|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Магнитопроводы трансформаторов.Стр 1 из 2Следующая ⇒
Тема 3 Электронные компоненты Лекция № 7 Тема лекции:
Обмоточные изделия План лекции: 1. Обмоточные изделия – трансформаторы и дроссели. Типовые конструкции и их элементы. 2. Частотно-избирательные узлы радиоаппаратуры. Классификация, основные свойства и параметры 3. Катушки индуктивности высокой частоты. 4. Интегральные фильтры. Катушки индуктивности для гибридных интегральных схем.
Тема 3 Электронные компоненты
Обмоточные изделия Трансформаторами называются электромагнитные устройства, имеющие две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенные для изменения величины переменного напряжения (тока). Трансформатор состоит из ферромагнитного магнитопро-вода (сердечника) и расположенных на нем обмоток. Обмотка, подключаемая к источнику преобразуемого напряжения, называется первичной, а обмотки, к которым подключены потребители электрической энергии, - вторичными. В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на трансформаторы питания, согласующие и импульсные. Трансформаторы питания применяются в блоках питания радиоустройств и служат для получения переменных напряжений, необходимых для нормального функционирования аппаратуры. Условно они подразделяются на маломощные ( выходная мощность до 1 кВт ) и мощные ( выходная мощность более 1 кВт), низковольтные ( напряжение на обмотках не превышает 1000 В ) и высоковольтные. Кроме того, трансформаторы питания дополнительно классифицируются по частоте преобразуемого напряжения. По конструкции к трансформаторам питания близки дроссели. По существу это однообмоточные трансформаторы, предназначенные для последовательного включения в цепи пульсирующего тока в целях устранения пульсаций этого тока. Согласующие трансформаторы предназначены для изменения уровня напряжений ( токов ) электрических сигналов, несущих полезную информацию. Они позволяют согласовать источник сигналов с нагрузкой при минимальном искажении сигнала. Вместе с активными элементами (транзисторами, лампами ) они входят в состав устройств, усиливающих электрические колебания, занимающие широкую полосу частот. Различают входные, межкаскадные и выходные трансформаторы. Входные трансформаторы включаются на входе усилительного устройства и согласуют выходное сопротивление источника сигналов, например микрофона, с входным сопротивлением усилителя. Так как уровень входных сигналов сравнительно невелик, то эти трансформаторы должны быть хорошо защищены от воздействия внешних магнитных полей. Межкаскадные трансформаторы согласуют выходное сопротивление предыдущего каскада с входным сопротивлением последующего. Выходные трансформаторы согласуют выходное сопротивление усилителя с внешней нагрузкой. Эти трансформаторы должны обеспечивать передачу большой мощности от усилителя в нагрузку. Импульсные трансформаторы предназначены для формирования и трансформации импульсов малой длительности. Основным требованием, предъявляемым к импульсным трансформаторам, является требование малых искажений формы трансформируемого импульса. Несмотря на различие функций трансформаторов, основные физические процессы, протекающие в них, одни и те же. Поэтому трансформаторы различного схемного назначения имеют однотипную конструкцию.
Это отношение называется коэффициентом трансформации.
Потери в трансформаторах. Под потерями в трансформаторе понимается мощность Рс, затрачиваемая на перемагничивание и вихревые токи в сердечнике, и мощность Рм затрачиваемая на нагрев обмоток. В конечном счете мощность потерь выделяется в виде тепла, которое должно быть рассеяно в окружающую среду. Потери на вихревые токи зависят от удельного сопротивления материала сердечника и от частоты магнитного поля. Чтобы уменьшить эту составляющую потерь, для сердечников применяют специальные трансформаторные стали с большим удельным сопротивлением. Кроме того сердечники изготовляют из тонких листов, изолированных друг от друга. Чем выше частота тока, тем больше потери на вихревые токи, поэтому сердечники трансформаторов, работающих на высоких частотах, делают из более тонкого металла. Потери па перемагничивание (гистерезис) зависят от максимальной индукции в сердечнике: чем больше индукция, тем больше площадь петли гистерезиса и тем больше потери. Обычно при расчетах потери на перемагничивание и вихревые токи не разделяют и свойства материала оценивают удельными потерями Рсуд, т.е.потерями, отнесенными к 1 кг материала:
где а-эмпирический коэффициент; z = 2 ¸ 3. Потери в сердечнике зависят от массы сердечника Gc:
Величину индукции можно определить из (1), приняв в нем ЭДС индукции равной подводимому напряжению U1;
Из (11) следует, что увеличивая число витков первичной обмотки трансформатора и площадь сечения сердечника, можно снизить индукцию Bт, а следовательно, потери в сердечнике. Потери на нагрев обмоток определяются соотношением
где р - удельное сопротивление провода, l1 и l2 - длина провода первичной и вторичной обмоток, соответственно, Sп1 и Sп2 - площадь поперечного сечения провода первичной и вторичной обмоток, соответственно. Катушки индуктивности Рис. 7 Конструкции катушек индуктивности.
Для увеличения индуктивности применяют магнитные сердечники. Помещенный внутрь катушки сердечник концентрирует магнитное поле и тем самым увеличивает ее индуктивность. Перемещением сердечника внутри каркаса можно изменять индуктивность. Различают цилиндрические, броневые и тороидальные (кольцевые) сердечники. На высоких частотах (десятки-сотни МГц) применяют подстроечные цилиндрические сердечники из диамагнетиков (латунь, медь). В катушках индуктивности, работающих на низких частотах в качестве сердечников используют пермаллои. Для уменьшения влияния электромагнитного поля катушки на другие элементы схемы, а также для уменьшения влияния внешних полей на катушку индуктивности, ее располагают внутри металлического экрана, Тема 3 Электронные компоненты Лекция № 7 Тема лекции:
Обмоточные изделия План лекции: 1. Обмоточные изделия – трансформаторы и дроссели. Типовые конструкции и их элементы. 2. Частотно-избирательные узлы радиоаппаратуры. Классификация, основные свойства и параметры 3. Катушки индуктивности высокой частоты. 4. Интегральные фильтры. Катушки индуктивности для гибридных интегральных схем.
Тема 3 Электронные компоненты
Обмоточные изделия Трансформаторами называются электромагнитные устройства, имеющие две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенные для изменения величины переменного напряжения (тока). Трансформатор состоит из ферромагнитного магнитопро-вода (сердечника) и расположенных на нем обмоток. Обмотка, подключаемая к источнику преобразуемого напряжения, называется первичной, а обмотки, к которым подключены потребители электрической энергии, - вторичными. В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на трансформаторы питания, согласующие и импульсные. Трансформаторы питания применяются в блоках питания радиоустройств и служат для получения переменных напряжений, необходимых для нормального функционирования аппаратуры. Условно они подразделяются на маломощные ( выходная мощность до 1 кВт ) и мощные ( выходная мощность более 1 кВт), низковольтные ( напряжение на обмотках не превышает 1000 В ) и высоковольтные. Кроме того, трансформаторы питания дополнительно классифицируются по частоте преобразуемого напряжения. По конструкции к трансформаторам питания близки дроссели. По существу это однообмоточные трансформаторы, предназначенные для последовательного включения в цепи пульсирующего тока в целях устранения пульсаций этого тока. Согласующие трансформаторы предназначены для изменения уровня напряжений ( токов ) электрических сигналов, несущих полезную информацию. Они позволяют согласовать источник сигналов с нагрузкой при минимальном искажении сигнала. Вместе с активными элементами (транзисторами, лампами ) они входят в состав устройств, усиливающих электрические колебания, занимающие широкую полосу частот. Различают входные, межкаскадные и выходные трансформаторы. Входные трансформаторы включаются на входе усилительного устройства и согласуют выходное сопротивление источника сигналов, например микрофона, с входным сопротивлением усилителя. Так как уровень входных сигналов сравнительно невелик, то эти трансформаторы должны быть хорошо защищены от воздействия внешних магнитных полей. Межкаскадные трансформаторы согласуют выходное сопротивление предыдущего каскада с входным сопротивлением последующего. Выходные трансформаторы согласуют выходное сопротивление усилителя с внешней нагрузкой. Эти трансформаторы должны обеспечивать передачу большой мощности от усилителя в нагрузку. Импульсные трансформаторы предназначены для формирования и трансформации импульсов малой длительности. Основным требованием, предъявляемым к импульсным трансформаторам, является требование малых искажений формы трансформируемого импульса. Несмотря на различие функций трансформаторов, основные физические процессы, протекающие в них, одни и те же. Поэтому трансформаторы различного схемного назначения имеют однотипную конструкцию.
Это отношение называется коэффициентом трансформации.
Магнитопроводы трансформаторов. Магнитопроводы служат для обеспечения возможно более полной связи между первичной и вторичной цепями и увеличения магнитного потока. Выбор материала зависит от назначения и свойств трансформатора. Для трансформаторов питания широкое распространение получили холоднокатанные стали марок 3411-3424. В этих сталях при холодной прокатке получается ориентация кристаллов вдоль направления проката, благодаря чему удается получить более высокую индукцию и меньшие потери. Для трансформаторов применяют три типа магнитопроводов: стержневой, броневой и кольцевой. По конструкции броневые сердечники подразделяют на собранные из штампованных пластин и ленточные. Трансформаторы со стержневым магнитопроводом (рис. 1, а и б) имеют неразветвленную магнитную цепь, на двух его стержнях располагают две катушки с обмотками. Такую конструкцию используют обычно для трансформаторов большой и средней мощности, так как наличие двух катушек увеличивает площадь теплоотдачи и улучшает тепловой режим обмоток. Трансформаторы с броневым сердечником (рис.1, в и г) имеют разветвленную магнитную цепь, обмотки в этом случае размещаются на одной катушке, располагаемой на центральном стержне магнитопровода. Такие магнитопроводы используют в маломощных трансформаторах.
Рис. 1 Магнитопроводы трансформаторов
Трансформаторы на тороидальных сердечниках (рис 1, д) наиболее сложные и дорогие. Основными преимуществами их являются очень незначительная чувствительность к внешним магнитным полям и малая величина потока рассеяния. Обмотки в трансформаторе наматывают равномерно по всему тороиду, что позволяет еще более уменьшить магнитные потоки рассеяния.
Потери в трансформаторах. Под потерями в трансформаторе понимается мощность Рс, затрачиваемая на перемагничивание и вихревые токи в сердечнике, и мощность Рм затрачиваемая на нагрев обмоток. В конечном счете мощность потерь выделяется в виде тепла, которое должно быть рассеяно в окружающую среду. Потери на вихревые токи зависят от удельного сопротивления материала сердечника и от частоты магнитного поля. Чтобы уменьшить эту составляющую потерь, для сердечников применяют специальные трансформаторные стали с большим удельным сопротивлением. Кроме того сердечники изготовляют из тонких листов, изолированных друг от друга. Чем выше частота тока, тем больше потери на вихревые токи, поэтому сердечники трансформаторов, работающих на высоких частотах, делают из более тонкого металла. Потери па перемагничивание (гистерезис) зависят от максимальной индукции в сердечнике: чем больше индукция, тем больше площадь петли гистерезиса и тем больше потери. Обычно при расчетах потери на перемагничивание и вихревые токи не разделяют и свойства материала оценивают удельными потерями Рсуд, т.е.потерями, отнесенными к 1 кг материала:
где а-эмпирический коэффициент; z = 2 ¸ 3. Потери в сердечнике зависят от массы сердечника Gc:
Величину индукции можно определить из (1), приняв в нем ЭДС индукции равной подводимому напряжению U1;
Из (11) следует, что увеличивая число витков первичной обмотки трансформатора и площадь сечения сердечника, можно снизить индукцию Bт, а следовательно, потери в сердечнике. Потери на нагрев обмоток определяются соотношением
где р - удельное сопротивление провода, l1 и l2 - длина провода первичной и вторичной обмоток, соответственно, Sп1 и Sп2 - площадь поперечного сечения провода первичной и вторичной обмоток, соответственно. Катушки индуктивности Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-04; Просмотров: 1212; Нарушение авторского права страницы
