Трансформатори типу ТПІ

  Імпульсні трансформатори живлення (ТПІ) застосовуються в імпульсних пристроях електроживлення побутової та офісної апаратури з проміжним перетворенням напруги мережі живлення 127 або 220 В з частотою 50 Гц в імпульси прямокутної форми з частотою слідування до 30 кГц, виконані у вигляді МП-1, МП-2, МП-З, МП-403 та ін Модулі мають однакову схему і відрізняються тільки типом використовуваного імпульсного трансформатора і номіналом одного з конденсаторів на виході фільтра, що визначається особливостями моделі, в якій вони застосовуються.
     Потужні трансформатори ТПІ для імпульсних джерел живлення використовуються для розв'язування та передачі енергії у вторинні ланцюги. Накопичення енергії у цих трансформаторах небажане. При проектуванні таких трансформаторів як перший крок необхідно визначити розмах коливань магнітної індукції ДВ в режимі, що встановився. Трансформатор повинен бути розрахований на роботу при можливо більшому значенні ДВ, що дозволяє мати меншу кількість витків в обмотці, що намагнічує, збільшити номінальну потужність і зменшити індуктивність розсіювання На практиці значення ДВ може обмежуватися або індукцією насичення сердечника Bs, або втратами в магнітопроводі трансформатора
     У більшості повномостових, напівмостових та двонапівперіодних (балансних) схем із середньою точкою трансформатор порушується симетрично. При цьому значення магнітної індукції змінюється симетрично щодо нуля характеристики намагнічування, що дає можливість мати теоретичне максимальне значення ДВ, що дорівнює подвоєного значення індукції насичення Bs. У більшості однотактних схем, що використовуються, наприклад, в однотактних перетворювачах, магнітна індукція коливається повністю в межах першого квадранту характеристики намагнічування від залишкової індукції Br до індукції насичення Bs обмежуючи теоретичний максимум ДВ до значення (Bs - BR). Це означає, що якщо ДВ не обмежена втратами в магнітопроводі (зазвичай на частотах нижче 50...100 кГц), для однотактних схем знадобиться трансформатор великих розмірів за однієї і тієї ж вихідної потужності.
     У схемах, що живляться напругою (які включають всі схеми понижуючих стабілізаторів), відповідно до закону Фарадея, значення ДВ визначається твором «вольт-секунда» на первинній обмотці. У режимі твір «вольт-секунда» на первинній обмотці встановлюється на постійному рівні. Розмах коливань магнітної індукції, таким чином, також незмінний.
     Однак, при звичайному методі управління робочим циклом, який використовується більшістю мікросхем для імпульсних стабілізаторів, при запуску і під час різкого збільшення струму навантаження величина ДВ може досягати подвоєного значення від значення в режимі, що встановився Тому, щоб сердечник не насичувався при перехідних процесах, значення ДВ Але ж, якщо використовується мікросхема, що дозволяє контролювати значення твору «вольт-секунда» (схеми з відстеженням обурення вхідної напруги), то максимальне значення твору «вольт-секунда» фіксується на рівні, що трохи перевищує встановлений Це дозволяє збільшити значення ДВ та покращує продуктивність трансформатора.
     Значення індукції насичення Bs більшості феритів для сильних магнітних полів типу 2500НМС перевищує значення 0.3 Тл. У двотактних схемах, що живляться напругою, величина збільшення індукції ДВ зазвичай обмежується значенням 0,3 Тл. При збільшенні частоти збудження до 50 кГц втрати в магнітопроводі наближаються до втрат у дротах. Збільшення втрат у магнітопроводі на частотах вище 50 кГц призводить до зменшення значення ДВ.
      В однотактних схемах без фіксації твору «вольт-секунда» для сердечників з (Bs — Br), рівним 0,2 Тл, і з урахуванням перехідних процесів значення ДВ обмежується на рівні лише 0,1 Тл. незначними внаслідок невеликого розмаху коливань магнітної індукції. У схемах з фіксованим значенням твору «вольт-секунда» величина ДВ може набувати значення до 0,2 Тл, що дає можливість значно скоротити габаритні розміри імпульсного трансформатора.
       У струмах, що живляться, схемах джерел живлення (підвищують перетворювачі і керовані струмом знижувальні стабілізатори на пов'язаних котушках індуктивності), значення ДВ визначається твором «вольт-секунда» на вторинній обмотці при фіксованій вихідній напрузі. Так як твір «вольт-секунда» на виході не залежить від змін вхідної напруги, то схеми, що живляються струмом, можуть працювати зі значенням ДВ, близьким до теоретичного максимуму (якщо не враховувати втрати в сердечнику), без необхідності обмеження величини твору «вольт-секунда» .
      На частотах вище 50. 100 кГц значення ДВ зазвичай обмежується втратами в магнітопроводі.
      Другим кроком при проектуванні потужних трансформаторів для імпульсних джерел живлення необхідно зробити правильний вибір типу сердечника, який не буде насичуватися при заданому творі «вольт-секунда» і забезпечить прийнятні втрати в магнітопроводі та обмотках. 3 1) і (3 2) дозволяють обчислити наближене значення добутку площ сердечника SoSc (твір площі вікна сердечника So та площі поперечного перерізу магнітопроводу Sc) Формула (3 1) застосовується, коли значення ДВ обмежено насиченням, а формула (3.2) — коли значення ДВ обмежено втратами в магнітопроводі в сумнівних випадках обчислюються обидва значення і використовується найбільша з таблиць довідкових даних для різних осердя вибирається той тип осердя, у якого твір So Sc перевищує розрахункову величину.
       

                                                                                                

    де
    РВХ = РВИХ / л = (вихідна потужність / ККД);
    К - коефіцієнт, що враховує рівень використання вікна сердечника, площі первинної обмотки і конструктивний фактор (див. табл. 3 1); fp – робоча частота трансформатора
                                                                            
   Для більшості феритів для сильних магнітних полів коефіцієнт гістерези дорівнює Кдо = 4 • 105, а коефіцієнт втрат на вихрові струмивт = 4 • 1010.
   У формулах (3.1) і (3.2) передбачається, що обмотки займають 40% від площі вікна сердечника, співвідношення між площами первинної та вторинної обмоток відповідає однаковій щільності струму в обох обмотках, що дорівнює 420 А/см2, і що сумарні втрати в магнітопроводі до перепаду температур у зоні нагрівання на 30 ° С при природному охолодженні.
   Як третій крок при проектуванні потужних трансформаторів для імпульсних джерел живлення необхідно зробити розрахунок обмоток імпульсного трансформатора.
   У табл. 3.2 наведено уніфіковані трансформатори електроживлення типу ТПІ, що використовуються у телевізійних приймачах.
                                                                              
                                                                                  
                                                                                    
                                                                                    
     Намотувальні дані трансформаторів типу ТПІ, що працюють у імпульсних блоках живлення стаціонарних та переносних телевізійних приймачах, наведено у табл. 3. 3 Принципові електричні схеми трансформаторів ТПІ показані на рис 3. 1

                                                                                                                 
  

  
   До списку статей
  
   

Всього коментарів: 0

Залишити коментар

Ваш email не буде опубліковано.

ru_RURU