Transformator impulsowy: zasada działania urządzenia, wskaźniki wpływające na działanie

Nowoczesne urządzenia elektroniczne i elektryczne mają dość złożoną strukturę. Ich wydajną i bezawaryjną pracę zapewnia duża ilość podzespołów. Jednym z nich jest transformator impulsowy, którego zasada opiera się na aktywnej konwersji prądu elektrycznego.

Główna funkcja

Urządzenia zależne od prądu elektrycznego są często wyposażone w transformatory impulsowe (IT). Odbywa się to w celu zapewnienia ochrony przed zwarciem, zbyt wysokim napięciem pochodzącym z sieci oraz przegrzaniem obudowy urządzeń elektrycznych. Transformator impulsowy zainstalowany wewnątrz zasilacza przetwarza napięcie w taki sposób, aby impuls odbierany na wyjściu miał minimalne zniekształcenia. Stopień konwersji impulsu wyjściowego zależy od charakterystyki technicznej IT.

Zastosowanie takiego urządzenia przekształcającego pozwala na znaczne zmniejszenie wagi, gabarytów oraz ceny urządzeń, w których jest instalowane.

występuje zarówno w sprzęcie AGD (telewizory kolorowe, monitory komputerowe), jak i w sprzęcie specjalistycznym, która opiera się na działaniu impulsu (lasery gazowe, magnetrony, generatory triodowe, transformatory różniczkowe).

Wymagania produkcyjne

Proces tworzenia transformatora impulsowego odbywa się przy ścisłym przestrzeganiu określonych wymagań. Wymagania jakie musi spełniać informatyka dzielą się na: Techniczne i ekonomiczne. Należą do nich waga, wymiary, koszt. Ważne jest również, aby do produkcji instrumentu używano łatwo dostępnych surowców i technik produkcyjnych. Ta kategoria wymagań jest bardzo warunkowa, ponieważ zawarte w niej parametry mogą się łatwo zmieniać w zależności od różnych czynników. Na przykład przewodniki, dielektryki różnych typów mogą pełnić rolę surowców, które w przyszłości mogą w różny sposób wpływać na wagę, wielkość lub koszt gotowego transformatora.

• Operacyjny. Określ stopień niezawodności surowca, jego stabilność termiczną, odporność na czynniki klimatyczne i uszkodzenia mechaniczne. Ważnym wymogiem operacyjnym jest obowiązkowe sprawdzenie transformatora pod kątem zdolności do pracy w trybie awaryjnym.

Kluczowe wskaźniki wydajności IT, takie jak napięcie, moc i kształt impulsu, są kontrolowane przez wymagania funkcjonalne. Zależy to od tego, jak dokładnie są obserwowane, jak długo iz jaką wydajnością transformator impulsowy będzie wykonywał swoją funkcję.

Podczas produkcji rdzenia można użyć różnych materiałów. Najczęściej surowcami są:

• Stal elektryczna.
• Ferryt.
• Permalloj.

Alsifer uważany jest za najlepszy surowiec do produkcji rdzeni transformatorów. Jest to dość rzadki materiał, więc rdzenie alsifer są dość rzadkie.

Mechanizm działania i rodzaje urządzeń

Pracę transformatora impulsowego zapewnia para cewek połączonych rdzeniem magnetycznym i posiadających uzwojenie o różnych konfiguracjach. Liczba zwojów uzwojenia określa moc energii elektrycznej odbieranej na wyjściu.

Obwód uzwojenia pierwotnego odbiera jednobiegunowe sygnały impulsowe. Wykrywa również impulsy prostokątne o krótkim odstępie czasu. Następnie te same impulsy odbijają się na uzwojeniu wtórnym. Zasada refleksji jest fundamentalna w pracy całego IT.

Transformatory mogą mieć inną konstrukcję. Jedną z wyróżniających cech projektu są rodzaje uzwojeń. W zależności od tego rozróżnia się następujące typy urządzeń::

• toroidalny,
• sworzeń,
• opancerzony,
• pręt pancerny.

Wewnątrz tych transformatorów można zastosować różne uzwojenia. Cewki mogą mieć postać:

• Spirale. Głównym materiałem jest folia. Cewki spiralne charakteryzują się minimalną indukcyjnością rozproszenia i są najczęściej montowane w autotransformatorach.
• Cylinder. Cewka ta ma prosty kształt i niską indukcyjność.
• Stożek. Ten kształt uzyskuje się dzięki różnej grubości konturów, rosnących od początku do końca.

Rodzaje i kształty uzwojeń mają bezpośredni wpływ na parametry techniczne i eksploatacyjne IT, takie jak napięcie, moc całkowita, wymiary i waga.

Każdy transformator posiada specjalne oznaczenie zawierające informację o jego rodzaju i rodzaju zainstalowanej cewki.

Obliczanie wskaźników

Transformator impulsowy jest nie tylko produkowany w produkcji, ale także tworzony niezależnie. Aby ręcznie wykonane urządzenie spełniało swoje funkcje bez błędów i awarii, musisz wcześniej obliczyć:

• obszar rdzenia (w przekroju),
• minimalna liczba zwojów uzwojenia,
• średnica przekroju przewodów dla obwodów,

Po ustaleniu wartości głównych parametrów nie będzie trudno określić ogólną wydajność IT. Prawidłowe obliczenia pomogą stworzyć transformator impulsowy, który przy stosunkowo niewielkiej wadze będzie miał wysoką sprawność, rozszerzony zakres napięć. Jednocześnie koszty niezależnej produkcji urządzenia będą bardzo małe.