![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Трансформатор.
При передачі як електричної енергії так і електричних сигналів часто виникає необхідність у пристроях з широкою смугою пропускання, окрім Які обмеження накладає на систему зв’язаних контурів вимога отримання значного к.к.д? Очевидно, що із зростанням внесеного активного опору зростатиме і коефіцієнт корисної дії (див.(5.71)). Оскільки
то при інших рівних умовах
Розглянемо більш детально трансформатора без феромагнітного осердя. Такі трансформатори широко засосовуються у радіоелектронних пристроях (приймачах, передавачах тощо). Замінимо трансформатор пасивним чотириполюсником і знайдемо його А-параметри при умові, що
Проте в них:
Звідки -
Трансформатор для якого
Відношення кількості витків При знайдених значеннях А-параметрів ідеального трансформатора (5.75) визначимо частотні характеристики. Знайдемо вхідний опір ідеального трансформатора навантаженого на
Ми отримали важливий результат: вхідний опір трансформатора можна змінювати не торкаючись опору навантаження, змінюючи лише коефіцієнт трансформації. Значимість отриманої властивості трансформатора стає зрозумілою, якщо згадати, що в умову виділення максимальної потужності на чисто активному навантаженні ( Не менш важливою властивістю трансформатора є можливість змінювати струм та напругу у вторинній обмотці у порівнянні з їх значенням у первинному контурі. Це легко продемонструвати на прикладі ідеального трансформатора, якщо розглянути коефіцієнти передачі за напругою та струмом (див.формули (4.17) та (4.14)) навантаженого чотириполюсника А-параметри якого задані (5.75):
Отже у трансформаторі відбувається трансформація напруги та струму (у розумінні зміни їх амплітудних значень).
З ростом частоти починають проявлятися вплив міжвиткової ємності та втрати у феромагнітному осерді, які проявляються у вторинному контурі у вигляді додаткових конденсатора та активного опору. Поява додаткових елементів у вторинному контурі приводить до порушення умови При
При Таким чином, коефіцієнт передачі трансформатора за напругою характеризується значенням Здатність трансформатора підвищувати напругу широко застосовується у високовольтних лініях передачі електричної енергії на великі відстані. При цьому забезпечується передача значних потужностей при малому струмі, це дає можливість використовувати більш тонкі провода. Отже зменшуються витрати на спорудження ліній.
Для того, щоб реальний трансформатор по своїм параметрам наблизити до ідеального, вимушені збільшувати індуктивність котушок та зв’язок між ними, і відповідно і кількість витків. Це приводить до збільшення габаритних розмірів котушок, зростанню омічних втрат і послабленню зв’язку між котушками. Щоб уникнути вказаних недоліків, як уже зазначалося вище, котушки трансформатора розташовують на спільному феромагнітному осерді. Із-за наявності у трансформаторі осердя із феромагнітного матеріалу із значною магнітною проникністю
де Наявність стального осердя, що знаходиться у змінному магнітному полі приводить до появи у трансформаторі додаткових втрат. Ці втрати зумовлені: 1) перемагніченням осердя; 2) виділенням у ньому тепла струмами Фуко. Для зменшення втрат на перемегнічення осердя виготовляють із спеціальних сталей з малою площею петлі гістерезису. Щоб зменшити втрати зумовлені струмами Фуко, осердя роблять не суцільним, а таким, що складається із тонких пластин, ізольованих одна від однієї. Не менш важливою обставиною, що примушує розділяти осердя на тонкі пластини, є також розмагнічуюча дія струмів Фуко, яка є причиною зменшення індукції поля всередині матеріалу. Це приводить на високих частотах до неповного використання суцільного осердя. При значних частотах поділ суцільного осердя на пластини виявляється недостатнім, і вимушені застосовувати порошки залізі та його сплавів перемішаних із клейкою (зв’язуючою) ізолюючою речовиною. В таких осердях в значній мірі зменшуються втрати, проте зменшується і початкова магнітна проникність. Для виготовлення осердь трансформаторів невеликої потужнності широко використовують ферити - хімічні сполуки окислів заліза ( . Оскільки магнітні властивості феромагнітних матеріалів істотно залежать від напруженості магнітного поля, то трансформатори з феромагнітним осердям є нелінійними елементами електричних кіл. Проте більшість таких трансформаторів працюють у режимі коли нелінійність їх властивостей слабо впливає на співвідношення між струмами та напругами первинної та вторинної обмоток. Це дозволяє при аналізі трансформатора з осердям використовувати співвідношення для лінійного трансформатора з деякими поправками. Сутність цих поправок - необхідного брати до уваги існування потоку розсіювання та втрат у осерді. Незначна частина магнітного потоку, створеного струмом у первинній обмотці трансформатора замикається не через осердя, а через повітря. Цей потік називається потоком розсіювання, точно так існує і потік розсіювання вторинної котушки (див.рис.5.20). Щоб урахувати потоки розсіювання індуктивність кожної з котушок умовно розбивається на дві індуктивності, одна із яких (індуктивність зв’язку -
На рис.5.21
Перерахуємо параметри вторинної обмотки трансформатора до первинної. Для цього знайдемо вхідний опір кола, що знаходиться праворуч штрихової лінії. Вхідний опір можна знайти як вхідний опір чотириполюсника у якого відомі А-параметри та опір навантаження ![]()
тут: Після елементарних перетворень формула для вхідного опору (5.76) набуває форми:
де:
На основі рівняння (5.77) синтезуємо коло, схема якого показана на рис.5.22. Схема трансформатора показана на рис.5.22 називається еквівалентною схемою реального трансформатора з приведеними параметрами вторинної обмотки до первинної. В цій схемі відсутній магнітний зв’язок між обмотками.
|