Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 22
Текст из файла (страница 22)
пояс Роговского 77 или 60 Гц), то магнитопровод выполняют из трансформаторного железа или стали, и он имеет те же габариты, что и обычный силовой линейный трансформатор. Если же частота питающей сети составляет десятки килогерц, что имеет место после основного импульсного преобразователя, питающего многочисленные нагрузки и вспомогательные преобразователи, то малогабаритный и легкий употранс может выполнять функции локального стабилизатора напряжения с высокой перегрузочной способностью. Рассмотрим принцип действия простейшего однофазного употранса. При включении системы через конденсатор протекает нарастающий ток по первичной обмотке употранса, вводя О-образный магнитопровод, на котором расположены первичная и вторичная обмотки, в состояние насыщения.
Конденсатор при этом заряжается. После того как конденсатор зарядился, ток через первичную обмотку престает течь, и рабочая индукция в магнитопроводе уменьшается относительно индукции насыщения. Насыщение ферромагнетика прекращается. После перемены полярности напряжения питающей сети ее напряжение складывается с напряжением на обкладках конденсатора и прикладывается к первичной обмотке употранса [84, с. 331, что приводит к насыщению ферромагнегика. Конденсатор разряжается, после чего начинает перезаряжаться и процесс повторяется. При подаче энергии на управляющую обмотку, расположенную на ином Ц-образном магннтопроводе, который повернут на 90' относительно соседнего, снижается скорость изменения потока в ферромагнетике соседнего магнитопровода.
А на керне соседнего сердечника расположены первичная и вторичная обмотки, и в результате уменьшается напряжение на вторичной обмотке [84, с. 33]. При уменьшении постоянного выходного напряжения система регулирования уменьшает подмагничивание сердечника, а выходное напряжение возрастает, чем достигается стабилизация. Основной недостаток употрансов заключается в технической сложности реализации и настройки. Цель настройки состоит в подборе такого режима работы, при котором колебания не будут срываться.
Другой недостаток заключается в том, что при коротком замыкании в нагрузке магнитопровод входит в глубокое насыщение, и значительна мощность, потребляемая от питающей сети [84, с. 33). Более подробную информацию об употрансах, а также о других специальных трансформаторах, можно найти в книге [841.
2.6. Пояс Роговского Пояс Роговского — это моточное изделие, предназначенное для бесконтактного измерения скорости изменения магнитного потока. Название компонент получил в честь немецкого ученого-физика Вальтера Роговского (%айег Ко8очкзхг), Пояс Роговского используют для нахождения величины переменного тока или пульсации постоянного тока [! 49). Конструктивно он представляет собой соленоид, обычно лишенный магнитопровода, к выводам которого подключен постоянный резистор, играющий роль нагрузки. Форма пояса Роговского может быть произвольной. Например, известен вариант, выполненный планарным способом на печатной плате. Простейший пояс Роговского представляет собой пустотелую катушку тороидальный формы из большого количества витков тонкого провода, намотанного перпендикулярно оси пояса с постоянным шагом в одном направлении, причем вывод обмотки возвращают обратным витком по периметру катушки назад, к началу.
Последнее делают для минимизации паразитной индуктивности, благодаря компенса- 78 Компоненты источников питания ции магнитных полей [149]. Выполненная рассмотренным способом обмотка пояса Роговского обладает низкой паразитной емкостью. Для удобства укладки провода обмотку располагают на диэлектрическом каркасе, который выполнен из материала с магнитной проницаемостью примерно в единицу.
Это необходимо для обеспечения линейной зависимости магнитного потока от напряженности поля [149]. Первичная обмотка пронизывает насквозь пояс Роговского и при этом образует единственный виток, однако в некоторых автогенераторных ИИП с насыщающимся трансформатором используют пояс Роговского для контроля и ограничения тока стоков или коллекторов переключательных транзисторов, для чего обмотку пояса располагают ортогонально остальным обмоткам [84, с.
25]. В таком случае магнитопровод пояса Роговского состоит из ферромагнитного материала. Для удобства крепления отдельные пояса Роговского выполняют в виде гибкого соленоида, которым оборачивают сильноточную шину, а затем фиксируют. При протекании переменного тока через силовую шину на вторичной обмотке вырабатывается сигнал, пропорциональный не измеряемому току, а производной тока по времени с]1/й [149]. Для получения искомого напряжения необходимо выполнить интегрирование, что просто реализовать пропусканием сигнала через пассивный фильтр нижних частот или фильтр на операционном усилителе, включенном как интегратор. Другим распространенным способом является самоинтегрирование на сумме внутреннего сопротивления пояса Роговского и сопротивления нагрузки, а также — на индуктивности обмотки соленоида, однако точность в этом случае оказывается более низкой, чем в рассмотренном выше случае.
Амплитуда напряжения на вторичной обмотке пояса Роговского мала, что приводит к низкой помехозащишенности компонента. Окружающие обмотку переменные магнитные поля приводят к искажению результатов измерения, а постоянные магнитные поля вредного влияния не оказывают. Чтобы защитить пояс Роговского от переменных магнитных полей, его помещают в заземленный электромагнитный экран, а выводы обмотки исполняют экранированным сигнальным проводом. Пояс Роговского без ферромагнитного сердечника способен выполнять свои функции на высокой частоте, допускает при использовании специальной изоляции гальваническую развязку до !00 кВ и более при величине измеряемых токов примерно от 50 А до 500 кА и даже больше.
Работа в таких режимах возможна благодаря отсутствию ферромагнитного сердечника, который неизбежно вошел бы в насыщение. Это обстоятельство определяет область использования в сварочных аппаратах, электролизерах, фильтрах очитки газов, печах индукционного нагрева и других силовых установках. Меньшие токи поясом Роговского измерить возможно, но значение погрешности будет более существенным, поэтому в преобразователях малой и средней мощностей применяют датчики Холла, низкоомные резисторы, трансформаторы тока, параметрические трансформаторы и другие компоненты. 2.6.1.
Расчет пассивной интегрирующей цепи для пояса РОГОВСКОГО Пусть требуется вычислить значение тока через силовую шину и найти напряжение после интегратора на выходе Г-образной интегрирующей ВС-цепи, зная число витков обмотки и данные диэлектрического каркаса или магнитопровода. Полагаем, что частота невысока и паразитной емкостью обмотки можно пренебречь ввиду ее незначительного влияния на работу устройства. 2.7.
Транзисторы 79 Найдем ток через вторичную обмотку пояса Роговского: Е(г) г+К где Е(г) — величина напряжения ЭДС, вырабатываемого на вторичной обмотке, В; г — внутреннее сопротивление обмотки пояса Роговского, Ом; К вЂ” сопротивление постоянного резистора КС-цепи, Ом. Вычислим напряжение на конденсаторе, что входит в КС-цепь, по следующей формуле: 1)с(г) = — ) 1(г)цг =— 1 Е '10(г) С % С.(г+К) 0 где С вЂ” емкость конденсатора, Ф; 1. — индуктивность обмотки пояса Роговского, Гн; 1о(г) — подлежащий измерению ток, протекающий через силовую шину, представляющую собой первичную обмотку датчика, А; % — число витков в обмотке пояса.
Для того чтобы выразить напряжение на конденсаторе КС-цепи в более удобной форме, обратимся к двум следующим формулам. Е(г)= — — =1 (г+ Кн)+ 1.— г11 0 г)1 % г)г Й1 где Кн — сопротивление резистора нагрузки интегрирующей цепи, включенного параллельно конденсатору. Индуктивность обмотки пояса Роговского можно рассчитать согласно выражению: ро.р Бс %2 где ро — магнитная постоянная вакуума; р — относительная магнитная проницаемость магнитопровода или диэлектрического каркаса, причем в последнем случае она весьма близка к единице; Зс — площадь сечения магнитопровода пояса, м; к б — длина обмотки пояса Роговского, м. После преобразований получим для напряжения на конденсаторе КС-цепи следующую запись: Последняя формула является искомой, поскольку включает в себя число витков обмотки, данные каркаса и ток через шину первичной обмотки.
2.7. Транзисторы Транзисторами называют активные полупроводниковые приборы, способные уси- ливать мощность, используемые для генерирования или усиления сигналов. 80 Компоненты источников питания Транзисторы классифицируют по рассеиваемой мощности: маломощные; средней мощности; большой мощности. Классификация транзисторов по частоте подразумевает их разделение на группы низкочастотных, среднечастотных, высокочастотных и сверхвысокочастотных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
