Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 17
Текст из файла (страница 17)
При определенной длине немагнитного зазора, называемой оптимальной, эквивалентная магнитная проницаемость может стать незначительно меньше, чем до введения зазора. Для более глубокого понимания вопроса можно прочитать страницы 70 — 75 книги [191]. Немагнитные зазоры позволяют уменьшить многие виды нестабильностей, например: нестабильность магнитной проницаемости. Следует сказать, что только при введении немагнитного зазора можно создать эталонную катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником, однако при этом величина зазора не должна быть меньше нескольких миллиметров. Если материалом зазора выступает текстолит, гетинакс, слюда и некоторые другие распространенные материалы, и величина зазора невелика и составляет примерно 0,05..0,8 мм, то при изменении температуры и некоторых иных факторов величина зазора будет флюктуировать, и стабильность магнитных параметров может быть хуже, чем до введения зазора. При этом следует учесть, что коэффициент линейного расширения ферритов составляет примерно от 5.
10 ~ 1/граддо!О !О 1/град. В магнитопроводы импульсных трансформаторов мощных однотактных преобразователей обычно вводят немагнитные зазоры величиной обычно 0,5..4 мм. Столь существенные немагнитные промежутки снижают магнитную проницаемость сердечника и приводят к большому потребляемому току при минимальной мощности нагрузки. При этом ток холостого хода может достигать нескольких ампер в ИИП мощностью примерно в 10 кВт. Столь большой потребляемый ток при минимальной мощности нагрузки приводит к бесполезному разогреву компонентов и снижению КПД. Уменьшить этот ток можно, применив более узкий немагнитный зазор, однако в этом случае магнитопровод трансформатора может войти в насыщение при максимальной мощности нагрузки. Для того чтобы ток холостого хода мощного преобразователя был относительно мал, как у однотактных преобразователей средней мощности, и чтобы преобразователь мог надежно функционировать при максимальной выходной мощности, применяют немагнитные зазоры специальной формы.
Немагнитный зазор образуют тонкой прокладкой диэлектрического материала в доли миллиметра. Плоские поверхности половинок магнитопровода стачивают под углом, чтобы они прилегали с противоположных сторон к диэлектрической прокладке не всей плоскостью, а лишь участком небольшой протяженности.
2.4, дроссели 59 При минимальной мощности нагрузки такой зазор выполняет свои функции аналогично зазору в трансформаторе однотактного преобразователя средней мощности. Однако, если нагрузку увеличивать, ферромагнетик наиболее близкой к не- магнитному зазору области магнитопровода начнет входить в насыщение. При насыщении магнитная проницаемость феррита резко снижается, и вошедшая в насыщение область магнитопровода ведет себя, как немагнитный зазор. Чем больше будет нагрузка, тем шире становится эквивалентный зазор, благодаря чему при максимальной выходной мощности не возникает насыщение всех участков рассмотренного импульсного трансформатора однотактного преобразователя. К недостатку описанного способа можно отнести необходимость механической обработки магнитопровода, что затрудняет серийное изготовление.
2.4.3. Дроссели переменного тока Дроссели переменного тока используют с целью создания индуктивного сопротивления протеканию переменного тока, т.е. основным параметром дросселя переменного тока является индуктивность. Магнитный поток, протекающий через сечение магнитопровода, обусловлен током через обмотку дросселя и приложенным к ней напряжением. В магнитопроводы дросселей переменного тока, как и сглаживающих дросселей, вводят немагнитные зазоры. Кривая намагничивания дросселя с зазором значительно сильнее напоминает прямую линию, чем при отсутствии зазора.
К дросселям переменного тока относят дроссели колебательных систем резонансных и квазирезонансных источников питания, о которых пойдет речь в следующих разделах книги. 2.4.4. Магнитные усилители Магнитные усилители представляют собой особые дроссели, которые изменяют индуктивное сопротивление исполнительной обмотки при создании подмагничивания управляющей обмоткой. Управляющая обмотка, по сравнению с исполнительной, потребляет незначительную мощность, именно этим обусловлено название магнитного усилителя. От того, каким будет подмагничивание, зависит величина насыщения магнитопровода, а, следовательно, — и индуктивное сопротивление обмоток.
Подмагничивание осуществляют постоянным током. Таким образом, сердечники магнитных усилителей функционируют с заходом в область насыщения, а сами магнитные усилители представляют собой нелинейные компоненты, которые можно использовать в стабилизаторах. В сердечники магнитных усилителей немагнитные зазоры не вводят. С целью снижения влияния напряжения мошной обмотки на управляющую обмотку конструкцию магнитного усилителя выполняют следующим образом. На центральном керне Ш-образного магнитопровода размещают обмотку управления, а мощную обмотку образуют из двух полуобмоток, которые соединяют встречно и располагают на двух боковых кернах магнитопровода. Управляющая обмотка может состоять из нескольких тысяч витков провода.
Таким образом, она содержит значительно большее число витков, чем исполнительная обмотка. Обмотка управления и мощная исполнительная обмотка могут быть гальванически изолированы друг от друга. В качестве материала магнитопровода мощного магнитного усилителя может быть использована трансформаторная сталь. Для менее мощного магнитного усилителя рекомендован пермаллой. Коэффициент усиления компонента с магнитопрово- 60 Компоненты источников питанию дом из пермаллоя достигает 1О 000, а с трансформаторной сталью, соответственно, — 1 000.
К достоинствам магнитных усилителей относят отсутствие механически вращающихся узлов, высокую надежность и долговечность, высокий КПД, возможность пропускания через исполнительную обмотку очень больших токов в сотни и даже тысячи ампер, К недостаткам магнитных усилителей относят повышенные массу и габариты, ухудшение параметров магнитопровода со временем, а значит— изменение рабочих режимов. Магнитные усилители используют для изменения выходного напряжения выпрямителей, подобно тиристорным регуляторам. Автору известен случай применения магнитных усилителей в инверторном сварочном аппарате.
В том устройстве не было мощных ключевых транзисторов, а стояли магнитные усилители в цепях импульсного тока. Магнитные усилители внедрены в отдельные низкочастотные устройства автоматики и регулирования, в том числе — и в некоторые источники питания. 2.5. Трансформаторы Трансформатором называют обычно статическое устройство, которое способно преобразовывать посредством электромагнитного поля одно переменное напряжение в другое переменное напряжение или одну систему напряжений в другую систему напряжений.
Обмотка, к которой прикладывают колебание, называют первичной, а обмотки, с которых снимают колебания, — вторичньиии. Различные трансформаторы способны функционировать в диапазоне частот от нескольких герц до гигагерц. Трансформатор обычно представляет собой сборочную единицу из магнитопровода, на который намотаны обмотки.
Некоторые высокочастотные трансформаторы, работающие на частотах от десятков мегагерц и выше, не имеют магнитопровода, а пьезокерамические трансформаторы не имеют ни магнитопровода, ни обмоток. Разработаны опытные образцы специальных трансформаторов, например: трансформатор, помещенный в стеклянный баллон с вакуумом, параметры магнитопровода которого изменяют при бомбардировке электронным потоком. В результате от напряжения на управляющем электроде зависит интенсивность электронного потока, благодаря чему напряжения на вторичных обмотках можно плавно регулировать, не используя отводы или делители напряжения.
Трансформаторы классифицируют по следующим признакам: ° по мощности — маломощные, средней мощности и мощные; ° по функциональному назначению — гальванически развязывающие, силовые, сварочные и пр.; ° по числу фаз — однофазные, трехфазные, шестифазные, двенадцатифазные [21, с. 81; ° по виду исполнения — герметичные, залитые компаундом и пр.; ° по частотному диапазону — низкочастотные, в том числе работающие на промышленных частотах 50 Гц или 60 Гц; среднечастотные (от 400 Гц) и высокочастотные; ° по величине напряжения на обмотках — понижающие и повышающие; ° по типу межобмоточной связи — автотрансформаторы, в которых обмотки имеют между собой и электрическую, и магнитную связь; и трансформаторы 2.о. Трансформаторы 61 сугубо с магнитной связью между обмотками 1т.е. обмотки гальванически изолированы друг от друга).
Обычно трансформаторы не содержат подвижных частей, т.е. представляют собой статические устройства, однако существуют вращающиеся трансформаторы. Вращающимся трансформатором называют угломерное устройство, которое служит для преобразования собственно угла или функций угла поворота ротора в напряжение. Под функцией будем понимать синус нли косинус угла. Вращающиеся трансформаторы могут быть линейными, синусно-косинусными, масштабными, а также — фазоврашателями, преобразователями координат, передатчиками и приемниками углов, т.е. выполнять функции сельсинов. Вращающиеся трансформаторы широко используют в следящих и угломерных системах бортовой авиационной автоматики и робототехники, в бытовых видеомагнитофонах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
