Низкочастотный трансформатор: Низкочастотный трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Содержание

Низкочастотный трансформатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Низкочастотный трансформатор

Cтраница 1

Низкочастотные трансформаторы, трансформаторы питания и дроссели сглаживающих фильтров радиолюбители наматывают обычно на каркасах из изоляционного материала.  [1]

Низкочастотные трансформаторы широко используют в современной радиоаппаратуре. В усилителях низкой частоты трансформаторы применяют в качестве элемента связи между источником и входом усилителя, между каскадами усилителя и между усилителем и нагрузкой. Поэтому первые называют входными, вторые - междуламповыми ( межкаскадными) и третьи - выходными.  [2]

Низкочастотные трансформаторы, трансформаторы питания и дроссели сглаживающих фильтров радиолюбители наматывают обычно на каркасы из изоляционного материала.  [3]

Низкочастотные трансформаторы Tpt и 72 использованы от приемников Селга или Гауя. В трансформаторах применены одинаковые пермаллоевые сердечники Ш4 8Хб 5 мм.  [4]

Переходные низкочастотные трансформаторы применяются для связи между каекадами ламповых и транзисторных УНЧ. Разновидностью таких трансформаторов являются входные трансформаторы для двухтактных оконечных каскадов.  [5]

У низкочастотных трансформаторов магнитный поток первичной обмотки почти целиком пронизывает витки вторичной обмотки. Эдс, наводимые в обмотках, пропорциональны их числам витков. Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной называют коэффициентом трансформации. Отношение витков пропорционально отношению эдс, а если пренебречь падением напряжения на самих обмотках, - отношению напряжений. Пренебрегая потерями энергии в трансформаторе, можно считать отношение токов в обмотках обратно пропорциональным отношению напряжений.  [6]

Сердечники низкочастотных трансформаторов выполняются аналогично сердечникам силовых трансформаторов.

 [7]

От низкочастотных трансформаторов синусоидальных колебаний он отличается важными кон-структивнымии особенностями.  [8]

В низкочастотных трансформаторах и дросселях применяют магнитопроводы трех типов: броневые, стержневые и тороидальные. Броневые магнитопроводы ( рис. 72) особенно широко применяют в трансформаторах малого и среднего размеров.  [10]

В низкочастотных трансформаторах влага уменьшает сопротивление межвитковой и межслоевой изоляции, способствует развитию электрохимических процессов между витками, находящимися под разными потенциалами, что увеличивает возможность коротких замыканий. Влага влияет на сопротивление резисторов различных типов и конструкций. Периодическое действие влаги йа тонкослойные резисторы типа BG и МЛТ приводит к набуханию лакового покрытия и частичным отрывам проводящего слоя от основания.

 [11]

Межвчтковые замыкания низкочастотных трансформаторов и дросселей можно определить, используя явление возникновения большого напряжения на выводах катушки индуктивности в момент разрывания электроцепи постоянного тока, в которую она включена. Так, например, если к исправной обмотке ТВС подключить батарею от карманного фонаря, а потом быстро ее отключить, то в момент размыкания цепи на выводах обмотки появится напряжение в несколько сотен вольт.  [12]

Трансформаторы питания и низкочастотные трансформаторы экранируют лентой из кремнистой стали, что снижает поле помех на 5 - 8 дб.  [14]

По своей ко

для усилителя НЧ, на транзисторах, схемы

Трансформаторные усилители мощности (ТУМ) – это аппараты, которые обеспечивают заданный параметр мощности воздействия Рн при действующем сопротивлении воздействия Rн.

Эти устройства могут иметь один или два такта. Первые функционируют в режиме категории А, вторые – В или АВ. Есть различные их виды, и наиболее распространённые представлены далее.

Согласующий трансформатор: сущность и принцип действия

СТ (аббревиатура данного трансформатора) – это агрегат, который передаёт частотные сигналы в разном спектре с наименьшими сбоями и стабильным показателем передачи сигналов.

Сущность заключается в содержании подложки, которая сделана из диэлектрика и ферритной пластины.

Состав

  • указанная подложка (цифра 1 на схеме),
  • проводники (цифры 2-4),
  • полосковый проводник (5),
  • металлизация (6),
  • щелевой контур (7),
  • ферритная пластина (8),
  • вторая металлизация (9),
  • зазоры (10, 11)
  • вспомогательные щелевые участки (12, 13).

Принципы работы СТ отражается в таком алгоритме:

  • В обмотку 4 поступает сигнал. С помощью пластины и металлизации (6) проводники (2-4) связываются друг с другом.
  • С одной стороны добавляется проводник (4), со второй – металлизация (9).

Благодаря связям проводников частоты сокращаются вдвое.

Разновидности усилителей мощности для согласующих трансформаторов

Здесь фигурируют такие устройства:

  • Входные. Их задача – согласовывать выходное сопротивление входного сигнального источника с идущим после этого каскадом.
  • Межкаскадные. Согласовывают это же сопротивление, но предыдущего каскада. При этом идёт входное сопротивление нового каскада.
  • Выходные. Нормализуют обозначенное сопротивление, но оконечного каскада с сопротивлением его воздействия.

Входные данные обозначаются буквами:

  • Т – первый компонент.
  • ВТ – входной сигнал для транзисторных аппаратов.
  • Нумерация разработки.

Пример: ТВТ-1 – это входной трансформатор для транзисторных агрегатов с числовым обозначением разработки 1.

Выходные СТ обозначаются так:

  • компонент – Т,
  • ОТ (оконечный вариант для транзисторных приборов)
  • порядковая цифра разработки.

Пример: ТОТ-4 – выходной СТ для устройств с транзисторами, разработка №4.

Межкаскадные виды имеют такие обозначения:

  •  Т,
  • М,
  • число – показатель мощности,
  • нумерация разработки.

Пример – ТМ15 – 45. Это миниатюрный СТ с каскадами, мощностью 15 А. Разработка №45.

Также существуют выходные модели ТОЛ. Здесь:

  • Т – трансформатор,
  • О – оконечный,
  • Л – ламповый тип.

Они полностью удерживают заданные параметры в спектре от 300 до 10 000 Гц. Их рабочие мощности находятся в диапазоне 0,1…6 В*А. Допустимая неравномерность характеристик на предельных частотах составляет максимум 2 дБ. Наивысший показатель искажений – 5%.

Разновидности и схемы усилителей мощности

Здесь присутствуют следующие классификации:

  • Виды сигналов: гармонические или импульсные.
  • Типы усиливаемого тока: постоянный или переменный.
  • Спектры частот: низкие (УНЧ), высокие (УВЧ).
  • Частотные полосы: узкие, либо широкие.
  • Амплитудно-частотные параметры. Усилители могут быть избирательными, резонансными и апериодическими.
  • Развивающийся электрический показатель: напряжение, ток или мощность.

Усилитель мощности НЧ на пяти транзисторах 100-200 Ватт (TIP142, TIP147)

При мостовом соединении двух таких устройств мощности развивается до 400-500 Вт. Этот аппарат можно задействовать в комбинации со стационарной звуковоспроизводящей техникой.

В схеме его питания необходимо наличия выпрямителя, имеющего такую схему:

Конденсаторы здесь ставятся на напряжение 63 В.

Транзисторы TIP142 и TIP147 выглядят так:

При работе аппарата они рассеивают много тепла. Поэтому ставятся на радиаторы с солидной площадью тепловой генерации. Также устанавливается дополнительный охладитель, например кулер.

Требования по электричеству:

  • Резерв мощности блока питания для моноканала – 350 Вт. Для стерео – 450-700 Вт.
  • Каждая вторичная обмотка должна получать напряжение 34В.
  • У выпрямителя каждая линия питания должна снабжаться предохранителем на 5-6 А.

Усилитель на трех транзисторах КТ315

Его технические данные:

  • Мощность на выходе – 1 Вт.
  • Параметр сигнала на входе – 250 мВ

Его схема:

Обозначенные транзисторы есть почти в любой отечественной радиотехнике. Их можно заменять аналогами, например КТ3102. Их вид и схема представлены ниже:

​Источником питания – батарея Крона 9В.

УНЧ на германиевых транзисторах

В его схеме присутствует минимум деталей. В источнике питания один полюс и нет стабилизации, но имеется дроссель.

Категория работы выходного каскада – АВ.

Схема устройства такова:

Его параметры:

  • Совокупный КНИ – 3%.
  • Мощность на выходе – 10 Вт.
  • Нагрузка – громкоговорители на 8 Ом.

Каскадная схема ОИ-ОБ в усилителе мощности низкой частоты

Она выглядит так:

Статистические данные по вольтам и амперам на выходе таковы:

Если отсутствует входной сигнал, каска функционирует в спокойном режиме. Благодаря резистору R

и формируется напряжения сдвига U=Iс·Rи. Оно задаёт ток статичности стока Iс.

Координаты функциональной точки отражаются следующими обозначениями:

Uс =Uвых + UR,

Здесь UR – рубеж участка контролируемого сопротивления на обозначенных выходных данных

UR =(1…2) – это показатель В;

Iс =Uвых/R?,

R= Rс + Rн — сопротивление каскадной нагрузки по меняющемуся току.

Получается такая формула:

Здесь Uотс — параметр отсечки (напряжение)

Iси — ток стока, когда Uзи=0 В о

Резистор Rи вносит в каскад ООС, ведущую к температурной стабилизации. На сигнальных частотах её можно убрать, включив Cи.

Оба каскада (ОЭ и ОИ) производят инвертирование входного сигнала.

Схема устройства для низких частот такова:

Трехполосный усилитель на транзисторах и ОУ (14 Вт)

Его основные характеристики:

  • Номинальный частотный спектр: 20 – 200 000 Гц.
  • Частоты разделения – 400 и 4000 Гц.
  • Мощность на выходе при сопротивлении 8 Ом составляет –14 В. Это условие для каналов с НЧ и СЧ. Для канала ВЧ – 5 В при 16 Ом.
  • Уровни шумов на НЧ – 90 дБ. На СЧ и ВЧ – 80 дБ.

В каждом канале есть три разделительных фильтра. Первые два имеют частотный срез 400 Гц. Последний – 4000 Гц.

Высококачественный усилитель мощности НЧ (36Вт на 8Ом)

Он имеет две главные специфики:

  • Мощную стойкость к самовозбуждению.
  • Скромные искажения.

Это заслуга ООС, охватывающей каскад на выходе.

Его основные показатели:

  • Номинальный частотный спектр: 20 – 20 000 Гц.
  • Мощность на выходе при 8 Ом – 36 Вт.
  • Шумовой уровень при замкнутом входе – 104 дБ.

В устройстве есть каскады, усиливающие сигнальное напряжение. Их всего три:

  • Дифференциальный. Затрагивает транзисторы V7 и V2.
  • Второй касается деталей V7 и V8.
  • Выходной. Отражается в элементах VІ5—V18.

Эти процессы отражены на данной схеме:

Высококачественный транзисторный усилитель НЧ класса В (30 Ватт)

Его главная специфика заключается в том, что в его работе присутствует прямая связь, которая снижает искажения.

Его основные данные:

  • Частотный диапазон: 20 – 20 000 Гц.
  • Мощь на выходе при 8 Ом – 30 Вт, 4 Ом – 40 Вт.
  • Сопротивление на входе – 20 кОм.
  • Шумовой уровень – 75 дБ

В устройстве есть:

  • Усилитель с 4 каскадами. Он функционирует в режиме А и касается транзисторов V3—V6, V9.
  • Каскад на выходе. Режим его работы – В. Он касается деталей V12, V15, V16.
  • Оборона п.2. от замыканий и перегруза.
  • Компоненты С6, R15, R29 – сокращают искажения, образуя нормализованный стабильный мост.

Термостабильный усилитель с малыми динамическими искажениями (26 Ватт)

Его особенности:

  • Слабые динамические искажения.
  • Высокая температурная стабильность.

Основные данные:

  • Частоты: 20 – 20 000 Гц.
  • Мощность на выходе при 8 Ом – 20 Вт, 4 Ом – 26 Вт. Показатель на входе – при 8 Ом – 1 Вт.
  • Шумы – 70 дБ.

В устройстве действуют три каскада:

  • Дифференциальный. Охватывает транзисторы V1 и V2.
  • Устроенный на деталях V4 и V5.
  • Выходной – на элементах V9 и V10.
Схема

УНЧ на транзисторах с малыми динамическими искажениями (20 Ватт)

Особенность – резкие скачки уровней сигналов. Для их минимизации действует «отражатель токов». Он делает усиливаемый сигнал симметричнее на оконечном каскаде.

Основные данные:

  • Рабочие частоты: 16 – 100 000 Гц.
  • Показатель на выходе при 8 Ом – 20 Вт.
  • Шумы составляют -60 Дб.

Каскады данного усилителя:

  • Дифференциальный. Затрагивает транзисторы V 1 и V2.
  • Второй, симметрия которого обеспечивается п.1 на деталях VЗ и V4-6.
  • Выходной – на деталях V14— V17.
  • Защита от замыканий на элементах V9 и V10.

Трансформатор низкочастотный - Энциклопедия по машиностроению XXL

Так как по частотному признаку различают трансформаторы низкочастотные и высокочастотные, то соответственно еще выделяются среди них трансформаторы узкополосные и широкополосные.  [c.384]

Для измерения распределения капель жидкости с низкой проводимостью и при больших скоростях потока (до 180 м/с) А. С. Федоровым [147, 148] предложена схема с высокочастотной коррекцией (рис. 2.18). Постоянное напряжение or источника подается во входную часть измерительной схемы. При замыкании электродов движущейся каплей в первичной обмотке трансформатора возникает ток. Импульс со вторичной обмотки поступает на вход импульсного усилителя. Усилитель имеет подъем частотной характеристики в диапазоне от 0,1 до 20 МГц. Выходное напряжение усилителя приобретает вид импульсов длительностью 1,5 МКС. Резистор R в этой схеме служит для регулировки полосы пропускания контура, образованного первичной обмоткой трансформатора и паразитной емкостью. Частотная характеристика трансформатора практически равномерна в диапазоне от 0,1 до 30 МГц. Схема обеспечивает эффективное подавление помех, спектр которых является более низкочастотным. В то же время из-за подъема частотной характеристики на высоких частотах, в области которых находится спектр полезного сигнала, амплитуда полезных импульсов увеличивается. При этом уменьшается число потерянных импульсов от капель малого размера, связанное с влиянием паразитной емкости. Скорость счета импульсов определяется с помощью счетчика.  [c. 48]


Для стыковой сварки деталей средних и больших сечений создаются однофазные и трехфазные низкочастотные установки для соединений разных металлов — сталей и алюминиевых сплавов без специальной защиты и в среде защитных газов. Для точечной сварки деталей средних и больших толщин создаются унифицированные серии универсальных машин стационарные однофазные мощностью, достигающей до 1200 кет, трехфазные низкочастотные мощностью до 1000 кет, переносные клещи со встроенными в них трансформаторами и с компактной электронной аппаратурой для управления сварочными процессами, устанавливаемой непосредственно на трансформаторах. Для роликовой сварки создаются универсальные машины однофазные, трехфазные низкочастотные, специальные для сварки цветных сплавов элементов толщиной 5-1-5 мм и более для рельефной сварки — универсальные однофазные и низкочастотные трехфазные до 1000 кет и т. д.  [c.122]

Для исследования, измерения и осциллографирования низкочастотных вибраций гидро- и турбоагрегатов, синхронных компенсаторов, двигателей, трансформаторов и других машин,  [c. 127]

Сетевой выпрямительный блок VI преобразует переменное напряжение сети в постоянное, которое сглаживается с помощью низкочастотного фильтра L1 - С1. Затем выпрямленное напряжение преобразуется в однофазное переменное щ высокой частоты с помощью инвертора на транзисторах VT1 и VT2. Далее напряжение понижается трансформатором Тр до 1/2, выпрямляется блоком вентилей V2, проходит через высокочастотный фильтр L2 - С2 и подается на дугу в виде сглаженного напряжения и .  [c.261]

VI—V2 — выпрямительные блоки Z1 —С1 — низкочастотный фильтр F71, VT2 — транзисторы Т— трансформатор L2— 2 — высокочастотный фильтр  [c.131]

Преимущество схемы зарядки с индуктивным токоограничивающим элементом (ИТЭ) в цепи первичного напряжения сети состоит в том, что эта индуктивность может быть совмещена с индуктивностью рассеивания силового повышающего трансформатора. Поэтому схемы с ИТЭ часто используются в низкочастотных источниках питания [47, 48]. Схемы зарядки с ИТЭ приведены на рис. 3.6,0 и б.  [c.42]

Низкочастотные зарядные устройства могут быть построены на базе управляемых выпрямителей [54, 55]. р зменением угла регулирования вентилей управляемого выпрямителя можно поддерживать неизменный ток зарядки емкостного накопителя. В ряде случаев удается построить малогабаритные зарядные устройства. Однако подобные схемы не получили большого распространения. Это связано с наличием достаточно сложной системы управления, которая должна обеспечить строгую синхронизацию каждого импульса зарядного тока с частотой питающего напряжения. При каждом сбое импульса синхронизации в цепи повышающего трансформатора появляется постоянная составляющая тока, которая может привести к перегреву трансформатора и выходу его из строя. Не меньшую опасность для зарядного устройства представляют токи короткого замыкания, возникающие при переходе импульсных газоразрядных ламп в непрерывный режим.  [c.49]


В оборудовании контактной сварки находят широкое применение источники тока с частотой, существенно меньшей промышленной частоты. В целом ряде случаев это позволяет получить наиболее благоприятные энергетические и технологические характеристики оборудования. Источник питания (рис. 1.2, б) представляет собой два трехфазных мостовых тиристорных выпрямителя ВИ, соединенных на выходе встречно параллельно и питающих поочередно первичную обмотку однофазного сварочного трансформатора ТС. При включении любого выпрямителя на первичную обмотку трансформатора подается напряжение соответствующей полярности. У низкочастотных машин длительность включения тока ог-  [c.169]

Параметры точечных машин переменного тока представлены в табл. 1.2, постоянного тока, низкочастотных и конденсаторных — в табл. 1.3 рельефных переменного тока и низкочастотных — в табл. 1.4 шовных переменного и постоянного тока, низкочастотных — в табл. 1.5 подвесных — в табл. 1.6, а сварочных клещей — в табл. 1.7. Каждая машина контактной сварки включает несущий корпус, элементы вторичного (сварочного) контура, сварочный трансформатор, систему управления, привод сжатия, систему охлаждения токоведущих элементов вторичного контура, вспомогательное оборудование.[c.170]

Низкочастотные шовные машины отличаются наличием крупногабаритного сварочного трансформатора, который расположен внутри корпуса. Низкочастотная шовная машина типа МШН-8501 (рис. 1.16) предназначена для полуавтоматической поперечной сварки освинцованных топливных баков по отбортовкам из сталей обычных марок, баков из алюминиевых сплавов, низкоуглеродистых сталей без покрытия. На корпусе 6 машины установлены пневмоприводы 2 с верхним электродным устройством /, пневмогидравлический преобразователь 5, соединенный с гидроприводом 4 прижатия шарошек 3 привода вращения роликов, а также устройства для зачистки и профилирования роликов. Шарошки 3 связаны с электроприводом вращения роликов карданными валами 7. Скользящий токоподвод конструктивно выполнен аналогично показанному на рис. 1.14. Для выверки положения нижнего ролика по высоте по мере его изнашивания служит устройство, позволяющее нижнему кронштейну перемещаться по вертикали при вращении маховика.  [c. 180]

Рассмотрим наиболее распространенную операцию набивки трансформаторов пластинчатым железом. При массовом производстве трансформаторов и электромагнитов автоматизация процесса набивки позволяет резко повысить производительность труда и исключить порезы рук сборщика острыми кромками железа. К тому же ручная набивка низкочастотных малогабаритных трансформаторов при крупносерийном и массовом производстве практически невозможна.  [c.136]

Этим требованиям удовлетворяют стандартные марки электротехнической стали. Качество трансформаторов связи, которые относятся к основным элементам низкочастотных и высокочастотных усилителей, фильтров, цепей согласования и др., в большой мере зависит от материаля сердечника.  [c.294]

Трансформаторы, применяемые в радиоэлектронной аппаратуре, подразделяются на три основные группы силовые, низкочастотные, импульсные.  [c.382]

Низкочастотные трансформаторы широко используют в современной радиоаппаратуре. В усилителях низкой частоты трансформаторы применяют в качестве элемента связи между источником и входом усилителя, между каскадами усилителя и между усилителем и нагрузкой. Поэтому первые называют входными, вторые — междуламповыми (меж-каскадными) и третьи — выходными.  [c.382]

По своей конструкции силовые и низкочастотные трансформаторы на различное назначение одинаковы состоят из магнитного сердечника, каркаса, первичной и вторичной обмоток.  [c.382]

Фарфор широко применяется для изготовления разнообразных изоляторов для осветительных и силовых сетей, для изоляции нагревательной и электросварочной аппаратуры. Слабо-точная низкочастотная техника (телефония, телеграфия), наряду с другими электроизолирующими материалами, нуждается и Б изоляторном фарфоре, главным образом для изоляторов воздушных линий связи. Изоляторный фарфор используют в широком масштабе в технике высоких напряжений для изготовления изоляторов линий передач энергии, для электрических трансформаторов и другой высоковольтной аппаратуры.[c.235]

ЭКРАНИРОВАНИЕ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КАТУШЕК И ТРАНСФОРМАТОРОВ  [c.63]

Для высокочастотных катушек и дросселей характерны изменение индуктивности и механические нарушения. У силовых и низкочастотных трансформаторов и дросселей уменьшается долговечность, падает мощность.  [c.71]

Помещение аппаратной должно быть выбрано с учетом ее оборудования н необходимости обеспечить высокое качество громкоговорящего контроля записи. В аппаратной размещают микшерный пульт, два (минимум) студийных магнитофона, один или два (при стереофонии) громкоговорящих агрегата со своими усилителями, силовой щиток, щиток для коммутации низкочастотных (главным образом, микрофонных) цепей, небольшой столик и стул для оператора, управляющего. магнитофонами, поворотное кресло для звукорежиссера около микшерного пульта и дополнительное место для трех-четырех человек, которые обычно принимают участие в прослушивании записи. Аппаратная должна располагаться вдали от источников сильных магнитных полей (мощных трансформаторов и электродвигателей), быть оборудована бесшумной вентиляцией и электроосветительной арматурой (лампы дневного света нежелательны, так как часто они создают значительные акустические и электрические помехи) и иметь средства противопожарной защиты.[c.282]

Рассмотрим кратко принцип действия низкочастотного электромагнитного кондуктометра с жидкостным контуром связи (фиг. 148,а). Виток вьшолнен из изоляционного материала и заполнен измеряемой жидкостью. Он создает короткозамкнутую обмотку возбуждающего трансформатора Tpi. Ток, проходящий 4 р ерез виток, измеряется с помощью трансформатора Грг, т. е.  [c.351]

Глава XI. НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И ДРОССЕЛИ  [c.200]

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ДРОССЕЛЕЙ  [c.200]

Низкочастотные трансформаторы и дроссели представляют собой катушки с индуктивностью, чаще всего в единицы — сотни генри, в конструкции которых предусмотрены замкнутые магнитные цепи (маг-нитопроводы). В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на силовые, входные, выходные, промежуточные и импульсные. По применению в конструкциях РЭА они делятся на трансформаторы обычного типа и микромодульные.[c.200]

МО при работе без подмагничивания (силовые и некоторые низкочастотные трансформаторы).  [c.202]

Для плавки па большинстве заводов теперь применяют низкочастотные индукционные электропечи. В них около стен в ванну цинка вертикально опущены изолированные от металла огнеупорным материалом печные трансформаторы. Каждый имеет охлаждаемый воздухом железный сердечник с обмоткой низкого напряжения, которая индуцирует переменный ток в окружающем ее полукольце жидкого металла.  [c.222]

Для выходных трансформаторов низкочастотных каналов (если усилитель двухканальный) лучше всего применять ленточные, О-образные магнитопроводы, что позволяет все обмотки выполнять полностью симметричными (например, две половинки первичной обмотки двухтактного пушпулльного оконечного каскада размещать на двух "половинках" магнитопровода). Это обеспечивает максимальную идентичность их индуктивностей при строго одинаковом числе витков. Толщина листов железа должна быть не более 0,35 мм. Использование железа толщиной 0,5 мм для выходных трансформаторов недопустимо.  [c.11]

Сварочный осциллятор представляет собой искровой генератор затухающих колебаний. Он содержит (рис. 75, а) низкочастотный поит.т пающий трансформатор ПТ, вторичное напряжение которого достигает 2—3 кВ, разрядник Р, колебательный контур, состав-леппый из емкости 6 , индуктивности Lk, обмотки связи и блокировочного ] опдепсатора С(. Обмотки и L образуют высокочастотный трансформатор ВТ. Вторичное напряжение ПТ ъ начале полупериода заряжает конденсатор Си и при достижении определенной величины вызывает пробой разрядника Р. В результате колебательный коптур Ь Ск оказывается закороченным и в нем возникают затухающие колебания с резонансной частотой  [c.138]

Низкочастотные точечные машины с трёхфазным питанием обеспечивают сварочный ток пониженной (против нормальной) частоты и равномерную нагрузку всех фаз трёхфазной сети. Ток пониженной частоты получается по схеме трёхфазный ток сети выпрямляется и пропускается через первичную обмотку сварочного трансформатора поочерёдно с требуемой частотой в одном и в другом направлениях. Для выпрямления и инвертирования тока обычно используются игнитронные установки. Пониженная частота тока, снижая индуктивное сопротивление, повышает os tf сварочной цепи.  [c.261]

Наиболее интенсивно в последнее время продвигаются разработки аморфных материалов для сердечников низкочастотных (50—. 60 Гц) трансформаторов. Как видно из табл. 10.4, основной характерной особенностью аморфных магнитных сплавов является, то, что потери энергии на перемагничивание в сердечнике, связанные с вихревыми токами, крайне малы вследствие высокого значения удельного электросопротивления и малой толщины ленты. Данное обстоятельство можно эффективно использовать. Так, потери в сердечниках из аморфного сплава Fe8iBi3Si4 2 составляют 0,06 Вт/кг, т. е. примерно в двадцать раз ниже, чем потери в текстурованных листах трансформаторной стали.[c.301]

Использование современных пьезокерамических материалов позволяет добиться коэффициента трансформации по напряжению более 1000, что обеспечивает получение выходных напряжений до 10 кВ. Помимо режима трансформатора напряжений эти устройства, успешно применяются и как трансформаторы тока. Авторами работы [48] принята следующая классификация пьезотрансформаторов по рабочей частоте 1) низкочастотные — на резонансную частоту /рпромышленные частоты 1000, 400 и 50 Гц. В них используются низкочастотные пьезоэлементы, работаюш,ие на колебаниях изгиба, биморфные или многослойные, свободные или механически нагруженные для уменьшения рабочей частоты 2) среднечастотные — на диапазон /р=10—500 кГц, с однослойными или многослойными пьезоэлементами, работающими на продольных акустических колебаниях основной или высших мод 3) высокочастотные — на /р>500 кГц. В них используются тонкие пьезопластины на высших модах продольных акустических колебаний по ширине или многослойные конструкции, работающие на колебаниях вдоль толщины пьезоэлемента.[c.142]

Рельефные машины низкочастотной контактной сварки предназначены для сварки током низкой частоты деталей ответственного назначения из коррозионно-стойких, низкоуглеродистых, жаропрочных сталей и сплавов. Типичная рельефная машина МРН-24001 имеет следующую конструкцию (рис. 1.13). На верхнем кронштейне 9 корпуса 10 установлен пневмопривод 8, на ползуне которого закреплена верхняя контактная плита 5, соединенная с выводными колодками силового сварочного трансформатора жесткими 4 и гибкими /шинами. Нижняя контактная плита 3, установленная на столе 2, соединена с выводными колодками сварочного трансформатора жесткими шинами /, допускающими при отпущенных болтах подъем или опускание стола 2 с целью изменения величины раствора. В рельефных машинах нового поколения вывер-  [c.177]

Тр— трансформатор JJpi и Прз — предохранители 7 Б — переключатель ДУГ —датчик угла ДУС — датчик усилия Л1У — магнитный усилитель Др, и ДР4 —дроссели низкочастотные жЛ — миллиамперметр Я — якори  [c. 101]

Низкочастотные трансформаторы Тр1 и Грг использованы от приемника Спидола , но можно и от других приемников, например Атмосфера , Альпинист , Космонавт , Селга и Гауя , -радиолы Эфир . Сердечники трансфсрматоров набраны из пластин Ш8Х8. чм. Моточные данные обеих трансформаторов приведены в табл. 4.  [c.21]

Низкочастотные трансформаторы Tp и Тр2 использованы от приемников Селга или Гауя . В трансформаторах применены одинаковые пермаллоевые сердечники Ш4,8Хб,5 мм. Намоточные данные приведены в табл. 6. Возможно также применение парных  [c.37]

Эти две величины связаны между собой, ио формула, выражающая эту связь, очень сложна, когда кривые распределения имеют неправильный вид, как в случае трансформатора. В первом приближении трансформатор можно считать сферическим источником (по крайней мере для низкочастотных составляющих) и, следовательно, звуковое давление изменяется обратно пропорционально расстоянию от рассматриваемой точки до центра трансформатора. Другими словами, удвоение расстояния приводит к уменьшению акустического уровня на 6 дБ. Если трансформатор имеет большие размеры, то его можно отнести к цилиндрическим источникам и вблизи него ослабление будет равно 3 дБ для каждого удвоения расстояния. Таким образом, закон изменения ослабления с расстоянием объединяет две кривые одну для неносредственной близости с ослаблением 3 дБ и другую для более отдаленных точек с ослаблением 5 дБ ири удвоении расстояния (рис. 5-19) [Л. 54, 161]. Обычно уровень шума на расстоянии, примерно равном сумме трех линейных размеров трансформатора — дли-  [c.243]

Дроссели используют в фильтрах питания, низкочастотных фильтрах и избирательных цепях, а также в стабилизаторах (дроссели насыщения) и регуляторах (управляемые дроссели). Как по конструкции, так и по ряду электрических параметров дроссели имеют много общего с трансформаторами. Они представляют собой однообмоточную катушку низкой частоты, а трансс рматоры — многообмоточную. Поэтому в дальнейшем основное внимание будет уделено рассмотрению трансформаторов, как более общему случаю.  [c.200]

Для визуального наблюдеиия кривой тока при наладке сварочных магаии удобно пользоваться электронным низкочастотным осциллографом с трубкой длительного послесвечения типа ЭНО-1. В качестве датчиков сварочного тока в этом случае могут быть использованы датчик Холла (см. фпг. 7) или трансформатор тока (тороид) с интегрирующим контуром, которые подключаются иа вход, осциллографа ЭНО-1.  [c.441]

При измерении длительвости сварочного импульса на низкочастотных машинах типа М1 ПС-600 и МТ1)П напряжение переменного тока 220 е подается на клеммы электросекувдч м(рв ерез нормально-открытый контакт реле Р. подключенного параллельно первпчной обмотке трансформатора сварочной машины (фиг 18). Подключение обмотки реле Р производится через добавочное сопротивление Р, величина которого определяется с учетом напряжения  [c. 449]


Трансформаторы

, часть 2 - Руководство по электронике для новичков

Трансформаторы, часть 2 - Руководство по электронике для начинающих
Верх
Elliott Sound Products Руководство по трансформаторам для начинающих - Часть 2
© 2001 - Род Эллиотт
Страница обновлена ​​в июле 2020 г.
Указатель статей
Основной указатель

Содержание - Часть 2
Введение

Для тех смельчаков, которые пробились через первую секцию - я вам благодарен! Как вы обнаружили, трансформаторы в конце концов не просты, но они, вероятно, гораздо более универсальны, чем вы когда-либо могли себе представить.Однако они являются устройствами реального мира и, как таковые, страдают от недостатков всех реальных компонентов - они несовершенны.

В этом разделе мы уделим немного больше внимания потерям и расчетам, используемым при проектировании трансформатора, а также более подробно объясним, где разные стили сердечников должны быть предпочтительнее других. Опять же, невозможно охватить все возможности, но информация здесь поможет вам на пути к полному пониманию предмета.

Первая тема может показаться очевидной, но, судя по получаемым мной электронным письмам, это не так.Трансформаторы могут иметь несколько обмоток, первичных или вторичных. Обмотки могут быть соединены друг с другом, чтобы делать различные возбуждающие и разные вещи, но с точки зрения безопасности обязательно, , чтобы первичная и вторичная обмотки были разделены.

В этой статье есть несколько ссылок на «закороченные витки». Если какие-либо два витка обмотки замыкаются друг на друга, ток ограничивается только сопротивлением постоянному току закороченного участка обмотки.Ток может быть огромным, и даже при одном закороченном витке трансформатор больше не подлежит эксплуатации и его необходимо выбросить или перемотать. Никакой экран или другой проводящий материал нельзя наматывать на обмотку и соединять, так как это создает закороченный виток, способный выдержать, возможно, сотни ампер. Исключением является магнитный экран, который иногда используется с трансформаторами с ЭУ, но он обернут вокруг всего трансформатора ( за пределами сердечника) и не считается `` витком '', поскольку он не находится в окне обмотки с первичный и вторичный.

Также стоит отметить, что трансформатор ведет себя совершенно по-разному в зависимости от того, питается ли он от источника напряжения (то есть с очень низким импедансом, например, транзисторный усилитель или сеть), от источника тока или промежуточного импеданса. Более подробно об этом будет рассказано в этой статье.

Три вещи, о которых нужно помнить - всегда ...

  1. Поток сердечника максимален, когда трансформатор не имеет нагрузки. [Смотрите примечание]
  2. Трансформатор, намотанный для работы на 50 Гц, может безопасно использоваться при 60 Гц (с правильным или даже немного более высоким напряжением).
  3. Трансформатор 60 Гц потребляет чрезмерный ток намагничивания на частоте 50 Гц и может выйти из строя из-за перегрева.
Примечание. Это практичный корпус , предполагающий нормальное использование трансформатора. Теоретический «идеальный» трансформатор с нулевым сопротивлением обмотки будет имеют постоянный магнитный поток независимо от нагрузки - при постоянном входном напряжении. Поскольку в реальном мире есть трансформаторы, поток уменьшается на немного с нагрузкой из-за потери напряжения на первичной обмотке трансформатора.Это объясняется более подробно ниже.

Перед повторным использованием любого трансформатора - особенно если он предназначен для другого назначения, напряжения или частоты - вам необходимо убедиться, что он не потребляет чрезмерный ток намагничивания. В худшем случае - без нагрузки, и необходимо измерить ток и контролировать температуру достаточно долго, чтобы убедиться, что трансформатор не нагревается настолько, что его неудобно держать. Если превышение температуры холостого хода превышает 25 ° C, трансформатор использовать нельзя. Имейте в виду, что некоторые небольшие трансформаторы все время сильно нагреваются, поэтому иногда вам, возможно, придется делать оценочное суждение на основе опыта.


8. Последовательные и параллельные обмотки

Многие трансформаторы поставляются с двумя (или более) вторичными обмотками. Во многих случаях в техпаспорте будет указано, что обмотки могут быть подключены параллельно или последовательно. Например, тороидальный трансформатор может быть рассчитан на 2 x 25 В при 5 А (250 ВА). При параллельном соединении обмоток доступный ток составляет 10 А, но только для одного напряжения 25 В переменного тока.Соедините обмотки последовательно, и вы получите 50 В при токе 5 А, или соединив центральный отвод с землей, знакомое обозначение 25-0-25.


Рисунок 8.1 - Последовательные и параллельные обмотки

Есть некоторые правила, которые применяются к соединению обмоток - если вы нарушите их, вы можете сломать и свой трансформатор. Обратите внимание на точки на обмотках - это традиционный способ определения начала обмотки, чтобы можно было определить фазу.

Автотрансформаторы описаны в Разделе 19 ниже.Это особый случай последовательно соединенных обмоток, которые обычно используются для получения пониженного напряжения с максимально возможным КПД и наименьшими затратами.

Противофазная проводка не повредит трансформатор при последовательном подключении (хотя полезность нулевого выходного напряжения для одинаковых обмоток несколько ограничена). Параллельное противофазное соединение приведет к выходу трансформатора из строя, если только предохранитель не сработает, а это очень сильно. При проверке всегда используйте предохранитель, так как простая ошибка может дорого обойтись без какой-либо защиты трансформатора и домашней электропроводки!


8.Соединения серии 1

Обмотки можно соединять последовательно независимо от напряжения. Максимальный доступный ток - это номинал, указанный для обмотки с наименьшим током . Обмотки могут быть соединены так, чтобы увеличивать или уменьшать конечное напряжение. Например, двойные обмотки на 25 В могут быть подключены так, чтобы производить 50 В или ноль вольт - хотя последнее, как правило, бесполезно 🙂

Когда обмотки соединены по фазе, напряжения складываются, а если соединены в противофазе, они вычитаются.Следовательно, можно подключить обмотку 50 В, 1 А и обмотку 10 В, 5 А для обеспечения любого из следующих ...

  • 10V @ 5A - Обмотка 10V сама по себе
  • 50V @ 1A - Обмотка 50V сама по себе
  • 60 В при 1 А - Обмотки 50 В и 10 В, соединенные последовательно и по фазе
  • 40 В при 1 А - Обмотки 50 В и 10 В, соединенные последовательно и не в фазе

Приведенный выше пример был использован исключительно для примера (такой трансформатор не пригодился бы для большинства из нас), но принцип применим для всех напряжений и токов.Последовательные соединения иногда также используются в первичных преобразователях, в основном для оборудования, предназначенного для мирового рынка. Существует несколько стандартных напряжений питания сети, и первичные обмотки подключаются в различных комбинациях последовательно и параллельно, чтобы учесть все варианты.


8.2 Параллельное соединение

Параллельное соединение обмоток трансформатора допускается только в одном случае - обмотки должны иметь одинаковое выходное напряжение и должны быть соединены по фазе.Различная токовая нагрузка не является проблемой, но редко можно найти трансформатор с двумя обмотками с одинаковым напряжением, но с разными номинальными токами.

Даже разница в 1В между напряжениями обмоток вызовет большие проблемы . Типичное сопротивление обмотки для обмотки 5 А может составлять 0,25 Ом. Если две такие обмотки соединить параллельно, имея разность напряжений 1 В, возникнет циркулирующий ток, ограниченный только сопротивлениями обмоток.В нашем примере полное сопротивление обмотки составляет 0,5 Ом, поэтому между обмотками будет протекать циркулирующий ток величиной 2 А, а это полностью потраченная впустую мощность. Трансформатор неожиданно нагревается, и максимальный доступный ток уменьшается на величину циркулирующего тока.

Если обмотки подключены в противофазе, циркулирующий ток будет, возможно, 100 А или более, пока трансформатор не расплавится или не перегорит предохранитель. Последнее обычно является предпочтительным.

В технических характеристиках производителя трансформатора будет указано, разрешена ли параллельная работа.Если вы не уверены, тщательно измерьте напряжения и избегайте параллельного подключения, если напряжения отличаются более чем на пару сотен милливольт. Всегда будет разница, и только допуски намотки производителя могут предсказать, какая она будет. В тороидальных трансформаторах обмотки часто бывают бифилярными, что означает, что две обмотки наматываются на сердечник трансформатора одновременно. Переносимость таких обмоток обычно очень хорошая и не должно вызывать проблем.


9.Пример расчета выходного трансформатора клапана

В Разделе 1 я описал очень простой выходной каскад двухтактного клапана. Теперь пришло время изучить это немного подробнее. Мы будем использовать те же напряжения, которые были получены в основном описании раздела 1 - среднеквадратичное напряжение 707 В. Следует отметить, что нижеследующее не предназначено для точного представления клапанов, так как потери в реальной жизни несколько выше, чем указано здесь. Это только для примера. Мы также примем (типичные) потери равными 10% и соответствующим образом отрегулируем вторичный импеданс.

Для управления громкоговорителем 8 Ом требуется ламповый усилитель. Первичный импеданс (называемый импедансом «пластина-пластина» для двухтактного усилителя) составляет 6000 Ом, а напряжение питания - 600 В. Учитывая потери 100 В на каждом клапане, максимальное колебание напряжения на пластинах (анодах) клапанов составляет 1 кВ от пика до пика (или фактически 2 кВ от пика до пика на первичной обмотке трансформатора). Какая выходная мощность?

Сопротивление вторичной обмотки будет 7,2 Ом, исходя из 10% потерь...

Zs = 8 / 1,1 = 7,2 Ом
Сначала рассчитывается коэффициент импеданса ...
Z = 6000 / 7,2 = 833
Теперь можно определить коэффициент поворотов.
N = √833 = 28,8 (29: 1)
Отношение напряжений такое же, как и отношение витков, поэтому пиковое напряжение динамика составляет
Вс (размах) = В (размах) / Н = 2,000 / 29 = 69 В
Чтобы преобразовать это в RMS ...
Вп = 1/2 Впик-пик = 34,5 В
RMS = пик × 0.707 = 24 В
Мощность, следовательно, 24² / 8 = 72 Вт

Обратите внимание, что при каждом вычислении числа округлялись до ближайшего (или следующего наименьшего) целого числа. Это было сделано для удобства, но то, как я это сделал, также дает консервативную оценку, которая с большей вероятностью будет соблюдена на практике.

Ой! Простите, что был немного противным для этого времени суток.

Немного неприятно или нет, это разумное представление о реальности конструкции выходного трансформатора, но, естественно, реальная (в отличие от моих «придуманных» цифр) будет заменена.Обычно потери на выпускных клапанах часто намного больше, чем указано здесь. но это зависит от используемых ламп (и топологии - триоды ведут себя совсем не так, как пентоды или тетроды).

Чтобы завершить этот раздел и представить вышесказанное, я включил несколько цифр (взятых из руководства «Технические данные Miniwatt» 1972 года) для силового пентода EL34 / 6CA7 - вполне возможно, что это самый любимый выходной клапан в мире.

Класс Режим * Пластина
Вольт
Пластина
Ток
Экран
Вольт
Экран
Ток
Сетка
Смещение
Нагрузка
Импеданс
Мощность
Выход
Комментарии
Class-A S-E 250 100 265 15 -13V 2,000 11 Вт Питание пластины = 265 В, THD ** 10%
Класс AB P-P 375 2 x 75 ##
2 x 95
365 2 х 11.5
2 x 22,5
-19V 3,400 (размах) # 35 Вт Катодный резистор смещения 130 Ом, общий экранный резистор, 470 Ом, THD 5%
Класс-B P-P 775 2 x 25
2 x 91
400 2 x 3,0
2 x 19
-39V 11,000 (p-p) 100 Вт Питание пластины, 800 В, THD 5%
Класс A
(триод)
S-E 375 70 - - -25V 3000 6 Вт Катодный резистор смещения 370 Ом, экран прикреплен к пластине, питание пластины 400 В, THD 8%
Class-AB
(триод)
P-P 400 2 x 65
2 x 71
- - -28V 5000 (п-п) 16 Вт Экран, прикрепленный к пластине, Катодный резистор смещения 220 Ом, THD 3%
Таблица 9.1 - Сокращенные данные для EL34 Power Pentode
* SE: односторонний, PP: двухтактный
** THD - полное гармоническое искажение (только для клапанов и не включает искажение трансформатора)
# pp: Сопротивление пластины к пластине
## Первая цифра - без нагрузки, вторая цифра - полная мощность

Как легко заметить, искажения конфигураций S-E намного хуже, чем у двухтактных версий.Не только это, но (для поддержания актуальности 🙂 трансформаторы больше и сложнее в разработке, и даже в этом случае они будут хуже, чем их двухтактные аналоги. В конфигурации с максимальной эффективностью выходная мощность составляет 100 Вт, а искажения все еще ниже, чем в любой из несимметричных конфигураций. Потери на выходном клапане в этом режиме составляют около 58 В, но они значительно выше для любой из версий с катодным смещением - как и следовало ожидать.

Об этом мы поговорим в другой статье, посвященной конструкции ламповых усилителей.


10. Компромиссы

Очень важно, чтобы сердечник не насыщался (см. Ниже), поскольку не будет непрерывного синусоидального изменения магнитного потока, значительно уменьшится обратная ЭДС и будет потребляться чрезмерный ток - особенно без нагрузки. Окончательная конструкция любого трансформатора - это огромный компромисс, и существует тонкая грань между трансформатором, который обеспечивает приемлемое регулирование, и трансформатором, который становится слишком горячим, чтобы прикасаться к нему без нагрузки.

Как ни странно, плотность потока в сердечнике фактически уменьшается с увеличением тока нагрузки, потребляемого от вторичной обмотки.Несмотря на то, что первичная обмотка потребляет больше тока, она передается вторичной обмотке, а оттуда - нагрузке - , а не , вызывает увеличение плотности потока. Плотность потока уменьшается в основном из-за сопротивления первичной обмотки, которое вызывает уменьшение эффективного первичного напряжения. Любое напряжение, потерянное из-за сопротивления (помните закон Ома?) - это напряжение, которое «теряется» в трансформаторе и не выполняет никакой функции в процессе преобразования. Это приводит к тому, что трансформатор становится горячим (или более горячим), чем при отсутствии нагрузки.Подробнее об этом см. В следующем разделе.

Также необходимо учитывать нормальные колебания напряжения сети. Трансформатор, работающий на самом пределе насыщения при номинальном напряжении питания, будет перегреваться, если сеть находится на верхнем (нормальном) пределе. Трансформатор, который предназначен для работы на пределе, будет иметь более высокое регулирование по сравнению с более консервативной конструкцией, но это не имеет большого значения, если он выйдет из строя при нормальном использовании из-за перегрева.

Для аудиопреобразователей есть еще больше компромиссов.


11. Убытки

Как обсуждалось ранее, трансформатор является реальным компонентом и поэтому имеет потери. Они делятся на два основных типа, но есть и другие «скрытые» потери. Все потери снижают эффективность и влияют на частотную характеристику. Предел низкой частоты определяется индуктивностью первичной обмотки, которая пропорциональна площади (и, следовательно, массе) сердечника трансформатора. Высокочастотные потери вызваны вихревыми токами в сердечнике (см. Ниже), а также индуктивностью рассеяния и емкостью обмоток.

Ничто из этого не может быть устранено, но путем тщательного выбора материала сердечника, типа обмотки и эксплуатационных ограничений они могут быть уменьшены до такой степени, что трансформатор способен выполнять требуемую от него работу.


11,1 Потери железа (в сердечнике)

Потери в сердечнике частично являются результатом тока намагничивания, который должен заставлять магнитное поле в сердечнике реверсировать в соответствии с приложенным сигналом. Поскольку направление потока постоянно меняется, сердечник трансформатора подвержен явлению, называемому гистерезисом, как показано на рисунке 11.1


Рисунок 11.1 - Петля гистерезиса

Когда магнитодвижущая сила в магнитном материале меняется на противоположную, остаточный магнетизм (остаточная остаточная сила - также известный в некоторых случаях как остаточный) в сердечнике пытается оставаться в своем предыдущем состоянии, пока приложенный поток не станет слишком большим (коэрцитивность). Затем он изменится, и такая же ситуация будет повторяться дважды для каждого цикла подачи переменного тока. Мощность, необходимая для изменения направления потока, представляет собой гистерезисные потери, которые, хотя обычно невелики, все же остаются значительными.Я не собираюсь вдаваться в подробности по этому поводу, но поиск в Интернете, несомненно, даст больше информации, чем вам когда-либо понадобится.


Рисунок 11.2 - Кривая B-H

Как видно из двух чертежей магнитного поля, плотность потока (B) зависит от приложенной напряженности магнитного поля (H). В показанном примере «изгиб» кривой совпадает с точкой, в которой проницаемость начинает падать. Помимо этого, для увеличения плотности потока требуется все большее изменение магнитного поля.Это насыщение, и большинство трансформаторов предназначены для работы на уровне колена или ниже. Выше колена опасно, так как небольшое увеличение приложенного напряжения не приведет к требуемому увеличению обратной ЭДС, а первичный ток будет увеличиваться непропорционально увеличению напряжения. Другими словами, трансформатор будет слишком чувствителен к приложенному напряжению и, возможно, саморазрушится, если напряжение в сети будет даже немного выше нормального. Если такой трансформатор намотан на 60 Гц, но используется на 50 Гц, отказ неизбежен.


Рисунок 11.3 - Трансформатор в разрезе

Показанный трансформатор представляет собой трансформатор «разъемного бобинного» типа, имеющий отдельные секции для первичной и вторичной обмоток. Это уменьшает емкость между обмотками, а также обеспечивает защитный барьер между первичной и вторичной обмотками. Для некоторых приложений это единственный метод намотки, отвечающий стандартам безопасности. Также очень просто добавить электростатический экран между обмотками - плоская пластина из тонкого металла разрезается так, чтобы ее можно было надеть на бобину, а концы заизолированы, чтобы не образовалось короткое замыкание.Он заземлен и предотвращает появление емкостных помех между обмотками. Для безопасности логично разместить экран на вторичной стороне делителя шпульки.

Кроме того, существуют так называемые «вихретоковые» потери. Это небольшие циркулирующие токи внутри магнитопровода, как показано (увеличено) на рисунке 11.4, и они вызывают нагрев самого материала сердечника. Каждая из этих петель вихревых токов действует как крошечный закороченный виток трансформатора, и для уменьшения этого эффекта сердечник ламинирован - т.е.е. изготовлены из тонких листов стали, изолированных друг от друга. Чем тоньше пластина, тем меньше потери на вихревые токи, но они никогда не исчезнут. Потери на вихревые токи увеличиваются с увеличением частоты, что требует применения различных методов работы на высоких частотах, и они вносят основной вклад в потери в стали в любом трансформаторе.


Рисунок 11.4 - Вихревые токи в слоях

Вихревые токи показаны для трех толщин ламинирования. Хотя это и не показано (для ясности), текущие контуры постоянно перекрываются, и их число фактически бесконечно.Толстые пластинки позволяют петлям быть больше, и поэтому секция ламинирования прорезается большим количеством магнитных силовых линий, поэтому токи (и потери) больше. Для высоких частот (выше 10 кГц), как правило, невозможно сделать пластинки достаточно тонкими, чтобы предотвратить чрезмерные потери, поэтому предпочтительны ферритовые материалы. По сути, они содержат огромное количество невероятно маленьких магнитных частиц, все изолированные друг от друга, а вихретоковые петли действительно очень маленькие.Даже в этом случае ферритовые материалы обычно рассчитываются для силовых приложений до нескольких сотен килогерц, прежде чем потери снова станут слишком большими.

Потери в стали обоих типов являются основным источником потерь в любом трансформаторе, который работает без нагрузки или с небольшой нагрузкой. При отсутствии нагрузки магнитная индукция сердечника находится на максимальном значении для любой данной комбинации приложенного напряжения / частоты. Силовые трансформаторы обычно рассчитаны на работу ниже излома кривой насыщения (это важно для тороидальных типов) с достаточным запасом прочности, чтобы гарантировать, что сердечник никогда не может насыщаться.

Насыщение приводит к резкой потере проницаемости (и, следовательно, индуктивности), и вызывает непропорциональный рост первичного тока с увеличением напряжения. Там, где можно было бы надеяться на красивую синусоидальную форму волны тока с низким уровнем искажений, значительное искажение формы волны тока происходит, когда ядро ​​начинает насыщаться.

Поскольку нагрузка берется из вторичной обмотки, первичная обмотка должна обеспечивать больший ток, а это означает, что сопротивление первичной обмотки становится значительным.Любое «потерянное» напряжение на сопротивлении обмотки фактически больше не является частью приложенного напряжения, поэтому магнитный поток сердечника уменьшается.

Например, если сопротивление первичной обмотки составляет 5 Ом, а нагруженный первичный ток составляет 2 А при 230 В, 10 В теряется на сопротивлении обмотки, поэтому эффективное первичное напряжение уменьшается до 220 В. Это уменьшает ток намагничивания, но эффект не является линейным. Это во многом зависит от того, насколько близко к насыщению ядро ​​работает без нагрузки, и разница может быть любой, от минимальной до значительной, в зависимости от конструкции.


11.2 Потери меди

Следуя предыдущему пункту, потеря напряжения на сопротивлении обмотки - это потери в меди, и все такие потери должны рассеиваться в виде тепла. Рассмотрим тот же трансформатор, что и выше, на холостом ходу с 230 В на первичной обмотке. Сопротивление первичной обмотки может составлять порядка 5 Ом (у трансформатора около 300 ВА), а ток холостого хода - около 20 мА. Потери определяются по формуле нормальной мощности и в этом случае составляют ...

P = I² × R = 0.02² * 5 = 2 мВт
В = R × I = 5 × 0,02 = 100 мВ

Для всех целей и целей, к первичной обмотке подается полное 230 В. Когда трансформатор загружен, это меняется. Предположим, что первичный ток 2А и снова посмотрим на цифры ...

P = I² × R = 2,00² × 5 = 20 Вт
V = R × I = 5 × 1,00 = 10 В

Теперь эффективное первичное напряжение составляет всего 220 В, потому что 10 В «теряется» из-за сопротивления обмотки. Естественно, что чем ниже напряжение, тем меньше должна быть и плотность потока.Мощность, потерянная в первичной обмотке, должна рассеиваться в виде тепла, чтобы трансформатор начал нагреваться. Помните, что во вторичной обмотке будут дополнительные потери, которые добавят тепла, которое необходимо рассеять.

Сведение к минимуму потерь в меди как в первичной, так и во вторичной обмотке имеет важное значение, но есть пределы того, что может быть достигнуто. Они определяются доступным пространством для обмотки и тем, сколько меди производитель может поместить в это пространство. По-прежнему необходимо учитывать допуски на изоляцию и изготовление.

Вы можете увидеть, что на рисунке 11.3 обмотки показаны сложенными друг на друга. Несомненно, более эффективная намотка может быть получена, если использовать «впадины», минимизировать высоту намотки и допустить более тяжелые обмотки. Ах, если бы жизнь была такой простой! Обмотки традиционно делаются слева направо, затем справа налево, поэтому витки в каждом слое находятся под небольшим углом относительно слоя ниже или выше. Следовательно, невозможно использовать межвитковые впадины обмоток должным образом, и если бы вы намотали трансформатор на основе ошибочного предположения, что это будет работать, готовая обмотка не поместится в окно.

Для нормальной многоуровневой конструкции (т.е. первичная обмотка ближе всего к сердечнику, а вторичная сверху) мы также должны предусмотреть изоляцию между первичной и вторичной обмотками, а в некоторых случаях дополнительная изоляция используется между слоями более крупных трансформаторов из-за большая разница напряжений между внешними пределами каждой обмотки. Это еще один набор компромиссов, которые необходимо сделать, и все это означает, что обмотки должны быть тоньше, чем нам хотелось бы, и, таким образом, потери увеличиваются.

Поскольку любая длина провода имеет сопротивление, всегда будет сопротивление обмотки. Чем больше сопротивление для данного тока, тем больше мощности рассеивается в виде тепла - это полная потеря. При отсутствии нагрузки (при отсутствии насыщения) потери практически отсутствуют, поскольку токи малы, но с увеличением вторичного тока также увеличиваются потери в меди.


11.2.1 Плотность тока

Плотность тока, допустимая для медных обмоток, может варьироваться.Плотность тока относится к току в амперах на единицу площади провода, например 2,565 А / мм² (эталонный стандарт, используемый в Австралии и, предположительно, в других местах). Увеличение плотности тока имеет серьезный эффект - оно вызывает нагрев провода при заданном токе. В распределительных трансформаторах большой мощности необходимо учитывать боковые силы, вызываемые магнитными полями, возникающими между каждым витком, особенно в условиях короткого замыкания, когда силы могут быть разрушительными. Не существует такого понятия, как «типичная» плотность тока, потому что разные производители используют разные критерии проектирования.В общем, лучше поддерживать плотность тока ниже 3,0 А / мм², а еще лучше - 2,5 А / мм². Естественно, более низкая плотность тока означает, что трансформатор больше и тяжелее, чем трансформатор, работающий с высокой плотностью тока, и в конечном итоге все это является компромиссом против повышения температуры и стоимости.

Для многих трансформаторов, используемых в аудио, часто можно ожидать, что плотность тока будет несколько выше, чем можно было бы ожидать. Это связано с тем, что не требуется исключительно высокая эффективность, а потребность в материале обычной музыкальной программы имеет довольно низкое среднее значение.В результате трансформаторы для усилителей мощности (например) редко работают при длительной полной нагрузке - они с большей вероятностью будут работать с кратковременными перегрузками, но, возможно, при 50% полной нагрузке на долгосрочной средней основе при работе на начало отсечения с «типовым» программным материалом.

Я сделал несколько измерений трансформаторов, которые у меня есть под рукой, и обнаружил, что, в частности, с тороидалами наблюдается общая тенденция. Плотность тока первичной обмотки сравнительно низкая, в среднем около 2.1 А / мм², в то время как все вторичные обмотки использовали гораздо более высокую плотность тока - около 4,8 А / мм². Это имеет смысл, потому что вторичная обмотка находится снаружи и имеет то преимущество, что охлаждение лучше, чем первичная. Первичная обмотка может отводить тепло только от через вторичную обмотку , которая стоит между обмоткой и охлаждающим воздухом. Это может быть меньше проблем с ядрами E-I, потому что само ядро ​​действует как радиатор (хотя и не очень эффективный).

Небольшие трансформаторы, вероятно, будут работать при более высоких плотностях тока, чем более крупные, и это отражается в том факте, что они становятся более горячими и (почти всегда) хуже регулируются.Плотность тока до 3,5 А / мм² характерна для некоторых небольших трансформаторов. Одна из причин этого заключается в том, что становится чрезвычайно трудно уместить необходимое количество витков в отведенное пространство. Основная причина в том, что требования к изоляции не меняются, поэтому изоляция занимает больший процент пространства обмотки у небольших трансформаторов, чем у более крупных.

Гитарные усилители (и любые другие, которые регулярно работают с сильными искажениями) должны иметь трансформатор, рассчитанный на , по крайней мере, на удвоить номинальную выходную мощность 10% THD.Таким образом, для номинального усилителя мощностью 100 Вт требуется трансформатор на 200 ВА как минимум. Это особенно важно для ламповых усилителей, поскольку они уже работают в более горячей, чем обычно, окружающей среде из-за тепла от самих вентилей. К сожалению, это регулярно игнорируется, в результате чего некоторые усилители имеют репутацию сгорающих сетевых трансформаторов.

Обратите внимание, что скин-эффект можно игнорировать для трансформаторов частоты сети (50/60 Гц), но это серьезная проблема для высокочастотных переключающих трансформаторов.Они здесь не рассматриваются - информация в этой статье основана почти исключительно на трансформаторах, используемых на низких частотах, где скин-эффект практически не влияет.

Потери в меди являются основным источником потерь при любой значительной мощности трансформатора. Обычные выпрямители, используемые в источниках питания полупроводниковых усилителей, приводят к тому, что сопротивление становится более значительным, чем могло бы быть в противном случае. См. «Конструкция линейного источника питания» для получения более подробной информации об этих потерях, из-за которых регулирование оказывается намного хуже, чем ожидалось.

В конечном итоге потери в меди ограничивают мощность, доступную от трансформатора. Поскольку все потери в меди приводят к нагреву, это становится ограничивающим фактором, поэтому, как только вы достигнете точки, когда повышение температуры не может быть ограничено до безопасного значения, размер сердечника необходимо увеличить. Это позволяет производителю использовать меньше витков на вольт, а на сердечнике большего размера остается больше места для обмоток. Таким образом, размер провода может быть увеличен, так что потери в меди доведены до точки, при которой перегрев больше не является проблемой.Этот процесс продолжается от самых маленьких трансформаторов до самых больших - каждый размер определяется номинальной мощностью в ВА и допустимым превышением температуры.

Сохранять трансформатор как можно более холодным - это всегда хорошая идея. При повышенных температурах срок службы изоляции сокращается, а сопротивление также увеличивается, поскольку медь имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Когда трансформатор нагревается, его сопротивление увеличивается, увеличивая потери. Это (естественно) приводит к большим потерям, из-за которых трансформатор становится сильнее.Существует реальный риск резкого сокращения срока службы (или даже локального теплового разгона «горячей точки»), если какой-либо трансформатор сдвинут слишком далеко, особенно при недостаточном (или заблокированном) охлаждении.

Обычно считается, что у любого трансформатора одна часть обмотки (по разным причинам) более горячая, чем остальные. Также существует практическое правило: ожидаемый срок службы изоляции (помимо прочего) уменьшается вдвое на каждые 10 ° C (некоторые заявляют, что она составляет всего 7 ° C) повышения температуры.Когда эти два фактора объединяются, становится очевидным, что любой трансформатор, работающий при постоянно высокой температуре, в конечном итоге выйдет из строя из-за пробоя изоляции. Вероятность того, что это произойдет с домашней системой, мала, но это постоянный риск для трансформаторов распределения питания. Несмотря на все это, трансформаторы с сердечником из железа сети обычно дольше, чем продукт, в котором они работают, и даже переработанные трансформаторы могут легко пережить свое второе или третье воплощение. Когда трансформатору исполнилось 50 лет, я предлагаю заземлить шасси, поскольку в этом возрасте больше нельзя доверять изоляции.

Вентиляторное охлаждение может значительно увеличить эффективную номинальную мощность трансформатора, но не улучшает регулирование. Распределительные трансформаторы большой мощности почти всегда охлаждаются маслом, и теперь они начинают использовать растительные масла, потому что они менее склонны к возгоранию и оказывают минимальное воздействие на окружающую среду в случае утечки охлаждающей жидкости или другой серьезной неисправности.


11.2.2 Эффект кожи и близости

Скин-эффект хорошо известен (и используется производителями кабеля из змеиного масла), но не имеет отношения к звуковым частотам.С трансформаторами импульсного источника питания это реальная проблема, и наиболее распространенный способ минимизировать влияние - использовать параллельно несколько небольших (изолированных) проводов, обычно связанных и скрученных в одну веревочную прядь. Этот провод обычно называют лицевым, и его использование снижает потери на скин-эффект, поскольку жгут проводов имеет сравнительно большую площадь поверхности (или «кожи»).

Обычно вы не слышите много (если вообще слышите) о так называемом эффекте близости, но он относится к (часто хаотическому) нарушению тока в проводнике, когда этот проводник погружен в сильное магнитное поле.Для небольших трансформаторов (возможно, ниже 2 кВА) мало доказательств того, что это вызывает какие-либо проблемы, но в более крупных трансформаторах это может вызвать локальный нагрев, потому что ток вынуждает использовать гораздо меньшее поперечное сечение провода, чем ожидалось. Использование проволоки Litz снова снижает эффект близости и может иметь решающее значение для предотвращения отказа. Эффект близости может снизить токопроводящую способность гораздо более резко, чем скин-эффект, и на гораздо более низких частотах.

Таким образом, эффект близости может вызвать локальные тепловые проблемы «горячей точки», которые ухудшают изоляцию и в конечном итоге вызывают отказ.Это особенно проблематично, когда ток трансформатора сильно искажен, и это всегда происходит, когда трансформатор используется с мостовым выпрямителем и фильтрующими конденсаторами.

Несмотря на вышесказанное, почти наверняка будет обнаруживаться незначительный локальный нагрев, но, как уже отмечалось, это вряд ли приведет к сокращению срока службы любого трансформатора, используемого для аудио или других приложений, которые представляют интерес для любителей или типичных коммерческих продуктов. Учитывая легендарную надежность трансформаторов, большинство из которых прослужат дольше, чем продукт, эффект близости, похоже, никогда не приводил к преждевременному выходу из строя.Большинство отказов трансформатора являются результатом гораздо более повседневных злоупотреблений, таких как постоянная длительная перегрузка.

Однако эффект близости не вызывает отказов в больших распределительных трансформаторах, а также приводит к отказу двигателя. Эти сбои почти всегда связаны с сильно искаженной формой сигнала сетевого тока и могут быть локализованы в одной промышленной установке. Я предлагаю читателю не беспокоиться об этом - вы даже не знали об этом до сих пор.


11.3 Постановление

Потери в меди отвечают за регулирование трансформатора - отношение напряжения без нагрузки к полной нагрузке. Регулирование почти всегда определяется резистивной нагрузкой, что, учитывая то, как почти все используют трансформаторы, практически бесполезно. Редко, когда какой-либо трансформатор работает с чисто резистивной нагрузкой - подавляющее большинство будет использоваться с выпрямителем и фильтрующими конденсаторами, и данные производителя ничего не стоят.На самом деле, это хуже, чем бесполезно, так как это вводит непосвященных в заблуждение, ожидая большего напряжения, чем они получат под нагрузкой, и вызывает у людей горе, когда они пытаются выяснить, почему их усилитель (например) выдает меньше энергии, чем ожидалось.

Естественно, есть люди, для которых любое измерение является кощунством, поэтому к ним все это не относится.

Выходное напряжение (почти) всегда указывается при полной нагрузке в сопротивлении. Таким образом, трансформатор на 50 В и 5 А даст выход 50 В при синусоидальном выходном токе 5 А.Если регулировка этого трансформатора составляла 4%, какое напряжение холостого хода?

Ответ 52В. Регулировка определяется довольно просто по формуле ...

Рег.% = (V N - V L ) / V L × 100/1

Где В N - вольты без нагрузки, а В L - вольты под нагрузкой.

Как было определено ранее, это предполагает синусоидальный выходной ток, а этого просто не происходит с нагрузкой выпрямителя / фильтра.Можно обнаружить, что этот же трансформатор имеет кажущееся регулирование от 8 до 10% при питании такой нагрузки. См. Дополнительную информацию по этой теме в разделе «Проектирование линейных источников питания» (нет смысла повторять эту статью дважды 🙂

Регулирование нагрузки выпрямителя - сложная тема, но вам нужно будет знать последствия, прежде чем вы начнете строительство вашего последнего шедевра, вместо того, чтобы узнавать позже, что вся ваша работа привела к гораздо более низкой выходной мощности, чем вы ожидали.Не то чтобы вы могли изменить его для любого данного трансформатора, но, по крайней мере, вы будете знать, чего ожидать.

Чтобы получить полное представление о регулировании, требуется гораздо больше информации, чем я могу предоставить на простой веб-странице, но решающим фактором является правильный баланс сопротивлений обмоток. Если вы делаете свой собственный трансформатор, вы, конечно же, сделаете это, но будет ли производитель (на «Дальнем Востоке») беспокоиться? Я не собираюсь обсуждать этот вопрос. Если мы определим из спецификации, что регулирование составляет (скажем) 6% для трансформатора разумного размера (около 500 ВА), мы сможем решить все, что нам нужно знать.

Зная регулировку и напряжение, мы можем рассчитать эффективное сопротивление обмотки. Трансформатор на 50 В с регулировкой 6% даст нам 53 В без нагрузки, а 500 ВА при 50 В означает 10 А - все очень просто. Мы теряем 3В при полном токе, поэтому полное эффективное сопротивление обмотки должно быть ...

R w = V / I = 3/10 = 0,3 Ом

Половина этого сопротивления находится во вторичной обмотке, а другая половина отражается от первичной обмотки, в зависимости от соотношения импедансов.Как вы помните, это квадрат отношения напряжений. Если предположить, что первичное напряжение 230 В, выходное напряжение 50 В при 10 А, мы уже знаем, что выходное напряжение без нагрузки составляет 53 В. Соотношения витков и импеданса (TR и ZR соответственно) равны ...

TR = V IN / V OUT = 230/53 = 4,34: 1
ZR = TR² = 4,34² = 18,83: 1

Зная это, мы можем определить оптимальное сопротивление обмотки для каждой обмотки.Поскольку половина сопротивления отражается от первичной обмотки (R p ), вторичное сопротивление (R s ) составляет 0,15 Ом, что составляет половину от общего. Первичное сопротивление должно быть ...

R p = R s × ZR = 0,15 × 18,83 = 2,82 Ом

Исходя из всего этого, теперь разработчик может определить подходящий калибр провода для количества витков, необходимых для размера сердечника. В идеальном случае резистивные (медные) потери должны быть как можно ближе к одинаковым для обеих обмоток, и поэтому мы рассчитали сопротивление.При полной нагрузке рассеивание (потери в меди) составляет 15 Вт на каждую обмотку (почти точно) при полной нагрузке. Таким образом, полное рассеивание составляет 30 Вт, а КПД трансформатора составляет 94,3% ...

Eff (%) = P Out / P tot × 100/1 = 500/530 × 100/1 = 94,34%

Это может быть не сразу очевидно, но есть очень веская причина для сохранения равных потерь в первичной и вторичной меди. Любой сердечник имеет ограниченное пространство для обмоток, и это пространство необходимо использовать с максимальной эффективностью.Отсюда следует, что если одна обмотка толще, чем необходимо, другая должна быть тоньше, чтобы поместиться в отведенном пространстве. Это неизменно приводит к общим потерям, которые больше, чем в случае, если бы сопротивление было оптимизировано, как описано. В случае тороидальных трансформаторов есть веская причина поддерживать потери в первичной обмотке ниже , чем потери во вторичной обмотке, поскольку первичная обмотка удерживается внутри вторичной обмотки, и тепло может уходить только через внешние слои. Тороидальный сердечник тоже не работает как радиатор, потому что он находится внутри всех обмоток.

ВА Рег.% R p Ом - 230 В R p Ом - 120 В Диаметр 9005 Диаметр Высота 9004 кг)
15 18 195 - 228 53 - 62 60 31 0,30
30 16 89-105 24-28 70 32 0.46
50 14 48-57 13-15 80 33 0,65
80 13 29-34 7,8 - 9,2 93 38 0,90
120 10 15 - 18 4,3 - 5,0 98 46 1,20
160 9 10-13 2.9 - 3,4 105 42 1,50
225 8 6,9 - 8,1 1,9 - 2,2 112 47 1,90
300 7 4,6 - 5,4 1,3 - 1,5 115 58 2,25
500 6 2,4 - 2,8 0,65 - 0,77 136 60 3,50
625 5 1.6 - 1,9 0,44 - 0,52 142 68 4,30
800 5 1,3 - 1,5 0,35 - 0,41 162 60 5,10
1000 5 1,0 - 1,2 0,28 - 0,33 165 70 6,50
Таблица 11.1 - Типовые характеристики тороидального трансформатора

Сопротивление первичной обмотки для всех примеров в приведенной выше таблице было рассчитано с использованием показанного метода - это значение редко предоставляется производителями.Сопротивление показано для первичных обмоток 230 В и 120 В. Знание основ на этом уровне часто очень удобно - вы можете определить приблизительную номинальную мощность трансформатора в ВА, просто зная его вес и первичное сопротивление. Сопротивление вторичной обмотки можно рассчитать исходя из сопротивления первичной обмотки и отношения витков. Результат, полученный при использовании номинального коэффициента трансформации (на основе заявленных первичных и вторичных напряжений), достаточно точен для большинства целей. Как видно из представленного диапазона, сопротивление первичной обмотки может быть на 15% ниже, чем рассчитано для уменьшения плотности тока в первичной обмотке.(См. В разделе Повторное использование трансформаторов другую таблицу, охватывающую более широкий диапазон номинальных значений ВА.)

Возьмем снова пример 500 ВА и предположим, что первичная обмотка 230 В и двойная вторичная обмотка 50 В (всего 100 В), общее вторичное сопротивление составляет ...

TR = V p / V s = 230/100 = 2,3
ZR = TR² = 5,29

Если сопротивление первичной обмотки составляет 2,8 Ом (из таблицы), то сопротивление вторичной обмотки должно быть примерно ...

R s = R p / ZR = 2.8 / 5,29 = 0,53 Ом

Сопротивление каждой половины вторичной обмотки, естественно, составляет половину от общего.

Примечание: Из-за общей практики использования разных плотностей тока для внутреннего (первичного) и внешнего (вторичного) провода, это немного исказит показанные здесь цифры. Цифры, определенные выше, основаны на теоретическом «идеальном» случае, но это редко воплотится в реальность из-за неизбежных «ложных факторов», которые применяются к частям реального мира.Основные тесты, которые я провел, показывают, что приведенные выше цифры более чем удовлетворительны для быстрой проверки ожидаемых сопротивлений. Основное правило: следует ожидать, что первичное сопротивление будет немного меньше расчетного, а вторичное сопротивление будет немного выше.


11.4 Прочие потери, эквивалентная схема

Поскольку трансформатор не является идеальным устройством, он имеет нежелательные свойства, кроме описанных выше потерь. Другие потери относительно незначительны для силового трансформатора, но становятся трудными для управления трансформаторами, предназначенными для широкой полосы пропускания, такими как трансформаторы микрофонов и выходные трансформаторы вентилей.

Стандартная эквивалентная схема не не включает в себя зависящие от частоты сбои, такие как скин-эффект или эффект близости. Он также не включает никаких средств для моделирования нелинейного тока намагничивания в силовом трансформаторе. Таким образом, он ограничен общим моделированием трансформаторов малых сигналов, выходных трансформаторов ламповых усилителей (но только на низких уровнях и / или более высоких частотах) и т.п. Хотя его все еще можно использовать с силовым трансформатором, результаты, как правило, бесполезны.Силовые трансформаторы обычно требуют измерений для подтверждения общей производительности, и нас интересуют только низкие частоты - 50 Гц и 60 Гц.


Рисунок 11.5 - Упрощенная эквивалентная схема трансформатора

Эквивалентная схема, показанная на рис. 11.5, сильно упрощена, но служит для иллюстрации. Поскольку обмотки обычно многослойные, между каждым слоем и даже каждым витком должна быть емкость (C1 и C2). Это вызывает сдвиги фазы на высоких частотах, и на некоторой частоте трансформатор будет «саморезонансным».Это не проблема с силовыми трансформаторами, но действительно вызывает затруднения, когда требуется широкополосный аудиопреобразователь.

Кроме того, некоторое магнитное поле не может оставаться в самом сердечнике. Это создает индуктивность «рассеяния» (L L ), которая эффективно включена последовательно с трансформатором. Несмотря на то, что он небольшой, он имеет тенденцию влиять, в частности, на высокие частоты и особенно проблематичен для выходных трансформаторов звука. Обычно это измеряется с помощью измерителя индуктивности при коротком замыкании выходной обмотки.Любая появляющаяся индуктивность является прямым результатом потока рассеяния.

Lp - это первичная индуктивность, и, как вы можете видеть, есть резистор, включенный параллельно (Rp). Он представляет собой фактический импеданс (без нагрузки), подаваемый на источник входного напряжения, и моделирует потери в стали. Последовательное сопротивление (Rw) - это просто сопротивление обмотки, и оно отражает потери в меди, как описано выше.

C p-s - это межобмоточная емкость, а для силовых трансформаторов может быть основным источником шума на выходе.Это особенно неприятно, когда трансформатор питает систему Hi-Fi, и шум от сети проникает через него и издает ужасные щелчки, электронные «пукания», завывание электродвигателя и различные другие нежелательные шумы в музыке. Тороидальные трансформаторы в этом отношении намного хуже обычных трансформаторов (E-I) из-за большой площади каждой обмотки. Электростатический экран практически устраняет такие шумы, но они дороги и необычны для тороидов (к сожалению).

Эта проблема всегда существует, когда емкость между первичной и вторичной обмотками велика - электрические помехи на первичной обмотке связаны емкостным образом от первичной к вторичной.Как отмечалось выше, это может привести к тому, что сетевой шум пройдет через весь блок питания и в крайних случаях попадет в усилитель. Электростатический экран очень эффективен, и он заземлен. Обратите внимание, что экран не может быть соединен по полному кругу вокруг обмотки, так как это приведет к закоротке витка, что приведет к сильному току и сожжению трансформатора.

Существует метод, который используется для выходных трансформаторов клапана, показанный на рисунке 11.6 - вы не найдете этот метод, используемый в силовых трансформаторах, поскольку он совершенно не нужен и значительно увеличивает емкость первичной и вторичной обмоток.


Рисунок 11.6 - Перемежающаяся обмотка для расширенного высокочастотного отклика

Уловка с обмоткой трансформаторов для минимизации индуктивности рассеяния обмотки и собственной емкости называется «чередованием», но это приводит к гораздо большей межобмоточной емкости. Наиболее распространенный способ выполнения чередующейся обмотки - это использование многосегментной обмотки, как показано на чертеже в разрезе на рис. 11.6. Этот тип обмотки является (или был) довольно распространенным для высококачественных выходных трансформаторов клапанов, и расширение частоты в верхней части звукового спектра очень заметно.

Емкость между первичной и вторичной обмотками может стать проблемой при использовании этого метода, и хотя это возможно, электростатический экран (на самом деле может потребоваться несколько электростатических экранов) значительно увеличивает стоимость, но дает минимальную общую выгоду. Этот метод намотки не используется (или не требуется) с низкочастотными силовыми трансформаторами и приведет к значительному снижению электробезопасности из-за сложности изоляции каждой секции от следующей. Та же проблема существует и с выходным трансформатором, но ее легче контролировать, потому что одна сторона вторичной обмотки заземлена, а внутренний постоянный ток уже изолирован от сети.


11,5 Температурные классы

Сумма всех потерь увеличивает температуру трансформатора. Изоляционные материалы (проволочная эмаль, межслойная изоляция, формирователи и / или бобины, намотка ленты и т. Д.) Имеют ограничения по максимальной безопасной температуре. Неудивительно, что высокотемпературные материалы значительно дороже, чем материалы с более низкими температурами, и, как всегда, существует компромисс (компромисс) между минимизацией потерь на холодный ход или уменьшением размера и веса за счет больших потерь. и более высокая температура эксплуатации.

Существует несколько международно признанных температурных классов, а также один, признанный властями, но обозначение класса не является общепринятым. Температура указывается либо как абсолютный максимум, либо как повышение температуры, либо как и то, и другое. Стандартные классы ...

Класс Макс. Темп. Повышение температуры
A 105 ° C 60 ° C
E 120 ° C 75 ° C
B 130 ° C 80 ° C
F 155 ° C 100 ° C
H 180 - 200 ° C 125 ° C
C (не глобально *) 220 ° C 160 ° C
Таблица 11.2 - Температурный класс изоляции

* Класс C не является общепризнанным классом, но 220 ° C допускается несколькими мировыми стандартами.

Используемые трансформаторы неизбежно нагреваются, и разработчик оборудования должен убедиться, что класс изоляции соответствует требованиям для надежной работы в течение всего срока службы оборудования. Если не указано иное, можно ожидать, что почти все имеющиеся в продаже трансформаторы, предназначенные для использования в домашних условиях, будут относиться к Классу A (максимальная температура 105 ° C).В любом случае более высокие температуры не рекомендуются по той простой причине, что наличие трансформатора при (скажем) 100 ° C будет передавать свое тепло транзисторам, электролитическим конденсаторам и всем другим компонентам шасси. Уже по этой причине выбор трансформатора большего размера, чем необходимо, не только снижает температуру, но и улучшает регулирование.


11.6 Напряжение и частота

Все силовые трансформаторы рассчитаны либо на определенное входное напряжение и частоту, либо на ограниченный диапазон.Часто используются двойные первичные обмотки, которые позволяют пользователю подключать обмотки последовательно или параллельно, как показано на рисунке 8.1, но на первичной обмотке, а не на вторичной. Наиболее распространенная конфигурация состоит из двух обмоток, каждая рассчитана на 120 В. Для сети 120 В они подключаются параллельно, а для 230/240 В.

Иногда первичные обмотки рассчитаны на 115 В. каждая. Это давно стало проблемой в США, и в течение многих лет никто не мог точно сказать, будет ли напряжение 110, 115, 117 или 120.Согласно стандартам США номинальное напряжение сети в США и Канаде составляет 120 В, но, как и везде, оно варьируется в зависимости от места и времени суток. Все силовые трансформаторы должны быть намотаны, чтобы учесть это неизбежное изменение. (Обратите внимание, что в США также используется «двухфазная» система, обеспечивающая 240 В при 60 Гц - это , а не , как при использовании двух фаз трехфазного соединения, где напряжение составляет 208 В при 60 Гц.)

Хотя сейчас обычно используются только две обмотки, раньше трансформаторы имели несколько ответвлений на первичной обмотке или использовали несколько обмоток, которые могли быть соединены часто таинственным образом с использованием сложной системы переключения.Они все еще существуют, но в основном как предметы утилизации. Предлагаемый диапазон напряжений был предназначен для охвата любой точки мира, но также мог привести к ошибочному предположению и перегоранию предохранителей (или сгоревшему трансформатору).

В конечном счете, заявленное напряжение трансформатора проверить легче всего - номинальные значения на паспортной табличке всегда верны. Я никогда не видел трансформатора, который заявлял бы, что он составляет 230 В (или другое напряжение), который не работал бы должным образом при таком напряжении. Еще большее беспокойство вызывает рейтинг частоты.Обычно это утверждается, но иногда это сбивает с толку непосвященных.

Трансформатор, рассчитанный на 50 Гц, можно использовать в любой точке мира - он будет отлично работать на 60 Гц. Однако не соответствует действительности . Трансформатор, разработанный специально для 60 Гц, будет перегреваться при 50 Гц, даже если напряжение правильное! Это не совсем понятно и приводит к огромному объему трафика в Usenet и на страницах форумов повсюду. Ответ довольно прост - 60 Гц на 20% больше, чем 50 Гц, поэтому количество сердечников и витков на вольт может быть уменьшено до 20% по сравнению с трансформатором 50 Гц того же номинала.

Следовательно, трансформатор, который был разработан для 60 Гц при 220/230 В (Филиппины, Южная Корея и некоторые другие используют эту комбинацию [Ref] ), имеет меньший сердечник и меньше витков, чем трансформатор 50 Гц с идентичным номиналом. В результате он, скорее всего, выйдет из строя при 220 В при 50 Гц. Работа силового трансформатора 60 Гц при 50 Гц - это точно , то же самое, что работа трансформатора на его номинальной частоте, но с повышением напряжения на 20%. Если вам абсолютно необходимо использовать трансформатор 60 Гц при 50 Гц, вы должны уменьшить сетевое напряжение от номинального значения (например, 230 В) на 20% (184 В).Это большое падение, и оно превышает нормальные допуски на колебания в сети, которые предусмотрены в правильно спроектированных цепях.

Невозможность снизить напряжение приведет к сильному насыщению трансформатора, и он может легко потреблять половину своей номинальной ВА (или более) на холостом ходу из-за чрезмерного тока намагничивания, вызванного насыщением сердечника. Излишне говорить, что вторичное напряжение также будет снижено на такой же процент. Свидетельства текущего увеличения из-за насыщения активной зоны см. В следующем разделе (в частности, на Рисунке 12.1.1).

Эксплуатация трансформатора 60 Гц при 50 Гц по сути то же самое, что увеличение напряжения сети на 20%, но обратите внимание, что , а не означает, что вторичное напряжение увеличивается. Для трансформатора 230 В это то же самое, что и при 60 Гц, но при напряжении питания 276 В. Сердечник будет серьезно насыщен, и ток намагничивания резко возрастет.

Если силовой трансформатор предназначен для лампового усилителя, необходимо соблюдать осторожность, поскольку нагреватели клапанов будут работать от напряжения ниже нормального (6.3 В будет только 5 В) и может не достичь надлежащей рабочей температуры. Выходная мощность также снижается, а уменьшение напряжения на 20% приведет к уменьшению максимальной мощности с (скажем) 100 Вт до 64 Вт, что составляет чуть менее 2 дБ. Это также означает, что все нерегулируемые поставки предусилителей будут на 20% меньше. С регулируемыми источниками питания этого падения может быть достаточно, чтобы микросхемы регулятора пропустили выпрямленное сетевое жужжание в сигнальные цепи.

Информацию о том, как можно уменьшить напряжение питания (в данном случае на 46 В), см. В статье Понижающие трансформаторы.Хотя описанные методы, безусловно, работают, другие компромиссы, на которые вам придется пойти, почти наверняка означают, что трансформатор необходимо будет заменить для сохранения исходных характеристик.

Если у вас есть трансформатор, рассчитанный на 240 В при 50 Гц, и вы хотите использовать его при более низком напряжении и / или 60 Гц, то проблем нет. При использовании при 120 В 60 Гц трансформатор будет работать с исключительно низким током намагничивания, но вторичные напряжения, очевидно, будут уменьшены вдвое. Хотя максимальный номинальный ток остается прежним, регулирование будет хуже, чем при намотке трансформатора для сети 120 В, потому что сопротивление обмотки выше.

Короче говоря, вы можете управлять ...

  • Трансформатор 50 Гц при 60 Гц без потери производительности при правильном напряжении
  • Трансформатор 50 Гц при 60 Гц при напряжении питания до 20% выше номинального значения, указанного на паспортной табличке
  • трансформатор на любое напряжение ниже номинального, указанного на паспортной табличке. Нет никаких ограничений, кроме установленных здравым смыслом
  • Трансформатор 60 Гц при 50 Гц, при условии, что напряжение питания на 20% ниже номинального напряжения

Аналогично, не может управлять файлом...

  • Трансформатор 60 Гц при 50 Гц при полном номинальном напряжении
  • трансформатор при любом напряжении выше номинального, указанного на паспортной табличке, если только тщательные испытания не покажут, что это будет безопасно (маловероятно)

Обратите внимание, что я просто принял 20% в обоих направлениях (от 50 Гц до 60 Гц и от 60 Гц до 50 Гц), хотя ясно, что уменьшение с 60 Гц до 50 Гц на самом деле составляет 17%. Не стесняйтесь думать о дополнительных 3% как о запасе прочности.


12. Образцы измерений

Я измерил характеристики небольшого набора трансформаторов, чтобы дать некоторые сравнительные данные.Я исключил регулирование из этого, так как трудно сделать подходящую переменную нагрузку, и нагрузки имеют тенденцию сильно нагреваться даже при непродолжительном использовании. Большинство производителей предоставят эту информацию в своих спецификациях, но имейте в виду, что это относится к резистивной нагрузке, и регулирование будет намного хуже при питании обычного выпрямителя и фильтрующего конденсатора (см. Выше и статью Проектирование источника питания для более подробной информации. ). Также стоит отметить, что измеритель индуктивности часто мало используется с большими трансформаторами с железным сердечником, если только он не работает с синусоидальной формой волны на (или около) расчетной частоте трансформатора.Показанные индуктивности рассчитаны, так как значения, измеренные моим измерителем, были очень далекими.

Имейте в виду, что указанное значение индуктивности является номинальным, основанным на токе намагничивания (который фактически искажается для большинства трансформаторов), и намного ниже реального значения. Он включен только в качестве ориентира - фактическое значение будет намного выше, но только при более низком первичном напряжении, которое гарантирует, что ядро ​​не приблизится к насыщению. Производители не предоставляют эту цифру, потому что в реальном мире она бессмысленна.

Тип Номинал Индуктивность Сопротивление Оборотов / Вольт Намагничивание Потери в сердечнике Реактивное сопротивление Масса (кг)
Тороидальный 500 ВА 34,7 H 2R4 2 22 мА 5,28 Вт 10.91 кОм 5,0
Тороидальный 300 ВА 63 H 5R1 3 12 мА 2,88 Вт 20 кОм 2,7
E-I 200 ВА 4,36 H 6R6 2 175 мА 42 Вт 1,37 кОм 3,2
Таблица 12.1 Характеристики трансформаторов

Тороидалы - явные победители, в частности, с точки зрения потерь в сердечнике, но следует сказать, что испытанный трансформатор E-I не является репрезентативным для большинства.Это один из немногих оставшихся, которые я специально сделал для моего дизайна, и они были специально разработаны, чтобы раздвинуть пределы насыщения ядра. Эти трансформаторы довольно сильно нагреваются без нагрузки, но обеспечивают гораздо лучшее регулирование, чем более консервативная конструкция - подавляющее большинство таких трансформаторов. На самом деле они были разработаны, чтобы работать чуть выше «изгиба» кривой B-H для используемых пластин, и, хотя и несколько рискованно, ни один из них не отказал (насколько мне известно) с тех пор, как они были сделаны около 20 лет назад.Я использую пару из них в своей системе Hi-Fi, которая используется ежедневно уже 10 лет. Идея создания подобных трансформаторов возникла у меня очень давно, когда я делал свои собственные трансформаторы для гитарных и басовых усилителей. В то время я провел несколько тестов и обнаружил, что, немного надавив на сердечник, я мог бы сделать трансформатор с гораздо лучшим регулированием, чем все, что я мог бы купить у любого из существующих производителей. У меня никогда не было выхода из строя трансформатора.

Стоит также отметить, что масса ниже, чем у трансформатора более «традиционной» конструкции - обычная конструкция с такой же номинальной мощностью должна весить около 5 кг.


Рисунок 12.1 - Зависимость тока от напряжения для трансформатора E-I

Чтобы довести свои измерения до логического предела, я измерил ток намагничивания своего образца трансформатора E-I. Посмотрите внимательно на график на рисунке 12.1, и вы увидите типичную кривую BH (как показано на рисунке 11.2, но с перевернутыми осями). Как вы можете видеть, при входном напряжении 240 В трансформатор работает на изгибе кривой и находится на пути к насыщению. Для тороидалов это не имело смысла, поскольку они работают значительно ниже уровня насыщения, и я не смог бы (удобно) их измерить.

Тороиды обычно имеют более выраженный изгиб и, соответственно, более крутой подъем тока после достижения предела насыщения. Это в первую очередь из-за полностью закрытого магнитного тракта, который вообще не имеет воздушных зазоров. Трансформаторы с многослойным покрытием E-I имеют небольшой, но значительный зазор в месте пересечения пластин "E" и "I". Это неизбежно в любом практическом трансформаторе, но мало влияет на производительность в реальной жизни.


12.1 Формы сигналов тока намагничивания

Для этих измерений я использовал тороидальный трансформатор 300 ВА, но не тот, который использовался для данных в таблице 12.1. Кажется, очень мало в сети обсуждает или показывает фактический (в отличие от теоретического или воображаемого) тока намагничивания. Истинное значение этого параметра изменяется более или менее линейно до точки, где сердечник приближается к насыщению, но очень часто силовые трансформаторы проектируются так, что они уже находятся в нелинейной части кривой BH для нормальной работы.

Хотя эта область обычно значительно ниже истинного насыщения, форма волны тока уже сильно искажена, потому что пики напряжения сети вызывают повышение магнитного потока до максимального значения, поэтому на пике формы волны переменного тока потребляется дополнительный ток, смещенный на 90 °.Это показано ниже для тороидального трансформатора 240 В, 300 ВА, работающего при четырех различных напряжениях ... первый (A) значительно ниже насыщения при 120 В, второй (B) при номинальном входном напряжении (240 В), третий (C ) при несколько большем напряжении (280 В) и последнее (D) при чрезмерном сетевом напряжении (290 В). Трансформатор рассчитан на номинальное напряжение 240 В.


Рисунок 12.1.1 - Ток намагничивания и ток намагничивания. Входное напряжение

Ток намагничивания хороший дружелюбный 7.3 мА на входе 120 В и при 240 В демонстрируют признаки насыщения, но ток по-прежнему составляет всего 42 мА. При дальнейшем повышении напряжения насыщение явно продвигается вперед - при 280 В трансформатор потребляет 443 мА, но лишь небольшое дальнейшее увеличение до 290 В приводит к резкому увеличению тока до 1,6 А - , превышая номинальную постоянную мощность трансформатора в ВА без нагрузки . Если вы внимательно посмотрите на рисунок 12.1.1.A, вы заметите, что форма волны немного асимметрична. Это указывает на то, что, вероятно, в сердечнике имеется некоторый остаточный магнитный поток с момента последнего использования трансформатора.

Вольт-ампер, рассеиваемый в первичной обмотке трансформатора, определяется как VA = V * I, поэтому при 240 В трансформатор потребляет всего 10 ВА, повышаясь до 124 ВА при 280 В и довольно впечатляющих 464 ВА при 290 В. Предполагая, что типичное сопротивление первичной обмотки трансформатора на 300 ВА составляет 4,7 Ом, потери мощности в первичной обмотке при каждом напряжении (по очереди) составляют 250 мкВт, 8,2 мВт, 0,9 Вт и 12 Вт при 290 В.

Как видно из графиков (B, C и D), ток очень нелинейный, поэтому его нельзя скорректировать на коэффициент мощности.Хотя это распространенная ошибка, которую делают во всем Интернете, нет способа исправить нелинейную форму волны на коэффициент мощности путем добавления конденсатора. В лучшем случае, вы, , могли бы добавить конденсатор, который создает фильтр, который уменьшает пиковый ток и очень незначительно улучшает коэффициент мощности, но он будет эффективен только в одном месте и / или при одном напряжении. Любой такой фильтр будет зависеть от полного сопротивления сети и в целом гарантированно ухудшит положение, а не лучше.

Добавление конденсатора коррекции коэффициента мощности будет работать только в том случае, если размер конденсатора позволяет потреблять опережающий ток около 14 мА (для этого трансформатора).Это единственная линейная часть тока намагничивания, которая вдвое превышает ток «хорошей синусоиды», потребляемый при 120 В. Истинный ток намагничивания является линейной функцией напряжения , основанной на реактивном сопротивлении обмотки. Это будет означать конденсатор около 180 нФ - вряд ли это будет полезно (хорошо, это совершенно бессмысленно).

Фактический потребляемый ток намагничивания (в том числе вызванный насыщением сердечника) является нелинейной функцией, и ее чрезвычайно трудно моделировать, если у вас нет доступа к симулятору, который правильно обрабатывает железные сердечники.Хотя такая вещь может существовать для разработчиков трансформаторов, я не видел модели, которая хотя бы приближалась к реальности, как показано выше. Обратите внимание, что это фактические захваченные формы сигналов от реального трансформатора, подключенного к мощному вариатору. Как вы можете видеть, форма волны тока насыщения остается почти такой же после того, как ядро ​​полностью насыщено, но величина увеличивается экспоненциально с увеличением напряжения.

При подаче 290 В пиковый ток составляет около 5 А (2 А на деление на экране).Вы увидите, что разрешение по вертикали было изменено для каждого захвата, и текущий монитор также имеет переменное усиление для максимального разрешения. Вот почему измеренный ток может показаться отличным от дисплея осциллографа, но показания в вольтах были преобразованы в мА.

Когда трансформатор нагружен сопротивлением, формы волны напряжения и тока в фазе . Вопреки широко распространенному мнению, линейно нагруженный трансформатор (т.е. резистивная нагрузка) не дает , а не , дает отстающий коэффициент мощности, за исключением небольшого вклада тока намагничивания.Как видно из вышесказанного, это незначительно. Я тестировал тот же трансформатор с нагрузкой 16 Ом на одной из номинальных вторичных обмоток 20 В, и входное напряжение и форма волны тока были идеально синфазными на любом входе - от менее 5 В RMS до полного номинального первичного напряжения.


12,2 Пусковой ток

При включении многие трансформаторы потребляют очень высокий начальный ток. Это явление может быть незаметно для трансформаторов меньшего размера, но по мере того, как компонент становится больше (выше ~ 300 ВА), он имеет тенденцию происходить большую часть времени.Вы можете на мгновение увидеть тусклый свет, когда включен большой трансформатор, и теперь вы знаете, почему. При подаче питания сердечник насыщается, поэтому потребляется очень большой ток, пока не установится нормальная работа (примерно после 20 полных циклов сети). Величина пускового тока представляет собой комбинацию нескольких факторов ...

  • Полярность и величина сети на выключателе выключен
  • Полярность и величина сети на переключателе на
  • Насколько размагничен сердечник между событиями
  • Тип трансформатора (тороидалы имеют больший бросок тока, чем сердечники E-I)
  • Сопротивление первичной обмотки трансформатора и сети - сразу обратно на подстанцию ​​

Чем дольше трансформатор остается без питания, тем ниже остаточный магнитный поток и тем меньше вероятность чрезмерно высокого пускового тока.Это хорошая теория, но в действительности она не имеет практического значения. Гораздо более важным является точка на осциллограмме напряжения сети, в которую фактически подается питание. Если сеть подается на пиковом значении, пусковой ток минимален. И наоборот, если сеть подается в точке пересечения нуля, пусковой ток будет максимальным - это как раз обратное тому, что вы могли ожидать, и показано ниже. Пусковой ток длится несколько циклов и значительно усугубляется выпрямителем и фильтрующим конденсатором на выходе.Конденсатор имеет короткое замыкание при разряде, и большие конденсаторы заряжаются дольше. Пусковой ток из-за зарядки конденсаторов составляет , а не асимметрично - эта привилегия зарезервирована для насыщения сердечника при включении питания.


Рисунок 12.2 - Пусковой ток трансформатора

Выше показан осциллографический снимок тока в трансформаторе E-Core на 200 ВА, когда питание подается при пересечении нулевого уровня сигнала в сети. Это наихудший случай, и он может привести к начальному скачку тока, который ограничивается только сопротивлением обмотки и сетевой проводки.Для большого тороидального элемента пиковые токи могут легко превышать 150 А. Если сеть подается на пике формы волны переменного тока (325 В в странах с 230 В переменного тока, 170 В, где сеть составляет 120 В), пиковый пусковой ток для того же трансформатора обычно снижается до менее 1/4 значения наихудшего случая. .. 4,4 А (оба могут быть измерены с хорошей воспроизводимостью для проверенного трансформатора).

Как видите, пусковой ток имеет одну полярность (он может быть положительной или отрицательной), поэтому переходное событие «постоянного тока» накладывается на сеть.Другие трансформаторы, на которые уже подается питание, также могут насыщаться (и часто рычать) во время броска тока. Это часто называют «симпатическим взаимодействием». Чтобы свести к минимуму влияние пускового тока и влияния протекания на другое оборудование, любой тороидальный трансформатор мощностью более 300 ВА должен использовать схему плавного пуска, такую ​​как описанная в Проекте 39.


12.3 Скачки напряжения

Термин «скачок напряжения» часто употребляется, но очень немногие люди, использующие этот термин, имеют хоть малейшее представление о том, что он может означать или как он может возникнуть.Это стало чем-то вроде универсальной фразы, которую можно использовать, чтобы убедить клиента в том, что его оборудование, вероятно, вышло из строя из-за упомянутого «скачка напряжения». На самом деле, они могут (и случаются), если есть серьезная неисправность в системе распределения (например, подача высокого напряжения вступает в контакт с «нормальным» распределительным источником 230 В или 120 В, или при ударе молнии поблизости). Однако в большинстве случаев это просто способ убедить клиента в том, что он виноват, и забыть о гарантии. (Конечно, это часто также приводит к продаже «стабилизатора мощности» по завышенной цене, который может или не может спасти оборудование от будущих «скачков напряжения»).

Тем не менее, вы можете получить скачок напряжения (мне не нравится этот термин, потому что он слишком неспецифический), просто выключив трансформатор, если переключатель немного ненадежен и не может полностью отключить питание. Электрическая дуга всегда будет развиваться при размыкании переключателя, но если переключатель старый и изношенный, вы легко можете получить дугу, которая больше и опаснее, чем обычно. Если это произойдет, трансформатор с радостью передаст все, что происходит с его первичной обмоткой, на вторичную.По большей части это не проблема, потому что либо имеется значительная нагрузка, либо, в случае усилителей мощности, надежный блок фильтров после выпрямителя. Это поглотит любое «избыточное» напряжение без значительного повышения постоянного напряжения. Использование электролитического колпачка с высоким пульсирующим напряжением - очень плохая идея, и (помимо скачков напряжения) колпачок выйдет из строя из-за чрезмерного пульсирующего тока, но это используемая тестовая схема ...


Рисунок 12.3 - Схема испытания трансформатора на «скачок напряжения»

Следующая кривая была сделана с намеренно заниженным конденсатором после выпрямителя - в данном случае всего 10 мкФ, с 2.2к резистор параллельно. Испытательный трансформатор был блоком 12 В 1 А и обеспечивает пиковое напряжение на конденсаторе 18 В. Как видите, пиковое напряжение может легко достигать 24 В (пиковое). Использование трансформатора с более высокой выходной мощностью, очевидно, приведет к увеличению пика. Обычно вы никогда не будете использовать такой маленький конденсатор, и даже для источника питания с низким энергопотреблением вы ожидаете не меньше 220 мкФ, а обычно намного больше. Однако это (по-видимому) было сделано в очень старой прикладной записке National Semiconductor (больше не выпускаемой), что привело к отказу микросхемы регулятора.Было (опять же, очевидно) определено, что существует какое-то таинственное взаимодействие тока намагничивания трансформатора и остаточного магнетизма сердечника, но это совсем не так.


Рисунок 12.4 - Скачок напряжения трансформатора

Когда трансформатор питается от нестабильного (отрицательного) импеданса, такого как дуга, он может (и, вероятно, будет) реагировать на собственной резонансной частоте и может довольно легко генерировать напряжение, намного превышающее номинальное напряжение сети, но на гораздо более высокой частоте, определяемой самим трансформатором.Трудно (но не невозможно) нарисовать полезную дугу с помощью небольшого трансформатора, но это может быть довольно легко с помощью большего - конечно, многое зависит от самого трансформатора. Помните, что трансформатор связывает все, что происходит на его первичной обмотке, со вторичной, и наоборот. Предел для этого устанавливается индуктивностью рассеяния, но эффект легко увидеть на графике выше, и не может быть никаких сомнений в том, что использование конденсатора меньшего размера может вызвать «неожиданные последствия». Из-за срабатывания трансформатора любое напряжение (скачок или иное), которое вы видите на вторичной обмотке , должно также присутствовать на первичной обмотке , что определяется коэффициентом трансформации.Это также было измерено и проверено, но здесь не показано.

Обратите внимание, что этот эффект ненадежен - потребовалось несколько попыток для захвата показанного пика, поэтому легко (ошибочно) предположить, что схема в порядке. Все, что ему нужно, - это правильная (или неправильная) комбинация времени выключения в зависимости от тока трансформатора и переключатель, который допускает дугу при размыкании. Трансформатор также должен в это время подвергаться очень легкой или нулевой нагрузке. Большинство цепей не представляют этого состояния, поэтому проблемы возникают очень редко.

Использование дополнительного конденсатора 33 мкФ параллельно с 10 мкФ уменьшило максимальный пик, который я видел, примерно до 23 В, но без конденсатора напряжение достигло 60 В в течение 32 мкс на резисторе 2k2. Это мгновенная мощность резистора 1,6 Вт. Мне удалось это только один раз, но если бы я продолжал пытаться, это неизбежно повторилось бы снова. Наихудший скачок напряжения зависит от самого трансформатора. Некоторые из них будут производить сильный импульс, в то время как другие могут генерировать только небольшой шум.

По самой своей природе дуга нестабильна и ее невозможно предсказать. Однако совершенно очевидно, что скачок напряжения может случиться и случается. Это не то, что обычно вызывает проблемы с разумными цепями, но это, безусловно, необходимо учитывать, если вы делаете что-то необычное. Вам понадобится , чтобы предоставить некоторую дополнительную схему, чтобы гарантировать, что пик поглощается без чрезмерного «скачка напряжения», особенно если на выходе подается что-либо чувствительное (IC, затвор MOSFET и т. Д.)). TVS-диод (ограничитель переходных напряжений) или пара встречных стабилитронов могут быть использованы для ограничения напряжения наихудшего случая до 24 В или около того, если это необходимо для вашей схемы.


12,4 Индуктивность

Индуктивность сетевого трансформатора обычно не входит в его технические характеристики. Это меняется, если он предназначен для импульсного источника питания или для аудиосвязи. Для приложений с нормальной частотой сети цифра, которая нас интересует , представляет собой ток намагничивания.Как показано выше на рисунке 12.1.1, ток намагничивания является нелинейным, поэтому, если вам действительно нужно знать индуктивность, вы должны проводить измерения при напряжении, которое намного ниже номинального первичного напряжения. Если у вас есть способ контролировать форму волны тока, вы можете убедиться, что нет свидетельств насыщения при испытательном напряжении (см. Project 139 или Project 139A для подходящих мониторов тока).

Как только вы узнаете напряжение и ток, вы можете рассчитать импеданс, а на его основе вычислить индуктивность...

X L = V / I (где V приложено действующее напряжение, а I - действующий ток)
L = X L / (2 × π × f) (где f - приложенная частота)

Например, трансформатор, который я использовал для получения снимков осциллографа на рисунке 12.1.1, потребляет 7,31 мА при сетевом напряжении 120 В при 50 Гц.

X L = 120 / 7,31 = 16,41 кОм
L = 16.41 k / (6,283 × 50) = 52,25 Генри

Это интересный «показатель качества», но на самом деле он ни для чего не пригоден. Конечно, если вам нужен индуктор 52H, вы можете использовать первичную обмотку, чтобы получить его, но помните, что он начнет насыщаться при токе не более 10 мА. Если вы попытались использовать его для звука, искажения будут довольно высокими даже при более низких токах, особенно когда частота снижается ниже 50 Гц. Кроме того, индуктивность почти наверняка будет нелинейной.Индуктивность испытательного трансформатора упала до 42 Гн при напряжении 35,2 В и токе 2,64 мА.

Хотя обычно это не полезно, важно понимать, что коэффициент индуктивности трансформатора основан на квадрате коэффициента передачи. Трансформатор с первичной обмоткой 50 Гн и соотношением витков 10: 1 имеет вторичную индуктивность 500 мГн. Это может быть полезно, чтобы узнать, нравится ли вам играть с сетевыми трансформаторами в обратном направлении (для получения повышающего напряжения), но в целом это бесполезно и не очень полезно.Это то, что вам может понадобиться когда-нибудь, и оно отражает отношение импеданса - также основанное на квадрате отношения витков.

Как отмечалось выше, индуктивность - это часть спецификации импульсного источника питания и звуковых трансформаторов. Это потому, что они работают несколько иначе, чем сетевые или другие трансформаторы. Одной из общих черт является то, что необходимо избегать насыщения, и, как и у сетевых трансформаторов, насыщение хуже без нагрузки.При той же выходной мощности импульсный трансформатор будет намного меньше обычного трансформатора, работающего на частоте 50 или 60 Гц. Типичные рабочие частоты находятся в диапазоне от нескольких кГц до 100 кГц или более. Приблизительно, необходимый размер трансформатора будет уменьшаться вдвое при каждом удвоении частоты (и, конечно, наоборот), но есть много других факторов, которые также необходимо учитывать. Полное обсуждение этого и выходит за рамки целей этой статьи.


12.5 Индуктивность утечки

Индуктивность утечки вызвана магнитным потоком, который не охватывает ни первичную, ни вторичную обмотки. На это влияют такие факторы, как материал сердечника, геометрия сердечника, топология обмотки и воздушные зазоры (преднамеренно или нет). Он показан как отдельная небольшая индуктивность, включенная последовательно с сопротивлением обмотки (см. Рисунок 11.5), и является паразитным элементом. Для большинства трансформаторов это нежелательная характеристика, но в некоторых топологиях коммутационного режима она фактически используется как часть схемы.Подробности этого (что неудивительно) не входят в эту статью.

Тороидальные сердечники обычно показывают наименьшую индуктивность рассеяния сетевых трансформаторов (т.е. 50/60 Гц), поскольку обмотки окружают сердечник, а сам сердечник не имеет воздушных зазоров. Низкое значение индуктивности рассеяния не является существенным для трансформаторов сетевой частоты, но поддержание низкого уровня утечки помогает предотвратить создание паразитными магнитными полями напряжения и тока в шасси и / или соседней проводке. Я измерил индуктивность рассеяния как первичной, так и вторичной обмоток с помощью ряда трансформаторов, которые у меня были под рукой, и получил следующие результаты.

# Вторичный VA Первичный Вторичный Строительство
1 12,6 2 762 мГн 2,35 мГн E-I
2 15-0-15 80 6,4 мГн 130 мкГн Тороидальный
3 25-0-25 160 1.8 мГн 180 мкГн Тороидальный
4 28-0-28 200 8 мГн 570 мкГн E-I
5 30-0-30 300 1,63 мГн 115 мкГн Тороидальный
Таблица 12.2 - Измеренная индуктивность утечки для образцов трансформаторов

Теоретически (замечательная вещь) индуктивность рассеяния вторичной обмотки может быть рассчитана, если вы знаете значение первичной обмотки.Оно прямо пропорционально квадрату отношения витков, поэтому для пункта 2 выше соотношение витков составляет 230/30 (две обмотки 15 В) или 7,7: 1 на основе номинального напряжения (в отличие от фактического отношения витков). . При индуктивности рассеяния первичной обмотки 6,4 мГн расчетная утечка вторичной обмотки составляет 108 мкГн. На самом деле, соотношение витков будет ближе к 7: 1, чтобы можно было регулировать трансформатор (напряжение без нагрузки около 33 В, что близко к ожидаемому).

Теперь формула дает точное вычисленное значение .Теперь возникает вопрос: «Как вообще можно измерить индуктивность рассеяния?» Это не сложно, если у вас есть измеритель индуктивности, потому что вы просто измеряете индуктивность первичной обмотки при коротком замыкании вторичной. «Идеальная» часть трансформатора теперь вне уравнения, и вы измеряете индуктивность рассеяния. Небольшие трансформаторы могут быть проблематичными, потому что сопротивление обмотки может быть настолько высоким, что сбивает счетчик с толку и дает нереально высокие показания.

Другой метод - использовать синусоидальный звуковой генератор и осциллограф или милливольтметр переменного тока.Измерьте сопротивление первичной обмотки (оно понадобится вам в качестве эталона) и используйте резистор генератора, который на не менее в десять раз больше измеренного сопротивления первичной обмотки. Замкните накоротко вторичную обмотку (и), затем установите генератор на (очень) низкую частоту (рекомендуется ~ 10 Гц) и измерьте напряжение на трансформаторе. Затем увеличивайте частоту, пока напряжение на трансформаторе не возрастет на 3 дБ (в 1,414 раза выше начального напряжения). Обратите внимание на частоту.

L утечка = R P / (2 × π × f) (где R P - первичное сопротивление, а f - частота)

Полезная часть этого метода заключается в том, что сопротивление обмотки несущественно - вы получите правильный ответ независимо от сопротивления, потому что сопротивление включено в формулу.Звуковой вольтметр, который вы используете, важен - большинство цифровых измерителей имеют очень ограниченную высокочастотную характеристику, и на них нельзя положиться, чтобы дать точные показания выше 1 кГц или около того. Если вы не на 100% уверены, что ваш глюкометр поддерживает нужную вам частоту, показаниям нельзя доверять.

Чтобы показать, как это работает, я измерил трансформатор № 1 с помощью измерителя индуктивности, который показал индуктивность рассеяния первичной обмотки 1,3H . При измерении описанным методом это действительно всего 762 мГн.Вторичная индуктивность рассеяния была увеличена аналогичным образом, показав 6,12 мГн вместо 2,35 мГн. Сопротивление первичной обмотки составляет 1077 Ом, а частота + 3 дБ составляет 225 Гц (теперь вы можете рассчитать ее по приведенной формуле, чтобы увидеть правильный результат). Не забудьте удалить короткое замыкание со вторичной обмотки, прежде чем подключать трансформатор к сети!

Из этого очевидно, что маленькие трансформаторы хуже, чем большие, а пластины E-I хуже, чем тороидальные сердечники. Этого следовало ожидать, если вы знаете, что ищете.Тем не менее, важно понимать, что это не влияет на работу трансформаторов частоты сети, и хотя обычно можно увидеть `` возмущения '', возникающие в результате взаимодействия индуктивности рассеяния и коммутации выключения диодов, это не влияет на эффективность выход постоянного тока (подробный анализ см. в разделе «Демпферы источника питания »). В некоторых случаях импульс выключения может вызвать некоторые радиочастотные помехи (кондуктивные или излучаемые излучения).

Однако - и это важно - индуктивность рассеяния составляет - критическое значение для трансформаторов, используемых в импульсных источниках питания.Поскольку в этих источниках используется высокочастотный сигнал прямоугольной формы, индуктивность рассеяния вызывает звон, который может создавать перенапряжения, способные повредить переключаемый полевой МОП-транзистор или даже изоляцию трансформатора. Демпферная сеть (последовательно включенные резистор и конденсатор - по сути, сеть Цобеля) почти повсеместно используется для гашения сигнала вызывного сигнала. Сведение к минимуму индуктивности рассеяния означает, что демпфер не так критичен и рассеивает меньше энергии. Это становится более важным, когда ожидается высокий КПД, поскольку резистивный компонент рассеивает мощность и выделяет тепло.Это может стать существенным, если трансформатор не рассчитан на низкую индуктивность рассеяния.


13. Основные стили

Существует огромное количество сердечников различной формы, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Двумя наиболее распространенными для коммерческого и домашнего аудиооборудования являются стандартный сердечник E-I и тороидальный сердечник, но есть и многие другие. Иногда вы увидите C-ядра, двойные C-ядра и R-ядра, но они не так распространены, как два самых популярных типа.

Ферриты

, в частности, формуются и обжигаются для получения желаемой формы и магнитных свойств. Поскольку исходная форма отливается в форму, сравнительно легко производить множество специализированных форм для различных применений, а также более традиционные формы, показанные ниже.

Обратите внимание, что сердечники с высокой магнитной проницаемостью (тороиды, ферриты, сердечники C и сердечники R) очень жесткие по отношению к постоянному току, и для некоторых из них невозможно добавить воздушный зазор (см. Следующий раздел). Любой компонент постоянного тока в первичной или вторичной обмотке вызовет частичное (однонаправленное) насыщение, что может вызвать «рычание» ядра.Это также вызывает намного больший, чем обычно, ток «намагничивания». Важно убедиться, что отсутствует компонент постоянного тока . Например, тороидальный трансформатор на 500 ВА может выходить за пределы его номинальной мощности, просто используя полуволновой выпрямитель! Это произойдет при небольшой части номинального выходного тока.

Тороидальный
Тороидальные сердечники изготовлены из непрерывной полосы из кремнистой стали с ориентированной зернистостью и склеены для предотвращения вибрации и увеличения «плотности упаковки».Важно, чтобы между отдельными слоями не было зазоров, которые снизят производительность ядра. Острые углы закруглены и обычно покрываются подходящим изоляционным материалом для предотвращения контакта первичной обмотки (которая всегда сначала наматывается) с самим сердечником.

Они очень распространены, и примеры фотографий показаны в Части 1. Поскольку обмотки расположены так, чтобы покрывать сердечник как можно более равномерно, они имеют очень сильную магнитную связь, низкую индуктивность рассеяния и низкую «утечку» магнитного потока.Имейте в виду, что на странице Википедии «Тороидальные индукторы и трансформаторы» до тошноты говорится о «сдерживании B-поля», которое неприменимо (и в основном просто чушь) применительно к сетевым трансформаторам. Подавляющее большинство страницы не содержит ничего полезного.

Я не собираюсь показывать методику намотки тороидальных трансформаторов, поскольку необходимое специализированное оборудование означает, что нецелесообразно пробовать наматывать один самостоятельно. Изоляция между первичной и вторичной обмотками такова, что очень сложно изготовить тороидальный трансформатор класса II (с двойной изоляцией).Одна вещь, которую может сделать часто, - это добавить несколько дополнительных витков (вручную), чтобы получить низковольтную вторичную обмотку, но обычно нецелесообразно пытаться добавить более 15 В или около того (30 витков, если трансформатор использует 2 витка на вольт. ). Большим трансформаторам нужно меньше витков, поэтому успех более вероятен с трансформатором на 500 ВА, чем с трансформатором на 50 ВА.

C-Cores
Я не предлагаю даже пытаться охватить все типы ядер, но одно железное ядро, заслуживающее особого упоминания, - это ядро ​​«C». Когда-то они были очень популярны, но потеряли популярность с тех пор, как стали доступны подходящие намоточные машины для тороидов.Они по-прежнему имеют очень хорошую конструкцию сердечника и особенно подходят там, где требуется (полностью сертифицированный) искробезопасный трансформатор (т. Е. Когда первичная и вторичная обмотки физически разделены), и этот метод также обеспечивает минимальную межобмоточную емкость. . Однако очень редко можно увидеть полностью разделенное первичное и вторичное. С-образные сердечники изготавливаются путем скатывания непрерывной полосы в желаемую форму, а после склеивания ее разрезают пополам. Для обеспечения наилучшей магнитной связи (т.е.е. без воздушного зазора), обрезанные концы обрабатываются и полируются как пара - очень важно убедиться, что оба они правильно сопряжены, иначе возникнут недопустимые потери. Половинки сердечника общие

Азия .ru

Каталог Запросы: 1226239 Компании: sql
Бытовая электроника и электротехника (144237)
Аудио и видео оборудование, Домашняя техника, Кухонная техника, Источники питания, ...
Электронные компоненты и детали (31323)
Электроустановочные компоненты и материалы, Электронные компоненты, Электронные компоненты оборудование, ...
Компьютеры, программное обеспечение и периферия (50962)
Устройства хранения данных, Периферийные устройства, Компьютерные аксессуары, Силовые устройства, ...
Средства связи / сети / телефонии (47447)
Телефония, Оборудование для проводных сетей, Оборудование для беспроводных сетей, Спутниковое / навигационное оборудование, ...
Промышленное оборудование (148134)
Другие промышленные материалы, Другое промышленное оборудование, Запасные части для промышленного оборудования, Металлообрабатывающее оборудование, ...
Оргтехника (56945)
Стационарный, Оборудование системы безопасности, Расходные материалы, Офисная мебель, ...
Детские товары (55498)
Игрушки, Детская одежда, Детские аксессуары, Детские коляски, ...
Транспортные средства, запасные части и аксессуары (85614)
Запчасти и аксессуары для автомобилей, Мото техники, Двигатели и двигатели, Автомобиль, ...
Спорт и отдых (82486)
Летние виды спорта, Досуг и развлечения, Туристическая амуниция, Фитнес, ...
Одежда, обувь, материалы и аксессуары (380100)
Материалы для пошива и обуви, Повседневная одежда, Другая одежда, Обувь и аксессуары, ...
Хозтовары (167378)
Аксессуары для кухни, Мебель и аксессуары для мебели, Дизайн и интерьер, Товары для дома, ...
Химические материалы и продукты (26431)
Химические агенты, Пластиковые материалы, Прочие химические продукты, Химические реагенты, ...
Медицина и фармацевтика (34261)
Фармацевтические препараты, Медицинское оборудование, Медицинские изделия и материалы, Медицинские инструменты и аксессуары, ...
Драгоценности, бижутерия и подарки (68874)
Подарки и подарки, Ювелирные украшения, Бижутерия, ...
Галантерея (30167)
Женские сумки, Прочие галантерейные товары, Сумки, Рюкзаки, ...
Товары для личного пользования (30243)
Косметические средства, Средства для ухода за волосами, Часы, Прочие личные аксессуары, ...
Сырье (12475)
Железная сталь, Продукция из цветных металлов, Другое сырье, Металлы Минералы, ...
Ремонт и строительство (131841)
Сантехника, водоснабжение и канализация, Инструменты для билдинга, Металлопрокат, металлоконструкции и ковка, Плитка, мрамор и гранит, ...
Оптическое и оптическое оборудование и аксессуары (9486)
Очки, Оптические материалы и аксессуары, Микроскопы, Другое оптическое оборудование, ...
Сфера услуг (30328)
Бизнес-услуги, Рекламные услуги, Другие услуги, Издательские услуги, ...
Продовольственные товары (61824)
Сельскохозяйственные продукты, свежие или охлажденные, Табак, вино, кофе, чай и напитки, Фрукты, Замороженные продукты, ...
Вторичные материалы (963)
Металлические отходы, Текстильные отходы, Прочие переработанные материалы, Макулатура, ...
Сельское хозяйство (47248)
Оборудование и материалы для аквакультуры, Экстракт животных, Семена растений, Агрохимикаты, ...
Недвижимость (412)
Другая недвижимость, Квартира (Виллы), Земля, Офисное здание,

Объяснение гудящего шума трансформатора

Фото: epcc / shutterstock.

Все трансформаторы имеют собственный уровень шума, который зависит от размера и типа сборки сердечник / катушка. В зависимости от условий эксплуатации трансформатора измерения уровня звука на месте установки могут кардинально отличаться от измерений, проводимых на заводе.

В то время как сердечники трансформатора обычно считаются основным источником шума трансформатора, электромагнитные силы в обмотках, известные как шум нагрузки, также могут оказывать значительное влияние на трансформаторы с низким уровнем шума среди других электрических и механических факторов.

Таким образом, звукоизлучающие механизмы трансформаторов можно охарактеризовать следующим образом:

1. Core Sound

Когда полоса железа намагничивается, возникает явление, известное как магнитострикция, заставляющая железо изменять свои физические размеры. Когда намагничивание снимается, железная полоса возвращается к своему первоначальному состоянию и форме. Это изменение физического измерения обычно составляет лишь несколько частей на миллион.

Сердечники трансформатора состоят из слоев тонких слоев железа, отделенных от соседних слоев тонким непроводящим слоем изоляции.Когда сердечник намагничивается, магнитное поле действует между соседними пластинами, растягивая и сдавливая клей и изоляцию между ними.

Трансформатор магнитно возбуждается переменным напряжением и током, так что он удлиняется и сжимается дважды в течение полного цикла намагничивания. Фото: Викимедиа.

Трансформатор магнитно возбуждается переменным напряжением и током, так что он удлиняется и сжимается дважды в течение полного цикла намагничивания.Это изменение размера не зависит от направления магнитного потока и происходит на удвоенной частоте линии.

Почему трансформаторы с возрастом становятся громче?

Со временем клей сердечника трансформатора начинает разрушаться, и ламинированные слои слегка отделяются друг от друга. Вибрация этих слоев - это жужжащий шум, который вы слышите, и как только клей начинает разрываться, звук становится громче.

Плотность потока, материал сердечника, геометрия сердечника и форма волны напряжения возбуждения являются факторами, которые влияют на величину и частотные составляющие уровней шума сердечника трансформатора.Поскольку кривая магнитострикции является нелинейной, более высокие четные гармоники также появляются в результирующей вибрации сердечника при более высоких уровнях индукции.

Низкочастотный тональный характер шума сердечника трансформатора затрудняет его устранение, чем высокочастотный шум, исходящий от других источников. Это связано с тем, что низкие частоты распространяются дальше с меньшим затуханием.


2. Звук нагрузки

В трансформаторах шум нагрузки в основном возникает из-за осевой и радиальной вибрации обмоток.Шум нагрузки также может быть вызван вибрациями стенок бака трансформатора и магнитных экранов из-за электромагнитных сил, создаваемых токами нагрузки. Эти электромагнитные силы пропорциональны квадрату токов нагрузки.

Частота шума нагрузки обычно вдвое превышает частоту сети. В некоторых случаях естественная механическая частота систем зажима обмоток может иметь тенденцию резонировать с электромагнитными силами, тем самым значительно усиливая шум нагрузки.

Наличие гармоник в токе и напряжении нагрузки (например,г. в выпрямительных трансформаторах) может вызывать колебания с удвоенной частотой гармоник и, таким образом, значительно увеличивать общий уровень шума трансформатора.

Гармоники тока и напряжения нагрузки могут вызывать колебания с частотой в два раза превышающей гармонические частоты в трансформаторах. Фото: Викимедиа.

Величина и фазовый угол токов нагрузки также изменяют внутреннее падение напряжения в обмотках трансформатора. Таким образом, условия нагрузки трансформатора могут изменить уровень индукции сердечника и существенно повлиять на уровень шума в сердечнике.

Гармонические составляющие в токе нагрузки оказывают большее влияние на уровень звука, чем можно было бы ожидать, исходя из амплитуды гармонических токов, поскольку они взаимодействуют с током нагрузки промышленной частоты. Гармоники тока являются основным источником повышения уровня шума в трансформаторах высокого напряжения постоянного тока и выпрямительных трансформаторов. Нелинейные нагрузки вызывают гармоники в напряжении возбуждения, что приводит к увеличению уровня шума в сердечнике.


3. Звук вентилятора и насоса

Основным источником тепловыделения в силовых трансформаторах являются потери меди в обмотках и сердечнике (потери I 2 R).Это тепло часто удаляется охлаждающими вентиляторами, которые обдувают радиаторы или охладители. Шум, производимый охлаждающими вентиляторами, обычно вносит больший вклад в общий шум трансформаторов меньшего номинала и трансформаторов с низкой индукцией.

Тепло трансформатора часто отводится охлаждающими вентиляторами, которые обдувают радиаторы воздухом. Фото: Викимедиа.

Факторы, влияющие на общий уровень шума вентилятора трансформатора, включают:

  • конечная скорость
  • конструкция лезвия
  • количество вентиляторов
  • Расположение радиаторов

Шум охлаждающего оборудования обычно преобладает на очень низких и очень высоких частотах звукового спектра, тогда как шум ядра преобладает в промежуточном диапазоне частот от 100 Гц до 600 Гц.


4. Механический и структурный звук

Механический резонанс в монтажной конструкции трансформатора, стенках сердечника и резервуара может оказывать значительное влияние на величину вибрации трансформатора и, следовательно, на генерируемый акустический шум. Специально разработанное магнитное экранирование также может быть значительным источником звука в трансформаторах.


5. Звук, вызванный намагничиванием постоянного тока

Даже умеренное намагничивание сердечника трансформатора постоянным током приведет к значительному увеличению уровня слышимого звука трансформатора.В дополнение к увеличению уровня мощности нормальных гармоник в колебаниях трансформатора (то есть четных гармоник частот мощности), намагничивание постоянного тока добавит нечетные гармонические тона к общему уровню звука трансформатора.

Современные сердечники обладают высокой остаточной плотностью потока. После подачи питания уровень шума в сердечнике может быть на 20 дБ выше значения заводского испытания. Поэтому рекомендуется, чтобы трансформатор был под напряжением примерно на шесть часов, прежде чем оценивать его уровни шума.

Традиционно такие цепи, как фидеры постоянного тока к транспортным системам, были источником полей постоянного тока в трансформаторах. Однако с увеличением использования силового электронного оборудования в системах передачи электроэнергии и в промышленности количество возможных источников намагничивания постоянного тока увеличивается. Геомагнитные бури также могут вызывать сильное намагничивание постоянного тока в трансформаторах, подключенных к длинным линиям электропередачи.


6. Акустический резонанс

На распространение звука влияют многие факторы, такие как атмосферное поглощение, промежуточные барьеры и отражающие поверхности.Звуковые волны могут усиливаться за счет отраженных волн и / или излучаемых волн через стены, полы, потолки, механических колебаний воздуховодов, трубопроводов и монтажных оснований. Средние ожидаемые уровни звука от сухих трансформаторов см. В NEMA ST-20.

Трансформаторы сухого типа чаще всего применяются внутри зданий. В комнате со стенами с низким коэффициентом звукопоглощения звук от трансформатора будет отражаться взад и вперед между стенами, что приведет к повышению уровня звука в комнате.

Средний уровень шума трансформаторов согласно ANSI C89.2. Фотография: General Electric.


Методы снижения чрезмерного шума в трансформаторах

Когда трансформаторы должны быть расположены в чувствительных к шуму местах, следует принять меры, чтобы избежать усиления звука трансформатора:

  • Ослабьте анкерные болты между трансформатором и корпусом и оставьте устройство только на виброопорах. (За исключением сертифицированных сейсмических единиц.)
  • Используйте гибкий кабелепровод и шинные соединения.
  • Избегайте установки трансформаторов на стены, балконы и полы с малой массой.
  • Избегайте неровных монтажных поверхностей.

Чтобы соответствовать средним уровням шума, перечисленным в NEMA, необходимо установить трансформатор

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *