Lite-CalcIT - υπολογισμός παλμικών μετασχηματιστών. Υπολογισμός μετασχηματιστών παλμικών τροφοδοτικών

Εικόνα 1 - Αυτός είναι ο τύπος μετασχηματιστή 2 kW που θα πάρουμε τελικά για τη γέφυρα H

Η Μεγάλη μάχη ή ποιο υλικό να διαλέξω;

Γιατί είναι τόσο καλό και είναι πραγματικά καλύτερο από τον φερρίτη;

Εικόνα 2 - Κύκλοι υστέρησης των σιδηρομαγνητών: 1) σκληρός κύκλος, 2) μαλακός κύκλος

2) το υλικό πρέπει να έχει την υψηλότερη δυνατή επαγωγή κορεσμού, η οποία είτε θα μειώσει τις διαστάσεις του πυρήνα είτε, διατηρώντας τις, θα αυξήσει την ισχύ.

Κορεσμός

Το φαινόμενο του κορεσμού του μετασχηματιστή είναι ότι, παρά την αύξηση του ρεύματος στην περιέλιξη, η μαγνητική ροή στον πυρήνα, έχοντας φτάσει σε μια ορισμένη μέγιστη τιμή, τότε πρακτικά δεν αλλάζει.
Σε έναν μετασχηματιστή, η λειτουργία κορεσμού έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά ενέργειας από πρωτεύον τύλιγμαστη δευτερογενή φάση σταματά εν μέρει. Η κανονική λειτουργία ενός μετασχηματιστή είναι δυνατή μόνο όταν η μαγνητική ροή στον πυρήνα του αλλάζει ανάλογα με τη μεταβολή του ρεύματος στο πρωτεύον τύλιγμα. Για να εκπληρωθεί αυτή η προϋπόθεση, είναι απαραίτητο ο πυρήνας να μην βρίσκεται σε κατάσταση κορεσμού και αυτό είναι δυνατό μόνο όταν ο όγκος και η διατομή του δεν είναι μικρότερες από μια ορισμένη τιμή. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του μετασχηματιστή, τόσο μεγαλύτερος θα πρέπει να είναι ο πυρήνας του.

4) οι ιδιότητες του υλικού δεν πρέπει να αλλάζουν σημαντικά υπό εξωτερικές επιδράσεις: μηχανικές δυνάμεις (συμπίεση ή τάση), αλλαγές στη θερμοκρασία και την υγρασία.

Τώρα ας δούμε τις ιδιότητες του φερρίτη και πόσο καλά πληροί τις απαιτήσεις που παρουσιάστηκαν παραπάνω.

Εικόνα 3 - Καμπύλη μαγνήτισης σε συχνότητα 20 kHz σε διαφορετικές θερμοκρασίες

Και τέλος, το πιο σημαντικό σημείο - στο παραπάνω γράφημα είδαμε μια παράμετρο που θα καθορίσει σχεδόν τα πάντα - επαγωγή κορεσμού. Για τον φερρίτη συνήθως λαμβάνεται ως 0,39 Tesla. Αξίζει να θυμηθούμε ότι όταν διαφορετικές συνθήκες- αυτή η παράμετρος θα αλλάξει. Εξαρτάται τόσο από τη συχνότητα όσο και από τη θερμοκρασία λειτουργίας και από άλλες παραμέτρους, αλλά πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στις δύο πρώτες.

Συμπέρασμα: ο φερρίτης είναι καλός! τέλειο για τους σκοπούς μας.

Λίγα λόγια για το alsifer και πώς διαφέρει

Συμπέρασμα: Το Alsifer είναι καλύτερο από τον φερρίτη, αυτός ο τύπος δεν μου είπε ψέματα.

Αποτέλεσμα της μάχης: Όποιος διαβάσει την παραπάνω περιγραφή θα πει δώσε μας το Alsifer! Και δικαίως... αλλά προσπαθήστε να βρείτε έναν πυρήνα alsifer συνολικής ισχύος 10 kW; Εδώ συνήθως ένα άτομο έρχεται σε αδιέξοδο, αποδεικνύεται ότι δεν είναι πραγματικά σε προσφορά, και αν είναι, τότε παραγγέλλονται απευθείας από τον κατασκευαστή και η τιμή θα σας τρομάξει.
Αποδεικνύεται ότι χρησιμοποιούμε φερρίτη, ειδικά αν τον αξιολογήσουμε συνολικά, χάνει πολύ λίγο... ο φερρίτης υπολογίζεται σε σχέση με τον αλσιφέρ στο «8 στους 10 παπαγάλους».

Ήθελα να στραφώ στο αγαπημένο μου matan, αλλά αποφάσισα να μην το κάνω, γιατί... Θεωρώ τους +10.000 χαρακτήρες στο άρθρο υπερβολικοί. Μπορώ να προτείνω μόνο ένα βιβλίο με πολύ καλούς υπολογισμούς του B. Semenov, «Power Electronics: From Simple to Complex». Δεν βλέπω το νόημα να ξαναλέω τους υπολογισμούς του με κάποιες προσθήκες.

Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε τον υπολογισμό και την κατασκευή του μετασχηματιστή

Για να φτιάξουμε έναν μετασχηματιστή χρειαζόμαστε το παρακάτω κιτ:

ΕΝΑ)
Εικόνα 4 - Πυρήνας φερρίτη E70/33/32 από υλικό 3C90 (ελαφρώς καλύτερο ανάλογο του N87)

ΣΙ)
Εικόνα 5 - Πλαίσιο για πυρήνα E70/33/32 (το μεγαλύτερο) και τσοκ D46 από ψεκασμένο σίδηρο

Η συνολική ισχύς ενός τέτοιου μετασχηματιστή είναι 7,2 kW. Χρειαζόμαστε ένα τέτοιο απόθεμα για να παρέχουμε ρεύματα εκκίνησης 6-7 φορές υψηλότερα από τα ονομαστικά (600% σύμφωνα με τις τεχνικές προδιαγραφές). Τέτοια ρεύματα εισβολής υπάρχουν πραγματικά μόνο σε ασύγχρονοι κινητήρες, αλλά πρέπει να λάβετε τα πάντα υπόψη σας!
Ξαφνικά, ένα συγκεκριμένο τσοκ "εμφανίστηκε"· θα χρειαστεί στο περαιτέρω σχήμα μας (έως και 5 τεμάχια) και γι' αυτό αποφάσισα να δείξω πώς να το τυλίξω.

Στη συνέχεια, πρέπει να υπολογίσετε τις παραμέτρους περιέλιξης. Χρησιμοποιώ ένα πρόγραμμα από γνωστό φίλο σε συγκεκριμένους κύκλους Σταριχόκ51 . Ένας άνθρωπος με τεράστιες γνώσεις και πάντα έτοιμος να διδάξει και να βοηθήσει, για το οποίο τον ευχαριστώ - κάποια στιγμή με βοήθησε να πάρω το σωστό δρόμο. Το πρόγραμμα ονομάζεται - Εξαιρετικό IT 8.1 .

Ακολουθεί ένα παράδειγμα υπολογισμού για 2 kW:



Σχήμα 6 - Υπολογισμός παλμικού μετασχηματιστή με χρήση κυκλώματος γέφυρας για άνοδο 2 kW

Πώς να υπολογίσετε:

2) Επισημαίνεται με μπλε χρώμα.
α) ρυθμίστε 400V, επειδή αυτό είναι ένα απόθεμα για ανατροφοδότησηαπό άποψη τάσης και για ημιτονοκοπή απαιτείται τουλάχιστον 342V
β) ονομαστικό ρεύμα. Επιλέγουμε από την εξέταση 2400 W / 220 (230) V = 12A. Όπως καταλαβαίνετε, παντού παίρνω απόθεμα τουλάχιστον 20%. Αυτό κάνει κάθε κατασκευαστής που σέβεται τον εαυτό του. υψηλής ποιότητας εξοπλισμό. Στην ΕΣΣΔ, ένα τέτοιο αποθεματικό ήταν το τυπικό 25%, ακόμη και για τις πιο δύσκολες συνθήκες. Γιατί είναι 220 (230) V η τάση στην έξοδο ενός καθαρού ημιτονοειδούς κύματος;
γ) ελάχιστο ρεύμα. Επιλεγμένη από πραγματικές συνθήκες, αυτή η παράμετρος επηρεάζει το μέγεθος του τσοκ εξόδου, επομένως όσο υψηλότερο είναι το ελάχιστο ρεύμα, τόσο μικρότερο είναι το τσοκ και επομένως τόσο φθηνότερη είναι η συσκευή. Και πάλι, επέλεξα τη χειρότερη επιλογή 1Α, αυτό είναι το ρεύμα για 2-3 λαμπτήρες ή 3-4 δρομολογητές.
δ) πτώση στις διόδους. Επειδή θα έχουμε εξαιρετικά γρήγορες διόδους στην έξοδο, τότε η πτώση σε αυτές θα είναι 0,6V χειρότερες συνθήκες(υπέρβαση θερμοκρασίας).
δ) διάμετρος σύρματος. Κάποτε αγόρασα ένα πηνίο χαλκού 20 κιλών για τέτοια θήκη και μόλις με διάμετρο 1 mm. Εδώ βάζουμε αυτό που έχετε. Απλώς δεν συνιστώ να το ρυθμίσετε σε περισσότερο από 1,18 mm, γιατί... το αποτέλεσμα του δέρματος θα αρχίσει να επηρεάζει

Δερματικό αποτέλεσμα

Το Skin effect είναι το αποτέλεσμα της μείωσης του πλάτους των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων καθώς διεισδύουν βαθιά σε ένα αγώγιμο μέσο. Ως αποτέλεσμα αυτής της επίδρασης, για παράδειγμα, εναλλασσόμενο ρεύμαΗ υψηλή συχνότητα όταν ρέει μέσα από έναν αγωγό δεν κατανέμεται ομοιόμορφα στη διατομή, αλλά κυρίως στο επιφανειακό στρώμα.
Αν δεν μιλάμε όπως το Google, αλλά στη γλώσσα της συλλογικής μου φάρμας, τότε αν πάρετε τον οδηγό μεγάλο τμήμα, τότε δεν θα χρησιμοποιηθεί πλήρως, γιατί ρεύματα υψηλότερης συχνότητας ρέουν κατά μήκος της επιφάνειας και το κέντρο του αγωγού θα είναι "άδειο"

3) Επισημαίνεται με πράσινο χρώμα. Όλα είναι απλά εδώ - σχεδιάζουμε μια τοπολογία "πλήρης γέφυρα" και την επιλέγουμε.

4) Τονίζεται με πορτοκαλί χρώμα. Η διαδικασία επιλογής πυρήνα λαμβάνει χώρα, όλα είναι διαισθητικά. Ενας μεγάλος αριθμός απόΟι τυπικοί πυρήνες βρίσκονται ήδη στη βιβλιοθήκη, όπως ο δικός μας, αλλά αν μπορεί να προστεθεί κάτι εισάγοντας τις διαστάσεις.

5) Τονίζεται με μωβ. Παράμετροι εξόδου με υπολογισμούς. Ο συντελεστής τονίστηκε σε ξεχωριστό παράθυρο. γεμίζοντας το παράθυρο, θυμηθείτε - όχι περισσότερο από 0,35 και κατά προτίμηση όχι περισσότερο από 0,3. Δίνονται επίσης όλα απαιτούμενες τιμές: αριθμός στροφών για πρωτεύον και δευτερεύουσα περιέλιξη, ο αριθμός των συρμάτων μιας προκαθορισμένης διαμέτρου στην "πλέξη" για την περιέλιξη.
Δίνονται επίσης παράμετροι για περαιτέρω υπολογισμό του τσοκ εξόδου: αυτεπαγωγή και κυματισμός τάσης.

Τώρα πρέπει να υπολογίσετε το τσοκ εξόδου. Χρειάζεται για την εξομάλυνση των κυματισμών, καθώς και για τη δημιουργία ενός «ομοιόμορφου» ρεύματος. Ο υπολογισμός πραγματοποιείται στο πρόγραμμα του ίδιου συγγραφέα και καλείται ThrottleRing 5.0. Εδώ είναι ο υπολογισμός για τον μετασχηματιστή μας:



Εικόνα 7 - Υπολογισμός του τσοκ εξόδου για έναν μετατροπέα ώθησης DC-DC

Σε αυτόν τον υπολογισμό, όλα είναι πιο απλά και ξεκάθαρα, λειτουργεί με την ίδια αρχή, τα δεδομένα εξόδου είναι: ο αριθμός των στροφών και ο αριθμός των συρμάτων στην πλεξούδα.

Στάδια παραγωγής

Τυλίγουμε τον απαιτούμενο αριθμό στροφών των 2 συρμάτων με διάμετρο 1 mm στο πλαίσιο. Θυμόμαστε την κατεύθυνση της περιέλιξης ή καλύτερα να την σημειώσουμε με ένα μαρκαδόρο στο πλαίσιο.

Στάδιο 2:

Εικόνα 9 - Απομονώστε τη δευτερεύουσα περιέλιξη

Μονώνουμε το δευτερεύον τύλιγμα με φθοριοπλαστική ταινία πάχους 1 mm, αυτή η μόνωση μπορεί να αντέξει τουλάχιστον 1000 V. Επίσης το εμποτίζουμε επιπλέον με βερνίκι, αυτό είναι άλλα +600V στη μόνωση. Εάν δεν υπάρχει φθοριοπλαστική ταινία, τότε το μονώνουμε με συνηθισμένο αφρό υδραυλικών εγκαταστάσεων σε 4-6 στρώσεις. Αυτό είναι το ίδιο φθοροπλαστικό, πάχους μόνο 150-200 microns.

Στάδιο 3:

Εικόνα 10 - Αρχίζουμε να τυλίγουμε την κύρια περιέλιξη, κολλάμε τα καλώδια στο πλαίσιο
Τυλίγουμε προς μία κατεύθυνση με το δευτερεύον τύλιγμα!

Στάδιο 4:

Εικόνα 11 - Τραβήξτε την ουρά της κύριας περιέλιξης

Τυλίγει το τύλιγμα και το μονώνει με φθοριοπλαστική ταινία. Επίσης καλό είναι να το εμποτίσετε με βερνίκι.

Στάδιο 5:



Εικόνα 12 - Εμποτίζουμε με βερνίκι και κολλάμε την «ουρά». Η περιέλιξη των περιελίξεων έχει ολοκληρωθεί
Στάδιο 6:

Εικόνα 13 - Ολοκληρώνουμε την περιέλιξη και τη μόνωση του μετασχηματιστή με ταινία φύλαξης με τελικό εμποτισμό σε βερνίκι

Ταινία φύλακα

Ταινία Kiper - βαμβακερή (λιγότερο συχνά μεταξωτό ή ημι-μεταξωτό) πλεξούδα από ύφασμα kiper με πλάτος 8 έως 50 mm, twill ή διαγώνια ύφανση. σκληρό, λευκασμένο ή απλά βαμμένο. Το υλικό της ταινίας είναι διαφορετικό υψηλής πυκνότηταςλόγω της ύφανσης, είναι πιο παχύ από το πλησιέστερο ανάλογό του - calico tape - λόγω της χρήσης παχύτερων νημάτων.
Χάρη στη Wikipedia.

Στάδιο 7:

Εικόνα 14 - Αυτή είναι η τελική έκδοση του μετασχηματιστή

Ένα κενό 0,15 mm δημιουργείται κατά τη διαδικασία κόλλησης με την εισαγωγή κατάλληλης μεμβράνης μεταξύ των μισών του πυρήνα. Η καλύτερη επιλογή- φιλμ για εκτύπωση. Ο πυρήνας είναι κολλημένος μεταξύ τους με κόλλα στιγμής (καλή) ή εποξική ρητίνη. Η 1η επιλογή είναι για πάντα, η 2η σάς επιτρέπει να αποσυναρμολογήσετε τον μετασχηματιστή χωρίς ζημιά εάν συμβεί κάτι, για παράδειγμα, εάν χρειαστεί να τυλίξετε άλλη περιέλιξη ή να προσθέσετε περισσότερες στροφές.

Περιέλιξη τσοκ

Τώρα, κατ' αναλογία, πρέπει να τυλίξετε το πηνίο· φυσικά, η περιέλιξή του σε έναν δακτύλιο πυρήνα είναι πιο δύσκολη, αλλά αυτή η επιλογή θα είναι πιο συμπαγής. Όλα τα δεδομένα που έχουμε είναι από το πρόγραμμα, το υλικό πυρήνα είναι ψεκασμένος σίδηρος ή μόνιμο κράμα.Η επαγωγή κορεσμού αυτού του υλικού είναι 0,55 Tesla.

Στάδιο 1:



Εικόνα 15 - Τυλίξτε τον δακτύλιο με φθοριοπλαστική ταινία

Αυτή η λειτουργία σάς επιτρέπει να αποφύγετε την περίπτωση διάσπασης της περιέλιξης στον πυρήνα, αυτό συμβαίνει σπάνια, αλλά το κάνουμε για τον εαυτό μας για ποιότητα!

Στάδιο 2:

Εικόνα 16 - Τυλίξτε τον απαιτούμενο αριθμό στροφών και μονώστε

Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των στροφών δεν θα χωρέσει σε ένα στρώμα περιέλιξης, επομένως μετά την περιέλιξη του πρώτου στρώματος, είναι απαραίτητο να μονώσετε και να τυλίξτε το δεύτερο στρώμα, ακολουθούμενο από μόνωση.

Στάδιο 3:

Εικόνα 17 - Μονώστε μετά τη δεύτερη στρώση και εμποτίστε με βερνίκι

Επίλογος

Ελπίζω το άρθρο μου να σας διδάξει τη διαδικασία υπολογισμού και κατασκευής ενός παλμικού μετασχηματιστή, καθώς και να σας δώσει μερικές θεωρητικές ιδέες για τη λειτουργία του και τα υλικά από τα οποία κατασκευάζεται. Προσπάθησα να μην φορτώσω αυτό το μέρος με περιττή θεωρία, να κρατήσω τα πάντα στο ελάχιστο και να επικεντρωθώ αποκλειστικά σε πρακτικές πτυχές. Και το πιο σημαντικό για βασικά χαρακτηριστικάπου επηρεάζουν την απόδοση, όπως διάκενο, κατευθύνσεις περιέλιξης κ.λπ.
Συνεχίζεται...

Ετικέτες: Προσθήκη ετικετών

Διάφοροι τύποι εξοπλισμού μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά και ηλεκτρικά κυκλώματα, τα οποία έχουν ζήτηση σε πολλούς τομείς ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ. Για παράδειγμα, οι μετασχηματιστές παλμών (εφεξής IT) είναι ένα σημαντικό στοιχείο που εγκαθίσταται σχεδόν σε όλα τα σύγχρονα τροφοδοτικά.

Σχεδιασμός (τύποι) παλμικών μετασχηματιστών

Ανάλογα με το σχήμα του πυρήνα και την τοποθέτηση των πηνίων σε αυτόν, τα IT παράγονται στα ακόλουθα σχέδια:

Τα στοιχεία δείχνουν:

• A – μαγνητικό κύκλωμα κατασκευασμένο από ποιότητες χάλυβα μετασχηματιστή κατασκευασμένο με τεχνολογία έλασης κρύου ή θερμού μετάλλου (με εξαίρεση τον τοροειδές πυρήνα, είναι κατασκευασμένο από φερρίτη).
• B – πηνίο από μονωτικό υλικό
• C – καλώδια που δημιουργούν επαγωγική σύζευξη.

Σημειώστε ότι ο ηλεκτρικός χάλυβας περιέχει λίγα πρόσθετα πυριτίου, καθώς προκαλεί απώλεια ισχύος από την επίδραση των δινορευμάτων στο μαγνητικό κύκλωμα. Στο σπειροειδές IT, ο πυρήνας μπορεί να κατασκευαστεί από έλαση ή σιδηρομαγνητικό χάλυβα.

Οι πλάκες για το σετ ηλεκτρομαγνητικού πυρήνα επιλέγονται σε πάχος ανάλογα με τη συχνότητα. Καθώς αυτή η παράμετρος αυξάνεται, είναι απαραίτητο να τοποθετηθούν λεπτότερες πλάκες.

Αρχή λειτουργίας

Το κύριο χαρακτηριστικό των μετασχηματιστών παλμικού τύπου (εφεξής IT) είναι ότι τροφοδοτούνται με μονοπολικούς παλμούς με συνιστώσα σταθερού ρεύματος και επομένως το μαγνητικό κύκλωμα βρίσκεται σε κατάσταση σταθερής μαγνήτισης. Φαίνεται παρακάτω διάγραμμα κυκλώματοςσύνδεση μιας τέτοιας συσκευής.

Διάγραμμα: σύνδεση παλμικού μετασχηματιστή

Όπως μπορείτε να δείτε, το διάγραμμα σύνδεσης είναι σχεδόν πανομοιότυπο με τους συμβατικούς μετασχηματιστές, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για το διάγραμμα χρονισμού.

Το πρωτεύον τύλιγμα λαμβάνει παλμικά σήματα που έχουν ορθογώνιο σχήμα e (t), το χρονικό διάστημα μεταξύ του οποίου είναι αρκετά μικρό. Αυτό προκαλεί αύξηση της αυτεπαγωγής κατά το διάστημα t u, μετά το οποίο παρατηρείται η πτώση της στο διάστημα (T-t u).

Οι επαγωγικές αλλαγές συμβαίνουν με ταχύτητα που μπορεί να εκφραστεί ως σταθερά χρόνου χρησιμοποιώντας τον τύπο: τ p =L 0 /R n

Ο συντελεστής που περιγράφει τη διαφορά στο επαγωγικό διαφορικό προσδιορίζεται ως εξής: ∆V=V max – V r

• В max – επίπεδο μέγιστης τιμής επαγωγής;
• Σε r – υπολειπόμενο.

Η διαφορά στην επαγωγή φαίνεται πιο καθαρά στο σχήμα, που δείχνει τη μετατόπιση του σημείου λειτουργίας στο κύκλωμα μαγνητικού αγωγού του IT.

Όπως φαίνεται στο διάγραμμα χρονισμού, το δευτερεύον πηνίο έχει επίπεδο τάσης U 2 στο οποίο υπάρχουν αντίστροφες εκπομπές. Έτσι εκδηλώνεται η ενέργεια που συσσωρεύεται στο μαγνητικό κύκλωμα, η οποία εξαρτάται από τη μαγνήτιση (παράμετρος i u).

Οι παλμοί ρεύματος που διέρχονται από το πρωτεύον πηνίο έχουν τραπεζοειδές σχήμα, αφού το φορτίο και τα γραμμικά ρεύματα (που προκαλούνται από τη μαγνήτιση του πυρήνα) συνδυάζονται.

Το επίπεδο τάσης στην περιοχή από 0 έως t u παραμένει αμετάβλητο, η τιμή του e t =U m. Όσον αφορά την τάση στο δευτερεύον πηνίο, μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

εν:

• Ψ – παράμετρος σύνδεσης ροής.
• Το S είναι μια τιμή που αντανακλά τη διατομή του μαγνητικού πυρήνα.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η παράγωγος, η οποία χαρακτηρίζει τις αλλαγές στο ρεύμα που διέρχεται από το πρωτεύον πηνίο, είναι μια σταθερή τιμή, η αύξηση του επιπέδου επαγωγής στο μαγνητικό κύκλωμα συμβαίνει γραμμικά. Με βάση αυτό, επιτρέπεται, αντί για την παράγωγο, να εισαγάγετε τη διαφορά μεταξύ των δεικτών που λαμβάνονται σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, το οποίο σας επιτρέπει να κάνετε αλλαγές στον τύπο:

Στην περίπτωση αυτή, το ∆t θα προσδιορίζεται με την παράμετρο t u, η οποία χαρακτηρίζει τη διάρκεια με την οποία εμφανίζεται ο παλμός της τάσης εισόδου.

Για να υπολογίσετε την περιοχή του παλμού με την οποία δημιουργείται η τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη του IT, είναι απαραίτητο να πολλαπλασιάσετε και τα δύο μέρη του προηγούμενου τύπου με t u. Ως αποτέλεσμα, φτάνουμε σε μια έκφραση που μας επιτρέπει να λάβουμε την κύρια παράμετρο IT:

U m x t u =S x W 1 x ∆V

Σημειώστε ότι το μέγεθος της περιοχής παλμού εξαρτάται άμεσα από την παράμετρο ΔB.

Η δεύτερη πιο σημαντική ποσότητα που χαρακτηρίζει τη λειτουργία του IT είναι η πτώση επαγωγής· επηρεάζεται από παραμέτρους όπως η διατομή και η μαγνητική διαπερατότητα του μαγνητικού πυρήνα, καθώς και ο αριθμός των στροφών στο πηνίο:

Εδώ:

• L 0 – διαφορά επαγωγής.
• μa – μαγνητική διαπερατότητα του πυρήνα.
• W 1 - αριθμός στροφών της κύριας περιέλιξης.
• S - περιοχή διατομής του πυρήνα.
• l cр – μήκος (περίμετρος) του πυρήνα (μαγνητικός πυρήνας)
• Σε r – η τιμή της υπολειπόμενης επαγωγής.
• In max – το επίπεδο της μέγιστης τιμής επαγωγής.
• H m – Ένταση μαγνητικό πεδίο(ανώτατο όριο).

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η παράμετρος επαγωγής του IT εξαρτάται πλήρως από τη μαγνητική διαπερατότητα του πυρήνα, κατά τον υπολογισμό είναι απαραίτητο να προχωρήσουμε από τη μέγιστη τιμή του μa, η οποία φαίνεται από την καμπύλη μαγνήτισης. Αντίστοιχα, για το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται ο πυρήνας, το επίπεδο της παραμέτρου B r, που αντανακλά την υπολειπόμενη επαγωγή, θα πρέπει να είναι ελάχιστο.

Βίντεο: Λεπτομερής περιγραφήαρχή λειτουργίας ενός παλμικού μετασχηματιστή

Με βάση αυτό, μια ταινία από χάλυβα μετασχηματιστή είναι ιδανική ως υλικό πυρήνα IT. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε permalloy, το οποίο έχει ελάχιστο συντελεστή τετραγωνισμού.

Οι πυρήνες από κράματα φερρίτη είναι ιδανικοί για IT υψηλής συχνότητας, καθώς αυτό το υλικό έχει χαμηλές δυναμικές απώλειες. Αλλά λόγω της χαμηλής επαγωγής του, το IT πρέπει να κατασκευαστεί σε μεγάλα μεγέθη.

Υπολογισμός παλμικού μετασχηματιστή

Ας εξετάσουμε πώς είναι απαραίτητο να υπολογίσουμε το IT. Σημειώστε ότι η απόδοση της συσκευής σχετίζεται άμεσα με την ακρίβεια των υπολογισμών. Για παράδειγμα, ας πάρουμε ένα συμβατικό κύκλωμα μετατροπέα που χρησιμοποιεί ένα δακτυλιοειδές IT.

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να υπολογίσουμε το επίπεδο ισχύος IT, για αυτό θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο: P = 1,3 x P n.

Η τιμή Pn εμφανίζει πόση ενέργεια θα καταναλώσει το φορτίο. Μετά από αυτό, υπολογίζουμε τη συνολική ισχύ (R gb), δεν πρέπει να είναι μικρότερη από την ισχύ φορτίου:

Παράμετροι που απαιτούνται για τον υπολογισμό:

• S c - εμφανίζει την περιοχή διατομής του δακτυλιοειδούς πυρήνα.
• S 0 - η περιοχή του παραθύρου του (όπως αναμένεται, αυτή και η προηγούμενη τιμή φαίνονται στο σχήμα).

• Το B max είναι η μέγιστη κορυφή της επαγωγής· εξαρτάται από την ποιότητα του σιδηρομαγνητικού υλικού που χρησιμοποιείται (η τιμή αναφοράς λαμβάνεται από πηγές που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά των ποιοτήτων φερρίτη).
• f είναι μια παράμετρος που χαρακτηρίζει τη συχνότητα με την οποία μετατρέπεται η τάση.

Το επόμενο στάδιο καταλήγει στον προσδιορισμό του αριθμού των στροφών στο πρωτεύον τύλιγμα Tr2:

(το αποτέλεσμα στρογγυλοποιείται)

Η τιμή του U I καθορίζεται από την έκφραση:

U I =U/2-U e (U είναι η τάση τροφοδοσίας στον μετατροπέα, U e είναι η στάθμη τάσης που παρέχεται στους εκπομπούς των στοιχείων τρανζίστορ V1 και V2).

Ας προχωρήσουμε στον υπολογισμό του μέγιστου ρεύματος που διέρχεται από την κύρια περιέλιξη του IT:

Η παράμετρος η είναι ίση με 0,8, αυτή είναι η απόδοση με την οποία πρέπει να λειτουργεί ο μετατροπέας μας.

Η διάμετρος του σύρματος που χρησιμοποιείται στην περιέλιξη υπολογίζεται από τον τύπο:

Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα με τον προσδιορισμό των βασικών παραμέτρων της πληροφορικής, μπορείτε να βρείτε θεματικές τοποθεσίες στο Διαδίκτυο που σας επιτρέπουν να online λειτουργίαυπολογίστε τυχόν μετασχηματιστές παλμών.

Χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρονική και την ηλεκτρική μηχανική Διάφοροι τύποιμετασχηματιστές. Αυτό καθιστά δυνατή τη χρήση ηλεκτρονικά συστήματασε πολλούς τομείς παραγωγής και οικονομικής δραστηριότητας. Επομένως, μαζί με τους βασικούς υπολογισμούς, μεγάλης σημασίαςαποκτά τον υπολογισμό ενός παλμικού μετασχηματιστή. Αυτές οι συσκευές είναι σημαντικά στοιχεία, τα οποία χρησιμοποιούνται σε όλα τα κυκλώματα των σύγχρονων τροφοδοτικών.

Σκοπός και λειτουργία παλμικού μετασχηματιστή

Οι μετασχηματιστές παλμών χρησιμοποιούνται σε συστήματα επικοινωνίας και διάφορα αυτόματες συσκευές. Η κύρια λειτουργία τους είναι να κάνουν αλλαγές στο πλάτος και την πολικότητα των παλμών. Η κύρια προϋπόθεση κανονική λειτουργίαΑυτές οι συσκευές θεωρείται ότι έχουν ελάχιστη παραμόρφωση των σημάτων που μεταδίδουν.

Η αρχή λειτουργίας ενός παλμικού μετασχηματιστή έχει ως εξής: όταν φθάνουν στην είσοδό του ορθογώνιοι παλμοί τάσης με μια ορισμένη τιμή, εμφανίζεται μια σταδιακή εμφάνιση στο πρωτεύον τύλιγμα ηλεκτρικό ρεύμακαι περαιτέρω αύξηση της δύναμής του. Αυτή η κατάσταση, με τη σειρά της, οδηγεί σε αλλαγή του μαγνητικού πεδίου στη δευτερεύουσα περιέλιξη και στην εμφάνιση ηλεκτροκινητική δύναμη. Σε αυτή την περίπτωση, το σήμα πρακτικά δεν παραμορφώνεται και οι μικρές απώλειες ρεύματος δεν επηρεάζουν τίποτα.

Όταν ο μετασχηματιστής φτάσει στην ισχύ σχεδιασμού του, εμφανίζεται αναγκαστικά ένα αρνητικό μέρος του παλμού. Είναι πολύ πιθανό να ελαχιστοποιηθεί η επίδρασή του με την εγκατάσταση μιας απλής διόδου στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Ως αποτέλεσμα, σε αυτό το σημείο ο παλμός θα είναι επίσης όσο το δυνατόν πιο κοντά σε μια ορθογώνια διαμόρφωση.

Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός μετασχηματιστή παλμών και άλλων παρόμοιων τεχνικά συστήματαθεωρείται ότι είναι ένας αποκλειστικά ακόρεστος τρόπος λειτουργίας. Ένα ειδικό κράμα χρησιμοποιείται για την κατασκευή του μαγνητικού πυρήνα, παρέχοντας υψηλή διακίνησημαγνητικό πεδίο.

Υπολογισμός αρχικών δεδομένων και επιλογή στοιχείων συσκευής

Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να επιλέξετε σωστά το πιο κατάλληλο μαγνητικό κύκλωμα. ΠΡΟΣ ΤΗΝ καθολικά σχέδιαπεριλαμβάνουν πυρήνες θωράκισης με διαμορφώσεις σε σχήμα W και σε σχήμα κυπέλλου. Ρύθμιση του απαιτούμενου κενού μεταξύ των μερών του πυρήνα κάνει πιθανή χρήσησε οποιοδήποτε τροφοδοτικό μεταγωγής. Ωστόσο, εάν συναρμολογείται ένας μετατροπέας ώθησης-έλξης μισής γέφυρας, μπορείτε να τα βγάλετε πέρα ​​με έναν συμβατικό μαγνητικό πυρήνα δακτυλίου. Κατά τον υπολογισμό, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η εξωτερική διάμετρος του δακτυλίου (D), εσωτερική διάμετροςδαχτυλίδια (d) και ύψος δακτυλίου (H).

Υπάρχουν ειδικά βιβλία αναφοράς για τους μαγνητικούς πυρήνες, όπου οι διαστάσεις του δακτυλίου παρουσιάζονται σε μορφή KDxdxH.

Πριν από τον υπολογισμό ενός παλμικού μετασχηματιστή, είναι απαραίτητο να ληφθεί ένα συγκεκριμένο σύνολο αρχικών δεδομένων. Πρώτα πρέπει να αποφασίσετε για την τάση τροφοδοσίας. Υπάρχουν κάποιες δυσκολίες εδώ λόγω πιθανών... Επομένως, για τους υπολογισμούς, λαμβάνεται η μέγιστη τιμή 220 V + 10%, στην οποία εφαρμόζονται ειδικοί συντελεστές:

• Η τιμή πλάτους είναι: 242 V x 1,41 = 341,22 V.
• Επόμενο 341,22 - 0,8 x 2 = 340 V μείον την πτώση τάσης στον ανορθωτή.

Η τιμή της επαγωγής και της συχνότητας προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας πίνακες:

1. Φερρίτες μαγγανίου-ψευδαργύρου.

2. Φερρίτες νικελίου-ψευδαργύρου.

Παλμικοί μετασχηματιστές περιέλιξης

Κατά την περιέλιξη μετασχηματιστές παλμώνείναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τα χαρακτηριστικά αυτών των συσκευών. Πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στην ομοιόμορφη κατανομή της περιέλιξης σε ολόκληρη την περίμετρο του μαγνητικού πυρήνα. Διαφορετικά, θα υπάρξει σημαντική μείωση της ισχύος της συσκευής, και σε ορισμένες περιπτώσεις, αποτυχία της.

Στην περίπτωση της περιέλιξης του σύρματος με τα χέρια σας, χρησιμοποιείται μια περιέλιξη "στροφή σε στροφή", κατασκευασμένη σε ένα στρώμα. Βασισμένο σε αυτό τεχνικές προδιαγραφές, ο παλμικός μετασχηματιστής υπολογίζεται επίσης ως προς τον προσδιορισμό απαιτούμενη ποσότηταστροφές. Η διάμετρος του σύρματος που χρησιμοποιείται για την περιέλιξη πρέπει να επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε ολόκληρο το καλώδιο να ταιριάζει ακριβώς σε ένα στρώμα και ο αριθμός των στροφών σε αυτή την περίπτωση θα συμπίπτει με τα υπολογισμένα δεδομένα. Η διαφορά μεταξύ και του αποτελέσματος που λαμβάνεται χρησιμοποιώντας τον τύπο μπορεί να είναι από 10 έως 20%, γεγονός που σας επιτρέπει να κάνετε μια περιέλιξη χωρίς να δίνετε προσοχή στον ακριβή αριθμό των στροφών.

Υπάρχει ένας τύπος για την εκτέλεση των υπολογισμών: W = n(ρε - 10 μικρό - 4 ρε) / ρε, όπου W-είναι ο αριθμός των στροφών στην κύρια περιέλιξη, n - συνεχής, ίσο με 3,1416, ρε- εσωτερική διάμετρος του δακτυλίου μαγνητικού κυκλώματος, μικρό- πάχος της μονωτικής φλάντζας, ρε- διάμετρος μονωμένο σύρμα. Η μέγιστη ανοχή για σφάλματα στους υπολογισμούς κυμαίνεται από -5 έως +10% ανάλογα με την πυκνότητα των συρμάτων.

Υπάρχει ανάγκη για ισχυρό μπλοκθρέψη. Στην περίπτωσή μου, υπάρχουν δύο μαγνητικοί πυρήνες: θωρακισμένη ταινία και σπειροειδής. Τύπος θωράκισης: ШЛ32х50(72х18). Τοροειδής τύπος: OL70/110-60.

ΑΡΧΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ για τον υπολογισμό ενός μετασχηματιστή με σπειροειδή μαγνητικό πυρήνα:

• τάση πρωτεύοντος τυλίγματος, U1 = 220 V;
• δευτερεύουσα τάση περιέλιξης, U2 = 36 V;
• δευτερεύον ρεύμα περιέλιξης, l2 = 4 A;
• εξωτερική διάμετρος πυρήνα, D = 110 mm;
• εσωτερική διάμετρος πυρήνα, d = 68 mm;
• ύψος πυρήνα, h = 60 mm.

Ο υπολογισμός ενός μετασχηματιστή με μαγνητικό πυρήνα τύπου ШЛ32х50 (72х18) έδειξε ότι ο ίδιος ο πυρήνας είναι ικανός να παράγει τάση 36 βολτ με ένταση ρεύματος 4 αμπέρ, αλλά μπορεί να μην είναι δυνατή η περιέλιξη της δευτερεύουσας περιέλιξης λόγω ανεπαρκούς παραθύρου περιοχή. Ας αρχίσουμε να υπολογίζουμε έναν μετασχηματιστή με μαγνητικό πυρήνα τύπου OL70/110-60.

Ο υπολογισμός λογισμικού (on-line) θα σας επιτρέψει να πειραματιστείτε με παραμέτρους εν κινήσει και να μειώσετε τον χρόνο ανάπτυξης. Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε χρησιμοποιώντας τους τύπους, που δίνονται παρακάτω. Περιγραφή των πεδίων εισαγωγής και υπολογισμού του προγράμματος: γαλάζιο πεδίο - αρχικά δεδομένα για υπολογισμό, πεδίο κίτρινο χρώμα- δεδομένα που επιλέγονται αυτόματα από πίνακες, εάν το πλαίσιο ελέγχου είναι επιλεγμένο για την προσαρμογή αυτών των τιμών, το πεδίο αλλάζει χρώμα σε ανοιχτό μπλε και σας επιτρέπει να εισαγάγετε ιδιοτιμές, πεδίο Πράσινο χρώμα- υπολογισμένη αξία.

Τύποι και πίνακες για χειροκίνητο υπολογισμό ενός μετασχηματιστή:

1. Δευτερεύουσα ισχύς περιέλιξης.

2. Συνολική ισχύς του μετασχηματιστή.

3. Η πραγματική διατομή του χάλυβα μαγνητικού πυρήνα στη θέση του πηνίου του μετασχηματιστή.

4. Η υπολογισμένη διατομή του χάλυβα μαγνητικού πυρήνα στη θέση του πηνίου του μετασχηματιστή.

5. Πραγματική περιοχή διατομής του παραθύρου του πυρήνα.

6. Μέγεθος ονομαστικό ρεύμαΠρωτεύουσα περιέλιξη?

7. Υπολογισμός της διατομής του σύρματος για καθεμία από τις περιελίξεις (για I1 και I2).

8. Υπολογισμός της διαμέτρου των συρμάτων σε κάθε τύλιγμα χωρίς να λαμβάνεται υπόψη το πάχος της μόνωσης.

9. Υπολογισμός του αριθμού των στροφών στις περιελίξεις του μετασχηματιστή.

n - αριθμός περιέλιξης,
U' είναι η πτώση τάσης στις περιελίξεις, εκφρασμένη ως ποσοστό της ονομαστικής τιμής, βλέπε πίνακα.

ΣΕ σπειροειδείς μετασχηματιστέςτο σχετικό μέγεθος της συνολικής πτώσης τάσης στις περιελίξεις είναι σημαντικά μικρότερο σε σύγκριση με τους θωρακισμένους μετασχηματιστές.

10. Υπολογισμός του αριθμού των στροφών ανά βολτ.

11. Τύπος υπολογισμού μέγιστη ισχύςπου μπορεί να εκπέμψει το μαγνητικό κύκλωμα.

Sst f - η πραγματική διατομή του χάλυβα του υπάρχοντος μαγνητικού κυκλώματος στη θέση του πηνίου.

Sok f - πραγματική περιοχή παραθύρου στο υπάρχον μαγνητικό κύκλωμα.

Vmax - μαγνητική επαγωγή, βλέπε πίνακα Νο. 5.

J - πυκνότητα ρεύματος, βλέπε πίνακα αρ.

Kok - συντελεστής πλήρωσης παραθύρου, βλέπε πίνακα Νο. 6.

Kst είναι ο συντελεστής πλήρωσης του μαγνητικού κυκλώματος με χάλυβα, βλέπε πίνακα Νο. 7.

Τα μεγέθη των ηλεκτρομαγνητικών φορτίων Vmax και J εξαρτώνται από την ισχύ που αφαιρείται από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του κυκλώματος του μετασχηματιστή και λαμβάνονται για υπολογισμούς από πίνακες.

Έχοντας προσδιορίσει την τιμή του Sst*Sok, μπορείτε να επιλέξετε το απαιτούμενο γραμμικό μέγεθος του μαγνητικού κυκλώματος, έχοντας λόγο επιφάνειας όχι μικρότερο από αυτόν που προκύπτει ως αποτέλεσμα του υπολογισμού.