Дроссели и трансформаторы со стальным магнитопроводом

Дроссели и трансформаторы со стальным магнитопроводом.

Общие сведения.

Дроссели и трансформаторы представляют собой катушки большой L, выполненные на замкнутом стальном магнитопроводе. Особенностью таких катушек является зависимость L от величины переменного напряжения на обмотках, его частоты от величины тока подмагничивания.

Дроссели используются в фильтрах для сглаживания пульсаций и выпрямления напряжения; в НЧ фильтрах; стабилизаторах и регуляторах.

Трансформаторы используются широко: для согласования цепей, для трансформации напряжения, в качестве элементов связи.

Классификация трансформаторов.

По схемному назначению: силовые, согласующие, импульсные.

1.  Силовые трансформаторы питания РЭА переменным током необходимого напряжения. Это наиболее распространенная группа трансформаторов (70% всех т.м.м).

2.  Согласующие (ТС) – для согласования различных цепей РЭА. Они же трансформаторы НЧ. Они проектируются для работы на данной частоте, либо в диапазоне частот.

3.  Импульсные (ТИ) – для передачи импульсных напряжений различной формы и длительности (обычно от долей нс до десятков мкс).

По схеме трансформатора:

1.  Однообмоточный – автотрансформатор – его первичная и вторичная обмотки определяют его выводами, к которым подключены сеть и нагрузка.

2.  Двухобмоточный обе эл. не связанны обмотками. Они обычно используются в качестве базы для теоретического анализа.

3.  Многообмоточный – несколько вторичных обмоток (чаще всего 4-5). Особенно это относится к ТАП и ТН (в них U₁ и I₁ определяются суммой U₂ и I₂)/

По рабочей частоте:

Рабочая частота определяется по свойствам транзистора. Часто используют следующую классификацию трансформаторов:

1.  пониженной частоты (<50Гц);

2.  нормальной (промышленной) частоты – 50 Гц;

3.  повышенной (> 50 Гц);

4.  высокой (10-100 кГц).

Часто используют широкополосные трансформаторы (импульсные ТНЧ). Они используются тмм питания повышенной частоты. Это позволяет уменьшать их вес и габариты. Наиболее часто трансформаторы питания используются на частотах: 50 Гц; 400 Гц; 1 кГц; 2 кГц (ГОСТ 6697-63).

По напряжению: в зависимости от максимального напряжения какой- либо обмотки или между обмотками, различают низковольтные и высоковольтные.

К низковольтным относятся тр-ры, у которых рабочее напряжение на одной из обмоток не превышает 1000-1500 В. У высоковольтных это напряжение >1500 В – это определяет требования к изоляции между слоями.

По величине мощности трансформаторы делят на:

1.  малой (десятки В*А);

2.  средней (дес. –сотни В*А );

3.  большой (до нескольких кВ*А).

По режиму работы:

1.  Продолжительной работы;

2.  Повторно – кратковременной;

3.  Кратковременной.

По области применения:

1.  Общепромышленного назначения (измерительные);

2.  Бытовые (РЭА, бытовая техника);

3.  Спецаппаратуры.

По конструкционным признакам:

1.  по типу сердечника;

2.  по способу охлаждения:

- с естественным воздушным охлаждением,

- с принудительным воздушным охлаждением,

- с жидкостным.

3.  по изоляции и влагозащите:

- сухие открытые,

- закрытые,

- герметичные.

4.  по категории проводов;

5.  по категории каркаса обмотки: бескаркасные и каркасные.

Основные параметры для трансформаторов:

1.  Мощность;

2.  Коэффициент трансформации;

3.  Индуктивность рассеяния;

4.  Активное сопротивление обмоток

5.  Собственная емкость С₀.

Для каждого параметра определяются предельно допустимые величины (L_Smax, C_0max).

Задачей проектирования является создание тр-ра с заданными параметрами по минимальной стоимости, габаритам и весу. Следует учитывать, что существует значительное число нормализированных трансформаторов различного назначения.

Конструкции трансформаторов.

Основными частями трансформатора являются сердечник и катушки (обмотки с изоляцией), элементы крепления, выводы корпус и др.

Сердечник тр-ра образует магнитную цепь – магнитопровод. рассмотрим сердечники различных типов:

1.  Броневой (БТ);    

2.  Стержневой (СТ);         

3.  Стержневой трехфазный (ЗТ);        

4.  Тороидальный (ТТ).     

На рисунке изображены некоторые виды магнитопроводов.

Основные геометрические параметры магнитопроводов:

y₁- ширина стержня;

y₂- шина магнитопровода;

b – ширина окна;

h – высота окна;

S₀=bh – площадь окна;

S – сечение магнитопровода;

S_c = y₁y₂f_c– активное сечение магнитопровода;