Peak transformatorer — princip for drift, enhed, formål og anvendelse

Der er en speciel type elektrisk transformer kaldet en peak transformer. En transformer af denne type konverterer den sinusformede spænding påført dens primære vikling til impulser med forskellig polaritet og samme frekvens som den primære vikling. sinusformet spænding… Sinusbølgen føres her til primærviklingen, og impulserne fjernes fra peaktransformatorens sekundære vikling.

Spidstransformatorer bruges i nogle tilfælde til at styre gasudledningsenheder såsom thyratroner og kviksølvensrettere, samt til at styre halvledertyristorer og til nogle andre specielle formål.

Princippet for drift af spidstransformatoren

Driften af ​​spidstransformatoren er baseret på fænomenet magnetisk mætning af det ferromagnetiske materiale i dens kerne. Konklusionen er, at værdien af ​​den magnetiske induktion B i den magnetiserede ferromagnetiske kerne af transformeren ikke-lineært afhænger af styrken af ​​magnetiseringsfeltet H af den givne ferromagnet.

Ved lave værdier af magnetiseringsfeltet H - stiger induktionen B i kernen først hurtigt og næsten lineært, men jo større magnetiseringsfeltet H er, jo langsommere fortsætter induktionen B i kernen med at vokse.

Og til sidst, med et tilstrækkeligt stærkt magnetiseringsfelt, holder induktionen B praktisk talt op med at stige, selvom magnetiseringsfeltets intensitet H fortsætter med at stige. Denne ikke-lineære afhængighed af B af H er karakteriseret ved den såkaldte hysteresekredsløb.

Det er kendt, at den magnetiske flux F, hvis ændring forårsager induktionen af ​​EMF i transformatorens sekundære vikling, er lig med produktet af induktionen B i kernen af ​​denne vikling med tværsnitsarealet S af snoede kerne.

Så i overensstemmelse med Faradays lov om elektromagnetisk induktion viser EMF E2 i transformatorens sekundære vikling sig at være proportional med ændringshastigheden af ​​den magnetiske flux F, der trænger ind i sekundærviklingen, og antallet af vindinger w i den.

I betragtning af begge de ovennævnte faktorer kan det let forstås, at med tilstrækkelig amplitude til at mætte ferromagneten i de tidsintervaller, der svarer til spidserne af sinusoiden af ​​spændingen, der påføres den primære vikling af spidstransformatoren, er den magnetiske flux Φ i den kerne i disse øjeblikke vil praktisk talt ikke ændre sig.

Men kun i nærheden af ​​overgangsmomenterne af sinusoiden af ​​magnetiseringsfeltet H gennem nul, vil den magnetiske flux F i kernen ændre sig og ret skarpt og hurtigt (se figuren ovenfor).Og jo smallere hysteresesløjfen af ​​transformatorkernen er, jo større er dens magnetiske permeabilitet, og jo højere frekvensen af ​​spændingen, der påføres transformatorens primære vikling, jo større er ændringshastigheden af ​​den magnetiske flux i disse øjeblikke.

I overensstemmelse hermed, nær overgangsmomenterne af magnetfeltet i kernen H gennem nul, givet at hastigheden af ​​disse overgange er høj, vil der dannes korte klokkeformede impulser med vekslende polaritet på transformatorens sekundære vikling, da retningen af ændring af den magnetiske flux F, der initierer disse impulser, skifter også.

Peak transformer enhed

Spidstransformatorer kan laves med en magnetisk shunt eller med en ekstra modstand i primærviklingens forsyningskredsløb.

Løsningen med en modstand i det primære kredsløb er ikke meget anderledes fra en klassisk transformer... Kun her er spidsstrømmen i primærviklingen (forbrugt i intervallerne, når kernen går i mætning) begrænset af en modstand. Ved udformningen af ​​en sådan peaking transformer styres de af kravet om at give dyb mætning af kernen ved toppen af ​​halvbølgerne af sinusbølgen.

For at gøre dette skal du vælge de passende parametre for forsyningsspændingen, værdien af ​​modstanden, tværsnittet af det magnetiske kredsløb og antallet af omdrejninger i transformatorens primære vikling. For at gøre pulserne så korte som muligt, anvendes et magnetisk blødt materiale med karakteristisk høj magnetisk permeabilitet, for eksempel permaloid, til fremstilling af det magnetiske kredsløb.

Amplituden af ​​de modtagne impulser vil direkte afhænge af antallet af omdrejninger i sekundærviklingen af ​​den færdige transformer. Tilstedeværelsen af ​​en modstand forårsager selvfølgelig betydelige tab af aktiv effekt i et sådant design, men det forenkler i høj grad kernens design.

En spidsstrømbegrænsende magnetisk shunttransformator er lavet på et tre-trins magnetisk kredsløb, hvor den tredje stang er adskilt fra de to første stænger af en luftspalte, og den første og anden stang er lukket til hinanden og bærer den primære og sekundære viklinger.

Når magnetiseringsfeltet H øges, mættes det lukkede magnetiske kredsløb først, fordi dets magnetiske modstand er mindre. Med en yderligere forøgelse af magnetiseringsfeltet lukkes den magnetiske flux F gennem den tredje stang - shunten, mens reaktivitet kredsløbet øges lidt, hvilket begrænser spidsstrømmen.

Sammenlignet med et design, der involverer en modstand, er de aktive tab lavere her, selvom kernekonstruktionen viser sig at være en smule mere kompliceret.

Anvendelser med spidstransformatorer

Som du allerede har forstået, er spidstransformatorer nødvendige for at opnå korte pulser af sinusformet vekselspænding. Impulserne opnået ved denne metode er karakteriseret ved en kort stige- og faldtid, hvilket gør det muligt at bruge dem til at styre elektroder, for eksempel halvledertyristorer, vakuumtyratroner osv.