Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Рабочая частота вращающихся трансформаторов обычно составляет от 400 Гц до 4 кГц. К типичным вращающимся трансформаторам можно отнести компонент марки ВТ-2А, представляющий собой контактную двухполюсную машину из четырех обмоток. Вращающиеся трансформаторы в источниках питания применяют исключительно редко. 2.6.1.
Низкочастотные линейные трансформаторы Линейный трансформатор представляет собой изделие из магнитопровода, на котором расположено не менее двух обмоток. Изоляция проводов выдерживает напряжение примерно до нескольких сот вольт, в зависимости от марки и технологии изготовления. Такое напряжение может быть ниже требуемого техническим заданием и нормами техники безопасности, поэтому для увеличения электрической прочности вводят дополнительную изоляцию. Между магнитопроводом и обмотками должен быть проложен слой изоляции. При использовании броневых, стержневых и магнитопроводов некоторых других конструкций обмотки располагают на каркасе из диэлекгрического материала, который называют гильзой, а гильзу с уложенными обмотками насаживают на керн магнитопровода.
После этого трансформатор окончательно собирают, скрепляя половинки магнитопровода вместе путем стягивания специальной обоймой, кронштейном илн склеивания друг с другом. При использовании тороидального, или говоря иначе, кольцевого магнитопровода на магнитопровод наматывают ленту из изоляционного материала или покрывают магнитопровод диэлектрическим компаундом, после чего прямо на магнитопровод укладывают провода обмоток. Между обмотками с целью повышения пробивного напряжения прокладывают слой изоляции, называемый межобматочным.
К обмотке может бьггь приложено большее напряжение, чем выдерживают изоляции двух механически соприкасающихся проводников. Для того чтобы не произошло пробоя, между каждым слоем обмотки прикладывают изоляцию, называемую межслоееой. Особенность низкочастотных линейных трансформаторов — большое число витков в обмотках, которое может составлять не одну тысячу, а следовательно, присутствует значительный расход обмоточного провода. Коэффициент заполнения окна магнитопровода медью обычно высок, и в редких случаях может достигать 0,8. Магнитопроводы рассматриваемых компонентов изготавливают обычно из трансформаторного железа, холоднокатаной или горячекатаной стали или пермаллоя. 62 Компоненты источников питания Основные параметры: ° амплитуда номинального переменного напряжения, приложенного к первичной обмотке, н возможное ее отклонение в сторону увеличения и уменьшения, В; ° амплитуда номинального переменного напряжения на вторичных обмотках, В; ° номинальные токи через вторичные обмотки, А; ° полный максимальный ток через первичную обмотку, А; ° номинальная частота, Гц; ° число витков первичной обмотки и вторичных обмоток; индуктивности первичной и вторичных обмоток, Гн; ° коэффициент трансформации, равный отношению переменного напряжения вторичной обмотки к напряжению первичной обмотки, или числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки; ° КПД трансформатора и пр.
Достоинства: ° простота реализации; ° низкочастотный спектр излучения паводок в окружающее пространство; ° большая тепловая инерция, т.е. при коротком замыкании в нагрузке или иной перегрузке пройдет довольно длительное время, прежде чем трансформатор выйдет из строя. Следовательно, несложно реализовать систему защиты. Допустим, может быть достаточно плавкого предохранителя.
Недостатки: большие масса и габариты, необходимость затратить много дорогой меди. К недостаткам можно также отнести гул с частотой преобразования, незначительный при правильной сборке трансформатора. 2.5.2. Расчет низкочастотных линейных трансформаторов малой мощности Методики расчетов маломощных линейных трансформаторов низкой частоты и формулы для вычислений даны во многих изданиях, например, в книгах [18, с. 42— 51], [21, с. 180-! 82], [43, с. 27 — 30], [56, с. 66 — 72], [103, с. 26 — 31] и некоторых других.
Рассмотрим пример упрощенного расчета параметров низкочастотного двухобмоточного трансформатора малой мощности, используемого в простейшем линейном источнике питания, который отличается низкой стоимостью при невысоких технических характеристиках. Выпишем исходные данные: ° []перв — синусоидальное напряжение сети переменного тока, приложенное к первичной обмотке трансформатора, В; ° Вампл — амплитуда индукции в магнитопроводе трансформатора, Тл; ° à — частота переменного тока, Гц; ° соз у — коэффициент мощности; ° Кс — коэффициент заполнения поперечного сечения сердечника материалом магнитопровода; ° 'кпт — коэффициент заполнения окна магнитопровода обмотками; ° Кф — коэффициент формы напряжения питающей сети; 24.
трансформаторы 63 ° Он — напряжение на вторичной обмотке трансформатора, В; ° 1н — ток, протекающий через нагрузку трансформатора, А. Вычислим мощность Рн, которую потребляет нагрузка от единственной вторичной обмотки линейного трансформатора [43, с. 27], В А: Рн = 1н . 1) н. Оценим КПД (т1) трансформатора по следующей эмпирической формуле, выведенной автором книги: 9,95 т) =0,99 0,175 ехр[1,3 1оа(т)) (' Рн где г" — частота питающей сети, выраженная в Гц. Оценим плотность тока 3 в обмотках трансформатора по эмпирической зависимости от мощности нагрузки, выведенную автором этой книги (выражена в А/мм ): 3 = 4+ 6,4559378 ехр( — 0,073241 Рн).
Найдем конструктивный параметр магнитопровода (Бо Яс) трансформатора [43, с. 27], [92, с. 91], ем~: Рн 10 2 1+ т) $о Зев 4 г.з Вампл )сс 1ап.Еф т1 где Зс — площадь сечения, см; г, Яо — площадь окна магнитопровода, см; т, Вампл — амплитуда индукции в сердечнике трансформатора, Тл; !сс — коэффициент заполнения сечения сердечника материалом ферромагнетика; Ьп — коэффициент заполнения окна магнитопровода обмотками; Еф — коэффициент формы напряжения питающей сети, равный 1 при прямоугольной форме напряжения, или 1,1 для напряжения синусоидальной формы. Рассчитаем число витков в первичной обмотке %перв трансформатора и округ- лим его в большую сторону [56, с.
70], [103, с. 20]: %перв = 10 Бперв / (4 . Вампл . Бс . Г. 1сс . Ьп 1сф). Аналогично, найдем число витков вторичной обмотки %втор трансформатора [103, с. 20]: %втор = 1О ()н / (4 Вампл Зс г" 1сс Ьп 1сф). Вычислим активный ток 1г, протекающий через первичную обмотку трансфор- матора, обусловленный потерями в ферромагнетике [43, с.
28], А: 1г = Руд М / 1)перв, где М вЂ” масса магнитопровода, кг; Руд — удельная мощность потерь в магнитопроводе, Вт/кг. Рассчитаем ток через первичную обмотку, вызванный намагничиванием сер- дечника [43, с. 28], [92, с. 98], А: 1подм = (В т! 1.з 0,8 / (%перв /2)) + (Н 1.ср / %перв), где  — индукция в точке перегиба кривой гистерезиса, Тл; 64 Компоненты иоточниноа питания т! — число немагнитных зазоров на пути прохождения магнитного потока в сердечнике (для трансформаторов со стержневыми и броневыми магнитопроводами т1 = 2); [.з — длина немагнитного зазора в магнитопроводе, см; Н вЂ” напряженность поля в точке загиба кривой гистерезиса при приближении ее к области насыщения [92, с.
98, 108); 1.ср — усредненная длина витка провода, м; 'тт'перв — число витков первичной обмотки, требуемое для создания заданной индукции в магнитопроводе. Определим ток первичной обмотки, вызванный потреблением электроэнергии нагрузкой [43, с. 28], А: Рн 1перв = Бперв созтр Вычислим полный ток !перв.макс, потребляемый трансформатором от питающей сети [43, с.
28), А: 1перв.макс = Рассчитаем сечение провода в первичной Яп и вторичной бв обмотках трансформатора [56, с. 71], [103, с. 29], мм': Зп = !перв.макс I 3; ба=!н/3. 2.6.3. Высокочастотные импульсные трансформаторы Импульсные трансформаторы используют обычно совместно с преобразователями с целью согласования напряжений, инвертирования фазы импульсов, измерения параметров сигнала или для осуществления гальванической развязки цепей друг от друга [54, с.
17]. Особенность высокочастотных импульсных трансформаторов для сетевых преобразователей заключается в импульсном характере тока, протекающего через обмотки и небольшом числе витков в обмотках. Коэффициент заполнения окна магнитопровода высокочастотного импульсного трансформатора медью обмоток обычно мал, и зачастую составляет 0,15..0,25 [245, с. 11! ].
Это обусловлено тем, что обмотки содержат мало витков, а между обмотками необходимо прокладывать значительный объем изоляции, в связи с обычно довольно высокими межобмоточными и межслойными напряжениями [132, с. 25]. Высокочастотные импульсные трансформаторы зачастую содержат магнитопроводы из ферритов или аморфных сплавов. Основные параметры импульсных трансформаторов — те же, что и у линейные трансформаторов, но присутствует и ряд дополнительных параметров: ° индуктивность рассеяния, мкГн; ° паразитная емкость первичной обмотки, вторичных обмоток и проходная ем- кость, пФ; ° резонансная частота трансформатора, МГц; ° сопротивления или проводимости обмоток, соответственно, Ом или См; ° температура перегрева, 'С; аа.
трансформаторы 65 ° номинальная частота (для ИИП с фиксированной частотой преобразования) или номинальный диапазон частот (для преобразователей источников питания с ЧИ-регулированием). Достоинство: малый расход меди, небольшие масса и габариты, Недостатки: низкая тепловая инерция и очень быстрое насыщение магнитопровода при перегрузке, не превышающее миллисекунд, что не позволяет обойтись плавким предохранителем для организации защиты. Необходима быстродействующая электронная система защиты, состоящая как минимум из нескольких компонентов.
Велик высокочастотный спектр излучений в окружающее пространство, который сложно подавить до заданного уровня. Избавиться от излучений иногда непросто даже при использовании экранов. В экранах должны быть предусмотрены вентиляционные отверстия, через которые, при ошибках конструктором в расчетах, может проникать незначительная часть вредных излучений. 2.5.4. Расчет высокочастотных импульсных трансформаторов Расчет импульсного трансформатора однотактного преобразователя можно выполнить согласно алгоритму из книги [245, с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
