Влияние тока подмагничивания на индуктивность трансформатора SE усилителя
На одном из форумов недавно обсуждалось влияние тока подмагничивания на индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора. Читаешь тему и сразу возникает вопрос – а что, разве нет способов визуально увидеть это влияние? Есть же, например, программа SpectraPLUS, которая позволяет оценивать комплексное сопротивление цепи – так что же мешает подключить к первичке трансформатора конденсатор и, получив резонансный контур, снять графики, соответствующие его комплексному сопротивлению в вариантах без подмагничивания и с подмагничиванием? А ничто не мешает.
Делаем и проверяем
Схема измерения несложная (рис.1). «В тумбочке» нашлась пара одинаковых выходных трансформаторов (рис.2) — один из них будет «подопытным», другой будет стоять в цепи подачи постоянного напряжения и выполнять роль дросселя для «развязки» сигнальной цепи и цепи подачи постоянного напряжения. Для того, чтобы была возможность изменять ток подмагничивания, постоянное напряжение берём с регулируемого блока питания (Uрег 0. 30 В). Конденсатор С1 предотвращает попадание постоянного напряжения на выход звуковой карты. С2 набран из четырёх конденсаторов – одного на 2,2 мкФ и 3-х штук по 1 мкФ. Такое значение ёмкости выбрано для того, чтобы контроль проходил на низких частотах, где влияние сердечника на работу трансформатора более заметно.
Итак, в программе SpectraPLUS в режиме Complex Transfer Function снимаем графики комплексного сопротивления на участке 10 Гц…200 Гц (рис.3). Зелёный спектр с максимумом на 21 Гц – это трансформатор с током подмагничивания 25 мА, голубой (23,5 Гц) – с током 50 мА, бордовый (28 Гц) – с током 75 мА и розовый (37 Гц) – с током 100 мА. Острый «провал» на 50 Гц – это наведённая на провода и катушки трансформаторов помеха, она некритична.
Теперь в программе RFSim99 «собираем» несложную модель и смотрим, при каких значениях индуктивностей образуют указанные резонансные частоты. Частота 21 Гц получается при индуктивностях 22 Гн (рис.4), 23,5 Гц – при 18 Гн (рис.5), 28 Гц при 12,5 Гн (рис.6) и 37 Гц при 7 Гн (рис.7).
Перепроверяем результаты
Чтобы проверить результаты, можно убрать из схемы конденсатор 5,2 мкФ, увеличить сопротивление резистора R3, допустим до 300 Ом и затем оценить потери на обмотке трансформатора на какой либо определённой частоте (например, на 25 Гц). Т.е., если разные индуктивности имеют разное реактивное сопротивление на частоте 25 Гц, то по потерям на трансформаторе можно узнать индуктивность его первичной обмотки.
Схема проверки – на рис.8, резисторы 35 Ом – это омическое сопротивление обмоток, входное сопротивление порта 2 задано 20 кОм, так как примерно такое сопротивление имеет вход звуковой карты (в данном случае эти тонкости важны). По расчетному графику видно, что при индуктивностях 22 Гн потери на частоте 25 Гц должны составлять 15,6 dB.
Запускаем в SpectraPLUS обычный двухканальный режим измерения, выставляем ток подмагничивания 25 мА, смотрим в левом канале уровень приходящего сигнала, в правом смотрим уровень на резисторе 300 Ом и видим потери в 15,43 dB (рис.9), что достаточно близко к расчётному значению в 15,6 dB.
Далее делаем такие же замеры при других токах подмагничивания.
Рис.10 – ток подмагничивания 50 мА, потери 13,92 dB. При задании в симуляторе индуктивностей 18 Гн, он прогнозирует потери в 13,9 dB.
Рис.11 – ток подмагничивания 75 мА, потери 11,02 dB. При задании в симуляторе индуктивностей 12,5 Гн, он прогнозирует потери в 11,1 dB.
Рис.12 – ток подмагничивания 100 мА, потери 7,34 dB. При установке в симуляторе 7 Гн, прогнозируемые потери 7,31 dB.
Самая большая разница между расчётным и измеренным значением потерь была 0,17 dB (что достаточно мало), поэтому проверку можно считать пройденной.
Итог
Да, подмагничивание сердечника трансформатора SE усилителя вызывает уменьшение индуктивности первичной обмотки (даже без изменения толщины зазора в сердечнике) и это можно увидеть визуально.
Влияние, скорее всего, такое – индуктивность катушки зависит от магнитной проницаемости сердечника, которая зависит от магнитной индукции, которая зависит от внешнего магнитного поля, которое зависит от протекающего через катушку тока. 🙂
Ну, и так как ток в катушке «пульсирующий» (состоит из сигнальных амплитуд, наложенных на постоянный ток), то логично предположить, что при разных мгновенных значениях тока индуктивность катушки может быть разная. Т.е., при условно «положительных» амплитудах лампа работает на меньшее сопротивление, а при условно «отрицательных» — на большее сопротивление. Надо бы как-нибудь проверить.
Описанный «резонансный» способ позволяет измерять индуктивности первичных обмоток трансформаторов при заданных токах подмагничивания.
Измерить индуктивность можно и «нерезонансным» способом — простым переводом реактивного сопротивления в индуктивность, т.е., примерно так, как проводилась перепроверка результата во второй части текста. «Резонансный» же был выбран для того, чтобы влияние внутренних конструктивных емкостей трансформатора минимизировалось наличием большого внешнего конденсатора.
Для уменьшения влияния дросселя L1 на измерения, его индуктивность должна иметь максимально возможное значение. Если же источник питания позволяет получать большие напряжения, то дроссель можно исключить из цепи, увеличив при этом сопротивление резистора R3.
Как рассчитать подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током
Текущее время: Чт июл 27, 2023 12:08:16 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Подмагничивание магнитопровода трансформатора
Страница 1 из 1 | [ Сообщений: 6 ] |
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет Ведущий производитель электрического оборудования компания MORNSUN выпустила серию источников питания на DIN-рейку LI100-20BxxPR3 c выходами на 12, 15, 24 и 48 В. ИП позиционируются для умных домов, а так же используются в составе оборудования для промышленной автоматизации, различных производственных машин, рельсовых систем транспортировки и другого оборудования, работающего в условиях неблагоприятной окружающей среды. Подмагничивание трансформатораНедостатком однополупериодного выпрямителя является подмагничивание трансформатора постоянным током нагрузки. Почему это плохо? Как исправить этот недостаток? 63 комментария »В результате подмагничивания намагничивающий ток трансформатора возрастает в несколько раз по сравнению с током при нормальном режиме работы (без подмагничивания). Возрастание намагничивающего тока требует увеличивать сечение провода первичной обмотки и размер трансформатора в целом. Чтобы исправить данный недостаток нужно добавить в схему еще один однополупериодный выпрямитель, и тогда оба выпрямителя будут работать на одну нагрузку. В схеме диоды VD1 и VD2 подключены к двум одинаковым вторичным полуобмоткам. При данной конфигурации ток вторичной обмотки представляет собой сумму токов каждой из полуобмоток, поэтому подмагничивания сердечника трансформатора нет. Это устройство имеет название — однофазный двухполупериодный выпрямитель. (к сожалению, не могу добавить изображение схемы) Сообщение от Дубатовка Александр Дмитриевич (гр.10603115) — 18 сентября, 2017 @ 8:36 пп Сообщение от Пузиновский 10601114 — 18 сентября, 2017 @ 9:09 пп Подмагничивание трансформатора постоянным током нагрузки вызывает увеличение действующего значения первичного тока и следовательно, расчетной мощности первичной обмотки трансформатора, что обусловливает увеличение необходимых размеров трансформатора в целом. Сообщение от Фирсов Эдуард — 18 сентября, 2017 @ 10:34 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку.Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Чтобы исправить этот недостаток можно снизить иддукцию в трансформаторе.Но на самом деле если подмагничивание и произойдет, то несильно и кратковременно, так что ничего плохого не случится. Сообщение от Александр Ковалевский — 18 сентября, 2017 @ 11:19 пп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Сообщение от Юрий Жмуренков — 19 сентября, 2017 @ 10:31 дп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Сообщение от Влад Камыш 10602215 — 19 сентября, 2017 @ 10:32 дп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Сообщение от Анастасия Гайс — 19 сентября, 2017 @ 10:47 дп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Сообщение от Кулик Алексей — 19 сентября, 2017 @ 10:48 дп Сообщение от Кончик Дмитрий 10602115 — 19 сентября, 2017 @ 3:13 пп Сообщение от Жаров Димитрий — 19 сентября, 2017 @ 3:16 пп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Сообщение от Александра — 20 сентября, 2017 @ 11:23 дп Потому что трансформатор работает в условиях насыщения, что приводит к росту намагничивающего тока. Из-за этого возрастает реактивная мощность, потребляемая трансформатором из сети, и уменьшается его коэффициент мощности. Устранить это можно в схемах выпрямления, в которых отсутствует постоянная составляющая тока вторичной обмотки трансформатора. Сообщение от Позняк Дмитрий (09115) — 20 сентября, 2017 @ 2:11 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Чтобы исправить этот недостаток можно снизить иддукцию в трансформаторе.Но на самом деле если подмагничивание и произойдет, то несильно и кратковременно, так что ничего плохого не случится. Сообщение от Андрей Мелехов — 20 сентября, 2017 @ 4:20 пп В рассматриваемой схеме постоянная составляющая выпрямленного тока, протекая по вторичной обмотке трансформатора, создает вынужденное подмагничивание его магнитопровода. Необходимо отметить, что вынужденное намагничивание магнитопровода трансформатора ухудшает работу трансформатора, поскольку в этом случае он работает в условиях насыщения, которые, как известно, приводят к росту намагничивающего (реактивного) тока. Следовательно, возрастает реактивная мощность, потребляемая трансформатором из сети, и уменьшается его коэффициент мощности. Устранить явление вынужденного подмагничивания возможно в схемах выпрямления, в которых отсутствует постоянная составляющая тока вторичных обмоток трансформатора. Сообщение от Сергей Курьянович — 20 сентября, 2017 @ 8:35 пп Вынужденное подмагничивание магнитопровода ухудшает работу трансформатора, поскольку в этом случае он работает в условиях насыщения, которое, как известно, приводит к росту намагничивающего (реактивного) тока. Следовательно, возрастает реактивная мощность, потребляемая трансформатором из сети, и уменьшается его коэффициент мощности. Устранить явление вынужденного подмагничивания возможно лишь в схемах выпрямления, в которых отсутствует постоянная составляющая тока вторичной обмотки трансформатора. Сообщение от Жиркова Кристина — 20 сентября, 2017 @ 10:34 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается.Работать нужно с переменным током Сообщение от Боярко Максим — 20 сентября, 2017 @ 11:23 пп Сообщение от Сергей Реут — 20 сентября, 2017 @ 11:37 пп Подмагничивание плохо тем, что для обеспечения безаварийной работы необходимо использовать трансформатор бОльшей мощности. Для устранения этого недостатка нужно использовать двухполупериодный выпрямитель. Сообщение от Тихно Владислав — 21 сентября, 2017 @ 12:08 дп Подмагничивание плохо тем, что для обеспечения безаварийной работы необходимо использовать трансформатор бОльшей мощности. Для устранения этого недостатка нужно использовать двухполупериодный выпрямитель. Сообщение от Лозицкая Светлана — 21 сентября, 2017 @ 12:08 дп Вынужденное подмагничивание магнитопровода ухудшает работу трансформатора, поскольку в этом случае он работает в условиях насыщения, которое, как известно, приводит к росту намагничивающего (реактивного) тока i1 . Следовательно, возрастает реактивная мощность, потребляемая трансформатором из сети, и уменьшается его коэффициент мощности. Устранить явление вынужденного подмагничивания возможно лишь в схемах выпрямления, в которых отсутствует постоянная составляющая тока вторичной обмотки трансформатора. Сообщение от Галицкая Надежда — 21 сентября, 2017 @ 10:06 дп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Сообщение от Артём Михалёнок — 21 сентября, 2017 @ 10:42 дп Сообщение от Рабцевич Влад — 21 сентября, 2017 @ 12:06 пп Очень сильно нагревается обмотка, может даже перегореть. Если же у трансформатора две вторички, каждая из которых имеет свой выпрямитель то никакого подмагничивания не случится. Сообщение от Никита Цудило — 21 сентября, 2017 @ 12:24 пп Подмагничивание трансформатора постоянным током нагрузки — это негативное явление. Связано это с тем,что постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора. При этом ток первичной обмотки сильно повышается, обмотка нагревается. Это может привести к сгоранию предохранителя в первичной обмотке или самой первичной обмотки. Возникает необходимость увеличения сечения первичной обмотки и размера трансформатора в целом. Решением данной проблемы может служить создание в сердечнике зазора. Однако это,в свою очередь, снижает максимальную мощность трансформатора. Поэтому лучшим способом исправление этого недостатка является замена выпрямителя,например, на мостовой. Сообщение от Шостак Александр гр. 10603115 — 21 сентября, 2017 @ 6:54 пп Сообщение от Бурнейко Александр 10603215 — 21 сентября, 2017 @ 7:53 пп От остаточного намагничивания сердечника трансформатора может произойти внезапный обрыв тока при отключении. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку должно подаваться только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны. Сообщение от Рыжков Н.С. — 21 сентября, 2017 @ 8:46 пп От остаточного намагничивания сердечника трансформатора может произойти внезапный обрыв тока при отключении. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку должно подаваться только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны Сообщение от Елизавета Д. — 21 сентября, 2017 @ 8:46 пп От остаточного намагничивания сердечника трансформатора может произойти внезапный обрыв тока при отключении. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку должно подаваться только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны. Сообщение от Морозова Анастасия — 21 сентября, 2017 @ 8:49 пп От остаточного намагничивания сердечника трансформатора может произойти внезапный обрыв тока при отключении. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку должно подаваться только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны. Сообщение от Владислав — 21 сентября, 2017 @ 8:51 пп От остаточного намагничивания сердечника трансформатора может произойти внезапный обрыв тока при отключении. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку должно подаваться только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны. Сообщение от Мурачёв Кирилл — 21 сентября, 2017 @ 10:29 пп Сообщение от Подоматько Е.И. ст.г 10602215 — 21 сентября, 2017 @ 10:41 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Сообщение от Анастасия Бондарева — 21 сентября, 2017 @ 11:14 пп Повреждается обмотка трансформатора,ухудшается его работа. Поставить ещё один диод. Сообщение от Серафима — 22 сентября, 2017 @ 11:02 дп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Сообщение от Евгений Щигло — 22 сентября, 2017 @ 3:47 пп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Сообщение от Василевский Андрей — 22 сентября, 2017 @ 3:50 пп Сообщение от Кушнер Иван — 22 сентября, 2017 @ 7:02 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Поставить двух полупериодовый выпрямитель. Сообщение от Павел Качан гр 10602215 — 22 сентября, 2017 @ 7:54 пп Ток имеет постоянную составляющую, которая вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, что в свою очередь, снижает индуктивность обмоток трансформатора. Это приводит к росту тока холостого хода трансформатора, а следовательно, к снижению к.п.д. всего выпрямителя. Чтобы устранить этот недостаток необходимо увеличить габариты трансформатора и сечение стержней. Сообщение от Николай Магер — 22 сентября, 2017 @ 7:59 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку.Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Чтобы исправить этот недостаток можно снизить иддукцию в трансформаторе. Сообщение от Сугаков Александр — 22 сентября, 2017 @ 8:03 пп Плохо то, что трансформатор работает только на переменном токе. А постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен до предела. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается и может сгореть. Чтобы устранить этот недостаток нужно увеличить габариты трансформатора и сечение стержней Сообщение от Лисовец Андрей — 22 сентября, 2017 @ 8:04 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку.Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Чтобы исправить этот недостаток можно снизить иддукцию в трансформаторе. Сообщение от Голуб Янина (10602115) — 22 сентября, 2017 @ 8:04 пп Сообщение от Голуб Янина (10602115) — 22 сентября, 2017 @ 8:13 пп Сообщение от Сугаков Александр — 22 сентября, 2017 @ 8:14 пп Сообщение от Артем Волынец — 22 сентября, 2017 @ 8:18 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Поставить двух полупериодовый выпрямитель. Сообщение от Саракваша Алексей — 22 сентября, 2017 @ 8:23 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Поставить двух полупериодовый выпрямитель. Сообщение от Александр Никитин — 22 сентября, 2017 @ 8:24 пп Плохо из-за того,что он работает на переменном токе. Для исправления нужно поставить двухполупериодовый выпрямитель. Сообщение от Андрей Занько — 22 сентября, 2017 @ 8:33 пп Трансформатор работает только на переменном токе. Потому что на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, а на постоянном такой компенсации не происходит. Кроме этого постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, а обмотка сильно нагревается. В лучшем случае сгорит предохранитель в первичной обмотке, в худшем -сама обмотка. Сообщение от Тихонов Александр — 22 сентября, 2017 @ 8:53 пп Трансформатор работает только на переменном токе. Потому что на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, а на постоянном такой компенсации не происходит. Кроме этого постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, а обмотка сильно нагревается. В лучшем случае сгорит предохранитель в первичной обмотке, в худшем — сама обмотка Сообщение от Книга Кристина — 22 сентября, 2017 @ 8:54 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку.Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Чтобы исправить этот недостаток можно снизить иддукцию в трансформаторе.Но на самом деле если подмагничивание и произойдет, то несильно и кратковременно, так что ничего плохого не случится. Сообщение от Разумович Игорь 10602115 — 22 сентября, 2017 @ 8:59 пп Сообщение от Ильюха Лазаревич — 22 сентября, 2017 @ 9:02 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Сообщение от Евгений ZhuRun — 22 сентября, 2017 @ 9:11 пп Постоянный ток намагничивает трансформатор. Вынужденное подмагничивание магнитопровода ухудшает работу трансформатора, поскольку в этом случае он работает в условиях насыщения, которое, как известно, приводит к росту намагничивающего (реактивного) тока. Следовательно, возрастает реактивная мощность, потребляемая трансформатором из сети, и уменьшается его коэффициент мощности. Устранить явление вынужденного подмагничивания возможно лишь в схемах выпрямления, в которых отсутствует постоянная составляющая тока вторичной обмотки трансформатора. Sтр-ра=3.1*Pн (недостаток) Сообщение от Михалевич Никита — 22 сентября, 2017 @ 9:12 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Сообщение от Сирожа Козак — 22 сентября, 2017 @ 9:12 пп Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку.Плохо то, что трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Чтобы исправить этот недостаток можно снизить иддукцию в трансформаторе.Но на самом деле если подмагничивание и произойдет, то несильно и кратковременно, так что ничего плохого не случится. Сообщение от Роман Адамович 10602115 — 22 сентября, 2017 @ 9:15 пп Сообщение от Брикун Глеб — 22 сентября, 2017 @ 10:28 пп Сообщение от Артём Малей — 22 сентября, 2017 @ 10:58 пп Сообщение от Гулида Вероника — 22 сентября, 2017 @ 11:38 пп Однополупериодный выпрямитель работает только в течение одной половины периода. Выходное напряжение представляет собой последовательность положительных или отрицательных импульсов, в зависимости от того, как диод включен в цепь. Частота импульсов такая же, как и частота входного напряжения. Чтобы избавиться от этого недостатка, используется двухполупериодный выпрямитель. Сообщение от Кудёлка Валерий — 23 сентября, 2017 @ 12:39 дп Сообщение от Матюшин Илья 10603315 — 23 сентября, 2017 @ 12:50 дп Трансформатор должен работать только на переменном токе, при этом его сердечник периодически намагничивается-размагничивается. При подмагничивании сердечника постоянным током возникает дополнительное насыщение сердечника, из-за этого режим работы сбивается, в одной из обмоток ток может превысить номинальный и обмотка сгорит. Можно установить еще 1 диод снизу, в направлении слева направо. Сообщение от Пугачёв Иван — 23 сентября, 2017 @ 1:22 дп Из-за подмагничивания трансформатора постоянным током нагрузки ухудшаются магнитные свойства сердечника. Можно соединить два однополупериодных выпрямителя на общую нагрузку с выводом средней точки на вторичной обмотке трансформатора. Сообщение от Никита Ваник — 23 сентября, 2017 @ 1:24 дп Трансформатор работает на переменном токе и не работает на постоянном. Поэтому, если на переменном токе ток вторичной обмотки компенсируется током первичной, то на постоянном такой компенсации не происходит. И постоянный ток дополнительно намагничивает сердечник трансформатора, который и без того уже намагничен под завязку. Ток первичной обмотки при этом сильно повышается, обмотка сильно нагревается. Хорошо, если сгорит предохранитель в первичной обмотке, а не сама обмотка. Расчет импульсного трансформатора для двухтактного преобразователя и согласующих устройствВ правильно сконструированном двухтактном преобразователе постоянный ток через обмотку и подмагничивание сердечника отсутствуют. Это позволяет использовать полный цикл перемагничивания и получить максимальную мощность. Поскольку трансформатор имеет много взаимозависимых параметров, расчет ведут по шагам, уточняя при необходимости исходные данные. 1. Как определить число витков и мощность?Габаритная мощность, полученная из условия не перегрева обмотки, равна [1]: Pгаб = So ⋅ Sc ⋅ f ⋅ Bm / 150 (1) Где: Pгаб — мощность, Вт; Sc — площадь поперечного сечения магнитопровода, см 2 ; So — площадь окна сердечника, см 2 ; f — частота колебаний, Гц; Bm = 0,25 Тл — допустимое значение индукции для отечественных никель-марганцевых ферритов на частотах до 100 кГц. Максимальную мощность трансформатора выбираем 80% от габаритной: Pmax = 0,8 ⋅ Pгаб (2) Минимальное число витков первичной обмотки n1 определяется максимальным напряжением на обмотке Um и допустимой индукцией сердечника Bm: n1 = ( 0,25 ⋅ 10 4 ⋅ Um ) / ( f ⋅ Bm ⋅ Sc ) (3) Размерности единиц здесь те же, что и в формуле (1). Плотность тока в обмотке j для трансформаторов мощностью до 300 Вт принимаем 3..5 А/мм 2 (большей мощности соответствует меньшее значение). Диаметр провода в мм рассчитываем по формуле: d = 1,13 ⋅ ( I / j ) 1/2 (4) Где I — эффективный ток обмотки в А. Пример 1:Для ультразвуковой установки нужен повышающий трансформатор мощностью 30..40 Вт. Напряжение на первичной обмотке синусоидальное, с эффективным значением Uэфф = 100 В и частотой 30 кГц. Выберем ферритовое кольцо К28x16x9. Площадь его сечения: Площадь окна: Габаритная мощность: Максимальная мощность: Максимальное напряжение на обмотке: Число витков: Число витков на вольт: Эффективное значение тока первичной обмотки: Плотность тока выберем 5 А/мм 2 . Тогда диаметр провода по меди: d = 1,13 ⋅ ( 0,4 / 5 ) 1/2 = 0,31 мм 2. Как уточнить плотность тока?Если мы делаем маломощный трансформатор, то можем поиграть с плотностью тока и выбрать более тонкие провода, не опасаясь их перегрева. В книге Эраносяна [2, Стр.109] дана такая табличка: Почему плотность тока зависит от мощности трансформатора? Выделяемое количество теплоты равно произведению удельных потерь на объем провода. Рассеиваемое количество теплоты пропорционально площади обмотки и перепаду температур между ней и средой. С увеличением размера трансформатора объем растет быстрее площади и для одинакового перегрева удельные потери и плотность тока надо уменьшать. Для трансформаторов мощностью 4..5 кВА плотность тока не превышает 1..2 А/мм 2 [3]. 3. Как уточнить число витков первичной обмотки? Зная число витков первичной обмотки n вычислим ее индуктивность. Для тороида она определяется по формуле: L = μ0 ⋅ μ ⋅ Sс ⋅ n 2 / la (5) Где: Площадь Sс дана в м 2 ; средняя длина магнитной линии la в м; индуктивность в Гн; μ0 = 4π ⋅ 10 -7 Гн/м — магнитная постоянная. В инженерном виде эта формула выглядит так: Коэффициент AL и параметр мощности Sо ⋅ Sc для некоторых типов колец приведены в Таблице 2 [4,5,6]: Для работы трансформатора в качестве согласующего устройства должно выполняться условие: L > ( 4 .. 10 ) ⋅ R / ( 2 ⋅ π ⋅ fmin ) (6) Где L — индуктивность в Гн; R = U 2 эфф / Pн приведенное к первичной обмотке сопротивление нагрузки Ом; fmin — минимальная частота, Гц. В ключевых преобразователях в первичной обмотке трансформатора текут два тока: прямоугольный ток нагрузки Iпр = Um / R и треугольный ток намагничивания обмотки IT: Для нормальной работы преобразователя величина треугольной составляющей не должна превышать 10% от прямоугольной, т.е индуктивность обмотки должна удовлетворять неравенству: При необходимости число витков увеличивают или применяют феррит с большей μ. Чрезмерно завышать число витков в обмотке не желательно. Из-за роста межвитковой емкости на рабочей частоте могут возникнуть резонансные колебания. Выбранный феррит должен иметь достаточную максимальную индукцию и малые потери в рабочей полосе частот. Как правило, на низких частотах (до 1 МГц) применяют феррит с μ = 1000 .. 6000 , а на радиочастотах приходиться использовать материалы с μ = 50 .. 400. Пример 2:Приведенное сопротивление нагрузки: Площадь поперечного сечения магнитопровода: Средняя длина магнитной линии: la = π ( D +d ) / 2 = π ( 2,8 + 1,6 ) ⋅ 10 -2 / 2 = 6,9 ⋅ 10 -2 м Коэффициент индуктивности: AL = 4π ⋅ 10 -7 ⋅ 2000 ⋅ 0,54 ⋅ 10 -4 / 6,9⋅10 -2 = 1966 нГн / вит 2 Минимальная индуктивность первичной обмотки по формуле (6): Число витков: n = (13,3 ⋅ 10 -3 / 1,963 ⋅ 10 -6 ) 1/2 = 82 Оно даже меньше, чем рассчитанное ранее в Примере 1 nmin = 87. Таким образом, условие достаточной индуктивности выполнено и число витков первичной обмотки n = 87. 4. Какие ферриты можно применить и почему?Как известно, сердечник в трансформаторе выполняет функции концентратора электромагнитной энергии. Чем выше допустимая индукция B и магнитная проницаемость μ , тем больше плотность передаваемой энергии и компактнее трансформатор. Наибольшей магнитной проницаемостью обладают т.н. ферромагнетики — различные соединения железа, никеля и некоторых других металлов. Магнитное поле описывают две величины: напряженность Н (пропорциональна току обмотки) и магнитная индукция В (характеризует силовое действие поля в материале). Связь В и H называют кривой намагничивания вещества. У ферромагнетиков она имеет интересную особенность — гистерезис (греч. отстающий) — когда мгновенный отклик на воздействие зависит от его предыстории. После выхода из нулевой точки (этот участок называют основной кривой намагничивания) поля начинают бегать по некой замкнутой кривой (называемой петлей гистерезиса). На кривой отмечают характерные точки — индукцию насыщения Bs, остаточную индукцию Br и коэрцитивную силу Нс. Рис.1. Магнитные свойства ферритов. Слева форма петли гистерезиса и ее параметры. Справа основная кривая намагничивания феррита 1500НМ3 при различных температурах и частотах: 1 — 20кГц, 2 — 50кГц, 3 — 100 кГц. По значениям этих величин ферромагнетики условно делят на жесткие и мягкие. Первые имеют широкую, почти прямоугольную петлю гистерезиса и хороши для постоянных магнитов. А материалы с узкой петлей используют в трансформаторах. Дело в том, что в сердечнике трансформатора есть два вида потерь — электрические, и магнитные. Электрические (на возбуждение вихревых токов Фуко) пропорциональны проводимости материала и частоте, а вот магнитные тем меньше, чем меньше площадь петли гистерезиса. Ферриты это пресс порошки окисей железа или других ферромагнетиков спеченные с керамическим связующим. Такая смесь сочетает два противоположных свойства — высокую магнитную проницаемость железа и плохую проводимость окислов. Это минимизирует как электрические, так и магнитные потери и позволяет делать трансформаторы, работающие на высоких частотах. Частотные свойства ферритов характеризует критическая частота fc , при которой тангенс потерь достигает 0,1. Тепловые — температура Кюри Тс , при которой μ скачком уменьшается до 1. Отечественные ферриты маркируются цифрами, указывающими начальную магнитную проницаемость, и буквами, обозначающими диапазон частот и вид материала. Наиболее распространен низкочастотный никель-цинковый феррит, обозначаемый буквами НН. Имеет низкую проводимость и сравнительно высокую частоту fc. Но у него большие магнитные потери и невысокая температура Кюри. Никель-марганцевый феррит имеет обозначение НМ. Проводимость его больше, поэтому fc низкая. Зато малы магнитные потери, температура Кюри выше, он меньше боится механических ударов. Иногда в маркировке ферритов ставят дополнительную цифру 1, 2 или 3. Обычно, чем она выше, тем более температурно стабилен феррит. Какие марки ферритов нам наиболее интересны?Для преобразовательной техники хорош термостабильный феррит 1500НМ3 с fc=1,5 МГц, Bs=0,35..0,4 Тл и Tc=200 ℃. Для спец применений выпускают феррит 2000НМ3 с нормируемой дезакаммодацией (временной стабильностью магнитной проницаемости). У него fc=0,5 МГц, Bs=0,35..0,4 Тл и Tc=200 ℃. Для мощных и компактных трансформаторов разработаны ферриты серии НМС. Например 2500НМС1 с Bs=0,45 Тл и 2500НМС2 c Bs=0,47 Тл. Их критическая частота fc=0,4 МГц, а температура Кюри Tc>200 ℃. Что касается допустимой индукции Bm, этот параметр подгоночный и в литературе не нормируется. Ориентировочно можно считать Bm = 0,75 Вsmin. Для никель-марганцевых ферритов это дает примерно 0,25 Тл. С учетом падения Bs при повышенных температурах и за счет старения в ответственных случаях лучше подстраховаться и снизить Bm до 0,2 Тл. |