Как работают импульсные блоки питания: 7 правил

Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

Правило № 1 из всех ИБП: чем выше рабочая частота, тем лучше. Преобразование электричества осуществляется не на промышленные 50 герц, а на более высокие сигналы в диапазоне 1 ÷ 100 кГц.

За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогают понять его структурную схему.

Я показываю его составные части прямоугольниками, звенья стрелками и форму выходного сигнала от каждого блока: мнемоническая цифра преобразованного напряжения (темно-синий сверху).

Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. В то же время он отделяет от себя все посторонние помехи.

Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Преобразует результирующую гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы фактического значения.

Следующим шагом будет запуск инвертора. Из постоянного стабилизированного сигнала он формирует высокочастотные колебания, которые уже не синусоидальные, а почти строго прямоугольные.

Электричество, преобразованное в аналогичную форму, подается на высокочастотный силовой трансформатор, который, как и обычный аналог, преобразует его в более низкое напряжение с более высоким током.

После силового трансформатора настала очередь выходного выпрямителя.

Последнее звено — выходной фильтр сглаживания. После этого на блок управления бытового прибора подается стабилизированное постоянное напряжение.

Качество импульсного блока поддерживается за счет создания обратной связи в рабочем состоянии, реализованной в блоке управления инвертора. Компенсирует все падения и скачки напряжения, вызванные колебаниями входного значения или переключением нагрузок.

Сетевой выпрямитель включает предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, серию катушек индуктивности и конденсаторы статической развязки.

Резервуар для хранения снижает пульсации.

Инверторный генератор на базе транзисторов с переключателем мощности
в комплекте с импульсным трансформатором подает напряжение на выход
выпрямитель с диодами, конденсаторами и индуктивностями.

Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую изоляцию электрических сигналов.

Давайте подробнее рассмотрим все эти части.

Монтаж, подключение, опасные факторы

При разрыве изоляции обмотки существует вероятность поражения электрическим током, но риск предотвращается путем заземления вывода (обозначенного на корпусе) вторичной обмотки.

На выводах вторичной катушки I1 и I2 токи полярные, они обязательно постоянно подключены к нагрузке. Энергия, протекающая через первичный контур со значительным потенциалом (S = UI). В другом случае происходит преобразование, и когда оно прерывается, там падает напряжение. Потенциал открытых концов во время прохождения энергии высок, что представляет значительную опасность.

По причинам, описанным выше, все вторичные цепи ТТ собраны особенно аккуратно и надежно; на них всегда устанавливаются шунтирующие КЗ, а на выведенных из строя сердечниках.

Как подключается ТТ

Существует несколько схем изделий защитного типа. Рассмотрите возможность подключения ТТ для трехфазного напряжения.

Полная звезда:

• наиболее распространенная защита от короткого замыкания одно- и многофазных систем;
• три ТТ подключены к звезде.

Если ток ниже уставки на реле КА1-КА3, то это нормальная ситуация, защита не срабатывает. Ток на K0 — это сумма всех трех фаз. При увеличении значений в одном из них ток в ТТ также увеличивается. Реле сработает при коротком замыкании и при превышении нагрузки.

Неполная звезда:

• защита от цепных КЗ для создания цепей с заземленной нейтралью;
• для маломощных приемников с другими вариантами защиты.

Дельта и звезда — для дифференциальной защиты.

Используется цепь без замыкания на землю, но редко по той же причине. Для защиты от короткого замыкания между фазами и перенапряжения в одной из них.

TTI подключаются через простое последовательное соединение первичных шлейфов продукта.

Монтаж

Монтаж трансформаторов тока:

1. Капитальный ремонт прибора, проверка изоляции (должно быть больше 1 кОм на 1 В).
2. Выключите EI.
3. Убедитесь, что питание отключено, закрепите заземление.
4. Разметка, установка крепежа. Запрещается размещать трансформатор близко к ЭУ (минимальное расстояние — 10 см).
5. Выставлена ​​посуда, заборы.
6. Первичные витки соединены последовательно, но с нагрузкой на вторичную. Если нет возможности подключить счетчик, его контакты замыкаются, чтобы на него не было больших мощностей, которые могут его повредить.

ТТ не допускает работы без нагрузки, его режим близок к короткому замыканию: при подключении прибора к измеряемому току вторичные витки замыкаются. В противном случае произойдет перегрев, который повредит изоляцию. Перед отключением счетчиков сначала закорачивают катушки. Некоторые модели имеют клеммные группы, для этого перемычки.

Расчет

Расчет трансформатора тока можно произвести с помощью онлайн-калькуляторов, подобранных по номиналу (например, на 10 кВ). Но это слишком упрощенные инструменты. Расчеты и параметры для выбора — тема чрезвычайно обширная, поэтому мы опишем основы.

Крайне важна точность, поэтому потребуются точные расчеты специалистов. Нужно знать множество специфических нюансов, например:

• при разных схемах подключения, типах коротких замыканий существуют разные формулы определения сопротивления;
• проверить первичный ток на термическое и электродинамическое сопротивление;
• есть нюансы по ТТ, по релейной защите и в целях учета, замеров.

Правила, как выбрать трансформатор тока в общих чертах:

• номинальное рабочее напряжение ТТ должно превышать или сравниваться с номиналом ES (стандартные значения: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330 , 750 кВ). Если обслуживаемое оборудование имеет напряжение 10 кВ, изделие должно быть рассчитано на этот показатель;
• первичный ток ТТ больше номинального тока блока управления, но с учетом перегрузочной способности;
• тТ оценивается на основе номинальной мощности вторичной нагрузки, которая должна превышать расчетное значение. (Snom> = Snagr);
• оценить размеры и положение для установки, номинальные нагрузки (есть таблица), среднее время наработки на отказ, срок полезного использования, класс точности.

Проверка после расчета

Правила:

• после расчета TT проверьте максимальную и минимальную нагрузку на значения проходящих через нее нагрузок;
• согласно п. 1.5. 17 ПУЭ при максимальном токе нагрузки, подключаемой во вторичной обмотке — не менее 40% от номинала счетчика, при мин. — не менее 5 %;
• максимальная нагрузка должна составлять 40% и мин. — от 5%, и в любом случае не должно превышать 100%, за исключением случаев перегрузки трансформатора;
• если расчетные значения представляют собой макс. / мин нагрузки соответственно ниже 40% и 5%, тогда необходимо выбрать продукт с более низким рейтингом, а если это невозможно сделать в соответствии с параметрами максимальной нагрузки, необходимо предусмотреть установку двух счетчиков — на максимальную и минимальную нагрузку.

Область применения

Задача импульсного трансформатора — защитить электрическое устройство от короткого замыкания, чрезмерного повышения значения напряжения и нагрева корпуса. Стабильность источников питания обеспечивают импульсные трансформаторы. Подобные схемы используются в триодных, магнетронных генераторах. Генератор импульсов применяется при работе инвертора, газового лазера. Эти устройства устанавливаются в схемах как дифференцирующий трансформатор.

Электронное оборудование основано на трансформаторной емкости импульсных преобразователей. При использовании импульсного блока питания организована работа цветного телевизора, обычного компьютерного монитора и т.д. Помимо обеспечения потребителя током необходимой мощности и частоты, трансформатор стабилизирует значение напряжения в процессе работы оборудования.

Видео: Как работает импульсный трансформатор?

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило № 2: Для высококачественного ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр сигналов ввода / вывода.

Важно понимать, что высокочастотные импульсы играют двоякую роль:

1. ч / ч помехи могут исходить от домашней сети к источнику питания;
2. высокочастотные импульсы тока генерируются встроенным преобразователем и отправляются от него в бытовую проводку.

Причины появления помех в домашней сети:

• апериодические составляющие переходных процессов, возникающие при переключении мощных нагрузок;
• работа близлежащих устройств с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых двигателей, силовых трансформаторов;
• последствия подавленных импульсов молнии и других факторов, в том числе наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу электронного оборудования, мобильных устройств и цифровых устройств. Они должны быть подавлены и заблокированы в конструкции импульсного источника питания.

В основе фильтра лежит индуктивность, состоящая из двух обмоток на сердечнике.

Дроссели могут быть разных размеров, намотаны толстой или тонкой проволокой на большие или маленькие сердечники.

Новичку достаточно запомнить одно простое правило: лучше всего работает фильтр с большой индуктивностью магнитопровода, большим количеством витков и сечением провода. (Принцип: чем больше, тем лучше.)

Катушка индуктивности имеет индуктивное сопротивление, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, проходящий через фазный или нулевой провод. При этом особого влияния на ток домашней сети он не оказывает.

Работа пускателя эффективно обеспечивается емкостными резисторами.

Конденсаторы выбраны для короткого замыкания шумовых сигналов, ослабленных катушкой индуктивности V / H, направляя их к потенциалу земли.

Конденсаторы Y устанавливаются между потенциалами земли с нулем и фазой. Их конструктивная особенность заключается в том, что при пробое они не могут создать внутреннее короткое замыкание и подать на корпус устройства 220 вольт.

Между фазной и нулевой цепями ставятся конденсаторы, выдерживающие 400 вольт, а точнее — 630 вольт, обычно в виде параллелепипеда.

Однако следует понимать, что ИБП в преобразователе напряжения сами корректируют сигнал и практически не мешают помехам. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых устройств со стабилизацией выходного сигнала.

При использовании импульсного источника питания важно предотвратить излучение высокочастотного шума в домашнюю сеть. Эта возможность реализована другим решением.

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда находятся по пути интерференционного движения за стартером.

Третий контур фильтра высокого давления считается универсальным. Он объединил элементы первых двух. Конденсаторы типа Y просто работают с обеих сторон каждой индуктивности.

В более дорогих и надежных устройствах используется сложный фильтр с дополнительно подключенными катушками индуктивности и конденсаторами.

Помните, что ферритовый фильтр, состоящий из двух разделенных полуцилиндров или состоящий из моноблочной конструкции, может быть установлен на кабеле, выходящем из ИБП, и подключен к электронному устройству.

Пример его использования — импульсный блок питания для ноутбуков. Это четвертое применение фильтра.

Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция

Правило № 3: после выхода из фильтра напряжение поступает на схему выпрямителя, которая в базовом исполнении состоит из диодного моста и электролитического конденсатора.

В процессе электрического преобразования форма синусоиды, состоящей из полуволн противоположного знака, сначала изменяется на сигнал положительного направления после сборки диода, затем эти пульсации ослабляются до почти постоянного значения амплитуды 311 вольт.

Такой выпрямитель сетевого напряжения встроен в работу всех источников питания.

Восстановление прибора

Вполне возможна самостоятельная замена и ремонт ТДКС. После выявления неисправности можно восстановить работу системы. Рассматривая, как подключить сетевой трансформатор к телевизору, необходимо изучить порядок возобновления его работы. В случае полной замены трансформаторного устройства необходимо будет выбрать новое оборудование с соответствующей системой выводов. Только в этом случае техника будет работать правильно.

Если оборудование не работает из-за поломки, значит в корпусе появилась трещина. Вы можете найти его на экзамене. Трещину нужно будет очистить, обезжирить и залить эпоксидным клеем. В этом случае слой смолы должен быть не менее 2 мм. Это позволит избежать поломок в будущем.

Ремонт ТДКС при обрыве цепи проблематичен. Вам нужно будет перемотать катушку. Это трудоемкий процесс, требующий от мастера высокой концентрации на протяжении всей процедуры. Возможна замена обмотки, но для этого нужен некоторый опыт.

Если обмотка накала обрывается, линия формируется из другой точки. В этом случае используется изолированный провод. Кабель наматывается на жилу. Напряжение устанавливается через резистор.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Правило № 4: Выпрямленный сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции на переключателе мощности под управлением контроллера ШИМ.

Выключатель мощности осуществляется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективного преобразования высокочастотных импульсов до 100 килогерц конструкция магнитопровода изготавливается из альсифера или ферритов.

Сигнальные импульсы в несколько десятков килогерц поступают на обмотку трансформатора от цепей управления через высокочастотный транзистор.

Импульсы тока прямоугольной формы применяются с течением времени, чередующиеся с паузами, обозначенными единицей (1) и нулем (0).

Длительность импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. Наоборот.

Контроллер ШИМ контролирует значение нагрузки, подключенной к выходу импульсного источника питания. Своим значением он генерирует импульсы, которые на короткое время открывают силовой транзистор.

Если мощность, подключенная к ИБП, начинает увеличиваться, схема управления увеличивает длительность управляющих импульсов, а когда она уменьшается, она уменьшается.

Благодаря работе данной конструкции напряжение на выходе агрегата стабилизируется в строго определенном диапазоне.

Импульсный трансформатор: принцип работы одного импульса в 2 такта

Правило № 5: Импульсный трансформатор для источника питания передает каждый импульс ШИМ через два преобразования электромагнитной энергии.

При преобразовании электрической энергии в магнитную энергию и обратно в электрическую энергию пониженного напряжения обеспечивается гальваническое разделение первичных входных цепей от вторичной выходной цепи.

Каждый импульс тока ШИМ, приходящий на кратковременное размыкание силового транзистора, протекает через замкнутую цепь первичной обмотки трансформатора.

Его энергия расходуется:

1. сначала о намагничивании сердечника магнитопровода;
2. затем на его размагничивание протеканием тока через вторичную обмотку и дополнительную зарядку конденсатора.

Согласно этому принципу каждый ШИМ-импульс от первичной сети перезаряжает накопительный конденсатор.

Генераторы ИБП могут работать с простой одноходовой или более сложной двухтактной конструкцией.

Однотактная схема импульсного блока питания: состав и принцип работы

На стороне 220 В расположены: предохранитель, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, биполярный транзистор, колебательный контур и коллекторный токовый контур, а также обмотка импульсного трансформатора.

Несимметричная схема импульсного источника питания создается для передачи мощности 10 ÷ 50 Вт, не более. Из него делают зарядные устройства для мобильных телефонов, планшетов и других цифровых гаджетов.

В выходной цепи трансформатора используется выпрямительный диод D7. Его можно переключить вперед, как показано на изображении, или наоборот, что важно учитывать.

При прямом пуске импульсный трансформатор накапливает индуктивную энергию и передает ее выходной цепи на подключенную нагрузку с задержкой.

Если диод снова включен, преобразование энергии из первичной цепи во вторичную происходит во время закрытого состояния транзистора.

Несимметричная схема ИБП известна своей простотой конструкции, но большими амплитудами напряжения, приложенными к виткам первичной обмотки импульсного трансформатора.

Их защиту обеспечивают дополнительные цепи от
резисторы R2 ÷ R4 и конденсаторы C2, C3.

Двухтактная схема импульсного блока питания: 3 варианта исполнения

Повышенный КПД и меньшие потери мощности — неоспоримые преимущества этих ИБП перед однотактными моделями.

Если к нему еще подключить два диода и сглаживающий конденсатор, то на этом же трансформаторе получается биполярная схема.

Это распространено в усилителях мощности и работает по принципу обратного хода. В нем меньшие токи протекают через каждый конденсатор, обеспечивая больший ресурс конденсаторов во время работы.

Срок службы электролитических конденсаторов в ИБП можно продлить, заменив большую мощность на несколько композитных компонентов. Ток будет распространен на всех, что приведет к меньшему нагреву. И отвод тепла от каждого в отдельности лучше.

Схема прямоточного источника питания имеет в своей конструкции дроссель, выполняющий функцию накопителя энергии. Для этого два диода направляют входящие импульсы ШИМ на его вход с одинаковой полярностью.

Индуктивность этих устройств выполнена в больших размерах и устанавливается отдельно внутри платы ИБП. Завершите работу накопительного конденсатора.

Схема прямого толкания используется в мощных источниках питания, например, внутри компьютера.

В нем диоды Шоттки занимаются выпрямлением тока. Они используются по причине:

• снижение падения напряжения при прямом подключении;
• и улучшенная производительность при обработке высокочастотных импульсов.

3 схемы силовых каскадов двухтактных ИБП

В порядке сложности исполнения генераторы ведут себя согласно:

• полумост;
• напольное покрытие;
• или двухтактный принцип построения выходного каскада.

Полумостовая схема импульсного блока питания: обзор

Конденсаторы С1, С2 собраны последовательно с емкостным делителем. На него подается постоянное питающее напряжение и переходы коллектор-эмиттер транзисторов Т1, Т2.

Первичная обмотка трансформатора Тр2 подключена к средней точке емкостного делителя и транзисторов. Выходное напряжение генератора снимается с его вторичной обмотки, которое пропорционально входному сигналу TP1, который преобразуется в базы T1 и T2.

Полумостовой ИБП работает при нагрузках от нескольких ватт до киловатт. Его недостаток — возможность повреждения элементов при перегрузках, что требует применения сложных защит.

Мост импульсного источника питания: краткое объяснение

Вместо емкостного делителя предыдущей технологии здесь работают транзисторы Т3 и Т4. Они открываются попарно вместе с T1 и T2: (пара T1-T4), (пара T2-T3).

Напряжение на переходах эмиттер-коллектор в закрытых транзисторах не выше напряжения питания, а на обмотке w1 TP3 увеличивается до значения источника питания U. За счет этого увеличивается значение КПД.

Мостовую схему сложно настроить из-за сложности настройки цепей управления транзисторами Т1 ÷ Т4.

Двухтактная схема: важные особенности

Первичная обмотка вывода ТП2 имеет центральный вывод, на который подается положительный потенциал источника питания, а его минус — в середине вторичной обмотки Т1.

Во время прохождения полупериода колебаний срабатывает один из транзисторов Т1 или Т2 и соответствующая часть полуобмотки трансформатора.

здесь достигается максимальная эффективность, низкий уровень пульсаций и низкий уровень шума. Амплитудное значение импульсного напряжения на любой половине обмотки w1 TP2 достигает значения U пит.

ЭДС самоиндукции добавляется к напряжению перехода коллектор-эмиттер каждого транзистора и повышается до стока 2U. Следовательно, T1 и T2 должны быть выбраны на 600 ÷ 700 вольт.

Наиболее популярна двухтактная схема ключевой ступени. Используется в самых мощных преобразователях.

Импульсный трансформатор: принцип действия и функциональные особенности

Трансформатор — это довольно сложное техническое устройство, основная функция которого заключается в преобразовании определенных свойств и качеств электрической энергии, таких как напряжение или крутящий момент. Кроме того, современный трансформатор способен преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот.

Среди огромного разнообразия используемых в настоящее время устройств следует особо выделить их импульсные версии.

Импульсный трансформатор широко применяется в системах связи, телевизорах, устройствах автоматики, для изменения ширины импульсов и их полярности. Главное условие правильной работы такого типа устройств — искажение передаваемого с его помощью сигнала должно быть минимальным.

В своей деятельности импульсный трансформатор основан на следующем принципе: пока на его вход поступают прямоугольные импульсы определенного напряжения, в первичной обмотке постепенно появляется электрический ток, сила которого постепенно начинает увеличиваться. Это, в свою очередь, приведет к изменению магнитного поля и появлению электродвижущей силы во вторичной обмотке. В этом случае искажения сигнала практически не происходит, а возможные потери тока настолько малы, что ими можно пренебречь.

Что касается отрицательной части импульса, появление которой неизбежно при достижении импульсным трансформатором своей проектной мощности, то ее влияние можно минимизировать, установив простой диод во вторичной обмотке. Так что и здесь импульс будет максимально приближен к прямоугольнику.

Импульсный трансформатор отличается от других типов этой технической системы тем, что работает исключительно в ненасыщенном режиме. Его магнитопровод состоит из специального сплава, который обязательно обладает значительной емкостью магнитного поля.

Помимо импульсных трансформаторов в современной энергетике и электронной промышленности используются следующие основные типы трансформаторов:

1. Работа любого современного радиоустройства невозможна без силовых трансформаторов. Их деятельность разнообразна: с одной стороны, они необходимы для того, чтобы приемники могли питаться от обычной сети переменного тока, а с другой — для увеличения или уменьшения напряжения определенной частоты в усилителях. С этой функцией связана важная конструктивная особенность силовых трансформаторов — здесь вместо стальных сердечников используются вставки из магнетита или карбонильного железа.
2. Другой тип устройств, используемых в основном в современных системах слежения и бортовых компьютерах, — это вращающийся трансформатор. Принцип его действия заключается в том, что угол поворота рамы преобразуется в напряжение электрического тока. Трансформатор с внешним вращением — это небольшая электрическая машина, которая полностью работает от сети переменного тока. Также, в зависимости от того, где используются эти трансформаторы, они могут быть биполярными или многополюсными.
3. В зависимости от тока, протекающего в первичной обмотке, различают трансформаторы постоянного и переменного тока. Основным типом первого типа является автотрансформатор, который состоит исключительно из катушки, которая напрямую подключена к электрической цепи. Этот тип устройства предназначен исключительно для понижения напряжения и только для очень малых токов. Трансформатор постоянного тока — более сложное устройство, состоящее из динамо-машины и двигателя. В этом случае первичный ток генерируется двигателем, а вторичный ток генерируется динамо-машиной, приводимой в действие тем же электродвигателем. Часто возникает ситуация, когда трансформатор постоянного тока представляет собой двигатель и динамо-машину, соединенные единой металлической рамой. Это сделано для экономии материала и повышения качества устройства.

Выходной выпрямитель: самое популярное устройство

Правило № 6: сигнал с выхода ИБП выпрямляется и сглаживается.

Самая простая схема выпрямителя, состоящая из диода и накопительного конденсатора.

Его можно доработать, подключив дополнительные конденсаторы, катушки индуктивности, фильтрующие элементы.

Технические параметры

Очень важной особенностью трансформатора тока является класс точности. Этот параметр характеризует погрешность измерения, то есть показывает, насколько номинальный (идеальный) коэффициент трансформации отличается от реального.

См. Также: Величина индукционного тока, генерируемого в катушке, зависит от скорости движения магнита в катушке

Коэффициент трансформации

Поскольку в реальном коэффициенте трансформации есть составляющая в фазе и одна в квадратуре, значения коэффициента всегда отличаются от номинального. При измерении необходимо учитывать разницу (погрешность). На результаты измерений также влияют угловые ошибки.

Все трансформаторы тока имеют отрицательную погрешность, поскольку всегда имеют потери из-за намагничивания и нагрева токовых катушек. Для устранения отрицательного знака ошибки, сдвига параметров преобразования в положительную сторону применяется коррекция сдвига. Поэтому обычная формула для расчетов не работает в правильных устройствах. Поэтому производители эмпирически определяют коэффициенты трансформации в таких устройствах и указывают их в паспорте.

Класс точности

Ошибки тока искажают точность измерения электрического тока. Поэтому к измерительным трансформаторам предъявляются высокие требования к классу точности:

• 0,1;
• 0,5;

<li>1; <li>3;

• 10П.

Трансформатор может соответствовать заявленному классу точности только в том случае, если максимальное сопротивление нагрузки не превышает номинальное, а ток в первичной цепи не превышает 0,05 — 1,2 номинального тока трансформатора.

Последовательность действия и характеристики

Независимо от конструкции к первичной обмотке течет постоянный ток. В этом случае для питания полевого транзистора необходимо создать прямоугольную волну с амплитудой от 0 В до + 12 В, а трансформатору потребуется первичная форма волны, которая имеет значение, близкое к нулю.

Магнитный поток в сердечнике не разряжается, поэтому где-то вдоль линии происходит насыщение. Следовательно, остаточный магнитный поток, оставшийся от цикла переключения, создается следующим циклом: высокочастотный трансформатор считается «насыщенным».

Параметры тока и напряжения на первичной обмотке трансформатора изменяются с помощью униполярного истокового повторителя, а рабочий диапазон достигает 12 В. При малой нагрузке такие же колебания воспроизводятся во вторичной обмотке. Однако есть и отличия. Первичный ток течет только в одном направлении. При высоких напряжениях он увеличивается с одной скоростью, а при низких — с другой.

Важно! Когда выходной сигнал становится низким, ток гаснет намного быстрее, что искажает его форму. Поэтому управление трансформатором применяется с использованием биполярного сигнала, когда ток течет симметрично в обоих направлениях.

К рабочим параметрам устройств относятся:

• Импульсный — гарантирует, что индуктивность остается в указанном диапазоне и избегает насыщения.
• Функциональность режима переключения, содержащая три катушки индуктивности и один переключающий трансформатор.
• Метод обратной связи основан на выходном напряжении, которое является функцией удержания тока в трансформаторе (противоположная версия с контролем тока встречается реже).
• Рабочее напряжение на инверторе 1000 В, при низком входном напряжении.
• Тип утеплителя. Рассчитано на полное напряжение в диапазоне 15… 200 В.

Основные области применения: системы возобновляемой энергии, гибридные автомобили, промышленные приводы и устройства для управления распределением энергии.

Расшифровка основных параметров

Разнообразие конструкции и широкий диапазон параметров трансформаторов привели к необходимости их маркировки по специальному стандарту. Без технического описания характеристики устройства можно определить по информации, напечатанной на его поверхности и выраженной в буквенно-цифровом коде.

Маркировка силового трансформатора содержит 4 блока.

Вы можете скачать и посмотреть ГОСТ 15150 здесь (открыть в новой публикации в формате PDF): Просмотреть файл

Расшифруем первые три блока:

Расшифровка маркировки: 1,2,3 блока

1. За автотрансформаторами стоит первая буква «А». При его отсутствии буквы «Т» и «О» соответствуют трехфазным и однофазным трансформаторам.
2. Наличие буквы «П» дополнительно сообщает об устройствах с разделенной обмоткой.
3. Третья буква означает охлаждение, буква «М» присвоена системе естественного охлаждения масла. Естественное воздушное охлаждение обозначается буквой «С», масляное охлаждение с принудительным воздушным охлаждением обозначается буквой «D», с принудительной циркуляцией масла — «С». Комбинация «DC» указывает на наличие принудительной циркуляции масла с одновременным вдуванием воздуха.
4. Трехобмоточные преобразователи маркируются буквой «Т.

Последний знак характеризует характеристики трансформатора:

• «N» — устройство РПН (регулирование напряжения под нагрузкой);
• вакуум — переключение без возбуждения;
• «Г» — молниезащитный.

Проверка резистора мультиметром

Опасное развлечение: простой для повторения генератор высокого напряжения

Добрый день, дорогой Хабровити. Этот пост будет немного необычным.

В ней я расскажу, как сделать довольно простой и мощный генератор высокого напряжения (280000 вольт). Я взял за основу схему Генератора Маркса.

Особенность моей схемы в том, что я ее пересчитал на удобные и дешевые запчасти. Кроме того, саму схему легко повторить (у меня на сборку ушло 15 минут), не требует настройки и запускается с первого раза.

На мой взгляд, это намного проще, чем трансформатор Тесла или умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона.

Принцип работы

Конденсаторы начинают заряжаться сразу после включения. В моем случае до 35 киловольт. Как только напряжение достигает порога пробоя одного из разрядников, конденсаторы подключаются последовательно через разрядник, что приводит к удвоению напряжения на конденсаторах, подключенных к этому разряднику.

По этой причине остальные разрядники активируются почти мгновенно, и на конденсаторы добавляется напряжение. Я использовал 12 ступеней, поэтому напряжение нужно умножить на 12 (12 x 35 = 420). 420 киловольт разряжены почти на полметра. Но на практике с учетом всех потерь были получены водостоки длиной 28 см.

Потери произошли из-за коронного разряда.

О деталях:

Сама схема простая, состоит из конденсаторов, резисторов и разрядников. Также вам понадобится источник питания. Поскольку все детали под высоким напряжением, возникает вопрос, а где их взять? Теперь обо всем по порядку:

1 — резисторы

Нам нужны резисторы 100 кОм, 5 ватт, 50 000 вольт.

Я перепробовал много заводских резисторов, но ни один из них не выдержал такого напряжения: дуга пробила верх корпуса и ничего не вышло.

Тщательный поиск в Google дал неожиданный ответ: мастера, собравшие генератор Маркса на напряжение более 100 000 вольт, использовали сложные жидкие резисторы, генератор Маркса на жидких резисторах или использовали много каскадов. Я хотел что-то попроще и сделал резисторы из дерева.

Сломал на улице две ровные ветки мокрого дерева (сухой ток не проводит) и включил первую ветвь вместо группы резисторов справа от конденсаторов, вторую ветвь вместо группы резисторов слева конденсаторов. Оказалось, что это две ветви с множеством кабелей на равных расстояниях. Выводы делала, наматывая голую нить на ветки. Опыт показывает, что такие резисторы выдерживают десятки мегавольт (10000000 вольт)

2 — конденсаторы

Здесь все проще. Брал конденсаторы самые дешевые на радиорынке: К15-4, 470 пкф, 30 кВ (они экранированные). Они использовались в ламповых телевизорах, так что теперь их можно купить на разборку или попросить бесплатно. Они хорошо выдерживают напряжение 35 киловольт, ни один из них не пробил.

3 — источник питания

Сбор отдельной цепи для питания моего генератора Маркса просто не поднял его руки. Потому что на днях сосед подарил мне старый телевизор «Электрон ТС-451». На аноде кинескопа цветных телевизоров используется постоянное напряжение около 27000 вольт.

Отсоединил высоковольтный провод (присоску) от анода кинескопа и решил проверить, какую дугу вы получите от этого напряжения. Наигравшись с дугой, пришел к выводу, что схема телевизора достаточно устойчива, легко выдерживает перегрузки, а при коротком замыкании срабатывает защита и ничего не перегорает.

У ТВ схемы есть запас мощности, и мне удалось его разогнать с 27 до 35 киловольт. Для этого я повернул подстроечный резистор R2 в модуле питания телевизора так, чтобы мощность строчной развертки увеличилась со 125 до 150 вольт, что в свою очередь привело к увеличению анодного напряжения до 35 киловольт.

Когда вы пытаетесь увеличить напряжение дальше, транзистор КТ838А прорывается в крошечной развертке телевизора, поэтому нет необходимости перебарщивать.

Процесс сборки

С помощью медной проволоки прикрутил конденсаторы к веткам дерева. Между конденсаторами должно быть расстояние 37 мм, иначе могут возникнуть нежелательные электрические разряды. Согнул свободные концы провода так, чтобы между ними было 30 мм — это будут разгрузчики. Лучше один раз увидеть, чем сто раз послушать. Посмотрите видео, где я подробно показал процесс сборки и генератор:

Техника безопасности

следует соблюдать особую осторожность, так как схема работает при постоянном напряжении, и разряд даже конденсатора, скорее всего, будет фатальным. Когда вы включаете цепь, вы должны находиться на достаточном расстоянии, чтобы электричество разорвалось на 20 см или даже больше в воздухе.

После каждого отключения обязательно разрядить все конденсаторы (даже те, что на телевизоре) с помощью хорошо заземленного провода. Лучше всего убрать всю электронику из комнаты, где будут проводиться эксперименты. Разряды создают мощные электромагнитные импульсы.

Телефон, клавиатура и монитор, которые показаны в моем видео, вышли из строя и не подлежат ремонту! Даже в соседней комнате у меня газовый котел потух. Вам нужно защитить свой слух. Шум выхлопов похож на выстрел, потом в ушах звенит.

Классификации

Трансформаторы классифицируются по ряду параметров, таких как:

• Деловое свидание, встреча. Они используются: для изменения напряжения, измерения тока, защиты электрических цепей, в качестве лабораторных и промежуточных устройств.
• Способ установки. В зависимости от положения и мобильности трансформатор может быть: стационарный, переносной, внутренний, внешний, опорный, сборный.
• Количество ступеней. Устройства делятся на одноступенчатые и каскадные.
• Номинальное напряжение. Бывают низкое и высокое напряжение.
• Изоляция обмоток. Чаще всего используется масло-бумага, сухая, составная.

Кроме того, преобразовательные устройства бывают разных типов, каждое из которых имеет свою систему классификации.

Силовой

Чаще всего используется силовой трансформатор. Устройства с прямым преобразованием переменного напряжения, рассчитанные на большую мощность, востребованы в различных отраслях электроэнергетики. Применяются на линиях электропередачи напряжением 35–1150 кВ, в городских электрических сетях напряжением 6 и 10 кВ, для питания конечных потребителей напряжением 220 / 380В. С помощью устройств подаются питание на всевозможные электроустановки и устройства в диапазоне от долей до сотен тысяч вольт.

Силовой трансформатор

Измерительные

Трансформаторы тока (ТТ) снижают ток до требуемых значений. Схема их работы отличается последовательным включением первичной обмотки и нагрузки. При этом вторичная обмотка, находящаяся в состоянии, близком к короткому замыканию, используется для подключения измерительных приборов, исполнительных устройств и индикаторов. С помощью ТА осуществляется гальваническая развязка, что позволяет отбрасывать шунты при измерениях.

ТТ высокого напряжения (слева) и ТТ низкого напряжения (справа)

С помощью трансформаторов напряжения (ТН) так же, как ТТ только напряжения. Помимо преобразования входных параметров, электрооборудование и его отдельные элементы защищены от высокого напряжения.

Телевизор высокого напряжения (слева) и телевизор низкого напряжения (справа)

Импульсный

Если необходимо преобразовать сигналы импульсного характера, то используются импульсные трансформаторы (ИТ). Изменяя амплитуду и полярность импульсов, устройства сохраняют их длительность и практически не меняют форму.

Автотрансформатор

В автотрансформаторах обмотки образуют цепь и взаимодействуют посредством электромагнитной и электрической связи. В отличие от преобразователей других типов, устройства могут содержать только 3 выхода, что позволяет работать с разными напряжениями. Устройства отличаются высоким КПД, что особенно актуально при небольшой разнице входного и выходного напряжения.

Однофазный (слева) и трехфазный (справа)

Без гальванической развязки представители этого типа увеличивают риск поражения нагрузкой высоким напряжением. Надежное заземление и низкий коэффициент трансформации — обязательные условия для работы устройств. Недостаток компенсируется меньшим расходом материалов при изготовлении, компактностью и массой, стоимостью.

Разделительный

Для развязывающих трансформаторов взаимодействие между обмотками исключено. Устройства повышают безопасность электрооборудования с поврежденной изоляцией.

Изолирующий трансформатор

Согласующий

Согласующие трансформаторы используются для выравнивания сопротивлений между ступенями электронных схем. Сохраняя форму волны, они действуют как гальваническая развязка.

Пик-трансформатор

С помощью пикового трансформатора синусоидальное напряжение преобразуется в импульсное. В этом случае импульсы меняют полярность с каждым полупериодом.

Сдвоенный дроссель

Особенностью двойного пускателя является идентичность обмоток. Взаимная индукция катушек делает его более эффективным, чем стандартные дроссели. Устройства используются в качестве входных фильтров в источниках питания, аудио и цифровой технике.

Двойной стартер

Сварочный

Помимо вышеперечисленного, существует понятие сварочных трансформаторов. Специализированные устройства для сварочных работ снижают напряжение домашней сети за счет увеличения силы тока, измеряемой тысячами ампер. Последнее регулируется путем разделения обмоток на сектора, что отражается на индуктивном сопротивлении.

Сварочный трансформатор