Импульсный трансформатор: конструкция, типы, работа и применение

Что такое импульсный трансформатор: работа и его применение

Импульсный трансформатор является одним из наиболее широко используемых нестандартных трансформаторов в различных отраслях промышленности. Как правило, вакуумные устройства в основном работают при высоком импульсном напряжении, которое генерируется мощными импульсными трансформаторами. Эти трансформаторы имеют компактную структуру и выдающуюся повторяемость. В большинстве приложений ожидается широкая ширина импульса, короткое время нарастания и передача огромной энергоэффективности.

Эти трансформаторы в основном предназначены для удержания высоких нагрузок при распределении мощности. Они способны передавать огромную мощность по сравнению с обычным передатчиком аналогичного размера и могут работать на высоких частотах. Есть много причин, по которым в различных промышленных областях в основном рассматриваются именно эти трансформаторы. В этой статье обсуждается обзор импульсный трансформатор и его работа.

Что такое импульсный преобразователь?

Импульсный трансформатор — это тип трансформатора, который разработан и оптимизирован для передачи импульсов напряжения между двумя его обмотками, а также на подключенную нагрузку. Эти типы трансформаторов используются для передачи сигналов в цепях управления с меньшей мощностью и основных компонентов в мощных SMPS. Схема импульсного трансформатора показано ниже.

• Амплитуда импульса напряжения может быть изменена
• Полярность импульса можно изменить
• Различные каскады импульсного усилителя могут быть соединены
• Используется как изолирующий трансформатор

Конструкция импульсного трансформатора

Конструкция импульсного трансформатора в основном зависит от различных параметров, таких как индуктивность, номинальная мощность, импеданс, уровень напряжения от низкого до высокого, размер, рабочая частота, частотная характеристика, емкость обмотки, упаковка и т. д.

Разработчики трансформаторов пытаются уменьшить паразитные элементы, такие как емкость обмотки, индуктивность рассеяния, за счет конфигурации обмотки, которая оптимизирует связь между обмотками трансформатора. Этот трансформатор может быть разработан в различных размерах и формах от таких производителей, как Butler Winding, включая различные стандартные конструкции.

Размер импульсных трансформаторов невелик и включает в себя довольно меньше витков. Таким образом, индуктивность рассеяния обмоток наименьшая, а межобмоточная емкость этих трансформаторов меньше.

Индуктивность намагничивания импульсного трансформатора высока, поскольку сердечники выполнены из ферритов, иначе намотаны ленты из сплавов с высокой магнитной проницаемостью. Эти типы трансформаторов включают изоляцию с высоким напряжением между двумя обмотками и по направлению к земле. Обычно эти преобразователи обрабатывают импульсный сигнал, иначе тренируют импульс.

Производительность импульсных трансформаторов в основном определяется их влиянием на контур импульсного входного напряжения или тока. Небольшие импульсные трансформаторы в основном используются в генераторах импульсов, компьютерах и т. д. Большие импульсные трансформаторы в основном используются в радиолокационных системах для передачи мощности от 50 до 100 МВт при напряжении от 200 до 300 кВ за несколько микросекунд.

Типы импульсных трансформаторов

Импульсные трансформаторы подразделяются на два типа, такие как силовые импульсные трансформаторы и сигнальные импульсные трансформаторы. Силовые импульсные трансформаторы используются для изменения напряжения уровня мощности из одного диапазона в другой. Эти типы трансформаторов доступны в 1-фазной или 3-фазной первичной конструкции или в модификации в зависимости от подключенной обмотки.

Трансформаторы сигналов используют электромагнитную индукцию для передачи данных от одной цепи к другой. Таким образом, они чаще всего используются для увеличения или уменьшения напряжения с одной стороны силового трансформатора на другую сторону. При использовании этих трансформаторов соотношение количества витков обмоток будет определять изменение напряжения.

Строительство/Работа

Основной функцией импульсного трансформатора является подача сигнала для полупроводникового устройства, а также электрическая изоляция. Ниже показан импульсный трансформатор тороидальной формы, который включает в себя две обмотки, такие как первичная и вторичная. конструкция импульсного трансформатора показано ниже.

• Каждая обмотка включает эквивалентные витки, поэтому любая обмотка может работать как первичная или вторичная обмотка.
• Сигнал, подаваемый на кремниевый выпрямитель, может подаваться через отношение 1:1, иначе 1:1:1 трансформатора.
• Непрерывный сигнал на SCR может быть обеспечен 3-обмоточным трансформатором.
• Сигнал затвора цепи зажигания через импульсный трансформатор можно представить на второй диаграмме.
• Функция последовательного резистора заключается в ограничении тока удержания выпрямителя.
• Здесь диод «D» используется, чтобы избежать реверсирования тока затвора, а импульсный трансформатор 1:1:1 можно использовать для непрерывной генерации импульсов на SCR.
• Трехобмоточный импульсный трансформатор показан выше. Проектирование этого трансформатора может быть выполнено с высокой эффективностью. Индуктивность первичной обмотки должна быть высокой, чтобы уменьшить ток намагничивания. Постоянный ток, подаваемый через первичную обмотку трансформатора, может предотвратить насыщение сердечника.
• Обмотка трансформатора может быть защищена изоляцией между двумя обмотками. Таким образом, между двумя обмотками должна быть необходима плотная связь. Паразитный сигнал дает полосу межкаскадной емкости на высокой частоте.
• На выходной сигнал влияет частота. Форма и частота выходных сигналов и входной сигнал одинаковы для высокой частоты сигнала. Таким образом, выход прямо пропорционален включению входа на низкой частоте сигнала.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Компания характеристики импульсного трансформатора в основном включают в себя различные параметры, которые связаны с реакцией o/p. Эти параметры определяют допустимые пределы искажения импульса.

Амплитуда импульса

Амплитуда импульса — это максимальное пиковое значение сигнала, не считая бесполезных пиков.

Время нарастания (Tr)

Время нарастания — это время, в течение которого выходной сигнал увеличивается с 10% до 90% пиковой амплитуды импульса при первичной попытке. В некоторых случаях его можно описать как время реакции выходного сигнала на увеличение от нуля до амплитуды импульса в начальный момент времени.

Over Shoot

Выходной сигнал, превышающий пиковую амплитуду, называется перерегулированием.

Ширина импульса

Интервал времени между первым и последним моментами, когда мгновенная амплитуда достигает 50% пиковой амплитуды, известен как ширина импульса или длительность импульса.

Падение

Падение — это смещение амплитуды импульса на всем протяжении отклика уровня, также называемое наклоном.

Время падения (Tf)

Время спада можно определить как время, затрачиваемое выходным сигналом на уменьшение пиковой амплитуды с 90 % до 10 % по всему отклику заднего фронта. Его также называют временем затухания.

Замах

Часть задней кромки, которая расширяется ниже уровня нулевой амплитуды, называется обратным ходом.

Использование/применение импульсного трансформатора

Компания применение импульсных трансформаторов включая следующее.

• Схемы генерации импульсов
• Приложения аналоговой коммутации
• SCR
• Силовая электроника
• Схемы обработки данных
• Переключение транзисторов
• Схемы микроволновых ламп
• Цепь управления для цепей управления стрельбой
• Радарные Системы
• Импульсный трансформатор линии передачи в основном используется для быстрой передачи импульсного сигнала, а также для передачи цифрового сигнала.

Преимущества недостатки

Компания преимущества импульсного трансформатора включая следующее.

• Небольшой размер
• Высокое напряжение изоляции
• Недорогой
• Внешний источник питания не требуется
• Он работает на высокой частоте.
• Он способен передавать высокую энергию
• Включает больше обмоток
• Избегает блуждающих токов
• Это дает изоляцию и контроль

Компания недостатки импульсного трансформатора включая следующее.

• На низкой частоте оба выходных сигнала отличаются друг от друга.
• Постоянный ток подается через первичную обмотку, чтобы уменьшить насыщение сердечника.
• Этот тип трансформатора насыщает на меньшем количестве частот. Таким образом, его можно использовать только для максимальных частот.
• Сигнал нечеткий из-за магнитной связи

Таким образом, это все, что касается обзора импульсного трансформатора и его работы. Этот трансформатор в основном оптимизирован для передачи электрического импульса или импульса напряжения или тока. Этот трансформатор соединяет сигнал с первичной обмотки на вторичную для защиты контура. Таким образом, производительность импульсного трансформатора можно оценить, измерив влияние трансформатора на контур внешнего сигнала. Таким образом, его коэффициент полезного действия в основном зависит от схемы выходного сигнала. Вот вопрос к вам, каковы принципы работы импульсного трансформатора?

трансформатор

Электрические опоры являются культовым символом системы электроснабжения в Великобритании. Они используются для передачи электроэнергии по всей стране. Однако, если вы попытаетесь зарядить свой телефон от кабелей, проложенных по пилонам, он взорвется! Это связано с тем, что электричество протекает по кабелям при чрезвычайно высоком напряжении. Чтобы использовать электричество в наших домах, необходимо снизить напряжение до уровня, подходящего для бытовых приборов. Это делается с помощью трансформаторов.

Определение трансформатора

Трансформаторы электрические устройства, которые передают электрическую энергию между цепями переменного тока и могут использоваться для увеличения или уменьшения напряжения от одной цепи к другой. Они основаны на том факте, что переменный ток в одной цепи создает магнитное поле, которое может индуцировать напряжение во второй цепи.

Схема трансформатора

Зеленая пунктирная линия вокруг железного сердечника показывает, как переменное магнитное поле передается от первичной катушки к вторичной. Викимедиа, CC-BY-SA 3.0

Все трансформаторы состоят из трех основных частей:

• Первичная катушка – она ​​подключена к первой цепи переменного тока (AC), и напряжение на ней равно входному напряжению от цепи. Это напряжение называется (V_p), а нижний индекс относится к «первичному».
• Вторичная катушка – она ​​подключена ко второй цепи переменного тока и обеспечивает напряжение второй цепи. Это напряжение называется (V_s) с нижним индексом, относящимся к «вторичному».
• Железный сердечник — он связывает две катушки, которые намотаны на противоположные стороны. Между двумя катушками нет электрического соединения, они соединены только железным сердечником.

Как работает трансформатор?

По цепи должен протекать переменный ток. Причину этого можно понять, рассмотрев пошаговое функционирование трансформатора:

1. Через первичную катушку проходит переменный ток от исходной цепи. Катушка представляет собой металл, поэтому она становится электромагнитом и создает переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле постоянно меняет направление.
2. Изменяющееся магнитное поле переносится вокруг железного сердечника на вторичную катушку, как видно на рисунке выше.
3. Когда переменное магнитное поле достигает вторичной катушки, в ней индуцируется ток, так как катушка действует как проводник.

Приведенные выше пункты показывают, почему постоянный ток нельзя использовать в первой цепи. Это создаст магнитное поле, которое не является переменным. Поскольку магнитное поле не меняется, во вторичной обмотке не индуцируется ток и, следовательно, напряжение.

Пунктирные зеленые линии на приведенной выше диаграмме представляют линии магнитного поля, проходящие через железный сердечник. Энергия от первичной обмотки передается вторичной обмотке магнитным полем — электрические соединения отсутствуют. Это означает, что магнитное поле должно иметь возможность очень эффективно передаваться через сердечник. Для этого необходимо использовать магнитомягкий материал, например сплав железа с кремнием. Однако в реальных ситуациях часть начальной энергии всегда теряется из-за сопротивления проводов и железного сердечника, сопротивляющегося изменению магнитного поля.

Потеря энергии является большой проблемой при работе с трансформаторами. На электростанциях используются очень большие трансформаторы, которые часто содержатся в огромных баках, так что сердечник и катушки полностью закрыты. Очень небольшое количество энергии теряется в виде тепла, и охлаждающая жидкость непрерывно перекачивается вокруг резервуаров для отвода тепла.

Формула трансформатора

Напряжение, выходящее из вторичной обмотки во внешнюю цепь, связано с отношением числа витков на обмотках трансформатора. Используя символы для входного и выходного напряжения, как указано на предыдущей диаграмме, простая формула связывает количество витков на двух катушках с выходным напряжением:

(N_p) представляет количество витков на первичной обмотке и (N_s) то же самое для вторичной обмотки. Уравнение очень простое и просто говорит о том, что отношение числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки равно отношению выходного напряжения к входному напряжению.

Напряжение электричества (V_p), проходящего через опору, равно (100, mathrm). Напряжение необходимо снизить до (250, мА), чтобы оно соответствовало уровню электросети в доме. Это можно сделать с помощью большого трансформатора. Конкретный трансформатор, используемый в этом случае, имеет (N_p = 10,000 XNUMX) витков на первичной обмотке. Сколько витков должно быть на вторичной обмотке?

Для этого вопроса мы можем использовать приведенное выше уравнение трансформатора:

Его можно переставить, чтобы дать:

Значения, указанные в вопросе, затем можно подставить, чтобы найти количество витков вторичной катушки:

Итак, во вторичной обмотке 25 витков.

Типы трансформатора

Есть два типа трансформаторов; повышающий и Шаг вниз трансформаторы. Названия дают представление о том, что они делают: повышающие трансформаторы повышают напряжение от одной цепи переменного тока к другой, тогда как понижающие трансформаторы уменьшают напряжение.

Повышающий трансформатор, найденный внутри микроволновки, Wikimedia CC SA 4.0.

Чтобы трансформатор повышал (повышал) напряжение от первой цепи к следующей, число витков вторичной обмотки должно быть больше, чем первичная обмотка. И наоборот, чтобы уменьшить (понизить) напряжение от одной цепи к другой, витки вторичной катушки должны быть меньше, чем на первичной катушке.

Примеры трансформаторов

Трансформеры имеют множество полезных применений. И повышающие, и понижающие трансформаторы используются в разных ситуациях.

Национальная сеть

Электроэнергия по всей Великобритании подается от электростанций, которые передают электричество по высоковольтным силовым кабелям. Национальная электросеть — это сеть кабелей, соединяющая все места Великобритании, нуждающиеся в электричестве. Причина, по которой для передачи электроэнергии используются высокие напряжения, заключается в том, что это приводит к передаче того же количества энергии с более низким током, протекающим по кабелям, а это означает, что потери энергии в виде тепла будут меньше. Энергия теряется, потому что сопротивление в проводах борется с током, и они нагреваются, что приводит к потере тепловой энергии в окружающую среду.

Схема, показывающая повышающие и понижающие трансформаторы, используемые в системе электропередачи в Северной Америке. Британская система очень похожа и работает при немного другом напряжении. Викимедиа.

Высокое напряжение очень опасно, поэтому кабели, передающие электроэнергию, проложены высоко над землей на опорах, как показано на схеме выше.

Электростанции обычно вырабатывают электроэнергию на (25, матрм) . Это напряжение увеличивается с помощью повышающих трансформаторов до напряжения до (400 мАч) для передачи по опорам, а затем это напряжение снижается примерно до (240 мАм) после того, как высоковольтные кабели достигают нашей местной подстанции. .

Прокат бытовых товаров

Радиоприемники и другие электронные устройства часто работают от сети. Однако их рабочее напряжение обычно намного ниже, чем (240, mathrm)! В устройства встроены понижающие трансформаторы для снижения напряжения до подходящего уровня. С другой стороны, рабочее напряжение микроволновых печей выше, чем напряжение сети в домашнем хозяйстве, поэтому они также имеют внутри повышающий трансформатор для повышения напряжения.