Материал: 847

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

емкости конденсатора. Прохождение гармоник в источник напряжения постоянного тока запрещается индуктивностью дросселя До .

Вопросы построения и расчета электромагнитных умножителей и делителей частоты подробно изложены в [14]. Практическое применение умножающие частоту МЭ получили в электронных (тиристорных и транзисторных) установках высокочастотного нагрева поверхностей металлоизделий. Здесь (15 20) кГц обеспечивается полупроводниковым преобразователем, затем она умножается электромагнитным. Электромагнитный умножитель при этом выполняет дополнительные важные функции: трансформирует выходное напряжение до требуемой безопасной величины и гальванически развязывает нагрузку от сети электропитания, что тоже важно для безопасности.

2.6 Трансформаторы

Это магнитные элементы, выполняющие функцию трансформирования (понижения или повышения) входного (первичного) напряжения, или тока, наиболее распространены в электронных устройствах. Кроме трансформирования здесь решается еще очень важная задача: электрическая развязка цепей питания и нагрузки. Магнитный поток трансформатора индуцирует в каждом витке обмоток одинаковое число вольт. Поэтому на вторичных обмотках можно получить любое необходимое напряжение выбором соответствующего числа их витков. В электронных установках используются, как правило, трансформаторы без регулирования выходного напряжения, хотя известны конструкции, позволяющие это напряжение регулировать, например — подмагничиванием специальных шунтов [16].

К трансформаторам электронных устройств предъявляются требования, существенно отличающиеся от требований к трансформаторам других назначений. Широкий диапазон частоты питающего напряжения и возможная его несинусоидальность требуют применения особых материалов для магнитопроводов и обмоток. Критерий минимума индуктивностей обмоток от потоков

рассеяния и минимума собственной емкости приводит к особым формам магнитопроводов (тороидальная, чашечная, расщепленная и др.). Есть много других причин, которые приводят к необходимости проектировать, изготовлять и эксплуатировать трансформаторы электронных установок и систем по-особому. Книга не позволяет полностью раскрыть эти особенности, рекомендуем познакомиться с ними в литературе [1, 2, 4, 9, 10, 11 и др.].

2.6.1Принцип действия и электромагнитные величины трансформатора

Трансформатор состоит из магнитопровода и расположенных на нем обмоток. Обмотка, присоединяемая к источнику, называется первичной; обмотки, которые подключаются к потребителям энергии — вторичными. Далее рассмотрим однофазный двухобмоточный трансформатор на рис. 2.6.1.2.

Приложенное к первичной обмотке переменное напряжение u1 при разомкнутых цепях вторичных будет индуцировать в магнитопроводе поток Ф с соответствующей плотностью на единицу сечения B =ФSc (индукция). Напомним, что постоянное на-

пряжение не индуцирует поток, оно должно обязательно из-

меняться во времени. Допустим, напряжение питания — синусоидальное

u1 = u1m sin ω t .

Тогда получим:
ψ = ∫u1 dt = ∫u1m sin ω t dt = −				u1m	cos ω t .	(2.6.1)
ψ = ∫u1 dt = ∫u1m sin ω t dt = −				ω	cos ω t .	(2.6.1)
				ω
Поскольку ψ =W1Ф =W1 Sc B , то
Ф = −	u1m	cos ω t = −Ф cos ω t ,				(2.6.2)
Ф = −		cos ω t = −Ф cos ω t ,				(2.6.2)
	W1 ω			m
	W1 ω
B = −	u1m		cos ω t = −B		cos ω t .	(2.6.3)
B = −			cos ω t = −B		cos ω t .	(2.6.3)
W1Sc ω				m
W1Sc ω

Здесь ω = 2πf1,

ψ — потокосцеплениемагнитногопотокасвиткомкатушки,

			42
Фm , Bm — амплитудные (максимальные) значения потока и
индукции соответственно.
				В
+Вт			В(t)
		3 π	В(t)
	π	3 π	ω t	−Но	Н
	π	2	ω t	−Но	Н
0	π				+Но
	2
−Вт	U1 (t)
	а		Рис. 2.6.1.1		б
			Рис. 2.6.1.1
Как видно из выражений (2.6.2), (2.6.3) поток Ф и индукция
В трансформатора отстают от возбуждающего их напряжения u1
на 90° и являются косинусоидальными (рис. 2.6.1.1, а). Макси-
мальным значениям индукции на кривой намагничивания B(H )
будут соответствовать максимальные значения напряженности
холостого хода ± Ho		(рис. 2.6.1.1, б) и, соответственно, тока хо-
лостого хода

I	=	Ho Lc	,	(2.6.4)

1om		W1

−i1o = −I1om cos ω t .

Здесь ток i1o тоже отстает от напряжения питания u1 на 90°,

то есть имеет индуктивный характер. Ток холостого хода называют током намагничивания. При идеальном магнитопроводе, не имеющем потерь в стали на гистерезис и вихревые токи, ток намагничивания отсутствует, реально он составляет несколько процентов от номинального тока первичной обмотки.

Намагничивающий переменный поток магнитопровода Ф и его индукция В будут наводить (индуцировать) ЭДС в каждой Wi

обмотке:

e = −	dψ	= −W	dФ	= −W S		dB	,	(2.6.5)
	dt
i		i dt		i	c	dt

	43
или		ei	=Wi Sc Bm sin ω t .	(2.6.6)

Таким образом, ЭДС всех обмоток находятся в противофазе с синусоидальным напряжением сети u1 и являются тоже сину-

соидальными. Так будет на холостом ходу трансформатора, ко-

гда вторичные обмотки не подключены к нагрузкам. Здесь действует закон взаимоиндукции Фарадея и в каждом витке любой обмотки наводится одинаковая ЭДС (одинаковое число Вольт на 1 виток):

e1 W1 = e2 W2 = e3 W3 = . . . = ei Wi ,										(2.6.7)
e	= e		Wi	u	Wi	=	u1		,	(2.6.8)

i	1	W		1 W			K	Ti
		1		1
где			KTi	= W1 Wi .						(2.6.9)

KTi — коэффициент трансформации напряжения первичной обмотки в i-ю вторичную.

	Ф
i1	i
	2
	ФS1
U1	U 2	zн
	ФS 2
W1	W 2
W1

Рис. 2.6.1.2

Каждая вторичная обмотка имеет свой коэффициент трансформации, для двухобмоточного трансформатора

KT = W1 W2 .

(2.6.10)

При подключении вторичной обмотки трансформатора к нагрузке по ней протекает ток и его ампервитки i2W2 создают поток нагрузки Ф2 . Для сохранения постоянства потока намагничивания Ф автоматически по закону Максвелла в первичной обмотке

44
появится ток, обеспечивающий поток Ф = Ф1 −Ф2	при равенстве
МДС обмоток:
i1 W1 −W2 i2 = i10 W1 .	(2.6.11)
Всегда обеспечивается Ф =Ф1 −Ф2 = const , если u1 = const .
Из формулы (2.6.11) следует при i10 0:
i2 i1 W1 W2 i1 KT , или i1 i2 KT .	(2.6.12)

Важно знать, что не все индуцируемые обмотками потоки замыкаются по магнитопроводу, определенная их часть проходит за его пределами. Такие потоки называют потоками рассеяния: Ф1S — поток рассеяния первичной обмотки, Ф2S — потоки рас-

сеяния вторичных обмоток (см. рис. 2.6.1.2).

Потоки рассеяния индуцируют в обмотках ЭДС, которые не используются полезно, снижают выходное напряжение нагрузки u2 . Эти потоки обуславливают индуктивности обмоток LS1, LS 2 . . . LSi

(называют их индуктивностями потоков рассеяния), которые всегда нежелательны: чем они меньше, тем лучше. Индуктивности рассеяния зависят от геометрических размеров обмотки и числа ее витков. В [11] доказано, что

L	= μ	o	cкi	Lкi	W 2	, [Гн],	(2.6.13)
			3	h
Si					i
				кi

где cк, hкi , Lкi , Wi — толщина, высота, средняя длина витка (в

метрах) и число витков i-й обмотки, для которой определяется индуктивность рассеяния.

Индуктивности рассеяния создают индуктивное сопротивление токам обмоток, которое пропорционально частоте этих то-

ков
X Si = ωLSi = 2πf1 LSi ,	(2.6.14)
где f1 — частота входного напряжения u1.

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_3 тема - Диффузия
_индив анализ данных