Трансформаторы
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. Трансформаторы.
Трансформаторы питания.
Классификация и система обозначения.
Трансформаторами называются элементы РЭА, предназначенные для получения различных по амплитуде и мощности переменных напряжений. В бытовой и радиолюбительской РЭА наибольшее распространение получили малогабаритные трансформаторы малой мощности, с выходной мощностью до 4 кВт.
Малогабаритные трансформаторы (МТ) классифицируются по различным признакам:
1. По функциональному признаку МТ подразделяются на трансформаторы питания (силовые), согласующие и импульсные.
2. По рабочей частоте:
а.) пониженной частоты (ниже 500 Гц),
б.) промышленной частоты (50 Гц),
Рекомендуемые материалы
в.) повышенной промышленной частоты (400, 1000 Гц),
г.) повышенной частоты (до 10000 Гц),
д.) высокой частоты (свыше 10000Гц).
По электрическому напряжению МТ можно разделить на низковольтные (у которых напряжение любой обмотки не превышает 1000 В) и высоковольтные, у которых напряжение любой обмотки превышает 1000В.
По количеству обмоток МТ делят на однообмоточные, двухобмоточные и многообмоточные.
Однообмоточный трансформатор называют автотрансформатором. Гальванической развязки между входной и выходной цепью у него нет.
Двухобмоточный трансформатор имеет одну первичную и одну вторичную обмотки.
У многообмоточных трансформаторов несколько вторичных обмоток.
По виду используемого магнитного сердечника различают трансформаторы с пластинчатым, ленточным и прессованным сердечниками.
Пластинчатый сердечник представляет собой набор штампованных (до 0,65 мм) одинаковых пластин.
Ленточный с толщиной ленты
до 0,1 мм – витую конструкцию.
Прессованный сердечник получают путем прессовки магнитных порошков.
 |
В последнее время наибольшее распространение получили ленточные и прессованные сердечники, позволяющие эффективнее использовать свойства магнитных материалов.
Ленточные сердечники – имеют меньшие потери, следовательно, позволяют получить больший коэффициент полезного действия трансформатора.
Прессованные сердечники – дешевле пластинчатых и ленточных, но в то же время они имеют свои недостатки: значительную зависимость индукции от температуры, пропитки и заливки обмоток, подверженность механическим воздействиям. Прессованные сердечники применяются на относительно высоких частотах (более 10 кГц).
По конструктивному исполнению трансформаторы подразделяются на броневые, стержневые и тороидальные (кольцевые).
Магнитопровод броневого трансформатора выполняется либо из Ш-образных пластин, либо из двух ленточных колец. Все обмотки располагаются на среднем стержне.
Сердечники броневого трансформатора из штампованных пластин и ленточных колец.
Рисунок 3.2.
 |
Достоинствами этих трансформаторов являются: наличие одной катушки, более высокое заполнение окна магнитопровода, частичная защита катушки от механических повреждений.
Магнитопровод стержневого сердечника выполнен либо из Т-образных пластин, либо из одного ленточного кольца.
Магнитопровод стержневого сердечника из штампованных пластин и из двух половин ленточного кольца.
Рисунок 3.3.
В этих трансформаторах катушки располагаются на обоих стержнях. При этом на каждом стержне помещается половина витков первичной и половина витков вторичной обмоток. Они соединяются между собой последовательно так, чтобы намагничивающие силы этих полуобмоток совпадали по направлению. Стержневые трансформаторы наименее чувствительны к внешним магнитным полям. Недостатком их является наличие двух катушек.
Для надевания катушек на магнитопровода броневых и стержневых сердечников последние делают разборными. Сборка магнитопроводов для трансформаторов осуществляется таким образом, чтобы магнитная цепь была замкнута (отсутствовал магнитный зазор).
В системе обозначения трансформаторов различного назначения имеется только один общий элемент – это буква Т – трансформатор. Остальные элементы обозначаются сугубо специфически. Система обозначения трансформаторов питания включает следующие элементы:
Первый – буква Т – трансформатор
Второй – буква или две буквы, указывает назначение трансформатора (А – трансформатор питания анодных цепей; Н – накальных цепей; АН – анодно-накальных цепей; ПП – для питания устройств на полупроводниках; С – силовой для питания бытовой аппаратуры);
Третий – число, обозначает порядковый номер разработки;
Четвертый – число, обозначает номинальное напряжение питания;
Пятый – число, обозначает рабочую частоту;
Шестой – буква или сочетание букв, обозначает вид исполнения (буква В – всеклиматического исполнения, ТС – сухие тропики, ТВ – влажные тропики, УХЛ – для районов, с умеренным или холодным климатом.
Пример: ТА5-127/220-50-В – обозначает трансформатор для питания анодных №5; на номинальное напряжение 127 и220 В; частота 50 Гц; всеклиматического исполнения.
Система обозначения входных согласующих трансформаторов включает следующие элементы:
1. Буква Т,
2. Сочетание букв: ВТ – входной для транзисторных устройств,
3. Число, указывающее порядковый номер разработки.
Пример: ТВТ-1 – обозначает входной согласующий трансформатор для согласования устройств на транзисторах, номер разработки 1.
Межкаскадные согласующие трансформаторы обозначаются следующим образом:
1. Буква Т,
2. Буква М и число, или только число; М – для обозначения трансформаторов с мощностью до 10 мА*В (миниатюрные), число после М – у миниатюрных трансформаторов указывает мощность мА*В.
Число после буквы Т у других трансформаторов указывает мощность в В*А.
3. Элемент обозначения межкаскадных согласующих трансформаторов – число, обозначающее порядковый номер разработки.
Пример: ТМ 10-50 – миниатюрный межкаскадный согласующий трансформатор мощностью 10 мА*В, порядковый номер разработки 50;
Т 25-10 – межкаскадный согласующий трансформатор, мощностью 25 В*А, порядковый номер разработки 10.
Система обозначения выходных согласующих трансформаторов имеет:
1. Буква Т,
2. Сочетание букв ОТ (оконечный для транзисторных устройств),
3. Число, обозначающее порядковый номер разработки.
Пример: ТОТ-1 – выходной согласующий трансформатор для транзисторных устройств, порядковый номер разработки 1.
Для импульсных малогабаритных трансформаторов существует следующая система обозначения:
1. Буква Т,
2. Буква И или ИМ; буква И – импульсный – используется для обозначения трансформаторов на длительность импульсов от 5 мкс до 100 мкс,
3. Число, обозначающее порядковый номер разработки,
Пример: ТН-6 – трансформатор импульсный на длительность импульсов 5¸100 мкс, порядковый номер разработки 6,
ТИМ-5 – трансформатор импульсный на длительность импульсов 0,02¸100мкс, порядковый номер 5.
Основные параметры трансформаторов.
В соответствии с ГОСТ 18685-73 «Трансформаторы тока и напряжения. Термины и определения», а также ГОСТ 20938-75 «Трансформаторы малой мощности. Термины и определения», ГОСТ 175596-72 «Трансформаторы согласования низкочастотные до 25 ВА. Основные параметры», основными параметрами являются:
Для трансформаторов питания:
1. Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора V1,
2. Номинальный ток обмотки трансформатора I1,
3. Напряжение вторичной обмотки трансформатора V2,
4. Ток вторичной обмотки трансформатора I2,
5. Напряжение холостого хода трансформатора V0 – напряжение на любой разомкнутой вторичной обмотке при номинальной частоте и напряжении на первичной обмотке.
6. Номинальная мощность трансформатора Рн – сумма мощностей вторичных обмоток.
7. Коэффициент трансформации n—отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток при холостом ходе.
8. Частота питающей сети.
На согласующие трансформаторы вводятся дополнительные параметры:
1. Полоса воспроизводимых частот DF,
2. Входное Rвх и выходное Rвых сопротивление,
3. Индуктивность первичной обмотки L1,
4. Сопротивления обмоток постоянному току,
5. Коэффициент нелинейных искажений на граничных частотах полосы пропускания Кг
На согласующие трансформаторы, используемые в качестве выходных, дополнительно указывается коэффициент полезного действия h (эта):
, где
Рн – мощность, выделяемая на нагрузке, Рподв – подводимая мощность к трансформатору от источника сигнала.
Ориентировочные средние значения h, обычно выбираемые при проектировании трансформаторов, указаны в таблице 3.1.
Ориентировочные средние значения КПД трансформаторов.
Таблица 3.1.
| Рн, ВА | до 0,5 | 0,5¸1,5 | 1,5¸4 | 4¸10 | 10¸100 | 100¸1000 | более 1000 |
| h | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,9¸0,95 | 0,95¸0,98 |
Информация в лекции "8. Художественные завоевания и открытия русского классицизма" поможет Вам.
Для импульсных трансформаторов основными параметрами являются:
1. Длительность импульса tн,
2. Амплитуда импульса на первичной обмотке V1,
3. Частота следования импульса F,
4. Длительность фронта выходного импульса tф и др.
Кроме электрических параметров, трансформаторы характеризуются рядом эксплуатационных и других параметров. В частности, указываются габаритные размеры, масса, температура окружающей среды, требования к влагоустойчивости, линейные и ударные нагрузки, срок службы и др.
