Импульсный трансформатор отличие от обычного: Импульсный трансформатор в чем основные отличие от обычного

Импульсный трансформатор в чем основные отличие от обычного

У импульсного трансформатора (ИП) в отличии от обыкновенного силового трансформатора при одинаковой мощности намного меньше потерь и незначительные габаритные размеры полученные в следствии высокочастотного преобразования.

Основные отличия импульсного трансформатора:

1. Размер — импульсного трансформатора  обратно пропорционален его рабочей частоте.
2. Работает трансформатор импульсный от обычного в другой частоте входного напряжения.

В настоящее время большинство блоков питания выполняют на импульсных трансформаторах. Здесь снижение затрат на производство, удешевление стоимости изделия, экономия размеров и веса.

Наиболее важной функцией и применением  импульсных трансформаторов является стабилизация напряжения выхода в рабочем режиме.

Другой областью их применения является защита от короткого замыкания на нагрузке при холостом ходе, и защита от чрезмерного возрастания напряжения, а также перегрева устройств.

Особенности конструкций импульсного трансформатора

Основной особенностью конструкции импульсных трансформаторов является малое число витков. Наиболее экономичными стали тороидальные устройства, а менее экономными – бронестержневые. См. Виды магнитопроводов

Цилиндрическая обмотка обладает свойством малой индуктивности рассеяния, имеет простую конструкцию и технологична в изготовлении. Расположение и число слоев может быть различным, так же, как и схемы их соединений.

Виды обмоток импульсных трансформаторов

Спиральные

Применяются для трансформаторов с наименьшей индуктивностью рассеяния. Их применение целесообразно при автотрансформаторном подключении. Намотка производится тонкой и широкой фольгой или лентой.

Конические

Предназначены для снижения индуктивного рассеяния с незначительным повышением емкости обмоток. Их особенностью является толщина изоляции слоев, которая прямо зависит от напряжения между витками первичной и вторичной обмотки.

Толщина изоляции повышается от начала к концу обмоток по линейной зависимости.

Цилиндрические

Имеют низкую индуктивность рассеяния, хорошую технологичность и простую конструкцию.

Потери энергии

Важной проблемой при создании конструкции импульсных трансформаторов является снижение потерь энергии и повышение его КПД.

Потери складываются из:

• Потери от гистерезиса.
• Магнитной вязкости.
• Некачественная изоляция.
• Вихревые токи.

Кроме простого расчета потерь, для магнитопровода используют высоколегированные марки стали. Это позволяет уменьшить потери и приблизить форму петли гистерезиса к форме прямоугольника. Такие материалы предназначены для обеспечения значительных параметров индукции.

Вихревые токи искусственно разъединяют. А также применяют конструкции магнитных систем с наибольшей магнитной проницаемостью. Такими способами добиваются стабильных параметров вихревого тока в магнитопроводе.

Применяемые материалы

Вид магнитного материала значительно влияет на показатели качества и работу импульсного режима. Материал изготовления сердечника магнитопровода оценивается по значениям величин, которые определяют качество свойств:

• Удельное сопротивление применяемых материалов прибора.
• Индукция насыщения.
• Возможность применения самых тонких листов стали или лент.
• Коэрцитивная сила.

Электротехническая сталь

Импульсные трансформаторы предпочтительно оснащать магнитопроводами, изготовленными из электротехнической стали марок от 3405 до 3425, которые имеют наиболее высокие значения индукции насыщения и низкие параметры коэрцитивной силы, а также наибольшее значение величины прямоугольности формы петли гистерезисного цикла. Такой материал в настоящее время приобрел большую популярность.

Пермаллой

Этот материал является прецизионным сплавом, обладающим магнито-мягкими свойствами. Он чаще всего состоит из железа и никеля, с добавлением легирующих элементов.

Ферриты

Другим очень востребованным материалом для изготовления импульсных трансформаторов, а точнее, его сердечника являются ферритовые материалы. Они имеют малую длительность трансформируемых импульсов. Такие магнитопроводы обладают повышенным удельным сопротивлением и не имеют потерь от вихревых токов. Они применяются для импульсных трансформаторов с интервалом импульсов, который измеряется несколькими наносекундами.

Система расшифровки обозначений и маркировки импульсных трансформаторов включает в себя следующие элементы:

1. Первый – буква – Т,
2. Второй – буква И (импульсный) или сочетание букв ИМ. Буква И соответствует трансформаторам с длительностью входного импульса от 0,5 до 100 мкс, а ИМ – от 0,02 до 100 мкс.
3. Третий – число порядковый номер разработки.

Например: обозначение ТИ-5 – трансформатор импульсный с длительностью входного импульса от 0,5 до 100 мкс, номер разработки 5

Поделиться ссылкой:

Чем отличается импульсный блок питания от обычного: особенности и отличия

Обновлено: 23. 04.2021 12:51:21

Подавляющее большинство современной электроники работает на постоянном токе с малыми значениями силы и напряжения. Например, роутеры потребляют 12 вольт и 5 ампер, а смартфоны в большинстве случаев – 5 вольт и 2 ампера. Вот только в бытовой сети распространяется совершенно другой ток – переменный, с частотой 60 Гц, напряжением 220 вольт и (обычно) силой до 6 ампер.

Соответственно, для использования электронных приборов в бытовой сети этот ток надо как-то преобразовать. Для этих целей и используются блоки питания. Их задача – трансформация тока для придания ему определённых параметров напряжения, силы, а также частоты (превращения переменного в постоянный).

И если требуется выбрать подходящий блок питания либо соорудить самостоятельно, то чаще всего можно встретить два варианта – обычный, он же трансформаторный, и импульсный. И в чём разница, кроме конструкционной сложности, не всегда понятно. Поэтому в этой статье мы разберёмся, чем отличается импульсный блок питания от обычного, рассмотрим их особенности и отличия.

Обычные блоки питания (трансформаторного типа)

Трансформаторные блоки питания – одни из первых устройств для преобразования электричества. Они относятся к аналоговому типу, отличаются конструкционной простотой и сравнительно высокой надёжностью. Впрочем, и существенные недостатки вроде слишком крупных габаритов у них также имеются.

Основной функциональный элемент таких БП – трансформатор. Он состоит из двух индукционных катушек. На первую подаётся электричество из бытовой 220-вольтовой сети и создаёт электромагнитное поле. Оно, в свою очередь, наводит индукцию и создаёт электродвижущую силу на второй. Таким образом достигается понижение напряжения.

В дальнейшем электрический ток, созданный на понижающей катушке, передаётся на выпрямляющее устройство. Как правило, оно состоит из нескольких силовых диодов, включённых по схеме моста. Для сглаживания пульсирующего напряжения используется конденсатор, подключённый параллельно диодному мосту, а затем силовые транзисторы его стабилизируют.

В итоге на выходе формируется постоянный ток заданного напряжения и силы. Для регулирования параметров его работы используются специальные резисторы подстройки, включаемые в схему стабилизации.

Обычные БП (трансформаторного типа) характеризуются максимальной конструкционной простотой. В принципиальной схеме элементарного устройства – всего три детали: система катушек, диодный мост и конденсатор.

Ключевые достоинства обычных блоков питания:

1. Простота сборки и конструирования. БП необходимой мощности можно собрать самостоятельно – достаточно лишь понимать принцип работы и точно осознавать, для каких целей планируется использовать аппарат;

2. Высокая надёжность и долговечность. При правильной эксплуатации срок работы аппаратов практически не ограничен. Так, сегодня ещё можно найти функционирующие модели, выпущенные более нескольких десятилетий назад;

3. Доступность комплектующих.

   Все необходимые детали можно приобрести на радиорынках, у радиолюбителей и в специальных магазинах, заказывать какие-то определённые микросхемы из-за рубежа не требуется;

4. Не создают паразитные радиоволновые токи. Благодаря этому помехи в питающей сети или в конечных потребителях практически не наблюдаются.

Ключевые недостатки обычных блоков питания:

1. Низкий КПД. При передаче электричества трансформаторным способом огромная часть мощности просто теряется. Кроме того, из-за использования стабилизатора на выходе для получения стабильных параметров работы часть КПД дополнительно теряется;

2. Крупногабаритные. Причём чем мощнее БП – тем больше его вес и размеры. Как следствие, высокомощные и вовсе могут быть маломобильными;

3. Создают значительное электромагнитное поле. Тем самым они могут образовывать наводки в других линиях передачи сигнала – например, коаксиальных кабелях или «витой паре».

Все эти недостатки оказываются настолько критическими, что сегодня обычные БП в быту практически не используются. Вместо этого применяются импульсные.

Импульсные блоки питания

Импульсные блоки питания имеют сложную конструкцию и являются устройствами инверторного типа. Их ключевое отличие от обычных заключается в том, что входное напряжение подаётся сразу на выпрямитель. Затем оно формирует импульсы определённой частоты. За это отвечает отдельная подсистема управления, так что импульсные БП являются полноценными цифровыми устройствами.

Поскольку импульсные БП отличаются конструкционной и принципиальной сложностью, рассматривать схему их работы в рамках этой статьи не целесообразно. и

1. Ток из сети поступает на сетевой фильтр, минимизирующий входящие и исходящие искажения;

2. Преобразователь трансформирует синусоиду переменного тока в импульсный постоянный ток;

3. Инвертор, контролируемый через модуль управления, формирует из импульсного постоянного тока прямоугольные высокочастотные сигналы;

4. Ток поступает на импульсный трансформатор, который подаёт напряжение на различные элементы самого БП, а также на нагрузку;

5. После этого ток поступает на выходной выпрямитель, а затем сглаживается на выходном фильтре.

Такая система обеспечивает не только высокий коэффициент полезного действия, но и малые размеры устройства. Причём чем выше частота импульсов – тем компактнее БП за счёт уменьшения габаритов трансформатора.

Ключевые достоинства импульсных блоков питания:

1. Высокий КПД, составляющий, как правило, около 98%. Небольшие потери создаются их-за переходных процессов, возникающих при переключении ключа. Но они слишком незначительны, чтобы брать их в расчёт;

2. Компактные размеры и малый вес. Это достигается за счёт того, что импульсным БП не требуется массивный трансформатор.

Ключевые недостатки импульсных блоков питания:

1. Конструкционная сложность. Собрать такое устройство в домашних условиях без знаний в области электроники или электротехники практически невозможно;

2. Заметный нагрев при работе. Поэтому высокомощные импульсные БП оснащаются дополнительными системами охлаждения, которые приводят к увеличению размера и массы устройства;

3. Наличие высокочастотных помех. Как следствие, для использования в чувствительной аппаратуре такие блоки питания оснащаются фильтром помех, но и он не даёт 100% защиты от такого «мусорного сигнала»;

4. Мощность нагрузки должна входить в номинальный диапазон. При превышении или понижении её будут наблюдаться изменения выходного напряжения. Как правило, производители предусматривают это явление и устанавливают защиту от подобных нештатных ситуаций.

Компактные размеры и высокое значение КПД помогли импульсным БП распространиться максимально широко. Сегодня они применяются в зарядных устройствах мобильной электроники, компьютерной и бытовой техники, а также в системах электронного балласта осветительных приборов.

Сравнение импульсного и обычного блоков питания

Сравним эти два типа устройств, определив, какие лучше использовать в той или иной ситуации.

Тип блока питания	Обычный (трансформаторный)	Импульсный
Принцип работы	Напряжение сначала понижается, а затем выравнивается	Напряжение сначала преобразуется, а затем понижается
Использование	Некоторые высокоточные и чувствительные к ВЧ-помехам устройства	Практически повсеместно
Коэффициент полезного действия	Небольшой, особенно с учётом потерь на стабилизаторе	Как правило, 98%
Габариты	Как правило, крупные	Как правило, малые
Высокочастотные помехи в выходном токе	Нет	Могут быть
Требование максимальной и минимальной мощностей нагрузки	Нет	Да

При прочих равных предпочтительнее использовать импульсные БП. Они обеспечивают больший КПД, а ещё весят от нескольких десятков граммов. Но в некоторых высокоточных, прецизионных устройствах лучше применять обычные (трансформаторные) модели, поскольку они не засоряют выходной сигнал помехами.

Оцените статью
	Всего голосов: 1, рейтинг: 5

принцип работы, виды и расчёт

Импульсные трансформаторы (ИТ) являются востребованным прибором в хозяйственной деятельности. Часто  устанавливают в блоки питания бытовой, компьютерной, специальной техники. Импульсный трансформатор своими руками создают мастера с минимальным опытом работы в области радиотехники. Что это за устройство, а также принцип работы будут рассмотрены далее.

Область применения

Задача импульсного трансформатора заключается в защите электрического прибора от короткого замыкания, чрезмерного увеличения значения напряжения, нагрева корпуса. Стабильность блоков питания обеспечена импульсными трансформаторами. Подобные схемы применяются в триодных генераторах, магнетронах. Импульсник применяется при работе инвертора, газового лазера. Данные приборы устанавливают в схемах в качестве дифференцирующего трансформатора.

Радиоэлектронная аппаратура основана на трансформаторной способности импульсных преобразователей. При использовании импульсного блока питания организовывается работа цветного телевизора, обычного компьютерного монитора и т. д. Помимо обеспечения потребителя током требуемой мощности и частоты, трансформатором выполняется стабилизация значения напряжения при работе оборудования.

Видео: Как работает импульсный трансформатор?

Требования к приборам

Преобразователи в блоках питания обладают рядом характеристик. Это функциональные устройства, имеющие определенную габаритную мощность. Они обеспечивают правильное функционирование элементов в схеме.

Импульсный бытовой трансформатор обладает надежностью и высоким перегрузочным порогом. Преобразователь отличается стойкостью к механическим, климатическим воздействиям. Поэтому схема импульсного блока питания телевизоров, компьютеров, планшетов. отличается повышенной электрической устойчивостью.

Приборы обладают небольшой габаритной характеристикой. Стоимость представленных агрегатов зависит от области применения, трудозатрат на изготовление. Отличие представленных трансформаторов от иных подобных приборов заключается в их высокой надежности.

Принцип работы

Рассматривая, как работает агрегат представленного типа, нужно понять отличия между обычными силовыми установками и устройствами ИТ. Намотка трансформатора имеет разную конфигурацию. Это две катушки, связанные магнитоприводом. В зависимости от количества витков первичной и вторичной намотки, на выходе создается электричество с заданной мощностью. Например, в трансформаторе преобразовывается напряжение 12 в 220 В.

На первичный контур подаются однополярные импульсы. Сердечник остается в состоянии постоянного намагничивания. На первичной намотке определяются импульсные сигналы прямоугольной формы. Интервал между ними во времени короткий. При этом появляются перепады индуктивности. Они отражаются импульсами на вторичной катушке. Эта особенность является основой принципов функционирования подобного оборудования.

Разновидности

Выделяют разные типы импульсной схемы силового оборудования. Агрегаты отличаются в первую очередь формой конструкции. От этого зависят эксплуатационные характеристики. По виду обмотки различают агрегаты:

• Тороидальный.
• Броневой.
• Стержневой.
• Бронестержневой.

Поперечное сечение сердечника бывает прямоугольное, круглое. Маркировка обязательно содержит информацию об этом факте. Также различают тип обмоток. Катушки бывают:

• Спиральные.
• Цилиндрические.
• Конические.

В первом случае индуктивность рассеивания будет минимальной. Представленный тип преобразователя применяется для автотрансформаторов. Намотка при этом выполняется из фольги или тенты из специального материала.

Цилиндрический тип обмотки характеризуется низким показателем рассеивания индуктивности. Это простая , технологичная конструкция.

Конические разновидности значительно уменьшают рассеивание индуктивности. Емкость обмоток при этом мало увеличивается. Изоляция между двумя слоями обмоток пропорциональна напряжению между первичными витками. Толщина контуров увеличивается от начала к концу.

Представленное оборудование отличается различными эксплуатационными характеристиками. В их число входят габаритная мощность, напряжение на первичной, вторичной обмотке, масса и размер. При указании маркировки учитываются перечисленные характеристики.

Преимущества

Блоки питания с импульсным устройством обладают массой достоинств перед аналоговыми приборами. Именно по этой причине их подавляющее большинство изготавливается по представленной схеме.

Трансформаторы импульсного типа отличаются следующими преимуществами:

1. Малый вес.
2. Низкая цена.
3. Повышенный уровень КПД.
4. Расширенный диапазон напряжения.
5. Возможность встроить защиту.

Меньшим весом конструкция обладает из-за увеличения частоты сигнала. Конденсаторы уменьшаются в объеме. Схема их выпрямления наиболее простая.

Сравнивая обычные и импульсные блоки питания, видно, что в последних потери энергии сокращаются. Они наблюдаются при переходных процессах. КПД при этом может составлять 90-98%.

Меньшие габариты агрегатов позволяют снизить затраты на производство. Материалоемкость конечного продукта значительно уменьшается. Запитывать представленные аппараты можно от тока с различными характеристиками. Цифровые технологии, которые применяются при создании малогабаритных моделей, позволяют применять в конструкции специальные защитные блоки. Они предотвращают появление короткого замыкания, прочие аварийные ситуации.

Единственным недостатком импульсных разновидностей устройств является появление высокочастотных помех. Их приходится подавлять различными методами. Поэтому в некоторых разновидностях точных цифровых приборов подобные схемы не используются.

Разновидности материалов

Представленное оборудование изготавливается из различных материалов. Создавая блоки питания представленного типа, потребуется рассмотреть все возможные варианты. Применяются следующие материалы:

1. Электротехническая сталь.
2. Пермаллой.
3. Феррит.

Одним из лучших вариантов является альсифер. Однако его практически не найти в свободной продаже. Поэтому, желая создать оборудование самостоятельно, его не рассматривают в качестве возможного варианта.

Чаще всего для создания сердечника применяется электротехническая сталь марок 3421-3425, 3405-3408. Магнитно-мягкими характеристиками известен пермаллой. Это сплав, который состоит из никеля и железа. Его легируют в процессе обработки.

Для импульсов, интервал которых находится в пределах наносекунды, используется феррит. Этот материал имеет высокое удельное сопротивление.

Расчет

Чтобы создать и намотать трансформаторные контуры самостоятельно, потребуется произвести расчет импульсного трансформатора. Применяется специальная методика. Сначала определяют ряд исходных характеристик оборудования.

Например, на первичной обмотке установлено напряжение 300 В. Частота преобразования равняется 25 кГц. Сердечник выполнен из ферритового кольца типоразмером 31 (40х25х11). Сначала потребуется определить площадь сердечника в поперечном сечении:

П = (40-25)/2*11 = 82,5 мм².

Далее можно просчитать минимальное количество витков:

На основе полученных данных можно найти диаметр сечения провода, который потребуется для создания контуров:

Д = 78/181 = 0,43 мм.

Площадь сечения в этом случае равняется 0,12 м². Максимально допустимый ток на первичной катушке при таких параметрах не должен превышать 0,6 А. Габаритную мощность можно определить по следующей формуле:

ГМ = 300 * 0,6 = 180 Вт.

На основе полученных показателей можно самостоятельно рассчитать параметры всех составляющих будущего прибора. Создать трансформатор этого типа станет увлекательным занятием для радиолюбителя.

Подобный аппарат является надежным и качественным при правильной последовательности всех действий. Расчет проводится для каждой схемы индивидуально. При изготовлении подобного оборудования вторичная обмотка должна замыкаться на нагрузку потребителя. В противном случае прибор не будет считаться безопасным.

От типа сборки, материалов и прочих параметров зависит работа трансформатора. Качество схемы напрямую зависит от импульсного блока. Поэтом расчетам, выбору материалов уделяется высокое значение.

Интересное видео: Импульсный трансформатор своими руками

Рассмотрев особенности импульсных трансформаторов, можно понять их важность для многих радиоэлектронных схем. Создать подобное устройство самостоятельно можно только после соответствующего расчета.

что это такое и где его применяют

Импульсным трансформатором называется важная деталь, широко применяемая практически во всех радиоэлектронных приборах. Это телевизоры, мониторы компьютеров, все цифровые и аналоговые устройства. Трансформатор обеспечивает передачу импульсных сигналов. Вывод по сравнению с поданной на входе формой получается с минимальным искажением. В основном работают с прямоугольными импульсами.
В статье разобраны главные принципы работы импульсных трансформаторов, приведены характеристики и различия в их устройстве. В качестве бонуса в конце статье читатель найдет видео c наглядным разбором устройства и книгу Вдовина С. С. «Проектирование импульсных трансформаторов». Интересующие подробности можно уточнить в комментариях, эксперты ответят на любые ваши вопросы.

Общие конструктивные схемы и классификация

Импульсные трансформаторы отличаются многообразием конструктивного исполнения. Это обусловлено их применением в широком диапазоне энергий, мощностей, напряжений, длительностей импульсов, различиями в назначении и условиях эксплуатации.
Тем не менее, несмотря на это многообразие, все конструктивные схемы ИТ можно свести к четырем основным: стержневой, броневой, бронестержневой и тороидальный. Таким образом, по конструктивным признакам ИТ можно классифицировать следующим образом:

• стержневые;
• броневые;
• бронестержневые;
• тороидальные.

Форма поперечного сечения МС у них может быть прямоугольной или круговой. Характерная конструктивная особенность ИТ – относительно малое число витков в его обмотках. По этой причине объем проводниковых материалов обмоток ИТ намного меньше объема МС и в качестве обобщающего технико-экономического показателя конструкции ИТ естественно принимать объем его МС.

Классификация импульсных трансформаторов по виду сердечника и катушек.

Если принять такой показатель качества, то так как не все конструкции в этом отношении равноценны, ведь в каждой из них эффективно используется только та часть объема МС, которая заключена внутри обмоток, внешние части МС, т.е. ярма, служат только для проведения рабочего магнитного потока ИТ, а поперечное сечение постоянно по длине, то эффективность использования МС можно охарактеризовать коэффициентом использования длины λ = h/l, где под высотой обмотки h понимается суммарная высота катушек.

Максимальные значения этого коэффициента составляют: для тороидальной МС – 0.95; для стержневой – 0.6; для броневой и бронестержневой – 0.3. Таким образом, наиболее экономичны ИТ тороидального типа, относительно экономичны – стержневого и менее всего экономичны – броневого и бронестержневого.

Если учесть, что конструктивно и технологически стержневые, броневые и бронестержневые ИТ примерно равноценны, то следует вывод о целесообразности применения тороидальных и стержневых МС в ИТ, особенно мощных, отличающихся большим объемом МС.

Коэффициент использования длины МС можно повысить, увеличив высоту стержня или диаметр МС. Однако такие вытянутые в высоту или увеличенного диаметра конструкции имеют большие габариты, менее прочны, нетехнологичны, для них характерен повышенный расход проводниковых материалов, потери мощности в обмотках, искажения трансформированных импульсов и другие недостатки.

Тем, кому будет интересно почитать, материал в тему: малоизвестные факты о двигателях постоянного тока.

Однако наиболее важно то, что высшие функциональные показатели достигаются в конструкциях ИТ с максимальной большой площадью сечения и минимальной длиной МС. В связи с этим коэффициент использования длины МС является показателем относительным и характеризует только степень конструктивного совершенства ИТ.

Схема подключения импульсных трансформаторов.

Облегчает классификацию следующее соображение. Характерным признаком класса напряжения является тип и конструкция главной изоляции ИТ, в сильной степени определяющая собой и конструкцию ИТ в целом.

Так, в ИТ на напряжение до 20 кВ удается применять сухую изоляцию из слоистых диэлектриков, в некоторых случаях – воздушную при нормальном давлении.

Поэтому, несмотря на определенную условность, целесообразно ввести такую классификацию по классу напряжения, чтобы значения напряжения отражало и конструктивные особенности изоляции, т.е. в следующем виде:

• ИТ класса напряжения до 20 кВ;
• ИТ класса напряжения до 100 кВ;
• ИТ класса напряжения свыше 100 кВ.

В интервале напряжений 20-100 кВ обычно применяют бумажно-масляную или бумажно-пленочно-масляную изоляцию. При напряжении более 100 кВ лучшие результаты дает применение чисто масляной изоляции.

Процессы трансформации импульсов

Одним из основных элементов импульсных источников питания является импульсный трансформатор. Особенность работы данного вида трансформатора заключается в том, что на вход подается периодическая последовательность импульсов одной полярности, содержащие постоянную составляющую тока.

Принцип действия импульсного преобразователя напряжения полностью идентичен работе любого другого трансформатора, то есть к обмотке первичной катушки индуктивности подается входное напряжение Uвх, которое в полном соответствии с законом электромагнитной индукции преобразовывается на обмотке вторичной катушки в напряжение выхода Uвых с измененными параметрами.

Коэффициент трансформации напряжения определяется соотношением витков намотки импульсного трансформатора для каждой катушки. Однако в отличие от обычных трансформаторов, работающих с синусоидальными гармониками стандартной частоты 50 Гц, на вход ИТ подаются импульсы длительность несколько десятков мкс, что соответствует частотам в пределах десятков кГц.

Простая схема электронного трансформатора.

Обычно это электромагнитные сигналы после выпрямления переменного сетевого тока по полумостовым, мостовым или другим схемам, используемым в электронных преобразователях напряжения.

 

 

Особенности конструкции

Сердечники импульсных преобразователей имеют тороидальную или Ш-образную форму. При выполнении намотки импульсного трансформатора своими руками мастера предпочитают кольцевую (тороидальную) конфигурацию магнитопровода, поскольку для него не нужно специально готовить каркас и приспособление под намотку. Для изготовления сердечников используются материалы с повышенной магнитной проницаемостью типа:

• ферритов;
• трансформаторной кремнистой стали;
• пермаллоя.

Ферритовые кольцевые сердечники широко распространены, дешевы и доступны. Обозначение изделия выполняется по типу К Dxdxh, где К – сокращение от слова «кольцо», D, d и h – соответственно, размеры внешнего и внутреннего диаметров кольца, высоты кольца. Размеры обозначают в мм, например, К 28×16х9.
На ферритовом основании наматываются первичная и вторичная обмотки.

Интересный материал в тему: Что нужно знать о трансформаторах тока.

Ключевой особенностью конструкции является намотка первичной обмотки против часовой стрелки, вторичной – только по часовой. При изменении направления намоток мощность устройства значительно уменьшается. Обмотки наматываются с обеих сторон кольца, на внутренней стороне – с малым числом витков, на внешней – с большим количеством витков.

Для снижения индуктивности рассеивания считают необходимым наматывать двуслойно одну обмотку, а между ее слоями помещать другую обмотку. Иногда обмотки мотают двумя проводами одновременно, тогда провода витков одной обмотки располагаются между проводами витков другой.

Как проверить устройство

После сборки ИТ, его проверяют. Методик, как проверить собранный собственноручно или приобретенный импульсный трансформатор, предостаточно. Для проверки собирают схемы с использованием частотных генераторов, осциллографов, мультиметров и других приборов, которые не только подтверждают работоспособность ИТ.

Они выполняют его тестирование в различных частотных диапазонах. В импульсном трансформаторе не допускается разомкнутое состояние вторичной обмотки, такой режим относится к категории небезопасных режимов.

Как проверить импульсный трансформатор.

Также должны иметь минимальную индуктивность рассеивания, динамическую емкость и сопротивление; быть достаточно прочными механически.

Он должен обладать виброустойчивостью и выдерживать воздействие значительных электродинамических сил, возникающих как в нормальном режиме работы, так и, особенно, при коротких замыканиях цепи нагрузки.

Требования высокой электрической прочности и минимальной индуктивности рассеяния взаимно противоречивы. Так как для увеличения электрической прочности необходимо увеличивать толщину и изоляции, в то время как для уменьшения индуктивности рассеяния требуется уменьшать толщину.

Изоляция проводов и обмоток

Обмотки ИТ должны удовлетворять следующим основным требованиям: быть достаточно электрически прочными, изоляция обмоток должна выдерживать без повреждений длительное воздействие номинальных рабочих напряжений и кратковременное воздействие повышенных напряжений в возможных аварийных ситуациях.

Уменьшение емкости обмоток, в свою очередь, находится в противоречии с требованием минимальной индуктивности рассеяния. Однако в большинстве случаев уменьшение индуктивности рассеяния является более важной задачей, чем уменьшения емкости.

По этим причинам размеры изоляционных промежутков обычно доводят до возможного минимума, определяемого необходимой электрической прочностью обмоток. Уменьшить емкость стремятся применением изоляционных материалов с возможно меньшей диэлектрической проницаемостью, а также за счет конструктивных факторов.

Итак, главные требования к изоляционным материалам состоят в малой диэлектрической проницаемости и пригодности для режимов с высокой напряженностью электрического поля. При больших токах и длительности импульса применяют провода более экономичного прямоугольного сечения или тонкие и широкие медные шины из фольги, иногда из нескольких слоев, проложенных изоляцией.

Лучшие материалы для устройства

Практика конструирования ИТ показала, что лучшими изоляционными материалами, наиболее полно удовлетворяющим перечисленным требованиям, являются трансформаторное масло, кабельная и трансформаторная бумага, пропитанная трансформаторным маслом, электрокартон, пленки из фторопласта, чередующиеся со слоями бумаги, органическое стекло.

В качестве несущих элементов конструкции – бумажно-бакелитовые трубки и цилиндры, сборные каркасы из органического стекла. Фторопластмассовые пленки следует применять лишь в таких ИТ, у которых температура обмоток может превышать 95ºС.

Недостаток пленок в том, что по ним в продольном направлении легко развивается поверхностный разряд. Органическое стекло широко применяется в ИТ вследствие высоких изоляционных свойств и возможности механической обработки.

При напряжениях 100 кВ целесообразна изоляция в виде чистого трансформаторного масла. В отличие от слоистой чисто масляная изоляция в высокой степени однородна по свойствам. Это позволяет в конструкциях с ослабленным краевым эффектом практически полностью использовать высокие электроизоляционные свойства трансформаторного масла.

Масляная изоляция имеет и другие важные достоинства. Трансформаторное масло обладает хорошей текучестью и может свободно конвектировать в пространстве между обмотками и МС. Следствием этого, а также высокой теплоемкости масла является хороший отвод теплоты от обмоток и МС.

Диэлектрическая проницаемость трансформаторного масла примерно в два раза меньше, чем у изоляционной бумаги и электрокартона. Это позволяет во столько же раз уменьшить емкость обмоток ИТ. Важным эксплутационным достоинством масляной изоляции является также ее восстанавливаемость после кратковременных аварийных состояний (единичный пробой или искрение).

Легко осуществима также и замена масла при регламентных работах. Таким образом, при большой мощности и напряжении масляная изоляция является наиболее целесообразным типом изоляции в ИТ. Однако ее применение возможно только в специально разработанных конструкциях, в которых, обеспечена свободная циркуляция масла и отсутствуют пути для распространения поверхностного разряда.

Интересный материал для ознакомления: что такое трехфазный двигатель и как он работает.

Конструкция обмотки

Обмотки ИТ отличаются относительно небольшим числом витков. Однако напряжения на обмотках обычно измеряются десятками и сотнями киловольт, вследствие чего напряжение, приходящиеся на один виток обмотки (витковое напряжение), может составлять единицы, а в мощных ИТ – даже десятки киловольт.

Поэтому при конструировании обмоток ИТ приходится уделять особое внимание межвитковой изоляции обмоток. Для обеспечения требуемой электрической прочности межвитковой изоляции в обмотках ИТ используют провода с усиленной изоляцией, в основном марок ПЭВ-2, ПБ, ПБУ. Провода круглого сечения ПЭВ-2 обычно применяют в ИТ малой и средней мощности, а также во вторичных обмотках мощных высоковольтных ИТ.

Провода прямоугольного сечения ПБ, ПБУ, способны выдерживать межобмоточное напряжение 10 кВ, применяют в первичных обмотках ИТ средней мощности и в обеих обмотках весьма мощных ИТ.
В целом, рассматривая обмотки мощных высоковольтных ИТ, необходимо отметить следующее. Принципиальная необходимость малоискаженной трансформации весьма коротких импульсов вынуждает конструировать ИТ с очень малой индуктивностью рассеяния и емкостью обмоток.

Следовательно, с минимальным размером обмоток, в частности с минимальными размерами изоляционных промежутков. Для лучшего понимания предмета рекомендуем посмотреть видеоролик о том, как разобрать импульсный трансформатор.

Как намотать тороидальный трансформатор

При помощи наждачной бумаги стачиваем острые грани. Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку. Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.

Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным. Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.

При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок. Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.

Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки. Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.

Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05-0,1 мм. Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения. Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.

Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика). Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты.

Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.

Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно. На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Заключение

Надеемся, теперь вам полностью понятен принцип работы трехфазных асинхронных двигателей. Для лучшего понимания вопроса предлагаем скачать книгу Вдовина С. С. “Проектирование-импульсных-трансформаторов”.

Вся самая новая информация по этой теме, а также по теме металлоискателей, размещена также в нашей группе в социальной сети «Вконтакте». Чтобы подписаться на групу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В нашей группе можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков.

В завершение объемной статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.expertelektrik.ru

www.stoom.ru

www.topref.ru

www.sdelaitak24.ru

Предыдущая

ТрансформаторыЧто нужно знать о трансформаторах тока

Следующая

ТрансформаторыКак устроен силовой трансформатор и где его применяют?

Обычный или планарный импульсный трансформатор? Что лучше?

Потребность в более высокой эффективности была движущей силой достижений в топологиях с переключением режимов, включая понижающий, повышающий, обратный ход, прямые преобразователи и другие. Требования к устройствам меньшего размера в сочетании с потребностями в более высоких плотностях мощности достигаются с помощью инновационных пакетов компонентов.

Традиционные топологии преобразования мощности MOSFET отвечают этим требованиям путем разработки устройств, предназначенных для работы с меньшими потерями при переключении на более высоких частотах. За последние несколько лет появление устройств с широкой полосой пропускания (WBG), способных работать на еще более высоких частотах, привело к повышению эффективности и уменьшению объема корпуса устройства. Планарные магнитные устройства заменяют традиционные трансформаторы и индукторы в некоторых из этих высокочастотных преобразователях энергии.

Эта статья предлагает краткий ответ на два вопроса: в чем разница между обычными и планарными трансформаторами? Как подобрать максимально эффективный для вашего приложения?

Обычный и планарный трансформаторы

Обычный импульсный трансформатор (рисунок ниже) состоит из первичной и вторичной обмоток, намотанных на катушку и ферритовый сердечник. Изоляция провода и изолирующий слой между витками используются для разделения обмоток. Конфигурация катушки и сердечника определяется топологией схемы.

Планарный магнитный трансформатор (рисунок ниже) заменяет тонкую медную проволоку, намотанную на катушку, тонкими медными листами, «намотанными» на печатную плату. Печатная плата зажата между ферритовым сердечником и закреплена заклепками.

Более высокие частоты — меньше магнитные компоненты?

Первым эффектом от увеличения частоты переключения является уменьшение индуктивности магнитных компонентов. Поскольку частоты продолжают расти до нескольких сотен килогерц и попадают в мегагерцовый диапазон, появляются другие факторы, которые могут повлиять на преимущества уменьшения размера от меньшей индуктивности.

Большая частота порождает скин-эффект. Скин-эффект — это стремление переменного тока (AC) распределяться внутри проводника, в результате чего наибольшая плотность тока наблюдается на поверхности проводника и постепенно уменьшается с увеличением «глубины  проводника». Поскольку удельное сопротивление является функцией площади поперечного сечения проводника, результатом скин-эффекта является более высокое сопротивление на более высоких частотах.

Эту проблему можно решить при использовании обычного трансформатора, увеличив диаметр намоточного провода. Другим способом было бы связать несколько проводов меньшего размера. Оба добавляют больше проводящей способности, но они также приводят к увеличению габаритов обмоток. Это, в свою очередь, может привести к увеличению размера сердечника, что приводит к более высоким потерям в сердечнике. Обмотки планарного трансформатора, выполненные из тонкой медной фольги, менее подвержены воздействию скин-эффекта.

Планарные трансформаторы — преимущества

Обмотки в планарном трансформаторе представляют собой плоские куски фольги на печатной плате, что ограничивает число возможных витков. В то же время, большая площадь магнитного поперечного сечения позволяет делать меньше витков. И плоская форма материалов магнитного сердечника обеспечивает большую площадь для мощности рассеивания.

Характер обмоток в «печатном виде» обеспечивает высокую степень согласованности расстояний между витками и слоями. В результате межобмоточная емкость является постоянной, а чередование обмоток позволяет снизить потери проводимости переменного тока. И, как и любое другой макет печатной платы, ползучесть и расстояние зазора используется для удовлетворения требований диэлектрического пробоя. Принимая во внимание все это, планарные трансформаторы обеспечивают превосходную эффективность и высокую степень воспроизводимости.

Преимущества обычных трансформаторов

Если бы не спрос на более высокочастотное оборудование, несколько сомнительно, что планарные трансформаторы будут рассматриваться как альтернатива традиционным трансформаторам. Несмотря на все их очевидные преимущества, и даже в высокочастотных применениях, традиционные трансформаторы с проволочной обмоткой все еще имеют ряд важных преимуществ. Планарные трансформаторы занимают гораздо больше места на печатной плате, чем традиционные трансформаторы. Таким образом, если рассеяние мощности и / или запас по мощности не являются главными соображениями при проектировании, тогда разработчики обычно используют обычный трансформатор.

Наконец, время изготовления традиционных трансформаторов будет меньше, чем для планарных. Образцы могут быть намотаны в течение нескольких дней, и можно быстро внести изменения, чтобы оптимизировать производительность. Планарные устройства требуют печатной платы и специальных инструментов для изготовления материалов магнитного сердечника. В приложениях с очень большими габаритами и большей мощностью планарные трансформаторы обеспечат более высокую производительность и экономичное решение. Но обычные трансформаторы будут ответом почти для любого другого применения.

Работа с опытным поставщиком

В конечном итоге, лучшая идея — работать с квалифицированным поставщиком, который понимает преимущества и недостатки обеих типов трансформаторов. Таким образом, разработчики могут быть уверены в действительно оптимальном решении.

Чем отличается импульсный блок питания от обычного: особенности и отличия

Во многих современных электрических приборах используется принцип вторичной мощности благодаря возможности применения устройств, обеспечивающих особенности используемых схем электрической энергии. При этом схемы могут нуждаться в питании определенного напряжения, тока, частоты. Для успешной реализации поставленных задач принято использовать блоки питания, которые позволяют преобразовывать напряжение.

Какими могут быть современные блоки питания?

1. Встроенными конструкциями в корпус потребителя, словно реализовываются микропроцессорные приборы.
2. Присутствует возможность использования отдельных модулей и соединительных проводов. Такие блоки создаются на основе обычного зарядного устройства, которое применяется для мобильной техники.

Блоки питания могут по-разному преобразовывать энергию для последующего использования. Какие технологии нужно отметить?

1. Аналоговые модели.
2. ИБП.

В настоящее время оборудование, которое предлагается, обладает определенной спецификой, оказывающей серьезное влияние на эксплуатацию.

Что представляют собой трансформаторные блоки питания?

Изначально производители предлагали только такие конструкции. Предполагается, что для изменения напряжения требуется силовой трансформатор, который может питаться от бытовой сети с электрическим напряжением в 220 вольт. В сети и оборудовании происходит уменьшение амплитуды синусоидальной гармоники, которая должна воздействовать на выпрямительное устройство, включающее в себя силовые диоды, основанные на классической схеме моста.

Впоследствии пульсирующее напряжение может быть сглажено емкостью, которая включается параллельно. Емкость должна быть правильно подобрана по величине разрешенной мощности. Для стабилизации используется полупроводниковая схема, которая дополнительно обладает силовыми транзисторами.

Нужно отметить, что положение резисторов в схеме стабилизации может быть изменено, в результате чего удается настраивать напряжение на клеммах, являющихся выходными.

Что представляют собой импульсные блоки питания (ИБП)?

В последнее время импульсные блоки питания становятся все более распространенными. При этом их популярность оказывается полностью оправданной. Среди преимуществ ИБП нужно отметить:

1. Доступность комплектации, благодаря чему при необходимости можно провести ремонтные мероприятия.
2. Высокий уровень надежности исполнения техники.
3. Оптимальная функциональность, благодаря чему можно использовать оборудование во многих сферах, вне зависимости от существующих требований к параметрам блока питания.

В большинстве случаев ИБП обладают высоким уровнем функциональности, причем предполагается соблюдение общих принципов. Несмотря на это, присутствует возможность выбрать подходящую модель оборудования, ориентируясь на ее технические параметры.

Особенности ИБП

Импульсный блок питания должен предоставлять стабилизированное питающее напряжение благодаря тому, что использует правильное взаимодействие всех составляющих инверторной схемы.

Для получения напряжения двести двадцать вольт необходимо использовать подключенные провода, основанные на выпрямители. Для сглаживания амплитуды требуется емкостный фильтр, который может использовать специальные конденсаторы. При этом установленные конденсаторы готовы выдерживать около трехсот вольт.

Импульсный блок питания

Импульсные блоки питания всегда обладают определенной схемой, которая позволяет разделять оборудование на две категории:

1. С гальваническим отделением сети электрического питания от используемых выходных цепей.
2. Без гальванической развязки.

Какими особенностями обладают оба вида блоков питания? По какой схеме происходит их работа?

ИБП с гальванической развязкой

Высокочастотные сигналы могут направляться на импульсный трансформатор, который требуется для гальванической развязки цепей. Повышенная частота работы оборудования приводит к эффективной эксплуатации и одновременному уменьшению габаритов, веса. В большинстве случаев устройства работают на основе 3 цепочек, которые должны обладать взаимной связью:

1. ШИМ контролер. Данное устройство должно управлять технологическим процессом. В большинстве случаев предполагается процесс преобразования модуляции широтно-импульсного вида.
2. Каскад, состоящий из силовых ключей. Данная часть оборудования включает в себя мощные транзисторы, которые могут быть основаны на биполярных, IGBT, а также полевых моделях.
3. Импульсный трансформатор. Данный вид оборудования требуется для успешной передачи высокочастотных импульсов, которые могут обладать частотой до ста кГц.

Работа ИБП с гальванической развязкой дополнительно обладают цепочками, которые основаны на стабилизаторах, фильтрах, диодах.

ИБП без гальванической развязки

В этом случае предполагается отсутствие разделительного трансформатора. Сигнал может сразу же поступать на фильтр нижних частот.

Преимущества импульсных блоков питания над обычными.

1. Компактные габариты.
2. Уменьшенный вес.
3. Высокий КПД.
4. Доступная цена.
5. Высокий уровень функциональности.
6. Наличие специальной защиты.

Нужно отметить, что к недостаткам можно относить помехи, ведь ИБП работают на основе преобразования высокочастотных импульсов, а также ограничения по мощности. Несмотря на это, современные технологии активно развиваются  и постепенно недостатки устраняются.

 

В чем разница между традиционными и планарными трансформаторами

Необходимость увеличения эффективности и уменьшения габаритов становится движущей силой для развития импульсных преобразователей. Это касается практически всех существующих топологий преобразователей,  в том числе понижающих, повышающих, обратноходовых, прямоходовых и др. Снизить габариты и увеличить плотность мощности можно за счет использования инновационных компонентов и решений.

В традиционных топологиях импульсных преобразователей на МОП-транзисторах перечисленные задачи решаются с помощью силовых ключей, обладающих меньшим уровнем потерь и способных работать на более высоких частотах. В последнее время начинают появляться силовые транзисторы, изготовленные из  широкозонных полупроводниковых материалов, рабочая частота которых оказывается еще выше, что позволяет дополнительно увеличить эффективность преобразователей и использовать более компактные магнитные компоненты. В результате, в высокочастотных импульсных преобразователях традиционные трансформаторы и дроссели заменяют планарными магнитными компонентами.

Данная статья отвечает на два вопроса: в чем разница между традиционными и планарными магнитными компонентами. Как выбирать правильный магнитный компонент для конкретного приложения?

Трансформаторы: традиционный против планарного

Традиционный импульсный трансформатор (рис. 1) состоит из первичной и вторичной обмоток, намотанных на катушку и ферритовый сердечник. Разделение обмоток осуществляется с помощью изоляции проводников и специальной ленты. Конструкция катушки и сердечника определяется топологией схемы.

Рис. 1. Пример традиционного трансформатора для импульсного источника питания, работающего с частотой коммутаций 100 кГц

В планарных трансформаторах (рис. 2) вместо проволочных проводников и катушки, используются печатные проводники, «намотанные» на печатную плату. Печатная плата зажата между ферритовым сердечником и закреплена заклепками.

Рис. 2. Планарный магнитный трансформатор, разработанный специально для импульсных источников питания, работающих на частоте до 700 кГц.

Чем выше частота – тем меньше магнитный компонент?

Увеличение рабочей частоты в первую очередь сказывается на габаритах магнитного компонента. Тем не менее, при переходе к более высоким частотным диапазонам (порядка нескольких сотен килогерц или единиц мегагерц) начинают сказываться другие факторы, которые могут повлиять на характер зависимости между габаритами и рабочей частотой.

С ростом частоты все большее значение приобретает скин-эффект. Скин-эффект проявляется в виде вытеснения высокочастотных токов к внешней поверхности проводника. В результате, ток распределяется по сечению проводника неравномерно: наибольшая плотность тока наблюдается у поверхности проводника, а наименьшая в середине проводника. Поскольку удельное сопротивление является функцией площади поперечного сечения проводника, то в результате воздействия скин-эффекта сопротивление увеличивается с ростом частоты.

В случае с традиционным трансформатором эту проблему можно решить за счет увеличения диаметра намоточного провода или использования множества жил меньшего сечения. К сожалению, оба варианта приводят к увеличению объема обмоток, что, в свою очередь, приводит к увеличению размера сердечника. Увеличение сердечника негативно сказывается на уровне потерь в трансформаторе, а также на его габаритах. Обмотки планарного трансформатора, выполненные в виде медной фольги, менее подвержены негативному воздействию скин-эффекта.

Преимущества планарных трансформаторов

Витки в планарном трансформаторе реализованы в виде медной фольги на печатной плате. Поэтому число витков в планарном трансформаторе ограничено. В то же время, большая площадь магнитного сечения позволяет обходиться меньшим количеством витков. Кроме того большая площадь поверхности обеспечивает более эффективное рассеивание тепла, выделяемого в трансформаторе.

Использование печатных проводников в качестве витков трансформатора обеспечивает высокую степень согласованности расстояний между витками и слоями. В результате, межобмоточная емкость является постоянной, а чередование обмоток позволяет снизить потери проводимости. И как в случае с любыми другими печатными платами, рейтинг изоляции и путь тока утечки будут зависеть от используемых в трансформаторе зазоров. Принимая во внимание все вышесказанное, можно сделать вывод, что планарные трансформаторы обеспечивают превосходную эффективность и высокую степень воспроизводимости параметров.

Преимущества традиционных трансформаторов

Если бы не переход на более высокие рабочие частоты, вряд ли планарные элементы рассматривались как альтернатива для традиционных магнитных компонентов с проволочной намоткой. Несмотря на все очевидные преимущества планарных трансформаторов, даже в высокочастотных приложениях, традиционные трансформаторы с проволочной намоткой все еще имеют ряд важных достоинств. Планарные трансформаторы занимают гораздо больше места на печатной плате, чем традиционные трансформаторы. Таким образом, если рассеяние мощности и/ или запас мощности не являются ключевыми параметрами, то разработчики обычно выбирают стандартный трансформатор.

Наконец, в настоящий момент производство традиционных трансформаторов занимает меньше времени. Образцы могут быть намотаны в течение нескольких дней. Кроме того, в них можно быстро внести изменения для получения оптимальной эффективности. Планарные магнитные компоненты требуют разработки печатной платы и инструментов для создания особого магнитного сердечника. В крупносерйиных приложениях с большой мощностью планарные устройства становятся более экономичным выбором и обеспечивают высокую производительность, но практически во всех остальных случаях оптимальным выбором оказываются все-таки традиционные проволочные трансформаторы.

Работа с надежным производителем

В конечном итоге, следует иметь дело с продукцией производителя, который понимает преимущества и недостатки обоих типов трансформаторов. В этом случае разработчики могут быть уверены в действительно оптимальном решении.

Источник: www.electronicdesign.com

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 позволяет передавать большую энергию внутри трансформатора.

• Большое количество обмоток: Импульсные трансформаторы обычно имеют более двух обмоток, которые можно использовать для одновременного управления несколькими транзисторами. Благодаря этому сводятся к минимуму любые фазовые сдвиги или задержки.

• 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 минимизировать 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, специалист в области исследований, оценки, тестирование и поддержка различных технологий. Посвящен успеху; с сильными аналитическими, организационными и техническими навыками.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.

Разница между изоляцией и импульсным трансформатором

Разделительный трансформатор:

Изолирующий трансформатор — это трансформатор, используемый для передачи электроэнергии от источника переменного тока (AC) к некоторому оборудованию или устройству, при этом запитываемое устройство изолировано от источника питания, обычно по соображениям безопасности.Изолирующие трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку и используются для защиты от поражения электрическим током, для подавления электрических шумов в чувствительных устройствах или для передачи энергии между двумя цепями, которые нельзя соединять. Трансформатор, продаваемый для изоляции, часто имеет специальную изоляцию между первичной и вторичной обмотками и рассчитан на то, чтобы выдерживать высокое напряжение между обмотками.

Изолирующие трансформаторы блокируют передачу составляющей постоянного тока в сигналах от одной цепи к другой, но позволяют проходить составляющим переменного тока в сигналах. Трансформаторы с соотношением 1: 1 между первичной и вторичной обмотками часто используются для защиты вторичных цепей и людей от поражения электрическим током между проводниками под напряжением и заземлением.

Изолирующие трансформаторы соответствующей конструкции блокируют помехи, вызванные контурами заземления. Изолирующие трансформаторы с электростатическими экранами используются для источников питания чувствительного оборудования, такого как компьютеры, медицинские устройства или лабораторные приборы.

Импульсный трансформатор:

Импульсный трансформатор — это тип трансформатора, оптимизированный и предназначенный для передачи импульсов напряжения между его обмотками и в нагрузку.Импульсные трансформаторы могут использоваться для передачи сигналов, схем управления малой мощности, а также в качестве основных компонентов в импульсных источниках питания большой мощности.

Импульсные трансформаторы малой мощности 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 называется трансформатором управления затвором, если используется только как средство передачи прямоугольных сигналов напряжения, а затем как импульсный. Трансформатор. Сердечник импульсного трансформатора изготовлен из феррита.

Однако, в общем смысле, импульсный трансформатор — это любой трансформатор, способный передавать импульсы напряжения (часто прямоугольные) с адекватной точностью 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 (номинальная мощность МВт или даже TW) могут называться импульсными трансформаторами.

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 его 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, импеданс, 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 спроектирован 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 наименьшая, а межобмоточная емкость этих трансформаторов меньше

. Индуктивность намагничивания импульсного трансформатора высока, потому что сердечники сконструированы с использованием 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 первичной обмотки 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 используются наиболее часто 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, который включает в себя две обмотки, такие как первичная и вторичная.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 тиристор может быть подан с помощью трехобмоточного трансформатора.
• 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.

Over Shoot

Выходной сигнал, который превышает пиковую амплитуду, называется выбросом.

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 уровня, 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 Применение / применение

Применение импульсных трансформаторов включает следующее.

• Цепи генерации импульсов
• Аналоговые коммутационные приложения
• SCR
• Силовая электроника
• Цепи обработки данных
• Радар
• Коммутационные транзисторы
• Связь
• Цепи СВЧ-лампы Cathode7
• Цепь управления
9000 для управления зажиганием (CRO) Circuits
• Radar Systems
• Digital Electronics
• Импульсный трансформатор линии передачи в основном используется в приложениях для быстрой передачи импульсного сигнала, а также для передачи 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

Таким образом, все это касается обзора 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?

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 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 схеме 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

Что такое импульсный трансформатор?

Импульсные трансформаторы — это трансформаторы, которые проводят и направляют электрические токи в импульсном ритме, поднимаясь и падая волнами с постоянной амплитудой.Эти пульсирующие волны иногда также называют прямоугольными импульсами из-за их формы вверх-вниз при нанесении на карту; они больше похожи на прямоугольники, чем на холмы импульсов от таких вещей, как, например, человеческое сердце. Большинство трансформаторов, используемых для питания таких объектов, как городские сети и стандартные электрические устройства, обеспечивают более или менее постоянный или плоский ток. Пульсирующие прямоугольные волны обычно не используются в этих сценариях, но есть несколько ситуаций, в которых они идеальны, если не требуются.К ним относятся определенные телекоммуникационные схемы и ситуации цифровой логики, а также некоторые ситуации освещения, такие как вспышки фотокамер в сложном фотооборудовании. Некоторые радиолокационные системы тоже используют их. Обычно существует два основных типа сигналов, а именно сигнал и мощность . У каждого свой темп, но обычно они имеют очень низкий допуск по распределенной емкости и индуктивности рассеяния, а также высокую индуктивность холостого хода. Сборка любого типа импульсного трансформатора обычно является довольно сложной задачей, но сборочные комплекты доступны во многих местах для мастеров-самоделок или любителей электроники.

Основное назначение

Как правило, трансформаторы проводят электричество и фильтруют сигналы к различным станциям управляемым расчетным способом.Импульсные трансформаторы ничем не отличаются, но их отличает способ регулирования выходной мощности. Прямоугольные электрические импульсы имеют быстрое время спада и нарастания и необходимы для приложений, которые включают такие вещи, как переключающие элементы или необходимый сброс энергии. Самые маленькие модели часто бывают очень маленькими и используются в портативной электронике и многих цифровых приложениях. Трансформаторы большего размера часто необходимы, помимо прочего, для управления потоком в мощных полупроводниках.

Типы сигналов

Размер устройства и, как следствие, общая конструкция трансформатора определяют его функции.Существует два основных типа импульсных трансформаторов: сигнальные и силовые. Типы сигналов, которые представляют собой трансформаторы меньшего размера, работают с относительно низкими уровнями мощности и выдают серию импульсов или импульсных сигналов. Они используются в ситуациях, когда требуется всего несколько вольт на несколько микросекунд, например, в телекоммуникационных цепях и приложениях с цифровой логикой. Даже в некоторых осветительных приборах используются небольшие импульсные трансформаторы.

Модели с импульсным питанием

Другой основной тип импульсного трансформатора — это силовой импульсный трансформатор.Эти устройства требуют низких емкостей связи, что имеет решающее значение для защиты цепей на первичной стороне от высокомощных переходных процессов от электрической нагрузки. Модели Power также нуждаются в высоком пробивном напряжении и сопротивлении изоляции для эффективной работы. Они должны иметь адекватную переходную характеристику, чтобы сохранять прямоугольную форму импульса, поскольку импульсы с менее чем оптимальным временем нарастания и спада имеют тенденцию вызывать коммутационные потери в большинстве силовых полупроводников.

В таких устройствах, как контроллеры для вспышек фотокамер или другие схемы управления питанием, часто используется так называемый импульсный трансформатор средней мощности.Более крупные модели используются в отрасли распределения электроэнергии, где они облегчают взаимодействие между цепями низкого напряжения и затворами высокого напряжения, используемыми в силовых полупроводниках. Некоторые специальные версии используются в радиолокационных системах и других приложениях, требующих импульсов большой мощности.

Высоковольтные трансформаторы

Существуют также устройства, аналогичные по функциям обычным импульсным трансформаторам, которые называются высоковольтными импульсными трансформаторами.В отличие от традиционных трансформаторов, эти трансформаторы имеют открытую конструкцию и обычно используются в изоляционном масле высокого напряжения. Типичное импульсное выходное напряжение составляет от 100 до 500 киловольт. Длительность импульса может варьироваться от 0,25 микросекунды до 50 микросекунд.

Сборочные комплекты и другие инструменты оптимизации

Сборки для этих трансформаторов включают в себя полный комплект инструментов и оборудования, которые могут оптимизировать работу любого трансформаторного устройства.Помимо импульсного трансформатора, блок обычно включает в себя датчик тока и напряжения, байпасные конденсаторы и трансформатор нагревателя. Отводная сеть, розетка клистрона и система водяного охлаждения также являются частью сборки. Все эти компоненты являются частью схемы, которая обеспечивает постоянную передачу импульсов и низкий уровень искажений. Конкретные измерения для каждой сборки, такие как количество киловольт, мегаватт и длительность импульса в микросекундах, указаны на веб-сайте компании или на этикетке продукта.

Производители импульсных трансформаторов

| Поставщик импульсных трансформаторов

Импульсные трансформаторы — Lenco Electronics, Inc.

Примером этого применения могут быть радиолокационные передатчики, в которых обычно используется выходная силовая трубка, такая как магнетрон, требующий высокого напряжения и высокого импеданса или электрического сопротивления.

Малогабаритные версии импульсных трансформаторов создают электрические скачки, которые часто используются в телекоммуникационных и детальных логических приложениях, таких как вспышки фотоаппаратов, радиолокационное оборудование и ускорение частиц. Импульсные трансформаторы среднего размера используются в электронных схемах. Импульсные трансформаторы используются для оцифровки компьютеров, измерительных устройств и импульсной связи. Импульсные трансформаторы большого размера используются в отрасли распределения электроэнергии, чтобы создать общую границу между низковольтными схемами управления и высоковольтными затворами силовых полупроводников.

Импульсные трансформаторы — Lenco Electronics, Inc.

Импульсные трансформаторы используются для сопряжения сети формирования импульсов (PFN) и нагрузки. Они гарантируют, что электрическое сопротивление нагрузки соответствует PFN, чтобы максимизировать эффективность передачи энергии. Сети формирования импульсов (PFN) работают, собирая электрическую энергию в течение довольно длительного периода времени, а затем быстро разряжая эту накопленную энергию в виде короткого, относительно прямоугольного импульса. Импульсные трансформаторы, обычно состоящие из входной обмотки, выходной обмотки и сердечника из ферромагнитных материалов, передают электрическую энергию в виде импульсов от PFN через входную обмотку к выходной обмотке и в нагрузку.

Силовые трансформаторы обычно работают на высоких частотах, для чего требуются сердечники с низкими потерями, сделанные из ферромагнитного материала. Существует два основных типа импульсных трансформаторов: силовые и сигнальные. Силовые импульсные трансформаторы включаются и выключаются с помощью переключающего устройства с рабочей частотой и длительностью импульса, которые обеспечивают получение импульсным трансформатором необходимой мощности. В результате управления мощностью также регулируется температура импульсного трансформатора. Кроме того, импульсный трансформатор обеспечивает электрическую изоляцию между входной и выходной обмотками.

Преобразователи импульсов сигнала обрабатывают относительно небольшие количества энергии и выдают серию импульсов или сигналов. Этот тип импульсного трансформатора в основном сконцентрирован на подаче сигнала на выходную обмотку. Кроме того, трансформатор сигнальных импульсов может использовать свое отношение витков для регулировки амплитуды сигнала и обеспечения электрического сопротивления между источником и нагрузкой.

Различные типы трансформаторов и их применение

Трансформатор — это широко используемое устройство в области электротехники и электроники.Это электромагнитное устройство, которое следует основному принципу электромагнетизма, открытому Майклом Фарадеем. Мы подробно рассмотрели строительство и эксплуатацию трансформаторов в предыдущем руководстве. Здесь мы рассмотрим различных типов трансформаторов , используемых в различных типах приложений. Однако все трансформаторы типа работают по одним и тем же принципам, но имеют разную конструкцию. Приложив немного усилий, вы также можете построить свой собственный трансформатор, но при сборке трансформатора всегда следует соблюдать методы защиты трансформатора.

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Трансформатор может иметь несколько типов конструкции. Трансформатор не имеет электрического соединения с одной стороны на другую; тем не менее, две электрически независимые катушки могут проводить электричество посредством электромагнитного потока. Трансформатор может иметь несколько катушек или обмоток как на первичной, так и на вторичной стороне. В некоторых случаях несколько первичных сторон, где две катушки соединены последовательно, часто называют центральным отводом .Это состояние центрального отвода также можно увидеть на вторичной стороне.

Трансформаторы

могут быть сконструированы таким образом, что они могут преобразовывать уровень напряжения первичной стороны во вторичную. В зависимости от уровня напряжения трансформатор бывает трех категорий. Понижающий, повышающий и развязывающий трансформаторы . Для изолирующего трансформатора уровень напряжения одинаков для обеих сторон.

1. Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор

используется как в электронике, так и в электротехнике.Понижающий трансформатор преобразует уровень первичного напряжения в более низкое напряжение на вторичном выходе. Это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для понижающих трансформаторов количество обмоток на первичной стороне больше, чем на вторичной. Следовательно, общее соотношение первичной и вторичной обмоток всегда остается более 1.

В области электроники многие приложения работают на 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 24 В или в некоторых случаях 48 В.Для преобразования напряжения однофазной розетки 230 В переменного тока в требуемый низкий уровень напряжения требуются понижающие трансформаторы. В контрольно-измерительных приборах, а также во многих электрических типах оборудования понижающий трансформатор является основным требованием для силовой части. Они также используются в блоках питания и схемах зарядных устройств сотовых телефонов.

В электрических системах понижающие трансформаторы используются в системе распределения электроэнергии, работающей от очень высокого напряжения, чтобы обеспечить низкие потери и экономичное решение для передачи электроэнергии на большие расстояния.Для преобразования высокого напряжения в низковольтную линию питания используется понижающий трансформатор.

2. Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор прямо противоположен понижающему трансформатору. Повышающий трансформатор увеличивает низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения . Опять же, это достигается за счет соотношения первичной и вторичной обмоток. Для повышающего трансформатора соотношение первичной обмотки и вторичной обмотки остается менее 1 .Это означает, что количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной обмотке.

В электронике, повышающие трансформаторы часто используются в стабилизаторах, инверторах и т. Д., Где низкое напряжение преобразуется в гораздо более высокое напряжение.

Повышающий трансформатор также используется в распределении электроэнергии . Высокое напряжение требуется для приложений, связанных с распределением электроэнергии. Повышающий трансформатор используется в сети для повышения уровня напряжения перед распределением.

3. Разделительный трансформатор

Изолирующий трансформатор не преобразует никакие уровни напряжения. Первичное напряжение и вторичное напряжение изолирующего трансформатора всегда остаются неизменными. Это связано с тем, что коэффициент первичной и вторичной обмоток всегда равен 1 . Это означает, что количество витков первичной и вторичной обмоток в изолирующем трансформаторе одинаково.

Изолирующий трансформатор используется для изоляции первичной и вторичной обмоток.Как обсуждалось ранее, трансформатор не имеет электрических соединений между первичной и вторичной обмотками, он также используется в качестве изолирующего барьера, где проводимость происходит только с магнитным потоком. Используется в целях безопасности и для отмены передачи шума от первичного к вторичному или наоборот.

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Трансформатор передает энергию, проводя электромагнитный поток через материал сердечника.Различные материалы сердечника создают разную плотность потока. В зависимости от материалов сердечника в области энергетики и электроники используются несколько типов трансформаторов.

1. Трансформатор с железным сердечником В трансформаторе

с железным сердечником в качестве материала сердечника используется несколько пластин из мягкого железа. Благодаря отличным магнитным свойствам железа магнитная связь трансформатора с железным сердечником очень высока. Таким образом, КПД трансформатора с железным сердечником также высок.

Пластины с сердечником из мягкого железа могут быть разных форм и размеров.Катушки первичной и вторичной обмотки намотаны или намотаны на формирователь катушек. После этого формирователь катушки устанавливается в пластинах сердечника из мягкого железа. В зависимости от размера и формы сердечника на рынке доступны различные типы сердечниковых пластин. Несколько распространенных форм — E, I, U, L и т. Д. Железные пластины тонкие, и несколько пластин сгруппированы вместе, образуя собственно сердечник. Например, сердечники типа E изготавливаются из тонких пластин с видом на букву E.

Трансформаторы с железным сердечником широко используются и обычно имеют больший вес и форму.

2. Трансформатор с ферритовым сердечником

В трансформаторе с ферритовым сердечником используется ферритовый сердечник из-за высокой магнитной проницаемости. Этот тип трансформатора обеспечивает очень низкие потери в высокочастотном применении. Из-за этого трансформаторы с ферритовым сердечником используются в высокочастотных приложениях, таких как импульсные источники питания (SMPS), приложения, связанные с RF и т. Д.

Трансформаторы

с ферритовым сердечником также могут иметь различные формы и размеры в зависимости от требований применения.Он в основном используется в электронике, а не в электротехнике. Наиболее распространенной формой трансформатора с ферритовым сердечником является сердечник E.

3. Трансформатор с тороидальным сердечником

В трансформаторе с тороидальным сердечником

используется материал сердечника тороидальной формы, такой как железный сердечник или ферритовый сердечник. Тороиды представляют собой материал сердечника в форме кольца или пончика и широко используются для обеспечения превосходных электрических характеристик. Благодаря кольцевой форме индуктивность рассеяния очень мала и обеспечивает очень высокую индуктивность и добротность.Обмотки относительно короткие, а вес намного меньше, чем у традиционных трансформаторов того же номинала.

4. Трансформатор с воздушным сердечником Трансформатор

Air Core не использует физический магнитный сердечник в качестве материала сердечника. Потоковая связь трансформатора с воздушным сердечником полностью выполнена с использованием воздуха.

В трансформаторе с воздушным сердечником первичная обмотка питается переменным током, который создает вокруг нее электромагнитное поле.Когда вторичная катушка помещается внутри магнитного поля, согласно закону индукции Фарадея, вторичная катушка индуцируется магнитным полем, которое в дальнейшем используется для питания нагрузки.

Однако трансформатор с воздушным сердечником имеет низкую взаимную индуктивность по сравнению с физическим материалом сердечника, таким как железо или ферритовый сердечник.

Он используется в портативной электронике, а также в приложениях, связанных с радиочастотами. Из-за отсутствия физического материала сердечника он очень легкий с точки зрения веса.Правильно настроенный трансформатор с воздушным сердечником также используется в решениях для беспроводной зарядки, где первичные обмотки расположены внутри зарядного устройства, а вторичные обмотки расположены внутри целевого устройства.

Типы трансформаторов в зависимости от расположения обмоток

Трансформатор можно классифицировать по порядку намотки. Один из популярных типов — трансформаторы с автоматической обмоткой.

Трансформатор с автоматической обмоткой

До сих пор первичная и вторичная обмотки фиксированы, но в случае трансформатора с автоматической обмоткой первичная и вторичная обмотки могут быть соединены последовательно, а центральный ответвительный узел является подвижным.В зависимости от центрального положения ответвлений вторичное напряжение может изменяться.

«Авто» — это не сокращенная форма «Автомат»; скорее, чтобы уведомить себя или одиночную катушку. Эта катушка образует передаточное число, которое состоит из двух частей: первичной и вторичной. Положение центрального ответвительного узла определяет соотношение первичной и вторичной обмоток, таким образом изменяя выходное напряжение.

Чаще всего используется V ARIAC , прибор для создания переменного переменного тока из постоянного входного переменного тока.Он также используется в приложениях, связанных с передачей и распределением электроэнергии, где требуется частая замена высоковольтных линий.

Типы трансформаторов в зависимости от использования

Также доступны несколько типов трансформаторов, которые работают в определенной области. Как в электронике, так и в электротехнике, несколько специализированных трансформаторов используются в качестве понижающих или повышающих трансформаторов в зависимости от области применения. Итак, трансформаторы можно классифицировать следующим образом в зависимости от использования:

1.Power Domain

• Силовой трансформатор
• Измерительный трансформатор
• Распределительный трансформатор

2. Домен электроники

• Импульсный трансформатор
• Трансформатор аудиовыхода

1. Трансформаторы, используемые в области питания

В области «Электрооборудование» область «Электроэнергетика» занимается производством, измерением и распределением электроэнергии. Однако это очень большая область, где трансформаторы являются важной частью для обеспечения безопасного преобразования энергии и успешной подачи энергии на подстанцию ​​и конечных пользователей.

Трансформаторы, которые используются в области питания, могут быть как наружными, так и внутренними, но в основном наружными.

(а) Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы

больше по размеру и используются для передачи энергии на подстанцию ​​или в общественное электроснабжение. Этот трансформатор действует как мост между генератором энергии и первичной распределительной сетью. В зависимости от номинальной мощности и технических характеристик силовые трансформаторы можно разделить на три категории: трансформатор малой мощности , трансформаторы средней мощности и трансформаторы большой мощности .Номинальная мощность может быть от 30 кВА до 500-700 кВА или, в некоторых случаях, может быть равна или больше 7000 кВА для трансформатора малой номинальной мощности. Мощность трансформатора среднего номинала может достигать 50-100 МВА, тогда как трансформаторы большой мощности могут выдерживать более 100 МВА.

Из-за очень высокой выработки мощности конструкция силового трансформатора также имеет решающее значение. Конструкция включает прочную изоляционную периферию и хорошо сбалансированную систему охлаждения. Наиболее распространенные силовые трансформаторы заполнены маслом.

Основным принципом силового трансформатора является преобразование высокого тока низкого напряжения в низкий ток высокого напряжения . Это необходимо для минимизации потерь мощности в системе распределения электроэнергии.

Еще одним важным параметром силового трансформатора является наличие фазы. Обычно силовые трансформаторы работают в трехфазной системе , но в некоторых случаях также используются однофазные малые силовые трансформаторы.Трехфазные силовые трансформаторы являются наиболее дорогими и эффективными, чем однофазные силовые трансформаторы.

(б) Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор часто называют измерительным трансформатором. Это еще один широко используемый измерительный прибор в области мощности. Измерительный трансформатор используется для изоляции основного питания и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к его вторичному выходу. Измеряя выходную мощность, можно измерить фазу, ток и напряжение фактической линии электропередачи.

На изображении выше показана конструкция трансформатора тока.

(c) Распределительный трансформатор

Используется на последней фазе системы распределения электроэнергии. Распределительные трансформаторы — это понижающий трансформатор, который преобразует высокое сетевое напряжение в требуемое конечным потребителем напряжение, 110 В или 230 В. Он также может быть однофазным или трехфазным.

Распределительные трансформаторы могут быть меньше по форме, а также больше, в зависимости от мощности преобразования или номинальных значений.

Распределительные трансформаторы

можно разделить на другие категории в зависимости от типа используемой изоляции. Он может быть сухим или погружным в жидкость. Он изготовлен из многослойных стальных пластин, в основном С-образной формы в качестве основного материала.

Распределительный трансформатор также имеет другую классификацию в зависимости от места использования. Трансформатор может быть установлен на опоре электросети, в таком случае он называется распределительным трансформатором, установленным на опоре. Его можно разместить внутри подземной камеры, установить на бетонную площадку (распределительный трансформатор, устанавливаемый на площадку) или внутри закрытого стального ящика.

Обычно распределительные трансформаторы имеют номинальную мощность менее 200 кВА.

2. Трансформатор, используемый в области электроники

В электронике используются различные небольшие миниатюрные трансформаторы, которые могут быть смонтированы на печатной плате или могут быть закреплены внутри небольшого корпуса продукта.

(а) Импульсный трансформатор

Импульсные трансформаторы — одни из наиболее часто используемых трансформаторов на печатных платах, которые вырабатывают электрические импульсы постоянной амплитуды.Он используется в различных цифровых схемах, где генерация импульсов необходима в изолированной среде. Следовательно, импульсные трансформаторы изолируют первичную и вторичную обмотки и распределяют первичные импульсы во вторичную цепь, часто на цифровые логические вентили или драйверы.

Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны иметь надлежащую гальваническую развязку, а также небольшую утечку и паразитную емкость.

(b) Трансформатор аудиовыхода

Audio Transformer — еще один широко используемый трансформатор в области электроники.Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где требуется согласование импеданса. Аудиотрансформатор балансирует схему усилителя и нагрузки, обычно громкоговоритель. Аудио трансформатор может иметь несколько первичных и вторичных катушек, разделенных или с центральным ответвлением.

Итак, мы рассмотрели различные типы трансформаторов, кроме трансформаторов специального назначения, но они выходят за рамки данной статьи.