестержневого ИТ.

 

 

Рис. №4. Конструктивная схема ИТв виде торроида.

 

Рис. №5. Прямоугольное сечение ИТ поперечного плана.

 

Рис. №6. Поперечное сечение ИТ кругового типа.

 

Характерная особенность конструкции импульсного трансформатора

Основное свойство цилиндрической обмотки – невысокая индуктивность рассеяния. Обмотки отличаются простотой конструкции и прекрасной технологичностью. Они могут иметь различное число и расположение слоев и секций, отличаются схемами соединений. В конструкции используется трансформаторное и автотрансформаторное подключение обмоток.

Схема автотрансформаторного подключения используется в случаях, когда нужно снизить индуктивность рассеяния ИТ. Конструкция обмоток может состоять из нескольких слоев, они могут быть однос, и находиться на одном или на двух стержнях МС. Более часты в использовании однослойные обмотки, они простые в плане конструктивного устройства, отличаются большей надежностью. Индуктивность рассеяния достигается за счет наиболее полного использования длины МС обмотки, их располагают на 2-х стержнях.

Какие бывают обмотки
  1. Спиральные обмотки – соответствуют ИТ с минимальной индуктивностью рассеяния, рекомендованы к применению при автотрансформаторном включении. Их намотка осуществляется широкой и тонкой фольгой или токопроводящей лентой.
  2. Конические обмотки – служат для значительного уменьшения индуктивного рассеяния ИТ с малым увеличением емкости обмоток. Особенность – толщина изоляционного слоя между двумя обмотками, она пропорциональна напряжению между отдельными витками «первички» и «вторички». Толщина увеличивается от начала обмоток к концу в соответствии с линейным законом.
  3. Цилиндрические обмотки – обладают невысокой индуктивностью рассеяния, отличаются простой конструкцией и технологичностью.

Что такое потери энергии импульсного трансформатора?

Уменьшение энергетических потерь и создание эффективного КПД – важный вопрос, который стоит при проектировании ИТ. Общие потери суммируются из:

  • потерь на гистерезис;
  • вихревых токов;
  • потерь, связанных с несовершенством изоляции между листами;
  • магнитной вязкости.

Помимо упрощенного расчета и завышения значений существенных потерь, что компенсирует отказ от обоснования потерь и вносит грубые просчеты в расчет, применяют высоколегированные стали и перллои. Благодаря этому, с целью снизить потери, формы петли статического гистеризаса стараются приблизить к прямоугольной форме. Подобные материалы служат для достижения больших индукционных величин.

Вихревые токи разделяют искусственно и с помощью предусмотренных в конструкции магнитной системы (МС) участков с большой, или даже максимально увеличенной магнитной проницаемостью. Таким образом0 получается более-менее удовлетворительное стабильное значение  вихревого тока в стальных листах МС.

Материалы для изготовления импульсного трансформатора

Тип магнитного материала оказывает влияние на качественные показатели и на особенности импульсного режима. Оценка материала осуществляется по величинам и показателям и включает следующие качественные показатели:

  • индукции насыщения;
  • коэрцитивная сила;
  • удельное сопротивление материалов устройства;
  • возможность использования наиболее тонких лент или листов стали.

Электротехническая сталь желательная для создания ИТ включает марки: 3405 – 3408 и 3421 – 3425. Сталь 3425 отличается самым высоким показателем индукции насыщения и малой величиной коэрцитивной силы, самый большой показатель прямоугольности петли гистерезисного цикла. Используется наиболее часто.

Пермаллой (прецизионный сплав), который обладает магнито-мягкими показателями, обычно состоит из никеля и железа, как правило, обработан легирующими компонентами.

Ферриты – еще один материал, который востребован для ИТ с небольшой длительностью трансформированных импульсов, эти МС обладают необыкновенно высоким удельным сопротивлением и полным отсутствием потерь на вихревые токи. Они используются для ИТ с диапазоном импульсов, размер которых определяется в наносекундном диапазоне времени.

Что такое критерий осуществимости импульсного трансформатора

Создание ИТ зависит от искажения изменяемого трансформатором импульса и параметров цепи трансформатора и самого ИТ. Уменьшение удлинения импульсного фронта пропорционально делает большое снижение величины напряжения на вершине импульса и в обратном порядке.

Нелинейные показатели сопротивления способствуют снижению искажений импульса по фронту и по величине, что крайне нежелательно. Искажения необходимо свети к минимуму, происходит это за счет снижения величины коэффициента рассеяния, решение подобного вопроса в выборе соответствующего ИТ с наименьшим коэффициентом рассеяния. Критерий осуществимости выводится при определении параметров цепи трансформатора. Желательно обладание трансформаторной цепью индуктивной реакцией.

Коррекция искажений формы импульса

Не всегда представляется возможным выбрать ИТ, чтобы искажение формы импульса не превышали пределов допустимых. В этом случае для коррекции формы импульса вводят корректирующие двухполюсники или демпфирующие фильтры, состоящие из низкоомных резисторов. Таким способом устраняется выброс напряжения по фронту. В этих целях возможно использование подавляющего диода, его полярность выбирается в соответствии с полярностью напряжению выброса на срезе импульса.

Импульсный трансформатор считается самым важным элементом электронной схемы и несет наибольшую ответственность за ее бесперебойную работу. Он отличается высочайшей надежностью и практически никогда не выходит из строя. Расчет трансформатора индивидуален для всех схем. Вторичная обмотка его обязательно должна быть замкнута на потребительскую нагрузку, ее разомкнутое состояние относится к опасному режиму. Действующие параметры и каскад напряжения находятся в полной зависимости от сборки трансформатора, что влияет на качество схемы радиоэлектронного устройства.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

 

Похожее

Импульсный трансформатор: принцип работы

Трансформатор представляет собой достаточно сложное техническое устройство, основной функцией которого служит преобразование определенных свойств и качеств электрической энергии, таких, как напряжение или крутящий момент. Также современный трансформатор способен превращать переменный ток в постоянный и наоборот.

Среди огромного разнообразия используемых в настоящее времяприборов особо следует выделить их импульсные разновидности.

Импульсный трансформатор широко используется в системах связи, ВТ, устройствах автоматики, для внесения изменений амплитуды импульсов, а также их полярности. Главное условие для успешной работы данного вида прибора состоит в том, что искажение сигнала, который передается с его помощью, должно быть минимальным.

Импульсный трансформатор основывается в своей деятельности на следующем принципе: в то время как на его вход поступают прямоугольные импульсы определенного напряжения, в первичной обмотке постепенно появляется электрический ток, сила которого постепенно начинает увеличиваться. Это, в свою очередь, повлечет за собой изменение магнитного поля и появление электродвижущей силы во вторичной обмотке. В этом случае искажения сигнала практически не происходит, а возможные потери тока настолько малы, что ими можно пренебречь.

Что касается отрицательной части импульса, появление которой неизбежно в то время, как импульсный трансформатор выходит на проектную мощность, то его влияние можно свести к минимуму, установив простой диод во вторичную обмотку. Тем самым и здесь импульс станет максимально близким к прямоугольному.

Импульсный трансформатор отличается от других разновидностей данной технической системы тем, что работает исключительно в ненасыщенном режиме. Его магнитопровод изготавливается из специального сплава, который в обязательном порядке обладает значительной пропускной способностью магнитного поля.

Помимо импульсных, в современной энергетической и электронной промышленности используют следующие основные виды трансформаторов:

  1. Деятельность ни одного современного радиоприбора невозможна без силовых трансформаторов. Их деятельность многогранна: с одной стороны, они необходимы для того, чтобы приемники можно было запитывать от обычной сети с переменным током, а с другой, для того, чтобы повышать или понижать напряжение той или иной частоты в усилителях. С этой функцией связана и важная конструктивная особенность силовых трансформаторов – вместо стальных сердечников здесь используют вставки из магнетита или карбонильного железа.
  2. Еще одной разновидностью прибора, применяемого преимущественно в современных системах слежения и бортовых компьютерах самолетов, является вращающийся трансформатор. Его принцип действия заключается в том, что угол поворота рамки преобразуется в напряжение электрического тока. Внешне вращающийся трансформатор представляет собой небольшую электрическую машину, работающую исключительно от переменного тока. Кроме того, в зависимости от того, где эти трансформаторы применяются, они могут быть как двухполюсными, так и многополюсными.
  3. В зависимости от того, какой ток поступает на первичную обмотку, выделяют трансформаторы переменного и постоянного тока. Основной вид первого типа – автотрансформатор, который состоит исключительно из одной катушки, которая непосредственно включается в электрическую цепь. Данный вид приборов предназначен исключительно для понижения напряжения и только для очень маленьких токов. Трансформатор постоянного тока – это более сложный прибор, состоящий из динамомашины и двигателя. В этом случае первичный ток вырабатывается двигатель, а вторичный – динамомашиной, которая приводится в движение тем же электродвигателем. Нередко встречается ситуация, когда трансформатор постоянного тока представляет собой двигатель и динамомомашину, соединенные между собой одним металлическим каркасом. Делается это для экономии материала, а также для повышение качества работы прибора.

Схема обмотки высокочастотного трансформатора 12 В — Knowledge

Высокочастотный трансформатор

Высокочастотный трансформатор — это силовой трансформатор с рабочей частотой, превышающей промежуточную частоту (10 кГц). Он в основном используется в качестве высокочастотных импульсных источников питания в высокочастотных импульсных трансформаторах питания, а также в качестве высокочастотного инверторного силового трансформатора в высокочастотных инверторных источниках питания и высокочастотных инверторных сварочных аппаратах.По рабочей частоте его можно разделить на несколько классов: 10 кГц — 50 кГц, 50 кГц — 100 кГц, 100 кГц ~ 500 кГц, 500 кГц ~ 1 МГц, 10 МГц и более.

Принцип работы

Трансформатор — это устройство, которое преобразует переменное напряжение, ток и сопротивление. Когда через первичную катушку пропускается переменный ток, в железном сердечнике (или сердечнике) создается переменный магнитный поток, индуцирующий напряжение (или ток) во вторичной катушке.

Трансформатор состоит из сердечника (или сердечника) и катушки. Катушка имеет две или более обмоток. Обмотка, подключенная к источнику питания, называется первичной обмоткой, а другая обмотка — вторичной катушкой.

Принцип конструкции

При проектировании высокочастотных трансформаторов индуктивность рассеяния и распределенная емкость трансформатора должны быть минимизирован, поскольку высокочастотный трансформатор в импульсном источнике питания передает высокочастотный импульсный сигнал прямоугольной формы.Во время переходных процессов при передаче индуктивность рассеяния и распределенная емкость могут вызывать пусковые токи и выбросы, а также верхние колебания, что приводит к увеличению потерь. Обычно индуктивность рассеяния трансформатора регулируется на уровне от 1% до 3% от индуктивности первичной обмотки.

Индуктивность утечки первичной катушки — индуктивность рассеяния трансформатора вызвана тем фактом, что магнитный поток между первичной и вторичной катушками не полностью связан между слоями.

Распределенная емкость — емкость между обмотками трансформатора, верхним и нижним слоями одной и той же обмотки, различными обмотками, обмоткой и экранирующим слоем называется распределенной емкостью.

Первичная обмотка — первичная обмотка должна быть размещена во внутреннем слое, чтобы можно было минимизировать длину первичной обмотки трансформатора, чтобы свести к минимуму всю обмотку, что эффективно уменьшает распределение сама первичная обмотка.

Вторичная обмотка —- После первичной обмотки и (3 ~ 5) слой изоляционной прокладки добавляется для перемотки. Это уменьшает емкость распределенной емкости между первичной обмоткой и вторичной обмоткой, а также увеличивает диэлектрическую прочность между первичной и вторичной обмотками в соответствии с требованиями к выдерживаемому напряжению изоляции.

Обмотка смещения — обмотка смещения намотана между первичным и вторичным или самым внешним слоем, и импульсный источник питания регулируется на основе вторичного напряжения или первичного напряжения.

Схема обмотки высокочастотного трансформатора 12 В

1. Материалы для подготовки: PQ40, медный лист 12 мм * 0,4 мм 2 блока, 0,53 линии * 2 обмотки, высокотемпературный пояс.

2. Вторичная обмотка: сначала намотайте 70T, затем намотайте остальные.

3. Два куска медной кожи на ветру в противоположных направлениях.

4. Медный лист не нужно обрезать, он складывается под углом 90 °.

5. Первичная обмотка выполнена.

6. вторичная обмотка обмотка 70T, а затем снова обмотка, чтобы обеспечить необходимое напряжение. Это не займет места скелета.

7. Вокруг каркаса еще много места. Если нет меди, используйте провод. Выровняйте полоску меди и приклейте ее двусторонним скотчем.

Основы высокочастотных трансформаторов — Электротехника Stack Exchange

Высокая частота — не совсем понятный термин.Большинство из нас, несомненно, думает, что высокочастотные трансформаторы сложно спроектировать, проанализировать и изготовить, потому что некоторые неидеальности существенно возрастают с увеличением частоты. Например, многие железные сердечники, которые отлично подходят для трансформаторов 50 Гц, становятся ужасно потерянными, когда частота составляет всего несколько килогерц.

Некоторые общие неидеальности (вредные или полезные в зависимости от области применения):

  • потери в материале сердечника
  • Ограниченная проницаемость материалов сердечника с низкими потерями
  • Насыщение в материалах сердечника
  • токи через паразитные емкости обмоток (=> паразитные LC-резонансные цепи)
  • Потери напряжения из-за индуктивности рассеяния обмоток
  • Повышенное сопротивление обмоток за счет скин-эффекта
  • потери в изоляционных материалах
  • Тенденция улавливания и распространения нежелательных помех

Принцип работы ВЧ трансформатора такой же, как и у трансформаторов 50 Гц, только неидеальности должны быть приняты во внимание.

Принципы мышления (см. ПРИМЕЧАНИЕ 1) «для чего использовать трансформатор» имеют больше вариаций в конструкции схемы радио или импульсного источника питания, чем при 50 Гц. Также часто используются высокочастотные трансформаторы

  • для согласования импеданса
  • в качестве схемы резонансной фильтрации одновременно с изменением напряжения или согласованием импеданса
  • в качестве индуктивного накопителя энергии одновременно с изменением напряжения (обратный источник питания)
  • для направленного связывания сигналов (то же самое было сделано для звуковых частот в обычных стационарных телефонах, чтобы говорящий не мог слышать собственный голос и окружающий шум).

Многие радиоприложения трансформаторов могут быть альтернативно реализованы с помощью хорошо рассчитанных цепей линий передачи.Поэтому некоторые широко используемые конструкции линий электропередачи называют трансформаторами. Самым распространенным из них, очевидно, является четвертьволновой трансформатор, изменяющий импеданс.

Трансформаторы не изменяют частоту, за исключением случаев, когда нелинейность материала сердечника вызывает искажения, которые генерируют новые спектральные составляющие.

ПРИМЕЧАНИЕ 1: это только размышления, физическая функция трансформаторов остается неизменной

Производители высокочастотных трансформаторов

Растущий спрос на электронное оборудование вызывает потребность в более высокочастотных трансформаторах.

В Agile Magnetics мы разрабатываем и производим эти продукты с момента основания нашей компании в 1992 году.

Наш опыт охватывает высокочастотные трансформаторы, изготовленные из самых разных материалов, изготовленные по точным спецификациям наших клиентов и поставленные в срок.

Позвольте нам оптимизировать вашу высокочастотную конструкцию
Magnetics Design

Максимальная мощность в компактном корпусе

Современная электроника требует мощных трансформаторов, которые подходят для самых компактных приложений.

Любая часть оборудования, работающего на плохо спроектированных трансформаторах, подвержена риску поломки и выхода из строя.

Наши трансформаторы спроектированы и изготовлены по индивидуальному заказу, чтобы безопасно и эффективно обеспечивать самые высокие уровни мощности, снижая риск потерь на скин-эффект и гистерезиса.

Поскольку цифровая электроника становится частью постоянно растущего числа устройств, потребность в высокочастотных трансформаторах продолжает расти. Ниже представлены лишь некоторые приложения, связанные с этими трансформаторами:

  • Персональная электроника
  • шт.
  • Промышленное оборудование
  • Солнечные преобразователи
  • Электроприводы
  • Преобразование энергии

Позвольте нам оптимизировать ваши высокочастотные
Magnetics Design

Диапазон доступных трансформаторов

Оснащенная современным производством площадью 40 000 квадратных футов и полным парком современного оборудования, наша команда разрабатывает и производит любые типы высокочастотных трансформаторов, которые требуются нашим клиентам.

Некоторые из них включают:

Смещение обратного хода

Этот трансформатор отличается простой конструкцией. Трансформаторы смещения с обратным ходом, легко управляющие более чем одним выходом, могут подавать как положительное, так и отрицательное напряжение на один трансформатор. В результате он широко используется в конструкциях с переключением режимов. Эти трансформаторы обладают рядом преимуществ, включая уменьшение утечки индуктивности и снижение шума в некоторых приложениях.


Трансформаторы прямого преобразователя

Среди наиболее популярных сегодня на рынке трансформаторы с прямым преобразователем более сложны, чем модели с обратным ходом, но обладают исключительным КПД.


Трансформаторы привода затвора (GDT)

Хорошо известные сочетанием надежности с исключительной изоляцией, затворные трансформаторы широко используются в таких приложениях, как полумостовые силовые цепи. Они также включают и выключают полупроводники, в том числе IGBT и MOSFET. Важная функция этих трансформаторов — управлять затворами электронных коммутационных устройств.


Двухтактные трансформаторы

Напоминающие понижающие повышающие трансформаторы как по конструкции, так и по функциональности, двухтактные трансформаторы позволяют использовать несколько выходных напряжений постоянного тока и подавать питание непосредственно на нагрузку.


Резонансные преобразователи трансформаторов

Резонансные преобразователи

умеют работать с высоким напряжением и работать на радиочастотах. Разработанные с ферритовыми и воздушными сердечниками, они часто используются в двигателях, радиоприемниках и передатчиках.


Высоковольтные, высокочастотные трансформаторы

Эти трансформаторы предназначены для безопасного и точного управления напряжением до 15 000 вольт, преобразуя уровни высокого напряжения и тока между катушками за счет магнитной индукции.Высоковольтные и высокочастотные трансформаторы используются в самых разных областях, от источников питания до лазерного оборудования и ускорителей частиц.


Трансформаторы с универсальной обмоткой

Универсальные обмоточные трансформаторы, также очень выгодные для высоковольтных систем, имеют конструкцию с увеличенной катушкой. Это обеспечивает больше пространства между витками, что позволяет диэлектрическому маслу более свободно проникать в катушку. Больше масла не только создает дополнительную изоляцию, но также значительно снижает вероятность возникновения дуги и коронного разряда.


Импульсные трансформаторы

Разработанные для генерации прямоугольных импульсов, импульсные трансформаторы помогают уравновешивать электрические сигналы и разделять компоненты переменного тока в сигнале.


Разделительный трансформатор

Трансформаторы

обладают некоторыми изоляционными свойствами, независимо от их первичного применения, но только развязывающие трансформаторы предназначены для изоляции первичной обмотки от вторичной в соответствии с требованиями агентства по безопасности.


Анализ принципа работы высокочастотного трансформатора_Huaihua YaXin Electronics CO., LTD

Трансформер хорошо всем знаком. Насколько высока частота высокочастотного трансформатора? Давайте вместе изучим высокочастотный трансформатор и его принцип.

1, принцип высокочастотного трансформатора — краткое введение

Высокочастотный трансформатор — самая важная часть импульсного источника питания.Соотношение числа витков катушек обмотки высокочастотного трансформатора определяет выходное напряжение. Это силовой трансформатор с большей частотой, чем средняя частота. Он в основном используется в качестве высокочастотного импульсного силового трансформатора в высокочастотных импульсных источниках питания. Мощность передачи относительно велика, рабочая частота низкая, мощность передачи относительно мала, а рабочая частота выше. Таким образом, разница между рабочей частотой и мощностью передачи различна.Отличается и метод конструкции силового трансформатора с разной рабочей частотой. Это также должно быть самоочевидным.

2, принцип высокочастотного трансформатора — принцип работы

Высокочастотный трансформатор — самая важная часть импульсного источника питания. Импульсный источник питания обычно использует полумостовую схему преобразования энергии, когда два переключающих транзистора поворачивают проводимость для генерации высокочастотной импульсной волны 100 кГц, а затем через понижающий выход высокочастотного трансформатора переменный ток низкого напряжения, соотношение витков высокочастотного трансформатора каждой катушки определяет, какое выходное напряжение.

Основными причинами электромагнитных помех в высокочастотных силовых трансформаторах являются разрежение между сердечниками и отталкивание между проводами обмотки. Частота этих сил соответствует рабочей частоте высокочастотного трансформатора питания. Следовательно, высокочастотный силовой трансформатор с рабочей частотой около 100 кГц не имеет особых причин производить звуковой шум менее 20 кГц.

Индуктивность рассеяния первичной катушки вызвана неполным взаимодействием потока между первичной катушкой и вторичной катушкой, между слоем и слоем, между витками и витками.

Распределенная емкость — обмотка между обмотками трансформатора, емкость между верхним и нижним слоями одной и той же обмотки, между обмотками, между обмотками и экранирующим слоем, называется распределенной емкостью.

Первичная обмотка — первичная обмотка должна быть размещена в самом внутреннем слое, так чтобы первичная длина первичной обмотки трансформатора была наименьшей, чтобы использовалась как минимум вся обмотка, что эффективно снижает собственную первичную обмотку. распределенная емкость.

Вторичная обмотка — первичная обмотка закончена, а вторичная обмотка перематывается путем добавления (3 ~ 5) слоя изоляционной прокладки. Таким образом, емкость распределенной емкости между первичной обмоткой и вторичной обмоткой может быть уменьшена, а прочность изоляции между первичной и вторичной обмотками также может быть увеличена, что соответствует требованиям к напряжению изоляции.

Обмотки смещения — обмотка смещения находится между первичной и вторичной обмотками или внешним слоем, а регулировка мощности переключения основана на вторичном или первичном напряжении.

Поделиться
Импульсный трансформатор

— Принципы работы

Магнитный поток в типичном сердечнике трансформатора переменного тока чередуется между положительными и отрицательными значениями. Магнитного потока в типичном импульсном трансформаторе нет. Типичный импульсный трансформатор работает в униполярном режиме (плотность потока может совпадать, но не пересекать ноль).

Постоянный постоянный ток может использоваться для создания смещения D.C. Магнитное поле в сердечнике трансформатора, заставляя поле пересекать нулевую линию. Импульсные трансформаторы обычно (не всегда) работают на высокой частоте, что требует использования сердечников с низкими потерями (обычно ферритов).

На рисунке 1A показана электрическая схема импульсного трансформатора. На рисунке 1B показано эквивалентное представление высокочастотной схемы трансформатора, применимое к импульсным трансформаторам. В схеме паразитные элементы, индуктивности рассеяния и емкость обмотки рассматриваются как элементы с сосредоточенными параметрами, но на самом деле они являются распределенными элементами.Импульсные трансформаторы можно разделить на два основных типа: силовые и сигнальные.

Примером применения силового импульсного трансформатора может быть точное управление нагревательным элементом от постоянного источника постоянного напряжения. Напряжение может повышаться или понижаться в зависимости от коэффициента трансформации импульсного трансформатора. Питание импульсного трансформатора включается и выключается с помощью переключателя (или переключающего устройства) с рабочей частотой и длительностью импульса, которые обеспечивают необходимое количество мощности. Следовательно, температура также контролируется.Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между входом и выходом. Трансформаторы, используемые в источниках питания прямого преобразователя, в основном представляют собой импульсные трансформаторы силового типа. Существуют конструкции мощных импульсных трансформаторов, мощность которых превышает 500 киловатт.

Конструкция импульсного трансформатора сигнального типа ориентирована на выдачу сигнала на выходе. Трансформатор выдает импульсный сигнал или серию импульсов. Коэффициент трансформации импульсного трансформатора можно использовать для регулировки амплитуды сигнала и обеспечения согласования импеданса между источником и нагрузкой.Импульсные трансформаторы часто используются при передаче цифровых данных и в схемах управления затвором транзисторов, полевых транзисторов, тиристоров и т.д. В последнем случае импульсные трансформаторы могут называться «затворными трансформаторами» или трансформаторами затворов €. Импульсные трансформаторы сигнального типа работают с относительно низкими уровнями мощности. Для передачи цифровых данных трансформаторы сконструированы таким образом, чтобы минимизировать искажение сигнала. Трансформаторы могут работать с постоянным током смещения. Многие импульсные трансформаторы сигналов также относятся к широкополосным трансформаторам.Импульсные трансформаторы сигнального типа часто используются в системах связи и цифровых сетях.

Конструкции импульсных трансформаторов сильно различаются по номинальной мощности, индуктивности, уровню напряжения (от низкого к высокому), рабочей частоте, размеру, сопротивлению, полосе пропускания (частотная характеристика), упаковке, емкости обмотки и другим параметрам. Разработчики стараются минимизировать паразитные элементы, такие как индуктивность рассеяния и емкость обмотки, используя конфигурации обмоток, которые оптимизируют связь между обмотками.

Butler Winding может изготавливать (и уже производила) импульсные трансформаторы самых разных форм и размеров. Это включает; различные стандартные типы сердечника со структурой бобины (E, EP, EFD, PQ, POT, U и другие), тороиды и некоторые нестандартные конструкции. Наши верхние пределы — 40 фунтов веса и 2 киловатта мощности. У нас есть опыт работы с обмотками из фольги, обмоток из тонкой проволоки и безупречного наслаивания. Что касается тороидов, мы можем (и уже сделали) секторную обмотку, прогрессивную обмотку, намотку в ряд и намотку в ряд.Обмотка Батлера имеет множество намоточных машин, бобину / трубку и тороид. Сюда входят две программируемые автоматизированные машины и машина для заклейки тороидов. Обмотка Батлера имеет вакуумную камеру (камеры) для вакуумной пропитки, а также может герметизировать. Для обеспечения качества компания Butler Winding приобрела две программируемые автоматизированные испытательные машины. Большая часть нашей продукции проходит 100% тестирование на этих машинах.

Справка по проектированию высокочастотного трансформатора

Справка по проектированию высокочастотного трансформатора

Конструкция высокочастотного трансформатора

Использование столов трансформатора-сердечника

Высокочастотные трансформаторы рассчитываются с использованием эффективного объема сердечника V e и минимального поперечного сечения сердечника A min .Для требуемой выходной мощности P out = V out · I out и выбранной частоты переключения f необходимо определить подходящий объем сердечника V e . Затем выбирается оптимальная Δ B в зависимости от выбранной частоты коммутации, а также от повышения температуры трансформатора. (см. [2], [3]).

Программа вносит предложения по

  • очень хорошо подходят сердечники ( Зеленая надпись ), объем которых находится между значением, которое было рассчитано нами как подходящее для требуемой передачи мощности, и на 50% больше этого значения.Этот объем выбирается таким образом, чтобы повышение температуры трансформатора во время работы было ниже 30K, а катушка с плотностью тока S = 3A / мм 2 помещалась в доступную площадь обмотки.
  • хорошо подходят сердечники ( Коричневая надпись ), объем которых на 50–100% превышает рекомендованное нами значение,
  • подходящих ядер ( с черной надписью ), объем которых более чем на 100% превышает рекомендованное нами значение (что является неэкономичным),
  • неуместно маленькие ядра ( серая надпись ), объем которых ниже рекомендованного нами значения.Однако это не значит, что ядро ​​будет непригодным. Уменьшая первичное число витков N 1 , вы можете адаптировать плотность магнитного потока и площадь намотки в соответствии с вашими требованиями. Однако в этом случае их температура будет выше, чем у ядер, обозначенных зеленым цветом.
Вы можете изменить предлагаемое значение первичного числа витков N 1 по своему желанию (изменение должно быть завершено с возвратом).В каждом случае новое значение Δ B будет отображаться в соответствующем столбце. Это также приводит к изменению количества вторичных витков N 2 таким образом, что соотношение N 1 / N 2 не будет затронуто. Передаточное число N 1 / N 2 может быть изменено только на стороне моделирования.

Предлагаемый нами диаметр проволоки, а также ее поперечное сечение всегда рассчитываются для плотности тока S = 3 А / мм 2 .Если вы измените количество витков первичной обмотки, может случиться так, что предложенное нами поперечное сечение провода больше не попадет в область обмотки, особенно если вы выберете меньший сердечник ( серая надпись ), чем предложенный нами.

К началу страницы

Конструкция ВЧ трансформаторов

Трансформаторы высокой частоты передают электроэнергию. Физический размер зависит от передаваемой мощности, а также от рабочей частоты. Чем выше частота, тем меньше физический размер.Частоты обычно находятся в диапазоне от 20 до 100 кГц. Феррит в основном используется в качестве материала сердечника.

Справочники для соответствующих ядер содержат информацию о возможной передаваемой мощности для различных ядер.

Первым шагом для расчета высокочастотного трансформатора обычно является выбор соответствующего сердечника с помощью справочника данных, в котором для этой цели есть определенные таблицы. Другой способ выбора подходящего сердечника описан в [1] и [2], где сначала определяется вес ядра или объем ядра в зависимости от передаваемой мощности и частоты переключения.
На втором этапе рассчитывается первичное количество витков, поскольку оно определяет плотность магнитного потока внутри сердечника. Затем рассчитывается диаметр проволоки, который зависит от силы тока в первичной и вторичной катушках.

К началу страницы

Расчет минимального количества витков первичной обмотки:
Рисунок 1: Напряжения и токи трансформатора
Предполагается, что на первичной стороне трансформатора имеется прямоугольное напряжение В 1 .Это вызывает входной ток I 1 , который состоит из вторичного тока с обратным преобразованием I 2 и тока намагничивания I M (см. Иллюстрацию 1). Используется сердечник без воздушного зазора, чтобы сохранить как можно меньший ток намагничивания.

Прямоугольное напряжение на входе трансформатора вызывает намагничивающий ток треугольной формы I M , который почти не зависит от вторичного тока (см. Также эквивалентную схему).Ток намагничивания приблизительно пропорционален магнитному потоку Φ, то есть плотности магнитного потока B . Входное напряжение В 1 определяет магнитный поток в сердечнике трансформатора, соответствующий закону Фарадея В = N · d (Φ) / dt (см. Рисунок 2).

Рисунок 2: Входное напряжение и магнитная индукция
трансформатора
Для трансформатора, показанного справа на схеме выше, применимо следующее:

  • Изменение плотности потока Δ B зависит от частоты f = 1/ T и количества витков N 1 .Чем выше частота и количество витков, тем меньше изменение плотности потока.
Теперь можно рассчитать минимальное количество витков N 1 , чтобы гарантировать, что определенное изменение плотности потока Δ B не будет превышено. Плотность потока насыщения +/- 0,3 Тл (что означает Δ B = 0,6 Тл) не может нормально использоваться для высокочастотных трансформаторов. В двухтактных преобразователях обход петли гистерезиса с каждым тактовым циклом может вызвать неприемлемые потери, т.е.е. тепловыделение. Если дополнительная информация о потерях в сердечнике и тепловом сопротивлении недоступна, Δ B следует ограничить до Δ B = 0,3 … 0,2 Тл с обычными частотами (от 20 кГц до 100 кГц). Дополнительную информацию о выборе Δ B можно найти в [1] и [2].
  • Обычно применяется следующее: чем меньше изменение плотности потока Δ B , тем меньше гистерезисные потери.
Отсюда подходящее количество витков для N 1 результатов:

(Где A min — минимальное поперечное сечение жилы.Это определяет максимальную плотность потока. A min приведено в техпаспорте)

Примечание:
В однотранзисторных прямых преобразователях сердечник намагничивается только в одном направлении, в то время как в двухтактных преобразователях он намагничивается в обоих направлениях. Если сердечник используется до уровня насыщения, максимальное изменение плотности магнитного потока с двухтактным преобразователем может составлять 0,6 Тл и может составлять 0,3 Тл для однотранзисторного прямого преобразователя, если используются обычные ферриты.

К началу страницы

Расчет диаметра проволоки:

Диаметр проволоки зависит от соответствующего среднеквадратичного значения. значение тока катушки. Это можно рассчитать по мощности катушки. Если пренебречь потерями и предположить, что при V in_min максимальный рабочий цикл достигается, из этого следует, что:

  • Для однотранзисторного прямого преобразователя:

  • Для двухтактного преобразователя полного моста:

  • Для двухтактного преобразователя полумоста:

В приведенных выше расчетах током намагничивания можно пренебречь.Плотность тока S выбирается от 2 до 5 А / мм 2 , в зависимости от теплового сопротивления. Сечение провода A , провод и диаметр провода d , провод можно рассчитать следующим образом:

Обычные сердечники сконструированы таким образом, что рассчитанная выше катушка помещается в имеющуюся площадь обмотки. Для первичной и вторичной обмоток требуется равная площадь обмотки.

Примечание:
Для высоких частот и большого диаметра проволоки необходимо учитывать скин-эффект.Рекомендуется использовать медную фольгу или ВЧ-провод для частот> 20 кГц и сечений провода> 1 мм 2 .

К началу страницы

подсказок

  • Не изменять передаточное число N 1 / N 2 .
  • Уменьшение числа витков N 1 вызовет увеличение Δ B и квадратичное увеличение гистерезисных потерь.
  • Ядра, эффективный объем ядра которых V e немного ниже предложенного нами значения, могут быть подходящими, если допускается более высокая температура.Однако результирующую внутреннюю температуру можно правильно определить только в эксперименте.
  • Обратите внимание на то, чтобы не превышать уровни насыщения Δ B при изменении количества витков (Δ B макс. = 0,3 Тл для двухтранзисторного прямого преобразователя и Δ B макс = 0,6 Тл для двухтактный преобразователь).
  • Число витков N 2 можно изменить только на стороне моделирования путем изменения передаточного числа витков N 1 / N 2 .Изменение, которое не позволит достичь требуемого выходного напряжения для В в = В in_min , будет отклонено программой.

% PDF-1.4 % 4278 0 obj> эндобдж xref 4278 478 0000000016 00000 н. 0000013882 00000 п. 0000009856 00000 н. 0000014081 00000 п. 0000014109 00000 п. 0000014157 00000 п. 0000014194 00000 п. 0000014343 00000 п. 0000014426 00000 п. 0000014506 00000 п. 0000014589 00000 п. 0000014672 00000 п. 0000014755 00000 п. 0000014838 00000 п. 0000014921 00000 п. 0000015004 00000 п. 0000015087 00000 п. 0000015170 00000 п. 0000015253 00000 п. 0000015336 00000 п. 0000015419 00000 п. 0000015502 00000 п. 0000015585 00000 п. 0000015668 00000 п. 0000015751 00000 п. 0000015834 00000 п. 0000015918 00000 п. 0000016001 00000 п. 0000016084 00000 п. 0000016167 00000 п. 0000016250 00000 п. 0000016333 00000 п. 0000016416 00000 п. 0000016499 00000 п. 0000016582 00000 п. 0000016665 00000 п. 0000016748 00000 п. 0000016831 00000 п. 0000016914 00000 п. 0000016997 00000 н. 0000017080 00000 п. 0000017163 00000 п. 0000017246 00000 п. 0000017329 00000 п. 0000017412 00000 п. 0000017495 00000 п. 0000017578 00000 п. 0000017661 00000 п. 0000017744 00000 п. 0000017827 00000 н. 0000017910 00000 п. 0000017993 00000 п. 0000018076 00000 п. 0000018159 00000 п. 0000018242 00000 п. 0000018325 00000 п. 0000018408 00000 п. 0000018491 00000 п. 0000018574 00000 п. 0000018657 00000 п. 0000018740 00000 п. 0000018823 00000 п. 0000018906 00000 п. 0000018989 00000 п. 0000019072 00000 п. 0000019155 00000 п. 0000019238 00000 п. 0000019321 00000 п. 0000019404 00000 п. 0000019487 00000 п. 0000019570 00000 п. 0000019653 00000 п. 0000019736 00000 п. 0000019819 00000 п. 0000019902 00000 п. 0000019985 00000 п. 0000020068 00000 н. 0000020151 00000 п. 0000020234 00000 п. 0000020317 00000 п. 0000020400 00000 п. 0000020483 00000 п. 0000020566 00000 п. 0000020650 00000 п. 0000020733 00000 п. 0000020816 00000 п. 0000020899 00000 н. 0000020982 00000 п. 0000021066 00000 п. 0000021149 00000 п. 0000021232 00000 н. 0000021315 00000 п. 0000021398 00000 п. 0000021482 00000 п. 0000021565 00000 п. 0000021648 00000 н. 0000021731 00000 п. 0000021814 00000 п. 0000021898 00000 п. 0000021981 00000 п. 0000022064 00000 п. 0000022147 00000 п. 0000022230 00000 п. 0000022313 00000 п. 0000022396 00000 п. 0000022479 00000 п. 0000022562 00000 н. 0000022645 00000 п. 0000022728 00000 п. 0000022811 00000 п. 0000022894 00000 п. 0000022977 00000 п. 0000023060 00000 п. 0000023143 00000 п. 0000023226 00000 н. 0000023309 00000 п. 0000023392 00000 п. 0000023475 00000 п. 0000023558 00000 п. 0000023641 00000 п. 0000023724 00000 п. 0000023807 00000 п. 0000023890 00000 п. 0000023973 00000 п. 0000024056 00000 п. 0000024139 00000 п. 0000024222 00000 п. 0000024305 00000 п. 0000024388 00000 п. 0000024472 00000 п. 0000024555 00000 п. 0000024638 00000 п. 0000024721 00000 п. 0000024804 00000 п. 0000024887 00000 п. 0000024970 00000 п. 0000025053 00000 п. 0000025136 00000 п. 0000025219 00000 п. 0000025302 00000 п. 0000025385 00000 п. 0000025468 00000 п. 0000025551 00000 п. 0000025634 00000 п. 0000025717 00000 п. 0000025800 00000 н. 0000025884 00000 п. 0000025967 00000 п. 0000026050 00000 п. 0000026133 00000 п. 0000026216 00000 п. 0000026299 00000 н. 0000026382 00000 п. 0000026465 00000 н. 0000026548 00000 п. 0000026631 00000 н. 0000026714 00000 п. 0000026797 00000 п. 0000026880 00000 п. 0000026963 00000 п. 0000027046 00000 п. 0000027129 00000 п. 0000027212 00000 н. 0000027295 00000 п. 0000027378 00000 н. 0000027461 00000 п. 0000027544 00000 п. 0000027627 00000 н. 0000027710 00000 п. 0000027793 00000 п. 0000027876 00000 н. 0000027959 00000 н. 0000028042 00000 п. 0000028125 00000 п. 0000028208 00000 п. 0000028291 00000 п. 0000028373 00000 п. 0000028455 00000 п. 0000028537 00000 п. 0000028619 00000 п. 0000028701 00000 п. 0000028783 00000 п. 0000028865 00000 п. 0000028947 00000 п. 0000029029 00000 н. 0000029112 00000 п. 0000029194 00000 п. 0000029276 00000 н. 0000029358 00000 п. 0000029440 00000 п. 0000029522 00000 п. 0000029604 00000 п. 0000029686 00000 п. 0000029768 00000 п. 0000029850 00000 п. 0000029932 00000 н. 0000030014 00000 п. 0000030096 00000 п. 0000030178 00000 п. 0000030260 00000 п. 0000030342 00000 п. 0000030424 00000 п. 0000030506 00000 п. 0000030588 00000 п. 0000030671 00000 п. 0000030753 00000 п. 0000030835 00000 п. 0000030917 00000 п. 0000030999 00000 н. 0000031081 00000 п. 0000031163 00000 п. 0000031245 00000 п. 0000031327 00000 п. 0000031409 00000 п. 0000031491 00000 п. 0000031573 00000 п. 0000031655 00000 п. 0000031737 00000 п. 0000031819 00000 п. 0000031901 00000 п. 0000031983 00000 п. 0000032065 00000 п. 0000032147 00000 п. 0000032229 00000 п. 0000032311 00000 п. 0000032393 00000 п. 0000032475 00000 п. 0000032557 00000 п. 0000032639 00000 п. 0000032721 00000 п. 0000032803 00000 п. 0000032885 00000 п. 0000032967 00000 п. 0000033050 00000 п. 0000033132 00000 п. 0000033214 00000 п. 0000033296 00000 н. 0000033378 00000 п. 0000033460 00000 п. 0000033542 00000 п. 0000033624 00000 п. 0000033706 00000 п. 0000033788 00000 п. 0000033870 00000 п. 0000033952 00000 п. 0000034034 00000 п. 0000034116 00000 п. 0000034198 00000 п. 0000034280 00000 п. 0000034362 00000 п. 0000034444 00000 п. 0000034526 00000 п. 0000034608 00000 п. 0000034690 00000 н. 0000034772 00000 п. 0000034854 00000 п. 0000034937 00000 п. 0000035019 00000 п. 0000035101 00000 п. 0000035183 00000 п. 0000035265 00000 п. 0000035347 00000 п. 0000035429 00000 п. 0000035511 00000 п. 0000035593 00000 п. 0000035676 00000 п. 0000035758 00000 п. 0000035840 00000 п. 0000035922 00000 п. 0000036004 00000 п. 0000036086 00000 п. 0000036168 00000 п. 0000036250 00000 п. 0000036332 00000 п. 0000036414 00000 п. 0000036496 00000 н. 0000036578 00000 п. 0000036660 00000 п. 0000036742 00000 п. 0000036824 00000 п. 0000036906 00000 п. 0000036988 00000 п. 0000037069 00000 п. 0000037150 00000 п. 0000037232 00000 п. 0000037313 00000 п. 0000037394 00000 п. 0000037474 00000 п. 0000037554 00000 п. 0000037730 00000 п. 0000038488 00000 п. 0000038526 00000 п. 0000038604 00000 п. 0000038851 00000 п. 0000039744 00000 п. 0000040480 00000 п. 0000040737 00000 п. 0000041542 00000 п. 0000041783 00000 п. 0000044454 00000 п. 0000083690 00000 н. 0000083751 00000 п. 0000083872 00000 п. 0000083962 00000 н. 0000084105 00000 п. 0000084268 00000 п. 0000084400 00000 п. 0000084543 00000 п. 0000084650 00000 п. 0000084773 00000 п. 0000084877 00000 п. 0000084981 00000 п. 0000085131 00000 п. 0000085224 00000 п. 0000085317 00000 п. 0000085470 00000 п. 0000085564 00000 п. 0000085657 00000 п. 0000085808 00000 п. 0000085902 00000 п. 0000086009 00000 п. 0000086161 00000 п. 0000086255 00000 п. 0000086348 00000 п. 0000086497 00000 п. 0000086607 00000 п. 0000086700 00000 п. 0000086842 00000 н. 0000087004 00000 п. 0000087097 00000 п. 0000087238 00000 п. 0000087332 00000 п. 0000087424 00000 п. 0000087528 00000 п. 0000087633 00000 п. 0000087737 00000 п. 0000087852 00000 п. 0000087959 00000 п. 0000088057 00000 п. 0000088154 00000 п. 0000088261 00000 п. 0000088370 00000 п. 0000088483 00000 п. 0000088599 00000 н. 0000088704 00000 п. 0000088857 00000 п. 0000088963 00000 п. 0000089065 00000 н. 0000089233 00000 п. 0000089339 00000 п. 0000089434 00000 п. 0000089544 00000 п. 0000089666 00000 п. 0000089770 00000 п. 0000089891 00000 п. 00000

00000 п. 00000
00000 п. 00000 00000 п. 00000 00000 п. 00000
  • 00000 н. 0000090693 00000 п. 0000090837 00000 п. 0000090944 00000 п. 0000091091 00000 п. 0000091186 00000 п. 0000091286 00000 п. 0000091430 00000 п. 0000091600 00000 н. 0000091700 00000 п. 0000091843 00000 п. 0000091939 00000 п. 0000092054 00000 п. 0000092170 00000 п. 0000092332 00000 п. 0000092466 00000 п. 0000092600 00000 п. 0000092716 00000 п. 0000092822 00000 п. 0000092962 00000 н. 0000093065 00000 п. 0000093165 00000 п. 0000093319 00000 п. 0000093428 00000 п. 0000093528 00000 п. 0000093644 00000 п. 0000093745 00000 п. 0000093856 00000 п. 0000093981 00000 п. 0000094138 00000 п. 0000094242 00000 п. 0000094342 00000 п. 0000094495 00000 п. 0000094591 00000 п. 0000094692 00000 п. 0000094841 00000 п. 0000094943 00000 п. 0000095049 00000 п. 0000095174 00000 п. 0000095301 00000 п. 0000095424 00000 п. 0000095544 00000 п. 0000095715 00000 п. 0000095824 00000 п. 0000095914 00000 п. 0000096059 00000 п. 0000096160 00000 п. 0000096254 00000 п. 0000096404 00000 п. 0000096503 00000 п. 0000096597 00000 п. 0000096704 00000 п. 0000096816 00000 п. 0000096935 00000 п. 0000097049 00000 п. 0000097169 00000 п. 0000097285 00000 п. 0000097420 00000 н. 0000097563 00000 п. 0000097661 00000 п. 0000097776 00000 п. 0000097935 00000 п. 0000098037 00000 п. 0000098151 00000 п. 0000098301 00000 п. 0000098403 00000 п. 0000098505 00000 п. 0000098662 00000 п. 0000098764 00000 п. 0000098865 00000 п. 0000098984 00000 п. 0000099114 00000 п. 0000099251 00000 н. 0000099375 00000 п. 0000099491 00000 п. 0000099619 00000 н. 0000099734 00000 п. 0000099827 00000 н. 0000099943 00000 н. 0000100054 00000 н. 0000100161 00000 н. 0000100278 00000 н.
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *