Pīķa transformatori — darbības princips, ierīce, mērķis un pielietojums

Ir īpašs elektrisko transformatoru veids, ko sauc par pīķa transformatoru. Šāda veida transformators pārveido primārajam tinumam pievadīto sinusoidālo spriegumu impulsos ar dažādu polaritāti un tādu pašu frekvenci kā primārajam. sinusoidālais spriegums… Šeit sinusoidālais vilnis tiek ievadīts primārajā tinumā, un impulsi tiek noņemti no maksimālā transformatora sekundārā tinuma.

Pīķa transformatorus dažos gadījumos izmanto, lai kontrolētu gāzizlādes ierīces, piemēram, tiratronus un dzīvsudraba taisngriežus, kā arī pusvadītāju tiristoru vadīšanai un dažiem citiem īpašiem mērķiem.

Pīķa transformatora darbības princips

Maksimālā transformatora darbības pamatā ir tā serdes feromagnētiskā materiāla magnētiskā piesātinājuma parādība. Secinājums ir tāds, ka magnētiskās indukcijas B vērtība transformatora magnetizētajā feromagnētiskajā serdenī nelineāri ir atkarīga no dotā feromagnēta magnetizējošā lauka H stipruma.

Tādējādi pie zemām magnetizējošā lauka H vērtībām indukcija B kodolā vispirms strauji un gandrīz lineāri palielinās, bet jo lielāks ir magnetizēšanas lauks H, jo lēnāk turpina augt indukcija B kodolā.

Un galu galā ar pietiekami spēcīgu magnetizēšanas lauku indukcija B praktiski pārstāj palielināties, lai gan magnetizējošā lauka intensitāte H turpina palielināties. Šo B nelineāro atkarību no H raksturo t.s histerēzes ķēde.

Ir zināms, ka magnētiskā plūsma F, kuras maiņa izraisa EML indukciju transformatora sekundārajā tinumā, ir vienāda ar indukcijas B reizinājumu šī tinuma serdē ar šķērsgriezuma laukumu S tinuma kodols.

Tātad saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu EMF E2 transformatora sekundārajā tinumā izrādās proporcionāls magnētiskās plūsmas F izmaiņu ātrumam, kas iekļūst sekundārajā tinumā, un apgriezienu skaitam w tajā.

Ņemot vērā abus iepriekš minētos faktorus, var viegli saprast, ka ar pietiekamu amplitūdu, lai piesātinātu feromagnētu laika intervālos, kas atbilst maksimālā transformatora primārajam tinumam pievadītā sprieguma sinusoīda virsotnēm, magnētiskā plūsma Φ tajā kodols šajos brīžos praktiski nemainīsies.

Bet tikai tuvu magnetizējošā lauka H sinusoīda pārejas momentiem no nulles magnētiskā plūsma F kodolā mainīsies un diezgan strauji un ātri (skatiet attēlu iepriekš).Un jo šaurāka ir transformatora serdeņa histerēzes cilpa, jo lielāka ir tā magnētiskā caurlaidība un jo augstāka ir transformatora primārajam tinumam pievadītā sprieguma frekvence, jo lielāks ir magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrums šajos brīžos.

Attiecīgi, tuvu kodola H magnētiskā lauka pārejas momentiem no nulles, ņemot vērā, ka šo pāreju ātrums ir liels, transformatora sekundārajā tinumā veidosies īsi zvanveida impulsi ar mainīgu polaritāti, jo magnētiskās plūsmas F izmaiņas, kas ierosina šos impulsus, arī mainās.

Peak transformatora ierīce

Pīķa transformatorus var izgatavot ar magnētisko šuntu vai ar papildu rezistoru primārā tinuma barošanas ķēdē.

Risinājums ar rezistoru primārajā ķēdē nav daudz atšķirīgs no klasiskā transformatora... Tikai šeit maksimālā strāva primārajā tinumā (ko patērē intervālos, kad kodols nonāk piesātinājumā) ir ierobežots ar rezistoru. Projektējot šādu pīķa transformatoru, viņi vadās pēc prasības nodrošināt dziļu kodola piesātinājumu sinusoidālā viļņa pusviļņu virsotnēs.

Lai to izdarītu, izvēlieties atbilstošos barošanas sprieguma parametrus, rezistora vērtību, magnētiskās ķēdes šķērsgriezumu un pagriezienu skaitu transformatora primārajā tinumā. Lai impulsi būtu pēc iespējas īsāki, magnētiskās ķēdes izgatavošanai izmanto magnētiski mīkstu materiālu ar raksturīgu augstu magnētisko caurlaidību, piemēram, permaloīdu.

Saņemto impulsu amplitūda būs tieši atkarīga no apgriezienu skaita gatavā transformatora sekundārajā tinumā. Rezistora klātbūtne, protams, rada ievērojamus aktīvās jaudas zudumus šādā konstrukcijā, taču tas ievērojami vienkāršo kodola konstrukciju.

Maksimālo strāvu ierobežojošo magnētisko šunta transformatoru izgatavo uz trīspakāpju magnētiskās ķēdes, kur trešais stienis ir atdalīts no pirmajiem diviem stieņiem ar gaisa spraugu, un pirmais un otrais stieņi ir noslēgti viens pret otru un nes primāro un sekundārie tinumi.

Palielinoties magnetizējošajam laukam H, slēgtā magnētiskā ķēde vispirms piesātina, jo tās magnētiskā pretestība ir mazāka. Tālāk palielinoties magnetizējošajam laukam, magnētiskā plūsma F tiek aizvērta caur trešo stieni - šuntu, kamēr reaktivitāte ķēde nedaudz palielinās, kas ierobežo maksimālo strāvu.

Salīdzinot ar konstrukciju ar rezistoru, aktīvie zudumi šeit ir mazāki, lai gan serdes konstrukcija izrādās nedaudz sarežģītāka.

Pielietojumi ar pīķa transformatoriem

Kā jūs jau sapratāt, pīķa transformatori ir nepieciešami, lai iegūtu īsus sinusoidālā mainīgā sprieguma impulsus. Ar šo metodi iegūtajiem impulsiem ir raksturīgs īss pieauguma un krituma laiks, kas ļauj tos izmantot vadības elektrodu, piemēram, pusvadītāju tiristoru, vakuuma tiratronu u.c., barošanai.