Как узнать мощность импульсного трансформатора. Расчет и изготовление трансформатора для импульсного блока питания: пошаговая инструкция — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как рассчитать параметры трансформатора для импульсного блока питания. Какие формулы использовать для определения числа витков и сечения провода. Как правильно намотать обмотки на ферритовом кольце. На что обратить внимание при изготовлении.

Содержание

Основные принципы расчета импульсного трансформатора

Расчет импульсного трансформатора для блока питания имеет свои особенности по сравнению с обычными сетевыми трансформаторами. Основные моменты, на которые нужно обратить внимание:

Работа на высокой частоте (обычно 20-100 кГц)
Использование ферритовых сердечников вместо стальных
Меньшие габариты при той же мощности
Необходимость учета скважности импульсов
Более критичный выбор параметров обмоток

Рассмотрим пошаговый алгоритм расчета импульсного трансформатора для типовой схемы на микросхеме IR2153.

Выбор сердечника трансформатора

Для импульсных блоков питания оптимальным вариантом является кольцевой (тороидальный) ферритовый сердечник. Он обеспечивает:

Минимальные габариты
Хорошее охлаждение обмоток
Высокий КПД
Низкое поле рассеяния

Выбор конкретной марки феррита зависит от рабочей частоты преобразователя. Для схемы на IR2153 с частотой около 40 кГц подойдут недорогие кольца из феррита марок 2000НМ или 3000НМ.

Расчет числа витков первичной обмотки

Число витков первичной обмотки W1 определяется по формуле:

W1 = (Uвх * 10^8) / (4 * f * Bm * S)

Где:

Uвх — входное напряжение (В)
f — рабочая частота (Гц)
Bm — максимальная индукция в сердечнике (Тл)
S — эффективная площадь сечения сердечника (см^2)

Для схемы на IR2153 при Uвх = 310В, f = 40кГц, Bm = 0.15Тл, S = 1см^2 получаем:

W1 = (310 * 10^8) / (4 * 40000 * 0.15 * 1) = 129 витков

Расчет числа витков вторичных обмоток

Число витков вторичной обмотки W2 рассчитывается по формуле:

W2 = W1 * (Uвых + Uпр) / Uвх

Где:

Uвых — требуемое выходное напряжение
Uпр — падение напряжения на выпрямительном диоде

Например, для получения 12В на выходе:

W2 = 129 * (12 + 0.7) / 310 = 5.3 витка

Округляем до 6 витков.

Выбор сечения провода обмоток

Сечение провода S определяется исходя из допустимой плотности тока j:

S = I / j

Где I — ток в обмотке, j = 3-5 А/мм^2 для импульсных трансформаторов.

Для первичной обмотки при мощности 100 Вт:

S1 = (100 / 310) / 4 = 0.08 мм^2

Для вторичной обмотки на 12В и ток 8А:

S2 = 8 / 4 = 2 мм^2

Намотка трансформатора

Порядок намотки импульсного трансформатора:

Намотать первичную обмотку равномерно по всей окружности кольца
Поверх первичной обмотки намотать вторичные обмотки
Обеспечить качественную изоляцию между обмотками
Зафиксировать обмотки лентой или пропиткой для исключения разбухания

Проверка и настройка трансформатора

После изготовления трансформатора необходимо:

Проверить сопротивление и индуктивность обмоток
Испытать трансформатор в составе блока питания
При необходимости скорректировать число витков
Проверить нагрев трансформатора под нагрузкой

Правильно рассчитанный и изготовленный трансформатор обеспечит высокую эффективность и надежность работы импульсного блока питания.

Типичные ошибки при расчете импульсных трансформаторов

При самостоятельном расчете импульсных трансформаторов радиолюбители часто допускают следующие ошибки:

Неправильный выбор рабочей индукции сердечника
Игнорирование скважности импульсов при расчете
Использование формул для сетевых трансформаторов
Неучет падения напряжения на выпрямителе
Слишком большое сечение провода обмоток

Это приводит к неоптимальным параметрам трансформатора и снижению КПД импульсного блока питания. Поэтому важно внимательно подходить к расчету и перепроверять полученные результаты.

Программы для автоматизации расчетов

Для упрощения процесса проектирования импульсных трансформаторов можно воспользоваться специализированными программами:

PExprt от компании Ferroxcube
Transformer Designer от Intusoft
TransCalc для Android
Онлайн-калькуляторы на сайтах производителей ферритов

Эти инструменты позволяют быстро рассчитать все параметры трансформатора по заданным требованиям. Однако важно понимать физические принципы расчета, чтобы правильно интерпретировать результаты.

Заключение

Расчет и изготовление импульсного трансформатора — ответственный этап при создании блока питания. От правильности его выполнения зависит эффективность и надежность всего устройства. Следуя приведенной методике и рекомендациям, можно спроектировать оптимальный трансформатор для конкретной схемы преобразователя.

РадиоКот :: Расчёт импульсных трансформаторов

РадиоКот >Чердак >

Расчёт импульсных трансформаторов

Хочу рассказать о расчёте импульсных трансформаторов т.к. в сети очень много методик, но все они какие – то отдалённые и примерные с какими то непонятными коэффициентами, числами, откуда они взялись никто не описывает а приводит конечный результат в итоге результат получается с большим отклонением!!

Начнём с того, что мы захотели разработать некое устройство, посчитали необходимую требуемую мощность на выходе, допустим она равна 250 Вт, далее необходимо выбрать магнитопровод обеспечивающий заданую мощность.

Для этого существует реальная формула для оценки входной габаритной мощности магнитного элемента:

кф – коэффициент формы напряжения или тока: для синуса =1,11 для прямоугольника =1.
Кзс – коэффициент заполнения геометрического сечения магнитопровода материалом феромагнетика Кзс = 0,6 – 0,95 и даётся в справочной литературе на магнитный элемент.
Кок — коэффициент заполнения окна магнитопровода сечениями проводников, Кок =0,35.
n0 – коэффициент показывающий какую часть катушки занимает первичная обмотка, для трансформаторов n0 = 0,5.
Sc – сечение магнитопровода.
Sок – сечение окна магнитопровода.
J – плотность тока, при естественном охлаждении 3500000 А/м2, при принудительном 6000000 А/м2
В – рабочая индукция магнитопровода.

F — частота напряжения либо тока Гц.

И так по этой формуле мы оценим реальную габаритную мощность трансформатора и прикиним что можем выжать с этого сердечника!

Например:

Имеем трансформатор от компьютерного блока питания с параметрами.

Сечение магнитопровода Sс = 0,9 см2

Сечение окна Sок = 2,4 см2

Рабочая индукция В = 0,15 (ориентировочное значение)

Частота предпологаемой работы нашего устройства f = 50кГц.

Все величины в единицах СИ!!!!!!!!! Т.е. переводим всё в метры, амперы, герцы, и.т.д.

Получим:

Так сердечник оценили, идём дальше, теперь необходимо разобраться с витками и сечением провода.

Начнём с витков в первичной обмотки, для этого существует замечательная формула:

Все данные мы рассмотрели выше, кроме

U1— это непосредственно напряжение на первичной обмотке.

Допустим строим полумостовой преобразователь, Еп = 24В, следовательно U1 = 12В т.к первичная обмотка будет подключена через ёмкостной делитель т.е 24/2.

Далее считаем.

Вторичная обмотка допустим имеет напряжение 50В.

Все значения округляем до целого числа!

Теперь посчитаем сечение проводников обмоток.

P1 – мощность необходимая нам на выходе и принятая ранее 250 Вт.

Вторичной: (потерями пренебрежём)

При намотке трансформатора не забываем про вытеснение тока на поверхность проводника в зависимости от частоты и производим расщепление проводника (литцендрант) или используем фольгу.

Формула для расчёта расщепленного проводника:

Теперь не трудно посчитать и диаметр провода и раскладку провода!

В этой статье я хотел коротко и доступно рассказать о расчёте импульсного трансформатора, с разъяснением основных коэффициентов, что откуда берётся.

Также не забываем, что для более качественного расчёта необходимо использовать справочные данные магнитного элемента.

В итоге хотелось сказать, что использую даную методику уже несколько лет для расчёта как низкочастотных так и ВЧ трансформаторов.

Используемая литература:

Обрусник В.П. Магнитные элементы электронных устройств: Учебное пособие. — Томск: ТУСУР 2006 — 154 с.

Файлы:
22

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Как узнать мощность трансформатора?

Определение мощности силового трансформатора

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором.

Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания, начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность, входное напряжение, выходное напряжение, а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (

I_н на напряжение питания прибора (U_н). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

P=U_н * I_н

,где U_н – напряжение в вольтах; I_н – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин. Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения

коэффициента полезного действия (КПД). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре. К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным, но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см.) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см.). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см². Далее нам понадобиться следующая формула.

,где S – площадь сечения магнитопровода; P_тр – мощность трансформатора; 1,3 – усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см², которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора ~ 7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов – «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Как узнать мощность трансформатора по габаритам

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно узнать по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.

Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

P = B * S² / 1,69

P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

расчет мощности трансформатора по габаритам

Пример:

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

S = ²√ (P * 1,69 / B)

Пример:
Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции

Тип магнитопровода	Магнитная индукция мах (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
Тип магнитопровода	5-10	10-50	50-150	150-300	300-1000
Броневой штампованный	1,2	1,3	1,35	1,35	1,3
Броневой витой	1,55	1,65	1,65	1,65	1,6
Кольцевой витой	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

Видео: Как определить мощность трансформатора, несколько способов

Описание нескольких способов определения мощности 50 Гц трансформаторов.

Поделиться ссылкой:

формула для нахождения сечения магнитопровода, как рассчитать обмотки

В быту и технике широко применяется низковольтная аппаратура. Этот факт требует использования устройств, понижающих стандартное напряжение до необходимого уровня. Нужно создать прибор, который соответствует предъявляемым нормам. Перед электриком встаёт задача, как определить мощность трансформатора. Знание элементарных физических законов помогает решить проблему.

Теория и история

Латинское слово transformare переводится на русский язык как «превращение». Трансформатор предназначен для изменения уровня входного напряжения на определённую величину. Устройство состоит из одной или нескольких обмоток на замкнутом магнитопроводе. Катушки наматываются из алюминиевого или медного провода. Сердечник набирается из пластин с повышенными ферромагнитными свойствами.

Первичная обмотка присоединяется к электрической сети переменного тока. Во вторичную обмотку включается устройство, которому требуется напряжение другой величины.

После подключения к трансформатору питания в магнитопроводе появляется замкнутый магнитный поток, который индуцирует в каждой катушке переменную электродвижущую силу. Закон Фарадея гласит, что ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, который проходит через электромагнитный контур. Знак «минус» указывает на противоположность направлений магнитного поля и ЭДС.

Формула e = − n (∆Ф ∕ ∆ t) объединяет следующие понятия:

Электродвижущая сила e, исчисляемая в вольтах.
Количество витков n в индукторе.
Магнитный поток Ф, единица измерения которого называется вебером.
Время t, необходимое для одной фазы изменения магнитного поля.

Учитывая незначительность потерь в катушке индуктивности, ЭДС приравнивается к напряжению в обмотке. Отношение напряжений в первичной и вторичной обмотке равно отношению количества витков в двух катушках. Отсюда выводится формула трансформатора:

K ≈ U ₁ ∕ U ₂ ≈ n ₁ ∕ n ₂.

Коэффициент K всегда больше единицы. В трансформаторе изменяется только напряжение и сила тока. Умноженные друг на друга, они определяют мощность прибора, постоянную величину для конкретного устройства. Соотношение тока и напряжения в обмотках раскрывает формула:

K = n₁ ∕ n₂ = I ₂ ∕ I₁ = U₁ ∕ U₂.

Иначе говоря, во сколько раз уменьшено напряжение во вторичной обмотке в сравнении с напряжением в первичной катушке, во столько раз сила тока во вторичной катушке больше тока в первичной обмотке. Различное напряжение устанавливается количеством витков в каждом индукторе. Формула, описывающая коэффициент K, объясняет, как рассчитать трансформатор.

Трансформатор предназначен для работы в цепи переменного напряжения. Постоянный ток не индуцирует ЭДС в магнитопроводе, и электрическая энергия не передаётся в другую обмотку.

Ещё в 1822 году Фарадей озаботился мыслью, как превратить магнетизм в электрический ток. Многолетние исследования приводят к созданию цикла статей, в которых описывалось физическое явление электромагнитной индукции. Фундаментальный труд публиковался в научном журнале английского Королевского общества.

Суть опытов состояла в том, что исследователь намотал два куска медной проволоки на кольцо из железа. К одной из катушек подключался постоянный ток. Гальванометр, соединённый с контактами другой обмотки, фиксировал кратковременное появление напряжения. Чтобы восстановить индукцию, экспериментатор отключал источник питания, а затем вновь замыкал контакты на батарею.

Работу Майкла Фарадея высоко оценило научное сообщество Великобритании. В 1832 году физик удостоился престижной награды. За выдающиеся работы в области электромагнетизма учёный награждён медалью Копли.

Однако устройство, собранное Фарадеем, ещё трудно назвать трансформатором. Аппарат, который действительно преобразовывал напряжение и ток, запатентован в Париже 30 ноября 1876 года. В 80-х годах позапрошлого столетия автор изобретения и конструктор трансформатора П. Н. Яблочков жил во Франции. В это же время выдающийся русский электротехник представил миру и прообраз прожектора — «свечу Яблочкова».

Расчёт параметров прибора

Иногда в руки к электрику попадает прибор без описания технических характеристик. Тогда специалист определяет мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Площадь сечения находится перемножением ширины и толщины сердечника. Полученное число возводится в квадрат. Результат укажет на примерную мощность устройства.

Желательно, чтобы площадь магнитопровода немного превышала расчётное значение. Иначе тело сердечника попадёт в область насыщения магнитного поля, что приведёт к падению индуктивности и сопротивления катушки. Этот процесс увеличит уровень проходящего тока, вызовет перегрев устройства и поломку.

Практический расчёт силового трансформатора не займёт много времени. Например, перед домашним мастером стоит задача осветить рабочий уголок в гараже. В помещении имеется бытовая розетка на 220 В, в которую необходимо подключить светильник с лампой мощностью 40 Вт на 36 В. Требуется рассчитать технические параметры понижающего трансформатора.

Определение мощности

Во время работы устройства неизбежны тепловые потери. При нагрузке, не превышающей 100 Вт, коэффициент полезного действия равен 0,8. Истинная потребная мощность трансформатора P₁ определяется делением мощности лампы P₂ на КПД:

P₁ = P₂ ∕ μ = 40 ∕ 0‚8 = 50

Округление осуществляется в бо́льшую сторону. Результат 50 Вт.

Вычисление сечения сердечника

От мощности трансформатора зависят размеры магнитопровода. Площадь сечения определяется следующим образом.

S = 1‚2∙√P₁ = 1‚2∙ 7‚07 = 8‚49

Поперечное сечение сердечника должно иметь площадь не менее 8‚49 см².

Расчёт количества витков

Площадь магнитопровода помогает определить количество витков провода на 1 вольт напряжения:

n = 50 ∕ S = 50 ∕ 8‚49 = 5‚89.

Разности потенциалов в один вольт будут соответствовать 5‚89 оборотам провода вокруг сердечника. Поэтому первичная обмотка с напряжением 220 В состоит из 1296 витков, а для вторичной катушки потребуется 212 витков. Во вторичной обмотке происходят потери напряжения, вызванные активным сопротивлением провода. Вследствие этого специалисты рекомендуют увеличить количество витков в выходной катушке на 5−10%. Скорректированное число витков будет равно 233.

Токи в обмотках

Следующий этап — нахождение силы тока в каждой обмотке, которое вычисляется делением мощности на напряжение. После нехитрых подсчётов получается требуемый результат.

В первичной катушке I₁ = P₁ ∕ U₁ = 50 ∕ 220 = 0‚23 ампера, а во вторичной катушке I₂ = P₂ ∕ U₂ = 40 ∕ 36 = 1‚12 ампера.

Диаметр провода

Расчёт обмоток трансформатора завершается определением толщины провода, сечение которого вычисляется по формуле: d = 0‚8 √ I. Слой изоляции в расчёт не берётся. Проводник входной катушки должен иметь диаметр:

d₁ = 0‚8 √I₁ =0‚8 √0‚23 = 0‚8 ∙ 0‚48 = 0‚38.

Для намотки выходной обмотки потребуется провод с диаметром:

d₂ = 0‚8 √I₂ =0‚8 √1‚12 = 0‚8 ∙ 1‚06 = 0‚85.

Размеры определены в миллиметрах. После округления получается, что первичная катушка наматывается проволокой толщиной 0‚5 мм, а на вторичную обмотку подойдёт провод в 1 мм.

Виды и применение трансформаторов

Области использования трансформаторов разнообразны. Устройства, повышающие напряжение, эксплуатируются в промышленных целях для транспортировки электроэнергии на значительные расстояния. Понижающие трансформаторы используются в радиоэлектронике и для подсоединения бытовой техники.

Некоторые народные умельцы, недовольные пониженным напряжением в сети, рискуют включать бытовые приборы через повышающий трансформатор. Спонтанный скачок напряжения может привести к тому, что яркий комнатный свет заменит очень яркое пламя пожара.

По задачам, которые решает трансформатор, приборы делятся на основные виды:

Автотрансформатор имеет один магнитопровод, на котором собран индуктор. Часть витков выполняет функции первичной обмотки, а остальные витки действуют как вторичные катушки.
Преобразователи напряжения работают в измерительных приборах и в цепях релейной защиты.
Преобразователи тока предназначены для гальванической развязки в сетях сигнализации и управления.
Импульсные трансформаторы применяются в вычислительной технике, автоматике, системах связи.
Силовые устройства работают с напряжением до 750 киловольт.

Любое изменение параметров электричества в цепи связано с трансформатором. Специалисту, проектирующему электронные схемы, необходимо знание природы электромагнетизма. Технология расчёта обмоток трансформатора основана на базовых формулах физики.

Электротехнику, занятому рутинным делом намотки трансформатора, стоит помянуть добрым словом дядюшку Фарадея, который открыл замечательный закон электромагнитной индукции. Глядя на готовое устройство, следует также вспомнить великого соотечественника, русского изобретателя Павла Николаевича Яблочкова.

Расчёт и изготовление трансформатора для импульсного блока питания

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание «что-то подправить в консерватории». Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.

Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: P_габ>1,25×Р_н .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты… А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Мощность блока питания, Вт	Размеры кольца, мм ; (габаритная мощность, Вт)	Количество витков первичной обмотки	Индуктивность обмотки, мГн
25	R 20×12×6 2000НМ (33,8 Вт) R 22,1×13,7×6,35 №87 (51,5 Вт)	208 (d=0,25мм) 152 (d=0,25мм)	51,9 30,9
50	R 22,1×13,7×12,5 №87 (100,1 Вт) R 22,1×13,7×7,9 №87 (63,9 Вт) R 27×18×6 2000НМ (85,3 Вт)	78 (d=0,35мм) 122 (d=0,35мм) 185 (d=0,35мм)	15,9 24,8 32,8
100	R 28×16×9 2000НМ (136 Вт) R 32,0×20,0×6,0 №27 (141 Вт)	93 (d=0,5мм) 139 (d=0,5мм)	17,0 19,3
200	R 28×16×18 2000НМ (268 Вт) R 29,5×19,0×14,9 №87 (297 Вт) R 30,5×20,0×12,5 №87 (265 Вт) R 34,0×20,5×10,0 №87 (294 Вт) R 34,0×20,5×12,5 №87 (371 Вт) R 38×24×7 2000НМ (278 Вт)	47 (d=0,7мм) 52 (d=0,7мм) 62 (d=0,7мм) 61 (d=0,7мм) 49 (d=0,7мм) 102 (d=0,7мм)	8,7 7,8 8,9 8,3 6,7 13,2
400	R 36,0×23,0×15,0 №87 (552 Вт) R 38×24×14 2000НМ (565 Вт) R 40×25×11 2000НМ (500 Вт)	42 (d=1,0мм) 51 (d=1,0мм) 61 (d=1,0мм)	5,2 6,6 7,6
800	R 40×25×22 2000НМ (998 Вт) R 45×28×16 2000НМ (1036 Вт) R 45×28×24 2000НМ (1580 Вт)	31 (d=1,6мм) 37 (d=1,6мм) 25 (d=1,6мм)	3.9 4,1 2,8
1500	R 50,0×30,0×20,0 №87 (1907 Вт) R 58,3×32,0×18,0 №87 (2570 Вт)	21 (d=2×1,5мм) 18 (d=2×1,5мм)	2,0 1,5

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?

Рис. 2 а) б) в) г) д)

Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а).

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту.

Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют.

Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно!

Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм).

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д).

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк — «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх — Uдм1)/2 — Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)
где Uвх — значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 — падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 — падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас — напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле:
D = 1,13×√ I / J,
где I — ток обмотки, а J — параметр плотности тока, напрямую зависящий от мощности трансформатора и принимающий для кольцевых сердечников значения:
≈4,5 для мощностей до 50Вт; ≈4 для 50-150Вт; ≈3,25 для 150-300Вт и ≈2,75 для 300-1000Вт.

И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой — вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода.

Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора.

При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий — к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец — к GND-у.

Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины — плавками с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
Всё это хозяйство подробно опишем на странице Ссылка на страницу.

Как измерить мощность трансформатора с помощью мультиметра. | Электроник

Когда то давно я делал себе зарядное устройство из трансформатора. Его я взял из старого черно белого телевизора ВЭЛС. Убрал все вторичные обмотки и намотал одну на 16 вольт. Мощности этого трансформатора хватало даже для зарядки 190 аккумуляторов.

Когда этот трансформатор у меня появился, обмотка его была обернута бумагой. На ней было написано напряжение, которое выдают вторичные обмотки. Их там было много, наверное, 7 или 8. Но вот мощности трансформатора на ней написано не было.

Для того, что бы определить мощность трансформатора нужно измерить ток и напряжение в нагрузке. Проверять буду 2 способами. С начало посмотрю ток короткого замыкания.

Для этого беру провод по толще и устанавливаю на него токовые клещи. Замыкаю вторичную обмотку.

Ток, короткого замыкания составляет 93 ампера.

Напряжение без нагрузки составляет 16,5 вольт.

Теперь нужно нагрузить трансформатор до такого уровня, при котором напряжение во вторичной обмотке просядет. Это делается для того, что бы можно было определить, какую максимальную мощность может выдать трансформатор. Нагружать буду стартером.

Нагружать нужно до такого уровня, при котором напряжение во вторичной обмотке просядет не менее чем на 15% от напряжения без нагрузки. Именно 15% будет оптимально. Но можно нагрузить и больше.

Напряжение просело до 8,5 вольт, а ток составил 55 ампер. Теперь для того, что бы вычислить мощность трансформатора нужно напряжение умножить на ток.

Получается, что мощность данного трансформатора составляет около 467 ватт.

Из этого трансформатора можно сделать зарядное устройство. Статья об этом находится здесь.

На этом все, спасибо за прочтение статьи, если она была вам полезна, ставьте лайк, и подписывайтесь на канал.

Можете еще прочитать следующие статьи.

Снял клемму с аккумулятора при работающем двигателе.

Подрезал боковой электрод свечи болгаркой и вкрутил ее в двигатель.

Импульсный Трансформатор коды ТН ВЭД (2020): 8504318008, 8504318007, 8504318009

Трансформаторы импульсные (напряжение: входное 220 вольт, выходное 12-24 вольт; мощностью 25 ватт) модели: FWPTEF206 (F206), FWPTEF207 (F207)	8504318008
Трансформаторы низковольтные импульсные промышленные,	8504318008
Трансформатор напряжения обратноходовый импульсный модель EFP1620.07.	8504318008
Импульсные промышленные низковольтные трансформаторы,	8504320009
Трансформаторы: импульсный трансформатор, импульсный трансформатор типа IGBT, напряжением от 50 В до 500 В переменного тока, небытового назначения, марка «Chang zhou LuCheng Co.,Ltd.»	8504318008
Трансформаторы электронные (импульсные источники питания),	8504318008
Трансформатор электронный импульсный, артикулы: 321083278A, 321083277A, 321077119C, 321077120D	8504318008
Трансформатор электронный импульсный (мощность 0.005 кВт), артикулы: 321083585A, 3210944	8504318008
Трансформаторы малой мощности: трансформаторы импульсные обратноходовые, трансформаторы герметизированные	8504318008
Маломощный импульсный трансформатор до 50 Вольт	8504318008
Трансформаторы тока промышленные обратноходовые импульсные, прямоходовые,	8504318008
Трансформаторы импульсные небытового назначения, напряжение от 50 до 1000 вольт,	8504318008
Трансформатор импульсный обратноходовый Тип EFP 1620.01	8504318008
Трансформаторы малой мощности: трансформаторы импульсные, трансформаторы тока, трансформаторы высокочастотные	8504318008
Тороидный импульсный трансформатор с феритовым сердечником,	8504318008
Трансформаторы электронные (импульсные источники питания) торговой марки Oras	8504318008
Силовые импульсные трансформаторы промышленные, артикулы согласно приложению №1 на 2 листах	8504318001
Импульсный трансформатор типа LG6X, модель BIT-070-A, напряжение 24 Вольт	8504318008
Трансформаторы импульсные,	8504318008
Импульсный трансформатор, напряжением от 50 до 1000 вольт переменного тока, марка: PA0264	8504318008
Приборы электрические: трансформаторы импульсные,	8504318008

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 переходить ноль).

Фиксированный постоянный ток можно использовать для создания смещающего постоянного магнитного поля в сердечнике трансформатора, тем самым 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. Схема рассматривает паразитные элементы, индуктивности рассеяния и емкость обмотки 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 в себя; 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 безупречной многослойности. Для тороидов мы можем (и уже сделали) секторную обмотку, обмотку с прогрессивной обмоткой, обмотку с намоткой и намотку с прогрессивной обмоткой.Обмотка Батлера имеет множество намоточных машин, бобин / 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.

Руководство по выбору импульсных трансформаторов | Инженерное дело360

Импульсные трансформаторы служат для сопряжения цепи формирования импульсов (PFN) и нагрузки.Они согласовывают импеданс нагрузки с PFN, чтобы максимизировать эффективность передачи мощности. Сети формирования импульсов (PFN) собирают электрическую энергию в течение относительно длительного периода времени, а затем быстро высвобождают эту накопленную энергию в виде короткого импульса относительно прямоугольной формы. Обычно приложения, в которых используются импульсные трансформаторы, имеют выходной импульс, пиковая мощность которого измеряется в мегаваттах (МВт) или тераваттах (ТВт). Часто комбинацию источника высокого напряжения, переключателя высокого напряжения, PFN и импульсного трансформатора называют силовым модулятором или генератором импульсов.Технологии, в которых используются импульсные трансформаторы, включают радары, медицинское оборудование и лазерные системы.

Типы

Существует два основных типа импульсных трансформаторов: силовые и сигнальные. Силовые трансформаторы преобразуют напряжения уровня мощности из одного уровня или конфигурации фазы в другой. Они доступны в однофазной или трехфазной первичной конфигурации и различаются способом подключения обмотки. Трансформаторы сигналов — это импульсные трансформаторы, которые используют электромагнитную индукцию для передачи информации от одной цепи к другой.Часто они используются для увеличения или уменьшения напряжения с одной стороны силового трансформатора на другую. В сигнальных трансформаторах соотношение витков числа обмоток определяет изменение напряжения.

Импульсные трансформаторы имеют сердечники с низкими потерями и предназначены для работы на высоких частотах. Чтобы свести к минимуму паразитные элементы, такие как индуктивность рассеяния и емкость обмотки, конфигурация обмотки предназначена для оптимизации связи. Технические характеристики импульсных трансформаторов включают диапазон, частоту повторения, ширину импульса, ток, входное напряжение, выходное напряжение, частоту, рабочий цикл и физические размеры, такие как длина, ширина и высота.Частота или частота повторения импульсов — это среднее количество импульсов в единицу времени (обычно секунды) в течение определенного периода. Ширина импульса или длина импульса — это интервал между первым и последним случаями, когда эта мгновенная амплитуда достигает заданной доли пиковой амплитуды импульса.

Сертификаты и спецификации

Импульсные трансформаторы различаются допусками. Некоторые продукты имеют товарные знаки Канадской ассоциации стандартов (CSA) или Underwriters Laboratories (UL).Другие соответствуют стандартам или спецификациям Международной электротехнической комиссии. Импульсные трансформаторы, которые продаются в Европе, должны соответствовать Директивам Европейского Союза (ЕС), таким как Ограничение использования опасных веществ (RoHS) и Отходы электрического и электронного оборудования (WEEE). Также доступны импульсные трансформаторы с маркировкой национальных европейских организаций, таких как VDE.

Как рассчитать минимальную вольт-микросекундную постоянную ET для импульсного трансформатора, используемого с LTC4269-1? — Вопросы и ответы — Power By Linear

Как правильно рассчитать минимальную вольт-микросекундную постоянную ET для импульсного трансформатора, используемого с LTC4269-1?

В эталонных проектах для LTC4269-1 используется этот трансформатор

Pulse Electronics Power
PE-68386NLT
PULSE XFMR 1: 1 785UH
ET Вольт-микросекундная постоянная: 9.7

Я нашел несколько альтернативных имен для постоянной вольт-микросекундной константы ET

Напряжение * произведение времени
произведение вольт-микросекунда
Постоянная ET
ET
Постоянная времени вольт-секунда
В * мкс

Вот самое краткое описание этой спецификации, которое я нашел. Константа ET является мерой способности импульсного трансформатора управлять энергией. Практически один человек описал это здесь вот так. Постоянная вольт-микросекунды ET: 9,7 означает, что вы можете применить 9.7 В на первичной обмотке трансформатора в течение 1 мкс до насыщения сердечника. В качестве альтернативы 1 В на 9,7 мкс.

В этом примере имеет смысл, чтобы минимально необходимая постоянная ET вольт-микросекунда для трансформатора составляла 7,5 В * мкс.

Напряжение, приложенное к первичной обмотке: 15 В
Время включения: 0,5 мкс
Период: 1,0 мкс
Рабочий цикл: 50%

Изменится ли требование, если мы изменим несколько переменных? Например:

Напряжение, приложенное к первичной обмотке: 15 В
Время включения: 0.5 мкс
Период: 0,75 мкс
Рабочий цикл: 67%

Напряжение и время включения не изменились. Будет ли ответ по-прежнему 7,5 В * мкс или 5,0 В * мкс, если мы будем следовать методу, используемому в этом примере?

Пора добавить еще один фактор. Однополярный против биполярного.

Я думаю, мы можем согласиться, что это однополярный.

Делает ли цепь биполярной после добавления конденсаторов?

Однополярный имеет двукратный эффект на минимальную требуемую вольт-микросекундную постоянную ET для импульсного трансформатора по сравнению с биполярным, поэтому я хочу понять это правильно.

Я поделюсь информацией о моем дизайне с использованием LTC4269-1. Я использую конденсаторы связи на первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора.

Вот как выглядят Pin и Pout во время запуска и устойчивого состояния.

Вот установившийся режим работы

Чтобы нанести несколько цифр на эти графики, я взял следующие показания:

Как мне рассчитать постоянную вольт-микросекунды ET в этом реальном примере? Основываю ли я свое решение на запуске или устойчивом состоянии или на худшем случае того и другого?

Не решаюсь рассказать, какой трансформатор я предлагаю использовать.У него более высокая Вольт-микросекундная постоянная ET, чем у традиционного, так что с практической точки зрения я не хуже, чем раньше. Однако я хочу завершить проверку. Для полноты картины я предлагаю две предложенные мной замены для PE-68386NLT.

Альтернативный 1
Питание импульсной электроники
PA0185NLT
PULSE XFMR 1: 1 980UH
ET Вольт-микросекундная постоянная: 17,2

Альтернативный 2
Питание импульсной электроники
PA2006NLT
PULSE XFMR 1: 1 864UH
ET Вольт-микросекундная постоянная: 26

Импульсный трансформатор [Магнитная энциклопедия]

Полезная страница? Поддержите нас!

Все, что нам нужно, это всего $ 0.25 в месяц. Давай …

Маломощные импульсные трансформаторы используются для управления переключающими элементами, такими как силовые полупроводники (транзисторы, тиристоры, симисторы и т. Д.), Которые подключены к другому уровню напряжения, и прямое управление невозможно из-за неблагоприятной разности потенциалов или последствий для безопасности. В таких приложениях также используется название трансформатор привода затвора . ^{Различие основано в основном на фактическом назначении трансформатора, где трансформатор используется для непосредственного управления затвором транзистора, он упоминается как «трансформатор управления затвором», если используется только как средство передачи прямоугольных сигналов напряжения, то как «импульсный трансформатор».}

Однако в общем смысле «импульсный трансформатор» — это любой трансформатор, способный передавать импульсы напряжения (часто прямоугольные) с адекватной точностью воспроизведения сигнала. ^{Такие требования, как сердечник с высокой магнитной проницаемостью, низкая индуктивность рассеяния, низкая межобмоточная емкость и т. Д., Также являются общими для силовых трансформаторов в нескольких импульсных источниках питания. Поэтому трансформаторы сверхвысокой мощности (мощностью МВт или даже TW) можно назвать «импульсными трансформаторами».}

Как и большинство трансформаторов, импульсные трансформаторы могут одновременно использовать несколько функций: точность импульсов, преобразование уровня напряжения, согласование импеданса, гальваническую развязку, изоляцию постоянного тока и т. Д.

Технические требования

Технические требования всегда специфичны для конкретного приложения, поэтому невозможно получить универсальную конфигурацию. Однако есть особенности, которые подходят для большинства реализаций, и некоторые из них приведены в качестве примеров ниже.

Гальваническая развязка

Импульсный трансформатор обычно имеет гальваническую развязку между обмотками. Это позволяет первичной управляющей цепи работать с электрическим потенциалом, отличным от вторичной управляемой цепи.Изоляция может быть очень высокой, например 4 кВ для малых электронных трансформаторов. ^{Это особенно верно для приложений очень большой мощности, в которых выходное напряжение может достигать 200 кВ.}

Гальваническая развязка также позволяет выполнять требования безопасности, если одна часть цепи небезопасна для прикосновения из-за опасности более высокого напряжения, даже если в течение короткого периода времени (например, если путь тока нарушен последовательно с индуктивностью).

Импульсное преобразование

Для приложений управления затвором обычно требуется прямоугольный импульс напряжения с быстрыми нарастающими и спадающими фронтами.Полоса частот должна быть достаточно высокой для данного приложения, чтобы задержка передачи сигнала была достаточно небольшой и не было серьезных искажений сигнала.

Ширина полосы частот и точность сигнала в основном определяются неидеальными и паразитными параметрами трансформатора: межобмоточной емкостью, собственной емкостью каждой обмотки, эквивалентным сопротивлением и т. Д.

Комбинация этих параметров может вызвать ряд эффектов на преобразованный импульс: выброс, спад, обратный ход, время нарастания и время спада, которые проявляются как нежелательные искажения сигнала.

Импульсный трансформатор хорошего качества должен иметь низкую индуктивность рассеяния и распределенную емкость, а также высокую индуктивность холостого хода.

Преобразованный импульс будет только худшей копией входного импульса. Таким образом, если схема управления производит неидеальный импульс, форма импульса будет страдать от дополнительных искажений.

Соотношение обмоток и витков

В большинстве приложений с низким энергопотреблением отношение витков составляет около единицы 1: 1 (или аналогично 1: 2).Только тогда, когда уровень сигнала должен быть изменен на другое напряжение, будет использоваться значительно другое соотношение витков, как это имеет место для большинства трансформаторов в прямых преобразователях (малой или высокой мощности).

Импульсный трансформатор может иметь более двух обмоток, которые могут использоваться, например, для одновременного управления несколькими транзисторами, так что любые фазовые сдвиги или задержки между сигналами сводятся к минимуму.

Многообмоточный импульсный трансформатор на тороидальном сердечнике для специального применения
4 причины, по которым импульсные трансформаторы становятся популярными в различных отраслях промышленности
Импульсные трансформаторы специально разработаны для приложений с высокими нагрузками и широко используются в различных отраслях промышленности для распределения электроэнергии.Они помогают минимизировать падение напряжения, время нарастания и искажение импульсов. Импульсные трансформаторы могут работать на высоких частотах и могут передавать большую мощность по сравнению с обычным трансформатором того же размера. Импульсные трансформаторы широко используются в цепях малой мощности, импульсных источниках питания большой мощности и при передаче сигналов. Прочтите этот пост, чтобы узнать, почему импульсные трансформаторы находят все большее распространение в различных промышленных приложениях.
Преимущества использования импульсных трансформаторов
Ниже приведены некоторые из преимуществ импульсных трансформаторов:
High Energy Transfer : Импульсные трансформаторы имеют компактные размеры и превосходную повторяемость, что обеспечивает короткое время нарастания, большую ширину импульса и высокую эффективность передачи энергии в большинстве приложений.Кроме того, индуктивность рассеяния уменьшается из-за высокой проницаемости его ферритового сердечника, что обеспечивает высокую передачу энергии внутри трансформатора.
Большое количество обмоток: Импульсные трансформаторы обычно имеют более двух обмоток, которые можно использовать для одновременного управления несколькими транзисторами. Благодаря этому любые фазовые сдвиги или задержки сводятся к минимуму.
Гальваническая развязка: Импульсный трансформатор имеет гальваническую развязку между обмотками, что исключает прохождение паразитных токов.Это свойство также позволяет первичной цепи управления и вторичной цепи управления работать при разных потенциалах. Изоляция может находиться в диапазоне от 4 кВ для электронных трансформаторов небольших размеров до 200 кВ для приложений с очень большой мощностью. Свойство гальванической развязки также отвечает требованиям безопасности, если одна из частей небезопасна для прикосновения из-за прохождения высокого напряжения.
Вакуумная заливка : Импульсные трансформаторы залиты абразивными смолами.Эти смолы помогают контролировать любое электрическое сопротивление или вибрацию трансформатора в контролируемой атмосфере. Этот процесс известен как вакуумная заливка. Термореактивные пластмассы или гели из силиконовой резины также используются для заливки внутри трансформатора. Компаунд для заливки также действует как изолятор. Кроме того, это помогает свести к минимуму занимаемое пространство, что приводит к лучшей изоляции.
Перечисленные выше преимущества делают импульсные трансформаторы энергоэффективным устройством, что делает их заметными в различных промышленных установках.Если вы планируете купить один из этих импульсных трансформаторов для промышленного применения, вы всегда можете положиться на такого первоклассного эксперта, как Custom Coils. Компания производит широкий спектр импульсных трансформаторов согласно промышленным требованиям. Для большей информации, пожалуйста нажмите сюда.
4 причины, по которым импульсные трансформаторы становятся популярными в различных отраслях промышленности. Последнее изменение: 13 марта 2018 г., автор: gt stepp
О gt stepp
GT Stepp — инженер-электрик с более чем 20-летним опытом работы, специалист в области исследований, оценки тестирование и поддержка различных технологий.Посвящен успеху; включая сильные аналитические, организационные и технические навыки. В настоящее время работает менеджером по продажам и операциям в Custom Coils, разрабатывая стратегии продаж и маркетинга, которые увеличивают продажи, чтобы сделать Custom Coils более узнаваемыми и уважаемыми на рынке.
Конструкция, типы, работа и применение
Импульсный трансформатор — один из наиболее широко используемых трансформаторов под заказ в различных отраслях промышленности.Как правило, вакуумные устройства в основном работают с импульсным напряжением большой мощности, которое генерируется импульсными трансформаторами большой мощности. Эти трансформаторы имеют компактную структуру и исключительную повторяемость. В большинстве приложений ожидается широкая ширина импульса, короткое время нарастания и передача огромной энергоэффективности.
Эти трансформаторы в основном предназначены для выдерживания высоких нагрузок при распределении мощности. Они способны передавать огромную мощность по сравнению с обычным передатчиком аналогичного размера и могут работать на высоких частотах.Есть много причин, по которым в различных промышленных областях чаще всего используются эти трансформаторы. В этой статье обсуждается обзор импульсного трансформатора и его работа.
Что такое импульсный трансформатор?
Импульсный трансформатор — это один из видов трансформаторов, который разработан и оптимизирован для передачи импульсов напряжения между двумя обмотками, а также на подключенную нагрузку. Эти типы трансформаторов используются для передачи сигналов в цепях управления с меньшей мощностью и основных компонентов в мощных импульсных источниках питания.Схема импульсного трансформатора показана ниже.

Импульсный трансформатор
Эти трансформаторы обрабатывают токи и напряжения в импульсной форме, поэтому в основном используются, как разделительные трансформаторы, в силовых электронных схемах для разделения источника и нагрузки. Этот вид трансформатора используется в радарах, телевидении, цифровых компьютерах и многом другом. Основные функции импульсного трансформатора:
Амплитуда импульса напряжения может быть изменена
Полярность импульса может быть изменена
Различные каскады импульсного усилителя могут быть соединены
Используется как изолирующий трансформатор
Конструкция импульсного трансформатора
Конструкция импульсного трансформатора в основном зависит от конструкции импульсного трансформатора от различных параметров, таких как индуктивность, номинальная мощность, полное сопротивление, от низкого до высокого уровня напряжения, размер, рабочая частота, частотная характеристика, емкость обмотки, упаковка и т. д.
Разработчики трансформаторов пытаются уменьшить паразитные элементы, такие как емкость обмотки, индуктивность рассеяния, за счет конфигурации обмотки, которая оптимизирует связь между обмотками трансформатора. Этот трансформатор может быть разработан в различных типах, размерах и формах от таких производителей, как Butler Winding, за счет включения различных стандартных типов конструкций.
Импульсные трансформаторы малы по размеру и содержат гораздо меньше витков. Таким образом, индуктивность рассеяния обмоток минимальна, а межобмоточная емкость этих трансформаторов меньше
. Индуктивность намагничивания импульсного трансформатора высока, поскольку сердечники сконструированы из ферритов, иначе намотаны полосы из сплавов с высокой проницаемостью.Эти типы трансформаторов включают изоляцию с высоким напряжением между двумя обмотками и по направлению к земле. Обычно эти трансформаторы обрабатывают импульсный сигнал, в противном случае — тренируют импульс.
Характеристики импульсных трансформаторов в основном определяются их влиянием на контур входного импульсного напряжения или тока. Малые импульсные трансформаторы в основном используются в генераторах импульсов, компьютерах и т. Д. Большие импульсные трансформаторы в основном используются в радиолокационных системах для передачи мощности от 50 до 100 МВт при напряжении от 200 до 300 кВ за несколько микросекунд.
Типы импульсных трансформаторов
Импульсные трансформаторы подразделяются на два типа, такие как силовые импульсные трансформаторы и сигнальные импульсные трансформаторы. Силовые импульсные трансформаторы используются для изменения напряжений уровня мощности из одного диапазона в другой. Эти типы трансформаторов доступны в 1-фазном или 3-фазном исполнении с первичной обмоткой или могут быть изменены в зависимости от подключенной обмотки.
Сигнальные трансформаторы используют электромагнитную индукцию для передачи данных из одной цепи в другую.Таким образом, они чаще всего используются для повышения или понижения напряжения с одной стороны силового трансформатора на другую. При использовании этих трансформаторов соотношение числа витков обмоток будет определять изменение напряжения.
Конструкция / Работа
Основная функция импульсного трансформатора — генерировать сигнал для полупроводникового прибора, а также обеспечивать электрическую изоляцию. Ниже показан импульсный трансформатор тороидальной формы с двумя обмотками, первичной и вторичной.Конструкция импульсного трансформатора показана ниже. Конструкция импульсного трансформатора
Каждая обмотка включает в себя эквивалентные витки, поэтому любая обмотка может работать как первичная или вторичная обмотка.
Сигнал, подаваемый на кремниевый выпрямитель, может подаваться через соотношение 1: 1, иначе 1: 1: 1 трансформатора.
Непрерывный сигнал на SCR может быть обеспечен трехобмоточным трансформатором.
Стробирующий сигнал пусковой цепи через импульсный трансформатор можно представить на второй диаграмме.
Функция последовательного резистора заключается в ограничении удерживающего тока выпрямителя.
Здесь диод «D» используется для предотвращения реверсирования тока затвора, а импульсный трансформатор 1: 1: 1 может использоваться для непрерывной генерации импульса на SCR.
Трехобмоточный импульсный трансформатор показан выше. Конструирование этого трансформатора может быть выполнено с высоким КПД. Индуктивность первичной обмотки должна быть высокой, чтобы уменьшить ток намагничивания. Постоянный ток, подаваемый через первичную обмотку трансформатора, может предотвратить насыщение сердечника.
Обмотка трансформатора может быть защищена изоляцией между двумя обмотками. Таким образом, между двумя обмотками необходимо плотное соединение. Паразитный сигнал дает полосу по всей межкаскадной емкости на высокой частоте.
На выходной сигнал влияет частота. Форма и частота выходных сигналов и входной сигнал одинаковы для высокой частоты сигнала. Таким образом, выход прямо пропорционален включению входа на низкой частоте сигнала.
Технические характеристики
Технические характеристики импульсного трансформатора в основном включают в себя различные параметры, которые связаны с откликом на отклик. Эти параметры определяют допустимые пределы искажения импульса.
Амплитуда импульса
Амплитуда импульса — это максимальное пиковое значение сигнала, за исключением бесполезных всплесков.
Время нарастания (Tr)
Время нарастания — это время, в течение которого выходной сигнал увеличивается с 10% до 90% пиковой амплитуды импульса в первичной попытке.В некоторых случаях его можно описать как время, полученное ответом выходного сигнала на увеличение от нуля до амплитуды импульса в течение начального времени.
Перерегулирование
Выходной сигнал, который превышает пиковую амплитуду, известен как перерегулирование.
Ширина импульса
Интервал времени между первым и последним моментами, когда мгновенная амплитуда достигает 50% от пиковой амплитуды, известен как ширина импульса или длительность импульса
Спад
Спад — это амплитуда импульса смещение во всем его отклике на уровень, его также называют наклоном.
Время спада (Tf)
Время спада можно определить как время, затрачиваемое выходным сигналом на уменьшение пиковой амплитуды с 90% до 10% на протяжении всего отклика заднего фронта. Это также известно как время затухания.
Обратный замах
Часть заднего фронта, которая расширяется ниже уровня нулевой амплитуды, называется обратным замахом.
Импульсный трансформатор
Применения импульсного трансформатора включают следующее.
Цепи генерации импульсов
Аналоговые коммутационные приложения
SCR
Силовая электроника
Цепи обработки данных
Радар
Транзисторы переключения
Связь
Микроволновая трубка
Управление цепями управления
(CRO) Схемы
Радиолокационные системы
Цифровая электроника
Импульсный трансформатор линии передачи в основном используется в приложениях быстрой передачи импульсного сигнала, а также при передаче цифрового сигнала.
Преимущества и недостатки
К преимуществам импульсного трансформатора относятся следующие.
Маленький размер
Высокое напряжение изоляции
Недорого
Внешний источник питания не требуется
Он работает на высокой частоте.
Он способен передавать высокую энергию
Включает больше обмоток
Избегает блуждающих токов
Обеспечивает изоляцию и контроль
К недостаткам импульсного трансформатора относятся следующие.
На низкой частоте обе формы выходного сигнала отличаются друг от друга.
Постоянный ток подается по всей первичной обмотке для уменьшения насыщения сердечника.
Этот тип трансформатора насыщает на меньших частотах. Таким образом, его можно использовать только для максимальных частот.
Сигнал нечеткий из-за магнитной связи
Итак, это все о кратком обзоре импульсного трансформатора и его работы. Этот трансформатор в основном оптимизирован для передачи электрического импульса или импульса напряжения или тока.Этот трансформатор передает сигнал от первичной обмотки ко вторичной для защиты контура. Таким образом, характеристики импульсного трансформатора можно проверить, измерив влияние трансформатора на контур внешнего сигнала. Таким образом, его коэффициент полезного действия в основном зависит от контура выходного сигнала. Вот вам вопрос, каковы принципы работы импульсного трансформатора?
Высоковольтные импульсные трансформаторы
Загрузите Adobe PDF
для технической документации
Pearson Electronics специализируется на разработке высоковольтных импульсных трансформаторов.Эти трансформаторы имеют открытую конструкцию и предназначены для использования в изоляционном масле высокого напряжения. Диапазон импульсных выходных напряжений от 100 кВ до 500 кВ с длительностью импульса от 0,25 до 50 микросекунд. Запросы на импульсные трансформаторы можно сделать, выполнив требования к импульсному трансформатору лист .
Импульсные трансформаторы
Пирсона имеют минимум твердой изоляции в областях с высоким электрическим полем. Такой тип конструкции предотвращает повреждение трансформатора из-за случайных пробоев из-за плохого качества масла или перенапряжений, превышающих типичный коэффициент безопасности от 50 до 100%, встроенный в трансформатор.Умышленно самая слабая область находится между коронным кольцом высокого напряжения и сердечником. Это металлические поверхности, и пробои между ними имеют незначительное влияние на поверхности для энергий даже самых мощных импульсных генераторов линии питания.
Несмотря на наличие в трансформаторе запаса прочности по перепаду напряжения и способность выдерживать разумные пробои без повреждений, все же случаются редкие случаи повреждения трансформаторов. При осмотре эти устройства неизменно показывают, что они работали в масле, которое было грязным, или имели место огромные перенапряжения, иногда приближающиеся к миллиону вольт для устройства, рассчитанного на небольшую часть этого значения.Надеемся, что следующие примечания помогут пользователю избежать этих трудностей.
Потребность в хорошем масле общепризнанна, но часто не понимаются конкретные необходимые меры предосторожности. Неисправность импульсного модулятора обычно не рассматривается как важная и частая причина случайных перенапряжений. Фактически, это часто является серьезным источником проблем. Перенапряжения бывает трудно обнаружить, а причины трудно диагностировать.
МАСЛО ИЗОЛЯЦИОННОЕ
Обычное трансформаторное изоляционное масло, поставляемое крупными нефтяными и электрическими компаниями, в основном подходит для использования с импульсами высокого напряжения.Чаще всего возникают проблемы из-за загрязнения грязью, воздухом и водой. Первоначально установленное масло должно быть в хорошем состоянии. После того, как он установлен удовлетворительно, необходимо убедиться, что он остается в хорошем состоянии.
Грязь во время установки
Перед заливкой необходимо приложить разумные усилия, чтобы убедиться, что на самом трансформаторе, баке и других деталях в масле нет пыли, ворса, стружки и т. Д. Получить все детали в абсолютной чистоте сложно.Малейшее количество грязи в масле может стать потенциальным источником пробоя, когда оно проходит через область высокого электрического поля. На этом этапе обычно рекомендуется фильтровать масло.
Фильтрация после установки
Элемент масляного фильтра должен быть такого типа, который фильтрует очень мелкие частицы. Необходимы фильтры «Земля Фуллера» или аналогичные, способные фильтровать мелкие частицы. Если фильтрующий элемент является частью узла бака трансформатора, его работа в течение нескольких часов перед работой позволит очистить большую часть частиц грязи.Если нет блока непрерывной фильтрации, размещение впускного и выпускного шлангов насоса и фильтра в диагонально противоположных углах бака обеспечит наиболее быструю фильтрацию объема масла.
Не допускает попадания грязи в масло
После того, как масло станет чистым, следует принять несколько мер предосторожности:
Закройте бак крышкой и держите ее там. При необходимости снимайте только на короткое время для первоначальной проверки. После того, как установка будет работать нормально, необходимо прикрутить крышку и прокладку на место.
Не погружайте руки в масло без последующей фильтрации масла. Кажется, что даже чистые руки и руки портят масло.
Если случайное перенапряжение приводит к пробою, в масле будет небольшое количество углерода, ослабляющего масло. Фильтрация — это разумная вещь, которую следует делать, если возникают какие-либо искры.
Если масло случайно станет настолько обугленным, что заметно потемнеет, тогда масло будет ослаблено до такой степени, что на твердой изоляции, на которую намотаны обмотки трансформатора, могут образоваться дорожки коронного разряда.После того, как установятся дорожки коронного разряда, что может произойти при напряжении ниже номинального, если масло сильно ослаблено, дорожки будут расти до тех пор, пока не произойдет полный пробой.
Случайное искровое зажигание в первые несколько часов работы Иногда обнаруживается, что, хотя производительность модулятора идеальная и масло очень чистое, через несколько часов работы может произойти искровой разряд. Это можно объяснить наличием одинокого куска грязи, возможно, почти невидимого куска ворса, который медленно перемещается в баке трансформатора.Может пройти несколько часов, прежде чем он войдет в область сильного электрического поля. Искровой искровый разряд разрушает частицу, и образующиеся в результате пробои загрязнители могут выделяться так, чтобы не вызывать у
дальнейших проблем.
Непрерывная фильтрация
В стабильно работающей системе, без перенапряжений, тщательно очищенного масла, герметичного резервуара и отсутствия необнаруженного коронного разряда от некоторых острых точек высокого напряжения в резервуаре, не должно быть необходимости в непрерывной фильтрации. Но если все эти условия не всегда будут преобладать, затраты на простой и сопутствующий ему беспорядок можно в значительной степени избежать за счет непрерывной фильтрации.
Тестирование масла
Стандартный тестер масла 60 Гц может использоваться для проверки масла импульсного трансформатора. Точка пробоя масла должна составлять не менее 30 кВ действующее значение для стандартной масляной чашки с расстоянием между электродами 0,1 дюйма.
Чашку для испытания масла (а также любую другую емкость, используемую для погружения масла) следует промыть в чистом масле, отличном от тестируемого масла, чтобы избежать возможного загрязнения тестируемого масла. Масло следует брать из бака трансформатора в том виде, в котором оно используется в процессе эксплуатации.Следует провести повторные анализы. Самое низкое показание является важным, поскольку плотность загрязняющих веществ может быть низкой.
Загрязнение воздуха
Загрязнение воздуха не так часто является источником проблем, как грязь, но может вызвать проблемы. Некоторое количество воздуха всегда поглощается маслом и не вызывает проблем. Свободные пузырьки в масле, находящиеся в сильных электрических полях, обязательно вызовут пробой. Пузырьки попадают в масло следующим образом:
При закачивании масла в бак трансформатора масло, ударяясь об открытую поверхность масла или твердую поверхность, захватывает пузырьки воздуха.Это заметно снижает разрушающую способность масла. Некоторые из этих пузырьков всплывают на поверхность и лопаются. Остальные впитываются маслом. Если дать маслу постоять в течение дня, оно вернется к полной проверке. Полезный метод состоит в том, чтобы позволить маслу течь почти параллельно поверхности стенки резервуара, чтобы поток распространялся без захвата пузырьков. Затем, когда глубина залегания масла становится достаточной, шланг опускают под поверхность масла.
В начале перекачки масла в перекачивающей системе часто остается определенное количество воздуха.Когда начинается перекачивание, он превращается в пузырьки. Если имеется запасная бочка с маслом, этот процесс запуска может быть выполнен в ней, а шланги затем перенесены в бак трансформатора.
Если циркуляционный насос является неотъемлемой частью резервуара в сборе, этого иногда невозможно избежать. Компенсационная особенность заключается в том, что насос будет всасывать пузырьки вместе с маслом и выводить их из резервуара.
Утечка на стороне отрицательного давления насосной системы втянет воздух.Он разбивается на пузырьки, которые попадают в бак трансформатора.
Сердечник нагревается при работе трансформатора высокой средней мощности. Затем он может выпустить воздух, застрявший в пластинах. Эти пузырьки воздуха могут подниматься вверх через трансформатор и попадать в области высоких электрических полей. Сердечники трансформатора Пирсона пропитываются маслом под вакуумом для удаления этого воздуха.
Загрязнение воды
Как и воздух, масло содержит небольшое количество воды, которая при нормальной комнатной температуре и влажности в лаборатории и в течение длительного периода времени достигает равновесия, которое обычно не повреждает масло.Однако, если масло хранится или используется в местах, где температура и влажность не поддерживаются в установленных пределах, вода будет конденсироваться и собираться на дне емкости. При этом ухудшается стоимость разрушения масла.
Для охлаждения широко используется вода. Слишком часто случаются аварии, и вода проливается на масло, или небольшие необнаруженные утечки воды приводят к попаданию воды в масло. Если это важный фактор, лучше всего выбрать разделенный бак, чтобы отсек трансформатора мог быть герметизирован от проникновения влаги.
Если на дне бака трансформатора или резервуара для хранения образуются капли воды или лужи, и при перекачке должна собираться часть этой воды, она будет разбита и превратится в эмульсию с маслом. После этого капли воды могут прилипнуть к поверхности трансформатора. Работа под высоким напряжением в этих условиях приведет к разрушению твердого изоляционного материала трансформатора.
Если вода находится на дне емкости, масло следует откачивать до тех пор, пока остаток, включающий воду, не будет слит.Тогда утеплитель, погруженный в масло на длительный период (дни), будет постепенно отгонять влагу. Другие методы (все требующие специального оборудования) для удаления влаги:
1. Водопоглощающий фильтр.
2. Нефтеперегонный завод дистилляционного типа.
3. Нефтеперерабатывающий завод центробежного типа.
4. Распыление нагретого масла в откачанную камеру.
СЛУЧАЙНОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ
Импульсный модулятор может выйти из строя, что приведет к перенапряжению трансформатора, а также других важных компонентов, таких как PFN и переключатель.Некоторые из возможных причин:
1. Сочетание слишком низкого сопротивления нагрузки и неадекватной схемы удаления обратного заряда PFN.
2. Переключатель, который самопроизвольно срабатывает во время межпульсных периодов.
3. Постоянная проводимость переключателя.
4. Слишком высокое сопротивление нагрузки.
5. Сочетание двух или более проблем, перечисленных выше.
Это неполный список. Несомненно, есть еще много возможных источников проблем.
Сочетание слишком низкого сопротивления и несоответствующей схемы разряда для удаления обратной зарядки
Эта проблема покрыта (т.5 шт. 417 f.) M.I.T. Radiation Laboratory Series, Glasoe и т. Д., И эта проблема обычно привлекает внимание. Одна из возможных трудностей заключается в том, что схема обратного заряда-разряда не удаляет обратный заряд достаточно быстро. Это должно происходить даже при полном коротком замыкании нагрузки при полном зарядном напряжении. Тогда может произойти то, что цикл зарядки может начаться до того, как обратная зарядка будет полностью удалена.
Может возникнуть последовательное пирамидирование зарядного напряжения.Простой тест, который может помочь показать, правильно ли работает эта цепь, — это кратковременное короткое замыкание нагрузки. Пиковое зарядное напряжение не должно повышаться. Если такое испытание при полном напряжении исключено, можно выполнить испытание при низком напряжении. Это покажет, правильно ли выбрана схема разряда. Это не показало бы, адекватны ли текущие возможности разрядного диода.
Переключатель срабатывает самопроизвольно во время нормальных межимпульсных периодов
Эта проблема является одной из самых серьезных причин перенапряжения компонентов.Этого также трудно избежать и с которым трудно справиться. В связи с тенденцией к все более высокой пиковой и средней импульсной мощности проблема обеспечения полностью адекватного переключателя становится все более сложной. Это связано с необходимостью удержания затрат в определенных пределах, так что полностью адекватные контрольно-измерительные приборы и схемы защиты не всегда, естественно, включаются в конструкцию импульсного модулятора.
Если импульсный переключатель имеет тенденцию к самопроизвольному срабатыванию в течение периода между импульсами и отсутствует положительный тип защиты, предусмотренный специально для этой неисправности, то импульсный трансформатор и другие компоненты, безусловно, будут перенапряжены.
Рассмотрим следующее объяснение. Если переключатель замыкается во время протекания зарядного тока, на нагрузке появится нормальное или ненормальное импульсное напряжение. Часто переключатель будет работать постоянно, и должна сработать нормальная защита от перегрузки по току, но не обязательно (см. Ниже) перенапряжение. Если в конце импульса переключатель должен сброситься, как обычно, начинается новый цикл зарядки. Но этот новый цикл зарядки начинается с конечного тока.Если начальный зарядный ток больше нуля, следующий пик зарядного напряжения будет выше. Затем, если переключатель снова замкнут в нормальное время, на нагрузке появляется больший импульс напряжения.
Конечно, если переключатель имеет тенденцию к самопроизвольному замыканию при нормальном зарядном напряжении, тогда он будет еще более склонен к самопроизвольному замыканию при более высоком, чем нормальное, зарядном напряжении. Если так будет продолжаться, могут возникнуть огромные напряжения.
Если, с другой стороны, переключатель должен самопроизвольно замкнуться через некоторое время после завершения цикла зарядки, но до следующего нормального импульса, тогда будет сформирован нормальный импульс.После этого начнется нормальный цикл зарядки. Но пока этот цикл продолжается, срабатывает нормальный триггер, переключатель замыкается, а затем начинается процесс перенапряжения, поскольку теперь цикл зарядки начинается с уже протекающим конечным зарядным током.
Защита от перенапряжения трансформатора
Простое устройство, которое поможет предотвратить перенапряжение трансформатора (но не обязательно других компонентов), представляет собой схему быстрого определения перенапряжения, которая автоматически предотвращает применение следующего и всех последующих триггеров к переключателю, если напряжение зарядки поднимается выше заранее определенное значение.Здесь необходим делитель напряжения, обеспечивающий точное разделение формы сигнала. Сопротивление утечки для слива заряда PFN также должно быть частью цепи. Целесообразно также автоматически выключать
источник питания одновременно (см. Раздел о непрерывной проводимости).
Возможны другие защитные меры. Один из них — это искровой разрядник и низкое сопротивление, включенное последовательно через первичную обмотку, с зазором, установленным на срабатывание при любой величине перенапряжения. Другой — тирит через первичный.Оба они по своей сути несовершенны, но лучше, чем ничего.
Импульсные переключатели
Очевидно, что требуется переключатель с адекватной способностью удержания напряжения, и при проектировании необходимо приложить все усилия, чтобы обеспечить это. Последовательная работа переключателей возможна, но ее обычно следует избегать. Одна из проблем, с которой столкнулись с последовательными переключателями, заключается в том, чтобы обеспечить выравнивание зарядного напряжения между последовательными лампами.Это означает, что емкости и сопротивления должны быть одинаковыми, поскольку напряжение зарядки имеет как переменные, так и постоянные составляющие. Емкости следует измерять в реальной цепи, чтобы быть уверенным, что паразитные емкости не нарушают баланс. Рекомендуется индивидуальное срабатывание всех переключателей серии для принудительного включения отдельных переключателей серии. Это относительно просто сделать с помощью подходящего многосекундного вторичного пускового трансформатора или отдельных пусковых трансформаторов с параллельной первичной обмоткой.
Непрерывное включение переключателя
Другая трудность, которая может возникнуть, заключается в том, что переключатель может работать постоянно. Изначально перенапряжение не создается. Однако зарядная индуктивность и конденсатор фильтра проходят полупериод колебаний. В конце полупериода ток прекращается диодами зарядки. Теперь напряжение на конденсаторе фильтра меняется на противоположное. Теперь от источника питания
течет ток для зарядки конденсатора фильтра.Но это ситуация полностью аналогична резонансной зарядке PFN, имеющей обратный заряд, за исключением того, что емкостным элементом теперь является конденсатор фильтра, а индуктивным элементом — индуктивность. В результате возникает тенденция к заряду конденсатора фильтра более чем вдвое по сравнению с нормальным значением источника питания. Конечно, тогда все последующие составляющие импульса соответственно перенапрягаются. Очевидно, что автоматические выключатели источника питания и цепи измерения тока должны быть быстродействующими для случая непрерывной проводимости переключателя.
Слишком высокое сопротивление нагрузки
Надлежащие контрольно-измерительные приборы и калибровка обходятся дорого по деньгам и времени. Иногда возникает соблазн сделать предположения относительно сопротивления нагрузки. На нагрузке следует использовать делители напряжения и трансформаторы импульсного тока, чтобы обеспечить правильное сопротивление нагрузки при полном рабочем напряжении. Следует следить за фиктивными нагрузками, сопротивление которых зависит от температуры. Несоответствие на стороне высокого напряжения для нагрузки может привести к тому, что напряжение трансформатора будет слишком высоким, даже если напряжение зарядки является подходящим значением.
Комбинация проблем
Обычная ошибка со стороны инженера или техника, пытающегося найти неисправность в неисправной импульсной системе, — это тенденция предполагать, что существует только одна неисправность системы. На самом деле, чаще всего в оборудовании сосуществуют несколько проблем. При тестировании, чтобы увидеть, существует ли конкретная неисправность, должно быть как можно больше схемы, которая может быть устранена или заменена более простыми компонентами. Примером может служить первое включение импульсного модулятора в резистивную нагрузку на полной пиковой и средней мощности.Затем добавьте трансформатор, работающий в резистивную нагрузку, снова на полную мощность. Тогда нагрузка диодного типа может заменить резистивную нагрузку. Этот процесс может частично избежать привязки неисправности к импульсному трансформатору или диодной нагрузке или их реакции на цепь, когда неисправность могла быть где-то еще.
Обнаружение перенапряжений
Обнаружение перенапряжений может быть затруднено. Иногда все, что известно, — это то, что в импульсном трансформаторе произошла искра.Легко сделать вывод, что трансформатор неисправен, поскольку это было единственное очевидное, что произошло.
Первая проверка — убедиться, что масло соответствует стандарту. Затем следует следить за более сильными, чем обычно, вторичными и первичными импульсами. Это может быть сложно, потому что неисправность может возникнуть в тот момент, когда вы оторветесь от прицела. Кроме того, в течение обычного времени развертки осциллографа часто не возникает одиночного импульса высокого уровня. Один лучший способ — контролировать напряжение PFN
с помощью надежного делителя напряжения.Здесь легче определить высокий цикл зарядки. Другая возможность, которая не требует такого пристального наблюдения, — это расположить нормальную кривую осциллографа так, чтобы она находилась за пределами экрана осциллографа. При очень высокой яркости и использовании экрана осциллографа, который имеет некоторую стойкость (например, P2), перенапряжение будет падать на видимую часть экрана, а интенсивность пятна и постоянство экрана позволят просматривать после события.
Бифилярный нагреватель токовой защиты
Редкая проблема, но ее стоит упомянуть, — это случай бифилярного трансформатора, по которому протекает ток нагревателя, который дает искры между двумя выводами бифиляра.