Elektronický transformátor

Elektronický transformátor - názov bežného meniče výkonu napájacím napätím 220 V na 12 rokov. Je možné, že bude existovať aj iné označenie. 12 VAC je široko používaný pre osvetľovacie účely, za predpokladu, že popularita zariadenie. Transformátor Zariadenie sa nazýva jednoduchá alternatíva k transformátoru 220 V.

vďaka

Nemôžete dostať okolo vďaka Ruben Lee, neobťažoval zhromaždiť čo najviac informácií o nádherné malých transformátorov v rovnakej knihe. SV Kulikov bol veľkú pomoc pri vysvetľovaní multivibrátor zariadenia a inžinieri P. Fichera a R. Skoll od STMicroelectronics KONCERNU vysvetlil súčasný stav priemyslu, poskytovanie poradenstva pri výbere tranzistorov.

výhody

Elektronický transformátor je značne nízka a je možné nastaviť výstupný výkon. Tento režim je flexibilný a ľahko realizovať ochranu proti skratu. Vedľajší účinok sa stáva nízku hlučnosť, žiadny šum typický výkonový transformátor (presnejšie, kmitanie príslušenstvo nad ľudského sluchu).

Názov a vnútorné zariadenie

Elektronický transformátor pozostáva v podstate z kompaktného transformátora, a množstvo tranzistorov. V skutočnosti, to je veľmi zjednodušené zapnutí napájania. Namiesto generátora s IC multivibrátor nekomplikované spracovanie dvojice bipolárnych tranzistorov. Filtrovaný výstupné napätie už potrebné žiadne, vodič je schopný nízkeho napätia výbojky nezávisle hladký napätie. Žiadne tyristorové a vypínač, výkonové tranzistory, a tak sú generátora vysokofrekvenčné napätie. postup:

1. Most dióda napravuje napätie filtrovateľné čiastočne škrtí.
2. Pulzujúce prietok kanály tranzistorov, ktoré sú obsiahnuté v rámci schémy multivibrátor.
3. S vysokofrekvenčný výstup pulzný generátor signálu je aplikovaný na malé veľkosti transformátora.

Trik je vytvoriť tranzistorov, ktoré môžu byť privádzané vysokého napätia. V prípade, že generátor je integrovaný obvod (pulz je prítomná v každom napájania), výrobcovia, nemajú zásadný rozpakoch iba dva výkonové spínače. Aby sme pochopili elektronický transformátor práce je potrebné z princípov, na ktorých je založená miniaturizáciu zariadení.

Dôvody pre malé veľkosti pulzného transformátora

Neexistuje žiadny jasný hranice medzi napájacie a pulzný transformátory. Rovnako ako frekvencia zvyšuje značne znížená a rozmery navíjacie jadro na rovnakú silu vynechané. To bolo prvýkrát uvedomil, Tesla, ktorý chcel zvýšiť frekvenciu napájacieho zariadenia, aby 600-700 Hz, aby súčasný bezpečný pre ľudí. Avšak, so zvyšujúcou sa frekvencia zvyšuje straty v jadre, a vlna vyžarované do priestoru a musí byť kábel zobrazený. Prvým z nich je v dôsledku zhrubnutie hysteréznej slučky vratného cyklu magnetizácie, splatnosti, napodiv, prúd v vrstveného materiálu indukčných prúdov.

Transformátory vo svojej pôvodnej podobe pochádza z elektrickej siete. V histórii vytváranie nástrojov pripísanej Yablochkov ale ďakoval Meyl.ru odpovede, chcem dať iný pohľad na túto tému:

1. V roku 1831 Michael Faraday vynašiel prvý (toroidný transformátor) a na to znázorňuje účinok zákona elektromagnetickej indukcie.
2. Potom, čo Michael Faraday transformátor dizajnu zmienil Josepha Henryho, vynálezca elektromagnetického relé. Obaja nevenoval pozornosť transformačných vlastností zariadenia.
3. V roku 1848, Henry Ruhmkorff vynašiel cievku pre oblúka v iskrisko sekundárneho okruhu. V skutočnosti sa ukázalo, že je step-up transformátor. Také použitie Tesla.
4. 30.novembra 1876 Paul vytvoril Yablochkov jadrový transformátor s sústrednými vinutiami na účely, na ktoré je prístroj používaný k tomuto dňu.
5. John a Edward Hopkins v roku 1884 vytvorený transformátor s uzavretým jadrom, opakovanie rizikový Faraday. O niekoľko rokov neskôr Swinburne učil ľudí, aby používali na navíjanie izolačné oleja, než je zvýšené napätie.
6. V roku 1928 získal v Moskve trafostaníc (neskôr - elektrozávod).

Teraz uvyazhem popísané elektrickej siete. Na začiatku 80. rokov firma už zaoberajú Edison osvetlenie, Tesla staval prvý dvojfázový motor na striedavý prúd. Vypukol medzi nimi nepriateľstvo vyústilo v 90. rokoch k "vojne prúdov". Napätie siete začala nepretržite stúpať až do dosiahnutia 1,2 MW v roku 1982 na trati Ekibastuz-Kokshetau. Udržať krok s vyššie uvedenými úspechy boli transformátory, zvýšenie vo veľkosti.

Vo "vojne prúdov" Tesla zistené, že so zvyšujúcou sa frekvenciou transformátory hmotnosť klesá s miniaturizácii vinutia a jadrom. Čo viedlo k vytvoreniu prvých návrhov na vysokých frekvenciách. Ako viete, že udalosti boli sprevádzané zrodu rádia. Zavedenie týchto technológií rýchlo viedol k potrebe vytvoriť relatívne malej veľkosti zariadenia. Pulzné transformátory prišiel z rádia. Napríklad, mobilné zariadenia adaptéry použiť jednoduchý detektor amplitúdy na tvorenie napätia.

Pulzné transformátory sú zvyčajne zaťažené na rozdiel od siete. Odhaduje sa, že pri napätí distribúcia 11 kV elektrárne daný prúd 90 kA a lampy na vysielač 70 kW - spotrebuje len 6. sila sa vypočíta zo vzorca, že v prvom prípade je odpor 0,1 Ohm, v druhom - 2 ohmy. Tieto hodnoty definujú výstupný transformátor impedancia. Oni hrajú veľkú úlohu hmotnosť a rozmery. Vzhľadom k tomu, priemyselných vzorov transformátory nie sú vhodné pre elektroniku: vymenovanie líšia.

Materiály malých transformátorov

determinanty

Tieto faktory viedli k hľadaniu a vytváranie nových materiálov:

• Oceľ (valcované za studena), orientované štruktúry domény.
• Polymérnej izolácia (vrátane laku).
• Čistá meď rádiofrekvenčné.
• Živica bez agresívnych rozpúšťadiel.
• Elektrotechnickej ocele prímesami.
• Permalloy alebo iné ferit s vysokým koeficientom magnetickou permeabilitou.

Vďaka týmto úspechom chémie, fyziky a technológie sa stala možné dosiahnuť určité ciele:

1. Zníženie veľkosti pripojených transformátorov.
2. Znížiť objem obsadené časti vysokého napätia.
3. Vytvárať filtre s ostrými vzostupné aj zostupné hrane charakteristikou amplitúda frekvencií.
4. Vzhľad transformátory, špeciálne navrhnutý pre prenos pulzný signál bez straty.
5. Zvyšovanie prenosové spektrum do mikrovlnnej rúry.

Posledné dve položky ukazujú priamu súvislosť. Ostré hrany impulzného signálu spôsobí, že skutočnosť, - významná časť spektra je vysoká frekvenčnej oblasti. A bežný transformátor by mohlo znížiť časť, narušujú tvar vyhladzovanie, so súčasným strate energie. V polovici 50. rokov uvažoval ľudia, prečo sú pulzný transformátory nepostavili v podobe sily. Po všetkých známych grafy, tabuľky, vzorce pre výpočet základnej sekcie, účinník, napätie. dôvody:

1. Frekvenčný rozsah. Účinnosť transformátora v dolnej pracovná frekvencia je určená indukčnosti voľnobehu, v hornej časti - distribuované vlastné kapacitné. Tieto parazitné vplyvy spôsobujú úniku energie, čo výrazne znižuje efektivitu. Na základe týchto parametrov závisí od: počet závitov vinutia, veľkosť jadra, cez vinutie, typ izolácie a ďalšie. Vysokofrekvenčné transformátor je vyrobená v súlade s nuansami, vysielať požadovaný rozsah s minimálnymi stratami.
2. Elektronické obvody hlavných parametrov zvážená a reaktancie odporu vinutia. Niekedy sa chystá porušiť hmotnosti a veľkosti charakteristiky, aby sa dosiahol dobrý prenosovú rýchlosť. Dizajn je veľmi závislá na cieľovom a impedanciu obvodu. Predpovedať to, ako v prípade výkonových transformátorov, je to ťažké.

V pulzného transformátora často obrnený koaxiálne jadro s vinutím závitovými oknom. To umožňuje maximálny prenos magnetického toku. Vidlicovou časť uzatvára siločiary, energetické straty sú minimálne. Double bočnice tenšie tyč, prietok je tu rozdelená do dvoch častí tečie okolo vonkajšej cievky. Pravidelne tyč jadro je vhodnejšie pre konkrétny účel. Potom magnetické pole cirkuluje na námestí, a vinutia sú umiestnené na opačných stranách feromagnetu. Jadro je zvyčajne integrálne, zastavenie konca, a obliekať cievky dokovacia polovice zjednodušiť proces montážneho procesu. Prevedenie a ochrana opláštenie definované klimatické faktory (vlhkosť, teplota), obmedzenie veľkosti, označenie napätie.

Dlho sme sa nemohli pochopiť, prečo laboratórne štúdie strát v obrátení core magnetizácie sa nezhoduje s reálnymi dátami na vysokých frekvenciách. Ukázalo sa, zariadenie na meranie charakteristík vytvára konštantný pole (pre zvýšenie efektivity) a blokovacie výskyt indukovaných prúdov. Tá sa stáva príčinou rozporov. Indukované prúdy majú priamy vplyv na šírku hysteréznej slučky. V súčasnej dobe, elektrické použité materiály s nízkou koercitivitu na výrobu jadier. Maximálny úbytok pozorovali pri saturačnej magnetickej slučky, je obmedzená na prenos energie cez pulzný transformátor:

1. Zvýšenie činné straty na vinutia.
2. Malá účinnosť.

Tvar hysteréznej slučky závisí od zvoleného materiálu. V súčasnej dobe je známe, zliatiny s obdĺžnikovým charakteristikou. Takéto nezvyčajné vlastnosti umožňujú vytvárať magnetické zosilňovače. Sila prenáša do jadra, nesie výraznú tryskové odtieň z pochopiteľných dôvodov. Aktívna časť vyjadruje straty v vrstveného materiálu. Reaktívne zložka je priamo závislá na magnetickej permeability. Za studena valcovanej ocele sa zvyčajne používa pre vysoké frekvencie, a valcovanie za tepla ocele detekuje značné množstvo kremíka nečistoty a používa sa pre komerčné frekvencia 50-60 Hz. hrúbka dosky (podľa meniť parametre a indukčné prúdy) sa znižuje so zvyšujúcou sa frekvenciou.

Výsledkom je, že straty v jadre je malý pre malé transformátory. Hlavným prínosom je ohmický odpor vinutia. V elektrických transformátoroch čísla sú porovnateľné veľkosti. Ohmický odpor, a teda obmedziť prierez minimálne vodičov. Predpokladá sa, že pre udržanie požadovanej veľkosti, pretože veľkosť jadra je pevne definovaná. Tieto dva protichodné faktory určujú ekonomickej uskutočniteľnosti a vhodnosti zvoleného dizajnu.

Stručný opis hlavných zliatin

Voľba materiálu jadra je určená frekvenciou a indukčné časť impedancia záťaže. Oceľ valcovaná za studena sa používa tam, kde reaktívne zložka je vysoký, alebo je potrebné pre konštantný prúd, ktorý má prejsť cez vinutia. V iných situáciách vidieť relevantné niklových zliatin s veľkou magnetickou permeabilitou, ale hustotou nižšou prípustnú toku.

Oceľ, legovanej kremíkom, má najhoršie ukazovatele, ale lacné. To má koercitívna silu 0,5 oersted na maximálnu magnetickej permeabilite 8500 a hustoty toku 12 tisíce Gauss. Používa sa v malých nízkofrekvenčné transformátorov (vrátane počuteľnom rozsahu).

Valcovaný za studena elektrotechnická oceľ vykazuje oveľa lepší výkon vzhľadom k doméne štruktúry orientované. Na rovnej Koercitivita zvyšuje priepustnosť štvornásobne na maximálnu hustoty toku 17 tisíc Gauss. Slúži ako stredná jadro výkonového transformátora.

Feronikel zliatiny 50% vyznačujúca koercitívna silu blízko nuly. To minimalizuje straty hysteréznej slučky (na zvrat). Pri nízkej hustote prípustnú magnetického toku (10 000 gaussov) materiál vyznačuje ohromujúci priepustnosť (až 50.000). Dobrá odolnosť voči nízkej indukčné prúdy, aplikovanými na širokopásmové malých transformátorov.

Feronikel zliatina 50% s orientovanou štruktúrou domén sa používa v režime nasýtenia. V porovnaní s predchádzajúcim materiálom, vyznačujúci sa tým zvýšila a pol násobku maximálnej magnetickej indukcie.

Permalloy (vysoko kvalitnej zliatiny niklu) sa vyznačuje vysokou magnetickou permeabilitou v stovkách tisíc jednotiek. Pôsobí na nízkou hustotou magnetického toku, ktorý umožňuje jeho použitie v malých transformátorov veľkosti.

Kompozitné ferit ocele a sú teda použitie najmä transformátory a induktory s nízkymi stratami pre RF pásma. výrobné funkcie umožňujú vytvoriť pevné jadro ľubovoľného tvaru, s nízkou teplotou Curie materiál (magnetické vlastnosti). Ferro pás vetry dobre a slúži na vytvorenie jednodielne jadier, najmä prstencového tvaru. Neobvyklé vlastnosti umožňujú zaviesť do praxe koncept obdĺžnikové hysteréznej slučky.

vinutia

Považovaná za prijateľnú časť jadra 0,645 km. mm až 1 ampér. To umožňuje prvé priblíženie pre stanovenie množstva medi. Lapovacie sa vykonáva na teplotných podmienkach, elektrických parametrov transformátora, vrátane kapacity (cm. Obr.). Ďalej je silne závislá na technologické prvky. Napríklad, 30 gauge smaltovaná drôtové ručne linearita faktorom 97%, automatizovaná montáž znižuje parameter, ktorý má 80%. Rovnaká konštrukcia má vlastnosti, v závislosti na výrobnom produktu mieste.

hustota prirodzene stúpa s klesajúcou kalibru. Z nájdených sekcie vypočítava priemernú dĺžku vinutia na určenie jeho odpor. Koniec drôtu je obvykle spájkované k záveru. Hlavnou požiadavkou - nízky ohmický odpor. Silný vysoko výkonné jadro je ťažké vetra, ak nie je pripojený koniec. Ako sa používajú izolátory:

1. Organické materiály: hodváb, živica, bavlna, farba, elektrický papier. Jedná sa o prvý druh izolácie, vstúpil do každodenného života Sira Josepha Henryho. Horná hranica teploty je považovaný za 105 stupňov Celzia.
2. Druhá trieda je sklenené, keramické a živicové kompozície. Všeobecne platí, že materiály drahšie predchodcovia. Horná hranica 130 stupňov Celzia.
3. Syntetické polyméry rôzneho druhu. S výhodou je zlúčenina kremíka. Ich charakteristickým rysom je považovaná za vysokú tepelnú odolnosť. To zahŕňa silikátové keramiky. Horná hranica 200 stupňov Celzia.

Triedy rozdiel obmedzený hlavne prevádzkovej teploty. A vo vnútri - klasifikácia sa vykonáva na individuálnych charakteristík. Napríklad, sklo samozrejme zaberá menej miesta, než azbestu a rovnaké s hodvábom. Keramika sú často obal pokrýva druhú vrstvu z iného materiálu, na hornej strane živice je hustá stohovanie.

Podstatný rozdiel sa objaví, keď rozmery sú nesmierne dôležité. To s výhodou zváracie zdroje 400 a 800 Hz sa používa v letectve. Potom použiť materiály druhej triedy, a to aj v prípade, že cena stúpne. Domácnosť elektronický transformátor je často lacnejšie izolácie. To je vzhľadom k nízkemu príkonu a zníženie cien. Výsledkom je, že vzduch sa podarí znížiť napájacích zdrojov 30-50%.

Z toho je teraz ľahké pochopiť, prečo najdrahšie domáce transformátory (z bežné vybavenie) uvedené prevádzkovú hranicu teploty 135 stupňov Celzia (povolená krátky vzostup nad vyššie prahová hodnota). To je v druhej, v priemere hodnoty skupiny. Nápis pri pohľade na poistky vložené do vinutia, vnútri alebo VCR prehrávača.

na začiatku päťdesiatych rokov sa musí znovu merať možnosti pre malé transformátory. Získané pre priemyselné sieťové napätie neboli dobré vzhľadom na rozdiel vo frekvencii. Materiály z prvej skupiny neumožňujú kvalitatívne izolovať drôtu pri 50 Hz. Zvyšné malé medzery nepokryje živice, vinutie počiatočné iskry (korónový výboj). Ak chcete skontrolovať test izolačného odporu sa vykonáva po dobu dlhšiu vysokého napätia.

Priekopníci definované podmienky testu nasledujúcim spôsobom. Predpokladajme, že sa vzorka odoberá z medeného drôtu časti vodiča 0,5 mm. Je potrebné poznamenať, že prvá skupina izolovaných materiály objekt začne iskriť má 1.250 V. Potom je dosiahnuté skúšobné napätie znížená na 20-30% prahu. presnosť výroby sa líši medzi podnikmi, v každom prípade, test na korónový výboj.

diódový mostík

Dvojcestný usmerňovač použitý v elektronickej transformátory, sú diskutované v prehľadnej publikácii mostom diódy. Táto časť okruhu prevádza vstupné napätie AC na unipolárny. Niekedy je filter umiestnený vyrovnať výkyvy. Na rozdiel výstupných potenciály mostíka diódy slúži na napájanie push-pull obvod - tranzistorový multivibrátor.

Multivibrátor - pulzné generátory

Je zrejmé, že transformátor pre zníženie hmotnosti, a jeho umiestnenie v tak malom prípade vyžaduje zvýšiť pracovnú frekvenciu od 50 Hz do ultrazvuku. Špecifický význam vybraný výrobcom. Flicker tranzistorov umožňuje zadať ľubovoľnú hodnotu, obmedzený iba dostupných rukami na prvok základne. Často elektronické transformátory s oceľovou trupu. Táto obrazovka, ktorá bráni vyžarovanie vysokofrekvenčných vĺn vo vesmíre.

Štruktúrne multivibrátor sú zosilňovače triedy D (aspoň jeden prvok je pulzuje). Práca v kľúčovom režime tranzistorov vyžaduje známou rýchlosťou. V uzamknutom stave medzi zberačom prúdu a emitorom sa blíži nule. pulzný režim navyše zvyšuje účinnosť multivibrátor. Prvé zariadenie tohto druhu sú popísané Henry Abraháma v časopise Annales de Physique pre 1919. Predpokladá sa, že prístroj bol predchodcom digitálne technológie, o rok neskôr prišla prvá trigger Eccles-Jordán.

Multivibrátor sú riadené i neriadené, ale - pulzné generátory danej frekvencii, podobné tvarom obdĺžnikového. Vložte ich kompaktný transformátor. V prvom prípade je prípustné meniť pracovný cyklus a ďalšie nastavenia, ale elektronický transformátor zvyčajne neponúka také zložité funkcie, alebo výrazne zvýšenú cenu.

Podľa teórie obvodu sa nechá vytvoriť akýkoľvek typ aktívnych prvkov, ale z dobrého dôvodu použitých tranzistorov. Špecifiká prevádzky sa dosahuje zavedením spätnej väzby kapacitné alebo indukčné cievky (pre fázový posun), ako je aktívny prvok riadený navzájom striedavo.

Väčšia amplitúdy vibrácie je dosiahnuté použitím kompozitný tranzistory postupne povolené podľa určitého schémy. Obrázok znázorňuje diagram, kde RC-reťazec s danú dobu konštantnou ovládacie dvojicu tranzistorov, ktoré impulzy s vopred určenou frekvenciou. To je typický elektronický transformátor 12 pre halogén (HID). Vydané označenie 6 a 24, poháňaný na zbernici 110 alebo 220 V. Princíp fungovania obvode je znázornené:

1. Vstupné napätie 220 je usmernené mostom diódy, produkovať nabitie kondenzátora. Tento vstupný reťazec nastavuje spínacia frekvencia Diack. Uvedenie strunovej kondenzátor môže dosiahnuť efekt stmievanie svietidiel.
2. Deacon otvára a nabíja RC-reťazec druhého tranzistora, čo spôsobuje počiatočný váhania.
3. Dióda zabraňuje poklesu napätia konečne tranzistora T2 je uzavretý na konci obdobia.
4. V bodu nasýtenia spätnoväzbového tranzistor vypína tlmivka.

Vonkajšie spínacia frekvencia je obmedzená len na konštrukciu jadra pulzného transformátora a prechodových charakteristík tranzistorov. Typická spínacia frekvencia 35 kHz. pracovný cyklus je daný RC-reťazca na bázami tranzistorov. Druhý graf ukazuje prevedenia ochrany skratu. Chybné halogénové žiarovky, spotrebujú príliš veľa prúd, tranzistory stať príčinou prehriatia a zlyhania. Polovodičové p-N-prechody nenávratne stratí vlastnosti.

Pri príliš vysokej spotrebe spínaného ochrany tranzistor obvodu, RC prvky, ktoré oddialenie spúšťacie tranzistora T1. Situácia pozorovať v zapaľovaní oblúku. Studenou katódou nájde malý odpor a ľahko vykonávať. Ako kovová elektróda teplý prúd je redukovaný, transformátor a tranzistory sú umiestnené v normálnom režime. Táto predĺžená životnosť výrobku. Po uplynutí doby oneskorenia (stanovenej R a Cs) zariadenie pokúsi znovu spustiť, a v prípade, že prúd neprekračuje vopred stanovenú hodnotu, je obvod vstúpi do normálneho režimu.

Požiadavky na tranzistory

Vzhľadom k vysokej prevádzkové napätie a požiadavky na nízkonákladovými bipolárnych tranzistorov sú vybrané. K zníženiu ukazovatele používané polovičná bridge spínacie obvod. Vrchol napätie 350 V, a je vypnutý, keď je vstupný filter, akumulovaná energia plynu vytvára pulzný amplitúdy až 500 V.

Zvláštnosťou pol mostíka: napätie je rozdelený na dva tranzistory. Preto je maximálny prevádzkový prúd je prostredníctvom výstupného výkonu. Pre zariadenia, ktoré sa 50 W 0,64 A Ako bolo uvedené vyššie, pri prvom spustení lampy, je táto hodnota často výrazne prekročila (až do 10-násobku menovitej hodnoty). V dôsledku toho, tranzistory prostredníctvom prúdu môže dočasne prúdiť do 6,5 A.

Z týchto úvah sa odporúča pre elektronický transformátor 50W vybrané tranzistorov s maximálnym napätím 450 V alebo viac, pri prúde do 7 A. O frekvencii je uvedené vyššie. To záleží na parametroch pulzného transformátora a časovej konštanty stanovené RC-charge reťazca. Typická hodnota - 35 kHz. Príliš pomalé tranzistory môže viesť k zlyhaniu frekvencií a vstupom jadra pulzného transformátora do nasýtenia na konci každého cyklu. Uložená energia sa vráti do kolektorov vo forme výške vrcholu, ktorý hypoteticky viesť k zlyhaniu.