Главная Промышленная автоматика.

Для стабилизации напряжения выходных каналов источников вторичного электропитания, выполненных по схемам, приведенным на рис. 1, необходимо в разрыв любой из связей функциональной схемы включить стабилизатор напряжения соответственно постоянного или переменного тока. Стабилизатор напряжения может быть включен также вместо любого функционального узла схемы с одновременным совмещением его функций.

Практические схемы функциональных узлов источников вторичного электропитания, преобразующих напряжение переменного тока, особенности их работы и применения будут рассмотрены в последующих главах. Описание схем преобразователей напряжения постоянного тока (стабилизаторов напряжения постоянного тока и инверторов), особенностей их работы и применения можно найти в [1-5]. Основные сведения по коммутирующим элементам схем ИВЗП, устройствам защиты и индикации приведены в [3, 6, 7, 12] справочные данные по транзисторам, выпрямительным диодам, тиристорам, резнстора.м и другим электрора-диоэлемеитам - в [8-13], способы отвода тепла от полупроводниковых приборов-в [14-16], способы защиты аппаратуры от на-

водок и радиопомех - в [il7-20 вания ИВЭП аппаратуры - в [20

, общие принципы конструиро-

МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИСТОЧНИКОВ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Трансформаторы питания и дрооселн фильтров входят в оостав большнн-ства схем стабилизирующих и нестабилизирующих источников вторичного электропитания бытовой и любнтельаюой радиоэлектронной аппаратуры, .работающей от сети переменного тока. Для ручного регулировапия напряжения переменного тока применяются- автотраясформаторьг. В стабилизирующих источниках электропитания в качестве регулирующих элемептюв иногда используются магнитные уснлигелн. При частоте питающей электросети 50 Гц на долю этих элементов приходится большая часть объема и массы источника вторичного электропи-тайия.

В 111сточ11икаХ втаричн1ого электропитания серийно выпускаемой бытовой ра-диоалпаратуры, как правило, применяются унифицированные трансформаторы и дроссели фильтр.ОВ. Ниже приводится ряд практических рекомендаций по выбору, расчету и конструированию магнитных элементов для источников вторичного электрапитаиня бытовой и радиолюбительюкой аапаратуры.

4. Трансформаторы питания

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, осуществляющий преобразование электрической энергии переменного тока с одними параметрами в электроэнергию переменного тока с другими параметрами. С помощью трансформатора можно получить изменение (повышение или понижение) значений тока и напряжения, увеличение числа фаз и выходных каналов. Трансформатор позволяет обеспечить электрическую изоляцию выходных каналов источника электропитания друг от друга и от первичной сети. 10



Работа трансформатора основана на электромагнитном взаи-(Модействии двух или нескольких электрически несвязанных между собою обмоток. Одна из обмоток (первичная) с числоад витков Wi подключается к электросети переменного тока с напряжением Uc и частотой тока fd к остальным обмоткам (вторичным) непосредственно или через другие функциональные узлы подключаются приемники электрической энергии (нагрузка). На рис. 2,а приведена упрощенная конструкция трансформатора, а на рис. 2,6 - схема его подключения к нагрузке Ян- Для улучшения


0,8 0.7

ю го 50 50 70100 т р,в-а

Рис. 3. Зависимость КПД Т1ранс-фОрматоров с кольцевым {1, 3), стержневым и броиевым (2,4) магннтопроводами при частоте переменного тока электросети 50 Гц (],2) и 400 Гц (3,4)

Рис. 2. Угарощанная конструктивная (а) и электрическая (б) схемы двухобмоточного однофазно по траисформатора питания

тиагнитной связи между обмотками их размещают на магнито-ироводе, выполненном из ферромагнитного материала. Большая часть магнитного потока Фо замыкается в магнитопроводе и наводит в первичной и вторичной обмотках соответственно ЭДС £] и Е2. С учето.м падения напряжения на активном сопротивлении ri первичной и Г2 вторичной обмоток £i = 6i-rJi, а £2 = /г+гг/г. Меньшая часть магнитного потока замыкается в воздушной среде, образуя поток рассеяния Фрас, сцепленный только с витками первичной обмотки. Эту составляющую магнитного потока стремятся по возможности уменьшить.

Кро.ме режима работы трансформатора на номинальную нагрузку возможны также режимы холостого хода и короткого замыкания.

iB режиме холостого хода через первичную обмотку Wy протекает ток 1х, создавая в магнитопроводе трансформатора основной магнитный поток Фх- Полезная мощность, отдаваемая трансформатором, равна нулю, поэтому потребляемая из сети активная мощность в основном обусловлена наличием потерь в материале магнитопровода (на вихревые токи и гистерезис). Ток /х пмеет значительную по величине реактивную состав-



ляющую, следовательно, работа трансформатора без нагрузки приводит к ухудшению коэффициента мощности созф питающей сети.

Режим короткого замыкания - аварийный, он возникает в том случае, если сопротивление нагрузки, подключенное ко вторичной обмотке трансформатора, становится равным нулю. Вторичное напряжение в этом случае также равно нулю. При наличии на первичной обмотке номинального напряжения сети в обмотках трансформатора развиваются большие токи, вызывающие нагрев трансформатора и способные вывести его из строя. На практике опыт короткого замыкания при достаточно малом первичном напряжении используется для определения потерь в меди обмоток.

Анализ работы трансформатора в режиме холостого хода [21, 22] позволяет вывести следующие соотношения: действующее значение ЭДС г-й обмотки трансформатора Ei прямо пропорционально частоте тока питающей электросети fc, числу витков обмотки Wi и амплитудному значению основного магнитного потока Фт (или амплитудному значению индукции в .магнитопроводе и активной площади поперечного сечения магнитопровода 5с а =

4,44/еК;,Ф, „ 10- = АМПщВЗ,,

где Kz - коэффициент заполнения сталью площади поперечного сечения магнитопровода Sc. Отношение напряжений на зажимах первичной Ui и вторичной U2 обмоток трансформатора (пренебрегая падением напряжения в обмотках) равно

где л - коэффициент трансформации. При л<1 вторичное напряжение трансформатора превышает первичное (повышающий трансформатор), при п>\-меньше первичного (понижающий трансформатор).

Из анализа работы трансформатора в режиме номинальной нагрузки известно, что

Т. е. токи первичной и вторичной обмоток трансформатора обратно пропорциональны числу их витков.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора в режиме номинальной нагрузки является комплексной величиной и зависит от характера и значения сопротивления нагрузки. При емкостном характере нагрузки с увеличением тока вторичное напряжение повышается и становится больше, чем ЭДС Яг- При индуктивной и активной наг-рузке вторичное напряжение с ростом тока нагрузки снижается и становится меньше, чем ЭДС £2.

Коэффициент полезного действия трансфор.матора Т1тр при номинальной нагрузке определяется как отношение активной мощ-



Качественные стабилизаторы от компании "Энергостаб"

0 1 [2] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

0.0031