Elektronisk transformator

Elektronisk transformator - navnet på den ordinære kraftomformeren nettspenning på 220 V ved 12. Det er mulig at det vil være også andre kirkesamfunn. 12 VAC er mye brukt for lystekniske formål, forutsatt at anordningen popularitet. Transformator enhet kalles et enkelt alternativ for krafttransformator 220 V.

takk

Du kan ikke komme seg rundt takket være Ruben Lee, gidder å samle så mye informasjon om de fantastiske små transformatorer i samme bok. SV Kulikov har vært til stor hjelp i å forklare vibratorer enheten og ingeniører P. Fichera og R. Skoll fra STMicroelectronics Group of Companies forklarte den nåværende tilstanden i bransjen, gi råd om valg av transistorer.

fordeler

Elektronisk transformator er betydelig lav og kan justere utgangseffekten. Ordningen er fleksibel og enkel å implementere kortslutningsvern. En bivirkning blir lav støy, Ingen innlegg typisk krafttransformator (mer nøyaktig, vibrasjons inventar ovenfor den menneskelige hørsel).

Navnet og intern enhet

Elektronisk transformator består i det vesentlige av en kompakt transformator, og et antall transistorer. Faktisk er dette sterkt forenklet bytte strømforsyning. I stedet for generatoren av en IC multivibrator ukomplisert arbeids av et par bipolare transistorer. Filtrerte utgangsspenning ikke lenger er nødvendig, er føreren i stand til lavspent utladningslamper uavhengig jevn spenning. Det er ingen tyristor og strømbryteren, effekttransistorene og så er den høyfrekvente spenningsgeneratoren. Fremgangsmåte:

1. Diodebroen likeretter spenningen filtrerbar delvis struper.
2. Pulserende flyt feeds transistorer som er inkludert i ordningen multivibrator.
3. Med den høyfrekvente pulsgenerator uttakssignalet blir tilført til en liten størrelse transformator.

Kunsten er å skape transistorer som kan mates en høy spenning. Hvis generatoren er en integrert krets (en puls er tilstede i hver strømforsyning), har produsentene ikke sterkt forvirret av bare to strømbrytere. For å forstå den elektroniske transformatoren verk må være av de prinsipper som er grunnlagt miniatyrisering av utstyret.

Årsakene til den lille størrelsen til pulstransformatoren

Det er ingen klar grense mellom strøm og pulstransformatorer. På samme måte som frekvensen øker sterkt redusert og dimensjonene av viklekjernen på samme kraft hoppet over. Dette ble først realisert Tesla, som ønsket å øke frekvensen av strømforsyningen utstyr til 600-700 Hz, for å gjøre den gjeldende trygt for mennesker. Imidlertid med økende frekvens øket kjerne tap, og den bølge som utstråles inn i rommet, og kabelen må vises. Den første er på grunn av fortykkelse av hysteresesløyfen av magnetiseringen reversering syklus, på grunn av, merkelig nok, er strømmen i det laminerte materialet ved induksjonsstrømmer.

Transformers i sin opprinnelige form kom fra strømnettet. I historien om etableringen av instrumenter kreditert Yablochkov men takker Meyl.ru svar, jeg ønsker å gi et annet perspektiv på problemet:

1. I 1831 Michael Faraday oppfant den første (toroidal) transformator, og basert på den viser virkningen av den lov av elektromagnetisk induksjon.
2. Etter Michael Faraday transformatorkonstruksjonen nevnte Joseph Henry, oppfinneren av den elektromagnetiske relé. Begge gjorde ikke ta hensyn til de transformative egenskaper for enheten.
3. I 1848, Henry Ruhmkorff oppfunnet spolen for lysbuen i gnistgapet av den sekundære krets. Faktisk viste det seg å være en step-up transformator. Slik bruk av Tesla.
4. 30 november 1876 Paul opprettet Yablochkov kjernen transformator med konsentriske viklinger for formålet som instrumentet brukes den dag i dag.
5. John Hopkins og Edward i 1884 opprettet en transformator med en lukket kjerne, gjentatt virksomhet Faraday. Noen år senere Swinburne lærte folk å bruke for svingete isolasjon olje enn den økte spenningen.
6. I 1928 tjente han Moskva Transformator Plant (senere - Elektrozavod).

Nå beskrives uvyazhem elektriske nettverk. Ved begynnelsen av 80-tallet selskapet allerede er engasjert i Edison belysning, Tesla bygde den første to-fase vekselstrømsmotor. Brøt ut mellom dem fiendskap resulterte i 90 år til "krig av strøm". Spenningsnett begynte å kontinuerlig øke inntil den nådde 1,2 MW i 1982 på linjen Ekibastuz-Kokshetau. Holde tritt med de ovennevnte prestasjoner var transformatorer, øker i størrelse.

I "war strømmene" oppdaget Tesla at med økende frekvens transformator vekten avtar på grunn av miniatyrisering av viklingene og kjernen. Noe som førte til opprettelsen av de første design for de høye frekvensene. Som du vet, ble hendelsene ledsaget av fødselen av radio. Innføringen av disse teknologiene raskt ført til behovet for å opprette et relativt lite store enheter. Puls transformatorer kom fra radioen. For eksempel, mobilenheter adaptere bruke en enkel amplitudedetektor ved formasjonsspenninger.

Puls transformatorer er vanligvis tungt lastet i motsetning til nettverket. Det er anslått at ved en spenning på 11 kV kraftfordelings gitt strøm 90 kA, og lampen på senderen 70 kW - bare seks forbruker. kraft beregnes fra formelen at i det første tilfelle motstanden er 0,1 Ohm, i den andre - 2 ohm. Disse verdiene definerer transformatorens utgangsimpedans. De spiller en stor rolle vekt og dimensjoner. Fordi industriell design transformatorer er ikke egnet for elektronikk: avtalen varierer.

Materialer av små transformatorer

determinanter

Disse faktorene førte til søk og opprettelse av nye materialer:

• Stål (kald-valset) orientert domene struktur.
• Polymerisolasjon (inkludert lakk).
• Rent kobber radiofrekvens.
• Harpiks blottet for aggressive løsningsmidler.
• Elektriske stål tilsetningsstoffer.
• Permalloy eller annen ferritt med en høy koeffisient mellom magnetisk permeabilitet.

Takket være disse prestasjoner av kjemi, fysikk og teknologi ble det mulig å oppnå visse mål:

1. Redusere størrelsen på de tilkoblede transformatorer.
2. For å redusere det volum som opptas av en høy spenning del.
3. Lag filtre med skarpe stigende og fallende kanter av amplitude-frekvenskarakteristikken.
4. Utseende transformatorer, spesielt utformet for å sende et pulssignal uten tap.
5. Heving av transmisjonsspekteret overfor mikrobølger.

De to siste elementene viser en direkte link. Skarpe kanter av pulssignalet forårsaker det faktum - en vesentlig del av spekteret som ligger i det høyfrekvente område. Og en konvensjonell transformator ville kutte del, forringelse av formen glatting, med samtidig tap av energi. På midten av 50-tallet folk lurt på hvorfor puls transformatorer ikke er bygget i likhet med makt. Etter at alle kjente diagrammer, tabeller formler for beregning av kjerneseksjonen, effektfaktor, spenning. årsaker:

1. Frekvensområdet. Effektiviteten av transformatoren til det laveste driftsfrekvens er bestemt av induktansen i tomgang, ved toppen - den fordelte kapasitans selv. Disse parasittiske effekter bevirker lekkasje kraft, noe som reduserer effektiviteten. På disse parametrene avhenger av: antall vindinger på viklingen, størrelsen av kjernen, krys- viklinger, isolasjonstypen og andre. Høy frekvens transformator er laget i samsvar med nyanser, for å overføre det ønskede område med minimale tap.
2. De elektroniske kretsene i hovedparametrene vurdert og reaktansen til viklingene motstand. Noen ganger kommer til å krenke vekt og størrelse egenskaper for å oppnå en god overføringshastighet. Utformingen er svært avhengig av destinasjon og kretsimpedans. Å forutsi den, som i tilfellet med krafttransformatorer, er det vanskelig.

I pulstransformatoren ofte armert koaksial kjerne med viklinger tredd gjennom vinduet. Dette tillater maksimal overføring magnetisk fluks. Åkpartiet lukkes feltlinjer, energitapene minimale. Dobbel sidevegg tynnere stang, blir strømmen oppdelt her i to deler som strømmer rundt utsiden av spolen. Med jevne mellomrom stang kjerne er mer egnet for et spesielt formål. Da det magnetiske felt sirkulerer i kvadrat, og viklingene er lagt på motsatte sider av en ferromagnet. Kjernen er vanligvis en integrert, ende til ende, og for å kle seg i spiral tilkoblingshalvdelene for å forenkle prosessen med monteringsprosessen. Utførelse og beskyttelseshuset definerte klimatiske faktorer (fuktighet, temperatur), restriksjonene på størrelse, spennings betegnelse.

Lenge kunne ikke forstå hvorfor laboratoriestudier av tap i kjernen magnetisering reversering ikke faller sammen med de reelle data ved høye frekvenser. Det viste seg at anordningen for måling av egenskaper gir et konstant felt (for økning av effektivitet) og låse forekomsten av induserte strømmer. Sistnevnte blir årsak til avvikene. Induserte strømmer direkte påvirke bredden av hysteresesløyfen. Dag, elektriske materialer med lav koersivitet for fremstilling av kjerner. Maksimalt tap observert når metningsmagnetsløyfen, er det begrenset til å overføre kraft gjennom en pulstransformator:

1. Øke aktive tap på viklingene.
2. Liten effektivitet.

Formen på hysteresesløyfen er avhengig av det valgte materialet. I dag er det kjent legeringer med en rektangulær karakteristikk. Slike uvanlige kvaliteter tillate deg å lage magnetiske forsterkere. Kraften som overføres til kjernen, bærer en utpreget stråle skygge av åpenbare grunner. Den aktive delen uttrykker tapene i laminert materiale. Reaktive komponent er direkte avhengig av den magnetiske permeabilitet. Kaldvalset stål blir ofte benyttet ved høye frekvenser, og varmvalsing stål detekterer en god del siliciumforurensningskonsentrasjon og blir brukt for kommersiell frekvens 50-60 Hz. tykkelse platene (ifølge endre parametere og induksjonsstrømmer) avtar med økende frekvens.

Som et resultat, er kjernetap liten for små transformatorer. Hovedbidraget er den ohmske motstand av viklingene. I transformatorer tallene er sammenlignbare i størrelse. Ohmsk motstand, og dermed begrenses det minste ledningstverrsnitt. Det antas til å opprettholde den angitte størrelse, fordi størrelsen av kjernen er fast definert. Disse to motstridende faktorer bestemmer den økonomiske gjennomførbarhet og egnetheten av det valgte design.

Kort beskrivelse av de viktigste legeringer

Valg av kjernematerialet blir bestemt av frekvensen og den induktive delen av belastningsimpedansen. Kaldvalset stål brukes hvor den reaktive komponent er høyt, eller det er behov for en konstant strøm til å passere gjennom viklingen. I andre situasjoner sett relevante nikkel-legering med stor magnetisk permeabilitet, men en lavere tillatte flukstetthet.

Stål, legert med silisium, har de verste indikatorer, men billig. Det har koersitivkraft på 0,5 ørsted ved den maksimale magnetiske permeabiliteten til 8500 og en flukstetthet 12 tusener av Gauss. Den brukes i liten størrelse lavfrekvente transformator (inkludert det hørbare område).

Kald-valset elektrostål viser en mye bedre ytelse på grunn av strukturen rettede domene. På lik koersivitet permeabilitetsøkninger fordoblet ved maksimalt flukstetthet på 17 tusen Gauss. Det tjener som et medium strømtransformatorkjernen.

Ferronikkel-legering av 50% kjennetegnet koersitivkraft nær null. Som minimerer tapet av hysteresesløyfen (på reverseringen). Ved lave tillatte magnetiske flukstettheten (10 000 gauss) materiale som er karakterisert slående permeabilitet (opp til 50 000). God motstand mot lavfrekvente induksjonsstrømmer som tilføres bredbånds lille store transformatorer.

Ferronikkel-legering på 50% med orienterte domener struktur blir brukt i en metningsmodus. I sammenligning med tidligere materiale som er karakterisert ved øket og en halv ganger den maksimale magnetiske fluks.

Permalloy (høyverdig nikkellegering) er karakterisert med høy magnetisk permeabilitet i hundretusener av enheter. Den opererer ved en lav magnetisk flukstetthet, som gjør dets anvendelse i små størrelse-transformatorer.

En sammensatt ferritt stål og er av spesiell anvendelse i transformatorer og induktorer med lavt tap for RF-båndet. produksjons egenskaper tillater å skape en fast kjerne av hvilken som helst form, med lav material Curie-temperaturen (magnetiske egenskaper). Ferro belte vinder brønn og tjener til å skape ett stykke kjerner, spesielt en toroidal form. Uvanlige egenskaper tillater å sette ut i praksis konseptet med en rektangulær hysteresesløyfe.

viklinger

Betraktes som akseptable kjerneseksjonen 0,645 km. mm til 1 ampere. Dette gjør at en første tilnærming for å bestemme mengden av kobber. Lapping er utført av temperaturforholdene, de elektriske parameterne for transformatoren, inkludert en kapasitet (cm. Fig.). Videre avhenger sterkt teknologiske funksjoner. For eksempel, en 30 gauge emaljert tråd vikles manuelt linearitet faktor er 97% reduserer automatisert sammenstilling parameteren til 80%. Den samme konstruksjon har karakteristikker avhengig av produktet produksjonsstedet.

Pakningstettheten naturligvis øker med avtagende kaliber. Fra det funnet seksjonen beregner den gjennomsnittlige viklelengden for å bestemme dens motstand. Enden av ledningen er vanligvis loddet til en konklusjon. Det viktigste kravet - lav ohmsk kontaktmotstanden. Tykt høy effekt kjerne er vanskelig å vikle, hvis ende ikke er festet. Som isolatorer brukes:

1. Organiske materialer: silke, harpiks, bomull, maling, elektriske papir. Dette er den første typen isolasjon, inngått hverdag Sir Joseph Henry. Øvre temperatur er ansett for å være 105 grader Celsius.
2. Den annen klasse omfatter glass, keramikk og harpiksblandingen. Generelt materialene dyrere forgjengere. Den øvre grense på 130 grader Celsius.
3. Syntetiske polymerer av ulike slag. Det er fordelaktig silisiumforbindelse. Deres karakteristiske trekk regnes som høy varmebestandighet. Dette inkluderer silikat keramikk. Den øvre grense på 200 grader Celsius.

Forskjellen klasser hovedsak begrenset driftstemperaturer. Og inne - gradering er utført på individuelle egenskaper. For eksempel, det glass åpenbart tar opp mindre plass enn asbest, og lik med silke. Keramer er ofte omvik dekker det andre lag av et annet materiale på toppen av harpiksen er en tett stabling.

Den viktige forskjellen vises når dimensjonene er av største betydning. Denne fordelaktig strømkilder 400 og 800 Hz blir brukt i luftfart. Da gjelder materialer av den andre klassen, selv om prisen går høyere. Husstand elektronisk transformator er ofte billigere isolasjon. Dette skyldes lavt effektbehov og redusere prisene. Som et resultat av luft klarer å redusere strømforsyninger 30-50%.

Fra dette er det nå lett å forstå hvorfor de dyreste innenlandske transformatorer (fra felles utstyr) spesifiserte driftstemperaturgrense på 135 grader Celsius (tillot en kort stige over den ovennevnte terskel). Det er innenfor et andre, et gjennomsnitt av verdien av gruppen. Inscription se på sikringen innebygd i den svingete, inne eller videospiller.

i begynnelsen av femtiårene muligheter for små transformatorer må måles på nytt. Innhentet for industrinettverks spenninger var ikke bra på grunn av forskjellen i frekvens. Materialer av den første gruppen ikke tillater en kvalitativ isolere tråden ved 50 Hz. De resterende lite gap ikke dekker harpiksen, viklestart gnister (koronautladnings). For å kontrollere isolasjonsmotstandsmåling er utført for en lang høy spenning.

Pioner definerte testforhold som følger. Anta at en prøve blir tatt av kobbertrådleder seksjon 0,5 mm. Det er lagt merke til at den første gruppen isoleres materialer objekt begynner å gnist har 1250 V. Da testspenningen reduseres til 20-30% av terskelen er nådd. produksjon nøyaktighet varierer mellom bedrifter, i hvert tilfelle, en test for koronautladning.

diodebro

Helbølge-likeretter som brukes i elektroniske transformatorer, er omtalt i oversikten til en diodebro. Denne del av kretsen omdanner vekselstrøminngangsspenning til en unipolar. Noen ganger er det filteret er plassert for å jevne ut svingninger. Den forskjell utgangspotensialer i diodebroen blir brukt til å drive den push-pull-krets - transistormultivibrator.

Multivibratorer - pulsgeneratorer

Selvfølgelig krever en transformator for å redusere vekten og plassere den i en så liten sak å øke driftsfrekvensen fra 50 Hz til ultralyd. En bestemt verdi som velges av produsenten. Flimmer av transistorer lar deg angi noen verdi, bare begrenset av de tilgjengelige hendene på element basen. Ofte elektroniske transformatorer med stålskrog. Denne skjerm, som hindrer utslipp av høyfrekvensbølger på plass.

Strukturelt multivibratorer er klasse D forsterkere (i det minste ett element er pulset). Arbeid i en nøkkel modus transistorer krever en kjent hastighet. I den låste tilstand mellom strømavtageren og emitter er nær null. Puls modus i tillegg øker effektiviteten av multivibratoren. De første enhetene i denne klassen er beskrevet Henry Abraham i Annales de Fysikk magasin for 1919. Det antas at enheten var forløperen til digital teknologi, et år senere kom den første trigger Eccles-Jordan.

Multivibratorer styres og ikke-administrert, men - pulsgeneratorer med en gitt frekvens, som i form svarer til rektangulær. Laste det er kompakt transformator. I det første tilfellet er det tillatt å endre driftssyklus og andre innstillinger, men den elektroniske transformatoren vanligvis ikke gir slike komplekse funksjoner, eller kraftig økt pris.

Ifølge teorien-flop lov til å bygge alle typer aktive elementer, men med god grunn brukes transistorer. Spesifikk av drift oppnås ved innføring av tilbake kapasitiv eller induktiv krets (for faseforskyvning), både den aktive element styres hverandre etter tur.

Større vibrasjonsamplityder oppnås ved hjelp av kompositt-transistorer sekvensielt aktivert ved en bestemt skjema. Figuren viser et diagram hvor RC-kjede med en gitt tidskonstant, styrer to transistorer som danner pulser med en forutbestemt frekvens. Dette er en typisk elektronisk transformator 12V for halogen (HID) lamper. Utstedt benevnelse 6 og 24, drevet av den feltbuss 110 eller 220 V. Driftsprinsippet for den krets som er vist:

1. Inngangsspenning 220 blir likerettet av diodebroen, som produserer en kondensator. Denne inngangen strengen setter koblingsfrekvensen Diack. Putting trimmer kondensator kan oppnå effekten av dimme lamper.
2. Deacon åpnes og lader RC-kjeden av den annen transistor, og bevirker start nøling.
3. Dioden hindrer spenningsfallet endelig til transistoren T2 er lukket ved slutten av perioden.
4. Ved metningspunktet for tilbake transistoren slås kjerne choke.

Ytre koblingsfrekvens er bare begrenset av utformingen av pulstransformatorkjernen og forbigående karakteristikker av transistorer. En typisk svitsjefrekvensen er 35 kHz. driftssyklus er gitt ved RC-kjedene på basene til transistorene. Det andre diagrammet viser en utførelse av kortslutningsbeskyttelsen. Defekte halogenpærer, bruker for mye strøm, transistorer bli en sak overoppheting og fiasko. Halvleder p-n-overganger irreversibelt taper egenskaper.

Ved for høyt forbruk av slått transistorkrets beskyttelse, RC-ledd som forsinker utløsningen transistoren T1. Situasjonen observert i tenning. Kald katode befinner liten motstand og lett å gjennomføre. Som metallelektroden varme strømmen blir redusert, blir en transformator, og transistorene lokalisert ved en normal modus. Denne utvidede produktlevetid. Etter at forsinkelsestiden (satt av Rs og Cs) enheten prøver å starte på nytt, og hvis strømmen ikke overskrider en forhåndsbestemt verdi, går kretsen til normal modus.

Krav til transistorer

På grunn av den høye driftsspenning og kravene til lav pris bipolare transistorer er valgt. For å redusere indikatorene som anvendes halv-bro bryterkrets. Toppspenningen er 350 V, og slås av når inngangsfilteret, frembringer den energi som er lagret strupe pulsamplitude på opp til 500 V.

Det særegne ved en halv brokobling: den spenning som er delt mellom de to transistorer. Derfor er den maksimale driftsstrøm via utgangseffekt. For at enheten skal være 50 W 0,64 A Som nevnt ovenfor, når den først drevet lamper, denne verdien ofte sterkt overskredet (opp til 10 ganger merkeverdi). Følgelig kan transistorene gjennom en strøm flyte midlertidig til 6,5 A.

Ut fra disse betraktninger er det anbefalt for den elektroniske transformatoren 50W enkelte transistorer med en maksimal spenning på 450 V eller høyere ved en strømstyrke opp til 7 A. Om frekvens nevnt ovenfor. Det avhenger av parametere til pulstransformatoren og tidskonstanten bestemt av RC-charge kjede. En typisk verdi - 35 kHz. Ved lav hastighet transistorer kan føre til svikt frekvens og inngangen til pulstransformatorkjernen til metning ved slutten av hver syklus. Den lagrede energien blir returnert til samlere i form av en betydelig høyde av toppen, som hypotetisk føre til skade på motoren.