Закрыть

Дроссель схема: схема подключения, принцип работы, замена,

Содержание

схема подключения, принцип работы, замена,

Дроссель (балласт) является обязательным атрибутом практически любого люминесцентного светильника. В этой статье мы рассмотрим, что это за прибор, как он работает и для чего вообще нужен дроссель в люминесцентных лампах.

Для чего нужна пускорегулирующая аппаратура

Прежде чем мы начнем разговор о дросселе, разберемся, что такое пускорегулирующая аппаратура и для чего она нужна. Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понять, как работает люминесцентная лампа (ЛДС). Взглянем на ее схематическое изображение.

Схема, поясняющая устройство ЛДС

Перед нами стеклянная колба в виде трубки, в концы которой впаяны две спирали из вольфрама – анод и катод. Сама трубка заполнена инертным газом с небольшим добавлением ртути. Если на анод и катод подать рабочее напряжение, то лампа не засветится – слишком велико сопротивление инертного газа, и тока между электродами не будет.

Для того чтобы прибор запустить, необходимо разогреть спирали. Как только они разогреются, начнется термоэлектронная эмиссия, такая же, как в обычной электронной вакуумной лампе для радиоприемников. Между электродами начнет течь ток, а пары ртути станут излучать ультрафиолет. Попадая на люминофор, ультрафиолет заставляет его ярко светиться. Само же УФ излучение практически полностью поглощается стеклом и люминофором.

Пуск ДЛС обеспечивает специальный прибор – стартер, который кратковременно подает на спирали напряжение (о схеме его включения поговорим позже). Он является пусковой частью пускорегулирующей аппаратуры.

Стартеры для запуска ДЛС

Заставить лампу работать (как говорят, «запустить») можно и другим способом, кратковременно подав на электроды повышенное напряжение.  Именно так и работают электронные пускорегулирующие аппараты, о которых поговорим позже.

Но после пуска ЛДС начинаются новые проблемы: тлеющий разряд в колбе переходит в дуговой и мгновенно приводит к короткому замыканию. Чтобы этого не произошло, ток через лампу во время ее работы необходимо ограничивать. Эту роль исполняет еще один прибор – электромагнитный балласт. Он является регулирующей частью пускорегулирующей аппаратуры.

ЭмПРА для ЛДС мощностью 36 Вт

Таким образом, без стартера лампа не запустится, без балласта – сгорит. Комплекс этих двух устройств и называют пускорегулирующим. Теперь, я думаю, тебе понятно, для чего пускорегулирующая аппаратура нужна, и что без нее никак не обойтись.

Важно! Мощность дросселя должна соответствовать мощности лампы. В противном случае лампа либо тут же погаснет, либо не запустится вовсе, либо сгорит.

к содержанию ↑

Схема подключения люминесцентной лампы

Теперь пора узнать, как подключить ЛДС к дросселю и стартеру.

Схема подключения одной люминесцентной лампы

Как это работает? При подаче на светильник напряжения практически все оно, протекая через дроссель, прикладывается к стартеру, поскольку тока через саму лампу нет. За счет тлеющего разряда биметаллическая пластина в стартере разогревается и замыкает цепь, подавая на спирали полное напряжение сети. Тлеющий разряд в стартере гаснет, биметаллическая пластина остывает и размыкает цепь, но к этому времени спирали лампы уже разогреты. За счет обратной самоиндукции дроссель формирует короткий высоковольтный (около 1 кВ) разряд и зажигает лампу.

Важно! Если старта не произошло, то процесс пуска повторяется. Ты наверняка видел старые ЛДС, которые часами «моргают», не могут зажечься.

Теперь напряжение на стартере недостаточно для начала в нем тлеющего разряда, и в дальнейшей работе светильника он не участвует. В работу включается балласт, который ограничивает ток через газоразрядный прибор на заданном уровне. Величина его зависит от мощности дросселя. Именно поэтому я упоминал выше, что мощность дросселя должна соответствовать мощности ЛДС. В противном случае ток будет слишком мал или слишком  велик.

Наглядная иллюстрация работы люминесцентного светильника со стартером и электромагнитным дросселем

Пару слов по поводу конденсатора, стоящего на входе схемы. Имея большую индуктивность, балласт потребляет не только активную, но и реактивную энергию, причем последняя расходуется впустую – на нагрев самого дросселя. Конденсатор, который называют компенсирующим, уменьшает расход реактивной энергии, увеличивая КПД конструкции и облегчая режим работы самого дросселя.

Можно ли подключить к одному дросселю две ЛДС? Тут все будет зависеть от рабочего напряжения самих ламп. Если они рассчитаны на напряжение 220 В, то придется собрать схему с двумя дросселями, точнее, собрать две схемы, которые я привел выше. Но если лампы рассчитаны на напряжение 110 В, то такое вполне возможно.

Схема подключения двух люминесцентных ламп к одному дросселю

Принцип работы этой схемы такой же, как и предыдущей, только каждый стартер отвечает за пуск своей ЛДС.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Собирая такую схему, нужно взять стартеры на 110 В и выбрать дроссель, мощность которого равна суммарной мощности ламп. Кроме того, мощность используемых ламп должна быть одинаковой. Именно такая схема используется в растровых светильниках, которые применяются в офисах. В них установлено 4 лампы по 18 Ватт. Лампы запитаны попарно, установлено 2 дросселя.

Нередко на дросселе отечественного производства можно увидеть аббревиатуру ЭмПРА. Именно так правильно называется электромагнитный дроссель – Электромагнитный Пускорегулирующий Аппарат.

к содержанию ↑

Зачем нужен дроссель в схеме

В принципе, зачем нужен дроссель для ламп, мы выяснили: чтобы ограничить через них ток на рабочем уровне. Как он включается, мы тоже знаем. Осталось узнать, как и за счет чего он ограничивает ток, поэтому пора поговорить об устройстве дросселя и принципе его работы.

Дросселем в радиотехнике называют обмотку, навитую на сердечник того или иного типа. Но такой дроссель при частоте 50 Гц имеет относительно низкую индуктивность. Чтобы повысить индуктивность дросселя для люминесцентных ламп без увеличения его габаритов, применяют разомкнутый магнитопровод, оставляя между секциями пластин небольшие зазоры.

Дроссель для ЛДС – та же катушка индуктивности, но с незамкнутым магнитопроводом

Почему дроссель оказывает сопротивление току? Проходя через катушку дросселя, переменный ток намагничивает сердечник, запасая в нем магнитную энергию. Причем при одной полуволне она запасается с одним знаком, при другой – с другим. Но чтобы запасти энергию с другим знаком, нужно сначала «уничтожить» предыдущий: перемагнитить сердечник, который, конечно, “сопротивляется” и не дает это сделать быстро. Именно за счет такого постоянного перемагничивания ток ограничивается.

Вполне очевидно, что дроссель будет выполнять свои функции только в цепи переменного тока.

к содержанию ↑

Преимущества и недостатки электромагнитного дросселя

Теперь поговорим о преимуществах и недостатках. К преимуществам электромагнитного дросселя можно отнести:

  1. Относительно невысокую стоимость.
  2. Простоту конструкции.
  3. Долговечность.

Недостатков у этого прибора, увы, немного больше. Это:

  1. Большие массогабаритные показатели.
  2. Мерцание лампы с удвоенной частотой питающей сети.
  3. Гудение.
  4. Низкий КПД из-за большого индуктивного сопротивления.
  5. При отрицательных напряжениях может не запустить лампу.
  6. Долгий запуск (от 1 до 3 сек.).
  7. При тяжелом пуске лампа может долго «моргать», из-за чего у нее перегорают спирали.
к содержанию ↑

Можно ли обойтись без него

Выше я писал, что дроссель – неотъемлемая часть пускорегулирующей аппаратуры, а значит, обойтись без него нельзя. Но дроссель дросселю рознь. Существуют приборы, которые ограничивают ток другим, электронным методом. Их называют ЭПРА – Электронный Пускорегулирующий Аппарат.

ЭПРА для люминесцентных ламп

Как видно из схемы, нанесенной на корпус прибора, этот может обслуживать сразу 4 ЛДС, причем для их пуска стартеры не потребуются. Оправдана ли замена ЭмПРА на ЭПРА? Безусловно, поскольку ЭПРА:

  1. Имеет небольшие массогабариты.
  2. Не гудит.
  3. Не вызывает мерцания лампы с частотой сети.
  4. Имеет высокий КПД (на 30-50% выше, чем у ЭмПРА).
  5. Запускает ЛДС практически мгновенно.

Электронный дроссель сложнее и дороже электромагнитного, но цена вполне компенсируется достоинствами.

к содержанию ↑

Типовые неисправности — замыкание, перегрев, обрыв

А теперь рассмотрим возможные неисправности электромагнитных дросселей и научимся их (дроссели) проверять. Самые распространенные неисправности ЭмПРА:

  1. Перегрев. Обычно вызывается неправильной эксплуатацией (светильник не имеет вентиляции или стоит в жарком помещении), напряжением сети выше нормального и производственным браком (межвитковое замыкание).
  2. Обрыв обмотки. Может быть вызван перегревом, механическим повреждением или просто производственным браком.
  3. Замыкание. Может быть как межвитковое, так и полное. Причины те же: брак, перегрев, механическое повреждение.

Как проверить электромагнитный дроссель

Сделать это несложно, причем никаких измерительных приборов не потребуется. Достаточно собрать простую схему прямо на коленках, подключив лампу накаливания параллельно стартеру и через дроссель запитанную от розетки:

Схема проверки дросселя

Важно! Мощность лампы для проверки должна примерно равняться мощности проверяемого дросселя (балласта).

Итак, собираем схему, включаем. В результате видим:

  1. Лампа не горит. В балласте обрыв.
  2. Горит на полную яркость. Замыкание.
  3. Моргает или горит вполнакала. Балласт, возможно, исправен.

Пусть теперь схема поработает хотя бы с полчаса. Если балласт нагрелся выше 70 градусов Цельсия, то, скорее всего, он имеет межвитковое замыкание. Такой прибор просто не запустит ЛДС, а если и запустит, то из него в скором времени пойдет дым.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Возможен еще один тип неисправности – пробой на корпус. Тут уже понадобится мультиметр, который поставлен в режим измерения максимально больших сопротивлений. Измеряем сопротивление между клеммами и корпусом дросселя, мультиметр должен показывать «бесконечность».

Вот и подошла к концу беседа об электромагнитных дросселях. Теперь ты знаешь, для чего они нужны, как устроены и даже сможешь самостоятельно проверить этот простой, но такой необходимый прибор.

Предыдущая

ЛюминесцентныеОсобенности энергосберегающих люминесцентных ламп

Следующая

ЛюминесцентныеСхема подключения и характеристики люминесцентных ламп на 18 Вт

Дроссель фильтра с компенсационной обмоткой - не нашедшая применения схема | Минус фунт

На титульной картинке статьи схема фильтра (или звена многозвенного фильтра) с дросселем, имеющим, помимо основной обмотки, дополнительную компенсационную. Смысл компенсационной обмотки в том, чтобы устранить имеющуюся после фильтра остаточную пульсацию, компенсировав напряжение пульсации равным по величине, но противоположным по фазе, для чего дополнительная обмотка дросселя включается встречно (т. е. невозможно намотать одну обмотку с отводом, либо же следует, сделав отвод, изменить направление намотки, но это явно не практический совет, а лишь прием, помогающий понять принцип работы схемы).

В теории подобная схема может свести пульсации к нулю, но в описаниях схемы и ее достоинств осторожно указывают, что уровень пульсаций удается уменьшить в 2-4 раза. Так что это за схема, и что с ней оказалось не так, поскольку в настоящее время она практически не применяется?

Проблема в том, что соотношение между количеством витков основной и дополнительной обмоток должно строго выдерживаться, и на практике дроссель выполняли с отводами от компенсационной обмотки, подбирая нужный отвод в процессе наладки схемы по минимуму пульсаций. Соотношение витков находится из следующих соображений.

Первое звено фильтра LоснC1 обеспечивает подавление пульсаций на входе фильтра U~ в число раз, равное отношению пульсаций на входе фильтра к пульсациям на конденсаторе C1, а оно определяется отношением реактивного сопротивления основной обмотки дросселя Lосн к реактивному сопротивлению конденсатора C1 на частоте основных пульсаций выпрямителя (50 Гц при однополупериодном выпрямлении и 100 Гц при двухполупериодном), т. е. в конечном счете величинами индуктивности и емкости.

Здесь кроется масса допущений - напряжения на дросселе и конденсаторе должны быть противоположны по фазе, не должно сказываться изменение подключенной к конденсатору активной или иного рода нагрузки, должны отсутствовать потери в конденсаторе и дросселе и пр. Оттого и декларируется подавление пульсаций всего в 2-4 раза, и практикуется подбор витков на практике.

В любом случае явственно одно - при неправильном подключении компенсационной обмотки пульсации возрастут примерно в 2 раза.

И в данной схеме непонятна роль конденсатора C2 на выходе фильтра. Он либо отсутствует (как в титульной картинке статьи), либо отображается пунктиром (что также предполагает его возможное отсутствие), и отсутствуют какие-либо данные по значению емкости этого конденсатора. В любом случае, указаний на то, что эту емкость следует выбрать как можно большей, отсутствуют. Скорей всего оттого, что этот конденсатор замыкает на себя часть компенсационного напряжения, не передавая его в нагрузку, и расчетные соотношения нарушаются.

Ниже пример практической схемы, емкость конденсатора С2 в 100 раз меньше емкости С1, что позволяет применить вместо электролитического конденсатора бумажный.

Схема не нашла широкого применения, поскольку даже при тщательном подборе степени компенсации при наладке схемы, все рассыпается при изменении параметров конденсаторов, при замене вышедшего из строя конденсатора (ввиду большого допуска на параметры электролитических конденсаторов), при изменении характера и величины нагрузки, поскольку индуктивность дросселя зависит от тока нагрузки (подмагничивания постоянным током).

Также, компенсация присутствует лишь на основной частоте пульсаций, и нарушается для гармоник (100, 200, 300, 400 Гц и т.п. для однополупериодного выпрямления, и 200, 300, 400 Гц и т.п. для двухполупериодного выпрямления).

Схема - попытка схемного решения в недавнее время при отсутствии в ассортименте электролитических конденсаторов большой емкости, когда приходилось ограничиваться емкостями порядка 10-20 мкФ. С появлением конденсаторов большой емкости схема потеряла какое-либо практическое значение.

Встречается в описаниях и полное непонимание принципа работы сглаживающего звена с компенсационной обмоткой дросселя, как на рисунке ниже.

На схеме выше либо ошибочно не изображен конденсатор фильтра после основной обмотки дросселя, либо же автор схемы полагал, что оно и так будет работать. По факту же, при встречном включении обмоток витки "компенсационной" обмотки вычтутся из витков основной обмотки, и индуктивность дросселя упадет, с одновременным увеличением его активного сопротивления.

Еще одна схема с компенсационной обмоткой, но для компенсации уже не пульсаций, а постоянного тока намагничивания дросселя. В ней число витков компенсационной обмотки равно числу витков основной обмотки, в итоге потоки подмагничивания постоянным током от 2 обмоток компенсируются, дроссель не нуждается в воздушном зазоре, и его индуктивность гораздо выше индуктивности дросселя без компенсации.

Но возникает законный вопрос - компенсационная обмотка вносит в выпрямленное и отфильтрованное напряжение после основной обмотки дросселя ровно столько пульсаций, сколько было потеряно основным звеном фильтра. Т.е. на выходе фильтра, состоящего из дросселя с 2 обмотками и конденсатора, пульсации равны пульсациям на входе.

И в заключение совершенно курьезная схема включения дросселя с компенсационной обмоткой не для устранения пульсаций выпрямителя, а для снижения фона усилителя низкой частоты.

Предполагается, что "Одним из вариантов уменьшения компенсации фона переменного тока в оконечном каскаде лампового усилителя НЧ с трансформаторным выходом является использование дополнительной обмотки дросселя сглаживающего фильтра выпрямителя. Эта обмотка подключается последовательно со звуковой катушкой и вторичной обмоткой выходного трансформатора. В результате фон переменного тока компенсируется вследствие того, что на звуковую катушку низкочастотного динамика акустической системы подается переменное напряжение, фаза которого противоположна фазе напряжения фона, наводимого во вторичной обмотке выходного трансформатора. "

Фазу напряжения с дополнительной обмотки дросселя предлагается подобрать опытным путем, изменяя порядок подключения выводов обмотки, и наверняка требуется точный подбор числа витков обмотки. И не факт, что в цепях усилителя, где масса RC-цепочек и даже трансформаторов, вследствие фазовых сдвигов разница фаз напряжения фона и напряжения компенсации окажется в точности равной 0 или 180°.

И если выпрямитель двухполупериодный, то с дросселя снимется напряжение частотой 100 Гц, фон громкоговорителя же может быть обусловлен не только пульсацией выпрямителя, но и наводками сетевой частоты 50 Гц. Тогда также ни о какой компенсации речь идти не может.

Итак, в процессе попыток усовершенствования электронных устройств была создана масса чудных схем, идеально работающих лишь в теории, но отладка которых на практике сопряжена со сложностями, и вдобавок неустойчива. И тогда остается лишь добрая старая классика, без вывертов.

Путевые дроссель-трансформаторы

Путевые дроссель-трансформаторы (ДТ) предназначены для рельсовых цепей переменного тока с кодовым питанием на электрифицированных участках дорог. Они обеспечивают пропуск обратного тягового тока в обход изолирующих стыков к тяговой подстанции. Одновременно они служат трансформаторами для подачи в рельсовую цепь переменного сигнального тока на ее питающем конце и приема тока с рельсов на релейном конце.

Дроссель-трансформатор (рис. 184) представляет собой реактивную катушку с сердечником, имеющую малое омическое и относительно большое индуктивное сопротивление. Он состоит из сердечника 5 и ярма 4, собранных из листовой трансформаторной стали; на сердечнике насажены основная 3 и дополнительная 6 обмотки. Дополнительная обмотка расположена сверху основной обмотки. Сердечник с обмотками заключен в металлический корпус 1 с крышкой 2. В корпус заливают трансформаторное масло до красной черты.

У дроссель-трансформаторов, устанавливаемых на участках с электротягой постоянного тока, между сердечником и ярмом в магнитной цепи имеется воздушный зазор шириной I-3 мм, который служит для стабилизации электрического сопротивления дросселя переменному току рельсовой цепи при подмагничивающем действии постоянного тягового тока. У дроссель-трансформаторов, применяемых на участках с электротягой переменного тока, магнитная цепь не имеет воздушного зазора и состоит из замкнутого сердечника.

Рис . 185. Схема включения дроссель-трансформатора в рельсовую цепь

Основная обмотка дроссель-трансформатора имеет три вывода: два крайних и один - от средней точки обмотки (рис. 185). Крайние выводы основной обмотки подсоединяют к рельсам, а средний - соединяют со средним выводом второго дроссель-трансформатора смежной рельсовой цепи перемычкой, по которой тяговый ток проходит из одного изолирующего участка в другой. Дополнительную обмотку выводят в кабельную муфту на корпусе дроссель-трансформатора и через кабель подключают к приборам рельсовой цепи.

Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2 и ДТ-0,6 применяют для участков дорог, оборудованных автоблокировкой на переменном токе при электротяге на постоянном токе. Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2-500 и ДТ-0,6-500 рассчитаны на пропуск номинального (длительного) тягового тока 500 А через каждую секцию основной обмотки. Средний вывод обмотки рассчитан на 1000 А.

Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2-1000 и ДТ-0,6-1000 рассчитаны на номинальный (длительный) тяговый ток 1000 А через каждую секцию основной обмотки. Средний вывод обмотки рассчитан на 2000 А.

Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,6 с коэффициентом трансформации п = 15 всегда устанавливают на питающем конце рельсовой цепи, у него дополнительная обмотка не секционирована и имеет два вывода (рис. 186, а).

Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,2 имеет переменный коэффициент трансформации. Его применяют на релейном и питающем концах рельсовых цепей частотой 50 Гц и длиной до 1500 м с двухэлементными путевыми реле типа ДСШ и на релейном конце кодовых рельсовых цепей длиной до 2600 м. Дополнительная обмотка (рис. 186, б) секционирована и имеет пять выводов. Необходимый коэффициент трансформации подбирают включением соответствующих секций дополнительной обмотки. На выводах 1 и 2 п - 13, на выводах 2 и 4 - п - 17, на выводах 1 и 4 - п 30 и на выводах 0 и 4 - п = 40.

На участках с электротягой переменного тока частотой 50 Гц на питающем и релейном концах рельсовой цепи устанавливают дроссель-трансформаторы типов ДТ-1-150 или 2ДТ-1-150 (соответственно рис. 186, в и г). Крайние выводы основной обмотки дроссель-трансформатора типа ДТ-1-150 рассчитаны на ток 150 А, а средний - на 300 А. Дроссель-трансформаторы типа ДТ-1-150 выпускают для рельсовых цепей переменного тока частотой 25 Гц одиночной и сдвоенной установки, у дроссель-трансформатора ДТ-1-150 п = 3. Дроссель-трансформатор сдвоенной установки типа 2ДТ-1-150 совмещает в одном корпусе два дроссель-трансформатора и имеет те же элект-

Рис. 186. Схемы включения обмоток дроссель-трансформаторов различных типов

рические характеристики, что и дроссель-трансформатор типа ДТ-1-150.

На станциях стыкования рельсовые цепи работают в особых условиях, подвергаясь воздействию постоянного и переменного тяговых токов. На таких станциях устанавливают дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,6-500С с коэффициентом трансформации п ~ 3.

Дроссель-трансформатор типа ДТМ-0,17-1000 (рис. 186, д) предназначен для линий метрополитена, оборудованных автоблокировкой на переменном токе и электротягой на постоянном токе. Дроссель-трансформатор рассчитан на пропуск номинального тягового тока 1000 А через каждую секцию основной обмотки, его коэффициент трансформации п -- 40.

Во время работы с путевыми дроссель-трансформаторами необходимо строго выполнять основные правила по технике безопасности. Необходимо, чтобы работающий был в диэлектрических перчатках или пользовался инструментом с изолирующими ручками. Перед сменой дроссельной перемычки следует установить временную перемычку из медного провода и плотно закрепить ее одним концом на подошве рельса струбциной, а другим концом - на выводе дроссель-трансформатора специальным зажимом.

Работать с путевым дроссель-трансформатором, к которому присоединен отсасывающий фидер электротяги, можно только в присутствии и под наблюдением работников участка электроснабжения. При выполнении работ запрещается разрывать цепь сетевой обмотки изолирующих трансформаторов рельсовых цепей без предваритель ного отключения или замыкания накоротко обмотки (специальной перемычкой под гайки), соединенной с дроссель-трансформатором-Не разрешается отключать от рельса хотя бы одну перемычку дроссель-трансформатора без предварительного соединения обоих рельсов со средней точкой дроссель-трансформатора соседней рельсовой цепи, а также отключать среднюю точку ДТ или нарушать иным способом цепь протекания по рельсам тягового тока.

⇐Трансформаторы железнодорожной автоматики и телемеханики | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Асинхронные электродвигатели⇒

Электронный дроссель: типы, схемы, применение

Электронный дроссель – это специализированное, употребляемое в среде профессионалов, жаргонное обозначение простейших твердотельных стабилизаторов.

Общая информация

Сложно, сказать, кто придумал это странное название, но оно периодически употребляется радиолюбителями.

Параметрические стабилизаторы – электронные дроссели

Идея использования стабилизаторов вместо фильтров основана не на пустом месте. Суть заключается в желании научиться фильтровать помехи, пока полезный сигнал проходит беспрепятственно. Известно, что дроссель хорошо пропускает низкие частоты. На этом основано его применение в виде фильтра в звукозаписи и воспроизведении мелодий. Слышимые ухом частоты обнаруживают верхний предел в области 15 кГц, хотя отдельные люди слышат до 20 кГц. Если сообщить колебания костям черепа, пределы слышимости распространяются до 220 кГц. Утверждается, что человек через пломбы в зубах способен принимать вещание в сверхнизком диапазоне. Но оставим для спецслужб их игры с разумом и вернёмся к аудиозаписи.

Дроссели здесь используются, чтобы срезать частоты выше 20 кГц. Их ставят перед динамиками для удаления известного радиолюбителям «белого шума». Простые люди звук называют шипением, он навязчив, легко различим даже на фоне громкой музыки. Меломаны стали думать, как избавиться от напасти. Среди них попадались радиолюбители, и кто-то предложил использовать амплитудно-частотную (передаточную) функцию каскада для срезания «белого шума». Эффект основывается на том, что полезного сигнала выше 20 кГц нет, а там лежит значительная часть спектра шипения.

Попробовали сделать и немедленно отметили частичное улучшение. Технологию пустили в ход, единственным недостатком оказались большие габариты дросселя. А среди меломанов ходит легенда – и авторы лично слышали – что в электронных блоках не предполагается твердотельной электроники (транзисторы, тиристоры и пр.). Даже диоды использовать нежелательно. Поэтому люди не согласились бы использовать параметрические стабилизаторы в аппаратуре. Но большой размер дросселя вызывает необходимость заменить его электроникой.

Твердотельный стабилизатор

Кратко об обычных дросселях

Дроссель аналогичен катушке индуктивности, но демонстрирует специфическое назначение и ряд обмоток. Без углубления в тему скажем, что предложил свернуть проволоку спиралью Лаплас, потом действие проделали Швейггер, Ампер, Фарадей и прочие учёные. Так на свет, предположительно, в 1820 году появилась катушка индуктивности.

Ключевым свойством, обнаруженным далеко не сразу, стало наличие реактивного сопротивления. Его называли – индуктивностью. Особенность: ток на таком элементе не способен повыситься сразу, значит, срезается и сглаживается его фронт, становится пологим. Это соответствует на уровне спектра фильтрации нижних частот, что применяется меломанами для уменьшения мощности шипения.

Колонка, как правило, включает ряд динамиков. К примеру, три. И шипит самый маленький, предназначенный для воспроизведения высоких частот, к примеру, тонкого пения скрипки. Если аккуратно прикрыть динамик ладонью, «белый шум» пропадает. Это сродни механической фильтрации при помощи руки.

Схема электронного дросселя

Хотим поблагодарить Евгения Карпова. Любой желающий вправе прочесть выложенную им статью «Электронный дроссель», где обсуждаются основные ошибки по конструированию аппаратуры, даются советы по улучшению качества.

Включение с общей базой называется сравнительной схемой. Транзистор оценивает разницу напряжений на базе и коллекторе. Сигнал снимается с эмиттера. Конденсатор С3 заряжается через резистор R5 служа параметрическим стабилизатором (вместо стабилитрона). Необычное решение требуется, чтобы отслеживать относительно медленно меняющийся звуковой сигнал. На конденсаторе неизменно находится его усреднённое значение, так происходит стабилизация. Транзистор следит, чтобы выходной сигнал равнялся (либо оставался пропорционален) напряжению на стабилизаторе.

Так вкратце действует простая схема электронного дросселя. Смысл использования частично раскрывается Евгением Карповым, но рядовым гражданам он неочевиден. Дроссель большой и тяжёлый, занимает много места, делает вдобавок две неполезных вещи:

  1. Вносит в цепь значительное омическое (активное) сопротивление, применяемое в законе Ома для участка цепи.
  2. Обладает индуктивным сопротивлением, сдвигающим фазу между током и напряжением. Специалисты склонны считать это дефектом.

Электронный дроссель позволяет убрать указанные недостатки, но Евгений Карпов отмечает, что размер радиатора для транзистора бывает значительным, что уничтожает преимущество. А необходимость точной настройки не каждому под силу. Тем не менее, электронный дроссель вправе использоваться как представитель простейших видов параметрических стабилизаторов.

Обоснование применения электронного дросселя

Считается, что задачей стабилизатора становится стабилизация напряжения, добиваясь постоянства. В действительности речь обычно идёт о действующем значении. Стабилизатор устроен так, чтобы пропускать медленные составляющие. Допустимо добавление обратной связи, эталонов напряжения, чтобы устранить этот «недостаток».

Радиолюбители намеренно в конструкции электронного дросселя упускают подобные навороты, полученное устройство спокойно плавает вдоль нужных частот. На выходе стоит фильтр из конденсатора C4, резисторы задают рабочую точку транзистору.

Стабилизаторы

Классификация

В глобальном смысле стабилизаторы напряжения делят на два класса:

  • Параметрические.
  • Компенсационные.

Первые обычно опираются на некий эталон. К примеру, простейшим параметрическим стабилизатором становится единственный стабилитрон. Но при этом нельзя добиться высокого выходного напряжения, и ток станет делиться, уходя впустую. Высокие потери, необходимость охлаждения… Это попытались преодолеть в компенсированных стабилизаторах, где в цепь заложена обратная связь. Смысл: сравнить с эталоном не входное напряжение, а выходное и по результатам «теста» провести корректировку коэффициента усилительного каскада.

Электронный дроссель намеренно сделан без обратной связи, чтобы параметры плавали и не мешали полезному сигналу проходить на выход. Электронный дроссель не является параметрическим стабилизатором непосредственно, но представляет намеренно ухудшенный его вариант. Ухудшенный с точки зрения стабильности. Выходной характеристикой идеального считается прямая, не подразумевающая музыки. Вывод:

Электронный дроссель – это параметрический стабилизатор напряжения с намеренно ухудшенными долговременными характеристиками, обеспечивающими постепенный уход напряжения в нужную сторону сообразно форме входного сигнала.

Простейшие схемы стабилизаторов

Выше приводилось упрощённое толкование вопроса – да простят нас истинные радиолюбители. В действительности электронный дроссель использует каскад сравнения из компенсационного стабилизатора. Причём наипростейший из имеющихся, из единственного транзистора. Изложим кратко теорию.

Итак, простейшим параметрическим стабилизатором становится разновидность твердотельного диода – стабилитрон. При превышении напряжением некого порога происходит резкое падение сопротивления p-n-перехода. Стабилитрон, вразрез с обычным диодом, всегда включается навстречу току. На катод нтребуется подать плюс. Значение порога легко изменяется включением между стабилитроном и схемной нейтралью диодов в прямом направлении. На каждом кремниевом p-n-переходе падает 0,5 В. Это порой бывает предпринято для температурной компенсации.

Усложнением схемы является транзисторная, где стабилитрон служит эталоном, а триод занимается стабилизацией. На выходе включается эмиттерный повторитель для улучшения согласования с нагрузкой, а включение по схеме с общей базой стабилизирует ток. Но пора посмотреть на схемы компенсационных стабилизаторов, откуда электронный дроссель кое-что взял.

На рисунке показаны регулирующие элементы из составных транзисторов. Это каскад, на который подаётся петля обратной связи для сравнения с эталоном. Одно из сравниваемых напряжений поступает на эмиттер – от стабилитрона, второе – на базу – из цепи обратной связи. С коллектора снимается сигнал. Транзистор считается симметричным, за исключением мелких деталей, описанных в соответствующей теме (см. биполярный транзистор), допустимо для сравнения использовать базу и коллектор, как в схеме электронного дросселя, приведённой выше.

Исключение – цепь обратной связи из конструкции выкушена. Зато включён вместо эталона конденсатор, заведомо не выдающий постоянное напряжение, радуя радиолюбителя. Постоянная времени берётся такой, чтобы успевал изменяться сигнал согласно полезной частоте (до 20 кГц), а повышенные частоты сглаживались. И хотя меломаны против твердотельной электроники, конструкция вправе существовать.

Для температурной компенсации и увеличения чувствительности возможно создавать сравнительные элементы из нескольких транзисторов и добиваться частичного усиления. В частности, это достигается применением дифференциальной пары (см. операционные усилители). Созданы прочие полезные схемы, читатели найдут примеры самостоятельно в поучительной книге под редакцией Г.С. Найвельта.

Осталось добавить, что электронный дроссель собирается и на полевом транзисторе (MOSFET). Тогда стабилизирующие свойства ухудшаются, а каскад добавляет в цепь тот шум, с которым борется. Карпов добавляет, что жёсткость электронного фильтра намного больше за счёт накопленной в конденсаторе энергии, допустимой к использованию в любой момент, и меньшего активного сопротивления. Электронный дроссель отлично фильтрует напряжение 50 Гц и применяется в маломощных источниках питания. Однако шум устройство подавляет хуже, нежели традиционный полосовой LC-фильтр. Следовательно, питаемая аппаратура не должна быть критична к уровню шумов.

Путевые дроссель-трансформаторы - Страница 64

Страница 64 из 106

Путевые дроссель-трансформаторы (ДТ) предназначены для рельсовых цепей переменного тока с кодовым питанием на электрифицированных участках дорог. Они обеспечивают пропуск обратного тягового тока в обход изолирующих стыков к тяговой подстанции. Одновременно они служат трансформаторами для подачи в рельсовую цепь переменного сигнального тока на ее питающем конце и приема тока с рельсов на релейном конце.
Дроссель-трансформатор (рис. 184) представляет собой реактивную катушку с сердечником, имеющую малое омическое и относительно большое индуктивное сопротивление. Он состоит из сердечника 5 и ярма 4, собранных из листовой трансформаторной стали; на сердечнике насажены основная 3 и дополнительная 6 обмотки. Дополнительная обмотка расположена сверху основной обмотки. Сердечник с обмотками заключен в металлический корпус I с крышкой 2. В корпус заливают трансформаторное масло до красной черты.
У дроссель-трансформаторов, устанавливаемых на участках с электротягой постоянного тока, между сердечником и ярмом в магнитной цепи имеется воздушный зазор шириной 1—3 мм, который служит для стабилизации электрического сопротивления дросселя переменному току рельсовой цепи при подмагничивающем действии постоянного тягового тока. У дроссель-трансформаторов, применяемых на участках с электротягой переменного тока, магнитная цепь не имеет воздушного зазора и состоит из замкнутого сердечника.

Рис. 184. Дроссель-трансформатор типа ДТ-0.2-500
Основная обмотка дроссель-трансформатора имеет три вывода: два крайних и один — от средней точки обмотки (рис. 185). Крайние выводы основной обмотки подсоединяют к рельсам, а средний — соединяют со средним выводом второго дроссель-трансформатора смежной рельсовой цепи перемычкой, по которой тяговый ток проходит из одного изолирующего участка в другой. Дополнительную обмотку выводят в кабельную муфту на корпусе дроссель-трансформатора и через кабель подключают к приборам рельсовой цепи.

Рис . 185. Схема включения дроссель-трансформатора в рельсовую цепь
Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2 и ДТ-0,6 применяют для участков дорог, оборудованных автоблокировкой на переменном токе при электротяге на постоянном токе. Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2-500 и ДТ-0,6-500 рассчитаны на пропуск номинального (длительного) тягового тока 500 А через каждую секцию основной обмотки. Средний вывод обмотки рассчитан на 1000 А.
Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2-1000 и ДТ-0,6-1000 рассчитаны на номинальный (длительный) тяговый ток 1000 А через каждую секцию основной обмотки. Средний вывод обмотки рассчитан на 2000 А.
Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,6 с коэффициентом трансформации п = 15 всегда устанавливают на питающем конце рельсовой цепи, у него дополнительная обмотка не секционирована и имеет два вывода (рис. 186, а).
Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,2 имеет переменный коэффициент трансформации. Его применяют на релейном и питающем концах рельсовых цепей частотой 50 Гц и длиной до 1500 м с двухэлементными путевыми реле типа ДСШ и на релейном конце кодовых рельсовых цепей длиной до 2600 м. Дополнительная обмотка (рис. 186, б) секционирована и имеет пять выводов. Необходимый коэффициент трансформации подбирают включением соответствующих секций дополнительной обмотки. На выводах 1 и 2 п — 13, на выводах 2 и 4 — п = 17, на выводах 1 и 4 — п =  30 и на выводах 0 и 4 — п = 40.
На участках с электротягой переменного тока частотой 50 Гц на питающем и релейном концах рельсовой цепи устанавливают дроссель-трансформаторы типов ДТ-1-150 или 2ДТ-1-150 (соответственно рис. 186, в и г). Крайние выводы основной обмотки дроссель-трансформатора типа ДТ-1-150 рассчитаны на ток 150 А, а средний — на 300 А. Дроссель-трансформаторы типа ДТ-1-150 выпускают для рельсовых цепей переменного тока частотой 25 Гц одиночной и сдвоенной установки, у дроссель-трансформатора ДТ-1-150 п = 3.


Рис. 186. Схемы включения обмоток дроссель-трансформаторов различных типов
Дроссель-трансформатор сдвоенной установки типа 2ДТ-1-150 совмещает в одном корпусе два дроссель-трансформатора и имеет те же электрические характеристики, что и дроссель-трансформатор типа ДТ-1-150.
На станциях стыкования рельсовые цепи работают в особых условиях, подвергаясь воздействию постоянного и переменного тяговых токов. На таких станциях устанавливают дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,6-500С с коэффициентом трансформации п -- 3.
Дроссель-трансформатор типа ДТМ-0,17-1000 (рис. 186, д) предназначен для линий метрополитена, оборудованных автоблокировкой на переменном токе и электротягой на постоянном токе. Дроссель- трансформатор рассчитан на пропуск номинального тягового тока 1000 А через каждую секцию основной обмотки, его коэффициент трансформации п —- 40.
Во время работы с путевыми дроссель-трансформаторами необходимо строго выполнять основные правила по технике безопасности. Необходимо, чтобы работающий был в диэлектрических перчатках или пользовался инструментом с изолирующими ручками. Перед сменой дроссельной перемычки следует установить временную перемычку из медного провода и плотно закрепить ее одним концом на подошве рельса струбциной, а другим концом — на выводе дроссель-трансформатора специальным зажимом.
Работать с путевым дроссель-трансформатором, к которому присоединен отсасывающий фидер электротяги, можно только в присутствии и под наблюдением работников участка электроснабжения.

При выполнении работ запрещается разрывать цепь сетевой обмотки изолирующих трансформаторов рельсовых цепей без предварительного отключения или замыкания накоротко обмотки (специальной перемычкой под гайки), соединенной с дроссель-трансформатором - Не разрешается отключать от рельса хотя бы одну перемычку дроссель-трансформатора без предварительного соединения обоих рельсов со средней точкой дроссель-трансформатора соседней рельсовой цепи, а также отключать среднюю точку ДТ или нарушать иным способом цепь протекания по рельсам тягового тока.

Описание и совместное применение сетевых, сглаживающих и моторных силовых дросселей фирмы Elhand Transformatory

Данная статья посвящена трем представителям семейства дросселей Elhand Transformatory — сетевым, сглаживающим и моторным, а также их совместному использованию. Фирма производит сухие трансформаторы, силовые дроссели и блоки питания для применения в таких областях, как:

  • энергетика;
  • системы управления, автоматика и сортировка;
  • кораблестроительная и авиационная промышленность;
  • медицина;
  • железнодорожный транспорт;
  • горнодобывающая, сталеплавильная и химическая промышленность.

Сетевые дроссели ED1N и ED3N

Питающая сеть подвержена воздействиям нелинейных приемников, которые вызывают деформации протекания синусоидального напряжения, следовательно, увеличивают потери, а также создают помехи для работы других машин и приборов, питающихся от сети. Elhand Transformatory изготавливает однофазные ED1N и трехфазные ED3N сетевые дроссели (рис. 1).

Сетевые дроссели чаще всего находят применение на предприятиях в локальных сетях низкого напряжения, питающих большое количество преобразующих приводных систем. Применяемые дроссели позволяют решить множество проблем: ограничивают возникновение гармоник в сети, гасят коммутационные перенапряжения, а в случае короткого замыкания уменьшают ток установившегося короткого замыкания и производную тока.

Основные функции сетевых дросселей

Системы тиристорных преобразователей малой мощности могут питаться непосредственно от сети без установки индивидуального трансформатора. В этих случаях необходимо использовать в цепи между питающей сетью и преобразователем сетевые дроссели типа ED1N или ED3N (рис. 2). Эти дроссели выполняют защитную роль, как в отношении самого преобразователя, так и в отношении питающей сети [1, 2].

Управляемые выпрямители и инверторы генерируют в сети ряд гармоник, которые сильно искажают ход синусоиды напряжения, вызывая увеличение потерь мощности всех машин и приборов, питающихся от сети. Сетевые дроссели ED1N или ED3N ограничивают распространение всех гармоник в сети и гасят коммутационные перенапряжения, возникающие во время переключения тиристоров. Применение сетевых дросселей вызывает ослабление взаимных помех, создаваемых преобразователями во время коммутации. Тиристорам преобразовательных систем часто необходимо обеспечить защиту, гарантирующую задержку нарастания тока проводимости до момента переключения структуры тока в состояние проводимости. Самым простым решением данного вопроса является использование сетевых дросселей. При подборе дросселя необходимо обратить внимание на взаимосвязь индуктивности питающей сети LS и индуктивности дросселя LED3N, которые должны удовлетворять условию (1).

где UTm — наибольшая из возможных в данной системе величина напряжения блокировки в момент перед переключением тиристора; (diT/dt) crit — критическая крутизна нарастания тока проводимости тиристора; LS — заменяющая индуктивность сети и источника.

Если из зависимости (1) получим результат LED3N ≤ 0, то это означает, что нет необходимости установки сетевых дросселей, так как индуктивность сети в достаточной степени ограничивает величину производной тока. Существует концепция защиты тиристоров, которая основана на применении специальных дросселей насыщения. Однако решение такого типа вызывает деформации в начальном протекании нагрузочного тока, что во многих случаях недопустимо. Практическим способом определения технических параметров сетевых дросселей является принятие допускаемого падения напряжения на дросселе (2), которое не должно превышать нескольких процентов от номинального напряжения сети:

где I — номинальный нагрузочный ток; ƒ — частота напряжения сети; LED3N — индуктивность сетевого дросселя.

Номинальный ток сетевого дросселя — это параметр, зависящий от системы преобразователя и его нагрузки. Зная величину нагрузочного тока, воспользовавшись зависимостью (2) и приняв падение напряжения в несколько процентов, можно определить индуктивность дросселя. Следует также обратить внимание на то, чтобы характеристика магнитовода не давала возможности вхождения сетевого дросселя в состояние насыщения во всем диапазоне предполагаемых токов потребителя.

Строение сетевых дросселей

Сетевые дроссели выпускаются в двух вариантах: однофазные ED1N и трехфазные ED3N. Кроме того, в зависимости от природных условий, в которых будут работать дроссели, возможно их изготовление в морском или сухопутном исполнении. Номинальные токи, зависящие от мощности систем, в которых работают дроссели, находятся в пределах от нескольких единиц до нескольких сотен ампер (860 A). Индуктивность сетевых дросселей находится в пределах от нескольких десятков мкГн до более десяти мГн. Сердечник выполнен из электротехнических кремнистостальных листов толщиной 0,25–0,5 мм. Фасонные детали, являющиеся отдельными элементами сердечника, в зависимости от исполнения дросселя, могут быть соединены или спаяны. Обмотки наматываются на каркасы, у большинства сетевых дросселей — из круглого обмоточного провода. Дроссели, работающие в системах с большими токами, имеют обмотки, выполненные из профильного провода, часто с каналами, облегчающими охлаждение. Сердечник и укрепленные на нем обмотки подвергаются процессу вакуумной импрегнации, которая более эффективна по сравнению с использованием традиционной пропиточной ванны. Вакуумная импрегнация обеспечивает надежность выпускаемых сетевых дросселей при работе в сложных климатических условиях, а также способствует уменьшению потерь мощности. После этого дроссели оборудуются зажимами или кабельными башмаками, крепежными уголками и транспортными держателями. Проверки на электроиспытательной станции, проводимые в соответствии с действующими обязывающими нормами, — это заключительный этап изготовления сетевых дросселей. Цель заключительных проверок — исключение всех возможных недостатков изделия. Система обеспечения качества, отвечающая требованиям нормы PN-ISO-9002, внедренная в фирме Elhand Transformatory, гарантирует наивысшее качество, повторяемость технических параметров выпускаемых дросселей, трансформаторов и питателей, а также четкое и профессиональное обслуживание клиентов.

Сглаживающие дроссели ED1W и ED3W

Внешний вид сглаживающих дросселей ED1W и ED3W представлен на рис. 3. В цепи нагрузки любой схемы выпрямителя получают выходное напряжение, образуемое суммой двух составляющих: постоянной и переменной. Чтобы уменьшить пульсации, чаще всего нежелательные с точки зрения потребителя, между выходом выпрямителя и нагрузкой включают выпрямляющий фильтр. Фирма Elhand Transformatory является производителем сглаживающих дросселей ED1W, которые находят применение в фильтрах выпрямителей.

Сглаживающие фильтры

Сглаживающие фильтры корректируют форму переходных процессов напряжения и тока выпрямителя. Схема фильтра незначительно влияет на величину постоянной составляющей, зато ограничивает переменную составляющую, а тем самым и коэффициент пульсаций. Свойства и эффективность работы выпрямляющего фильтра определяет коэффициент сглаживания:

где kt1 и kt2 — коэффициенты пульсации (напряжения или тока) соответственно на выходе и входе выпрямителя.

Часто роль фильтра выполняет включенный последовательно с нагрузкой сглаживающий дроссель ED1W (рис. 4a). Индуктивность сглаживающего фильтра, работающего в выходной цепи импульсного выпрямителя, питающего нагрузку с сопротивлением R, при заданном коэффициенте сглаживания напряжения и выходного тока βs, определяется зависимостью:

где R — сопротивление нагрузки; r — внутреннее сопротивление цепи выпрямителя, m — коэффициент, зависящий от вида выпрямителя; βS — коэффициент сглаживания; ƒ — частота напряжения питания выпрямителя.

В однополупериодных выпрямителях с индукционным фильтром трудно стабилизировать ток в цепи нагрузки, так как импульсы тока появляются только в каждом втором полупериоде. Поэтому индукционные фильтры скорее не совместимы с однополупериодными выпрямителями. Чаще используют однофазные двухполупериодные выпрямители с фильтром в виде индукционного дросселя (рис. 5). В такой цепи уже при относительно небольших токах нагрузки появляется постоянный ток без значительных пульсаций.

Если реактивное сопротивление дросселя wL >> R, то в цепи происходит хорошая фильтрация пульсаций тока. Дополнительным преимуществом этой схемы является то, что средняя величина тока 2/pIm не зависит от индуктивности. Ограничение пульсаций тока путем увеличения индуктивности дросселя не вызывает потерь напряжения. Выпрямительный фильтр в виде сглаживающего дросселя ED1W значительно эффективнее выполняет свою задачу, работая с выпрямителем, в котором переменная составляющая имеет в несколько раз большую частоту (например, в импульсных преобразователях). В схемах выпрямителей, работающих от напряжения промышленной частоты, сглаживание напряжения и тока только с помощью дросселя требовало бы применения элементов с очень большой индуктивностью. Поэтому на практике индукционные фильтры применяют чаще всего в трехфазных цепях большой мощности [3]. Соединяя сглаживающий дроссель с конденсатором, получают схему LC-фильтра (рис. 4б, в) с удовлетворительными параметрами, как при незначительных, так и при больших токах нагрузки. Дроссель в такой схеме играет роль последовательного импеданса, конденсатор же дополнительно шунтирует нагрузку переменных составляющих. Часто применяемой разновидностью дросселей являются дроссели типа ED2W. Они имеют две независимые обмотки, размещенные на сердечнике в форме UI. Их используют в схемах, сопряженных с мощными импульсными преобразователями.

Если эффективность одиночного фильтра еще слишком мала, то дальнейшее ограничение переменной составляющей получают, строя многоступенчатый фильтр, составленный из нескольких каскадно соединенных цепей. Коэффициент вероятности сглаживания в этом случае равен:

где β — коэффициент сглаживания многоступенчатого фильтра; β1, β2 — коэффициенты сглаживания последующих ступеней фильтра.

Следует помнить, что применение сглаживающего фильтра существенно влияет на выходную характеристику всей выпрямительной схемы. При переходных процессах, возникающих при включении и выключении выпрямителя, в контуре могут появиться значительные осцилляции тока или напряжения, вызванные резонансным характером LC-контура и его высокой добротностью [3, 4].

Строение сглаживающих дросселей

Сглаживающие дроссели ED1W и ED2W выпускают в однофазном исполнении. Основными параметрами этих дросселей являются ток и индуктивность. Эти величины зависят в значительной мере от типа выпрямителя, с которым работает дроссель, а также потребляемой мощности питаемой нагрузки. Обмотки сглаживающих дросселей изготавливаются из медного круглого или профилированного обмоточного провода. Сердечник из электротехнической кремниевой стали изготовлен из жести (форма EI и UI) толщиной 0,25–0,5 мм. После соединения обмоток и сердечников дроссели подвергают вакуумной импрегнации. Это способствует снижению потерь мощности, а также росту надежности изготовляемых дросселей. Затем дроссели снабжают зажимами или кабельными концевиками, а также механической оснасткой. Готовые дроссели попадают на испытательный электростенд — это последний этап производства. Все операции, начиная от закупки материалов и заканчивая упаковкой готового изделия, производятся согласно процедурам системы обеспечения качества ISO 9002.

Моторные дроссели ED1S и ED3S

Тиристорные преобразователи — наиболее часто применяемые системы питания и регулирования электрических двигателей. С целью улучшения механических характеристик и динамических свойств тиристорной приводной системы нередко между двигателем и системой преобразователя устанавливают моторные дроссели. Изготавливает однофазные ED1S и трехфазные ED3S моторные дроссели фирма Elhand Transformatory из Люблинца, Польша. Моторные дроссели (рис. 7) находят широкое применение в преобразовательных приводных системах, как постоянного, так и переменного тока. В зависимости от вида приводной системы, вместе с которой работают дроссели, они выполняют множество функций: обеспечение непрерывности и сглаживание пульсаций тока двигателя, минимизацию тока короткого замыкания в цепи нагрузки преобразователя, а также ограничение коммутационных перенапряжений и компенсацию емкости цепи питания.

Задачи моторных дросселей в управляемых системах выпрямления

Пульсация выпрямленного тока в цепи двигателя, питающегося от управляемого выпрямителя, вызывает искрение под щетками и затрудняет процесс коммутации. Подобранный надлежащим образом моторный дроссель ED1S, установленный в цепи нагрузки выпрямителя, позволяет успешно ограничить величину первой гармоники тока до допустимого уровня 2–15% номинального тока, зависящего от мощности и диапазона регулировки угловой скорости двигателя. Индуктивность цепи, необходимая для поддержания допустимой величины k-ой гармоники тока Ik (%) в цепи, при известном значении амплитуды переменной составляющей выпрямленного питающего напряжения Udz, определяется по формуле (1).

где m — число фаз, k — кратность гармоники, Idn — величина номинального тока преобразователя, ΔIk (%) — допустимая величина соответствующей гармоники тока.

Зная необходимую индуктивность цепи Lob и индуктивность якоря машины Lt, можно определить индуктивность моторного дросселя ED1S, ограничивающего пульсацию тока в цепи нагрузки преобразователя (7) (рис. 8).

Следует помнить, что магнитный материал сердечника и конструкция моторного дросселя должны обеспечить сохранение постоянной индуктивности при токе якоря, равной двойной величине номинального тока. Это условие вытекает из токовой перегрузки преобразователя.

Отсутствие непрерывности протекания тока в цепи, питающей двигатель, вызывает отрицательные изменения в ходе механических характеристик двигателя и приводит к ухудшению динамических свойств привода. По этой причине одной из самых важных задач моторного дросселя ED1S является обеспечение как можно более широкого диапазона прохождения непрерывного тока в выходной цепи преобразователя. Этот ток принимает характер прерываемого тем чаще, чем меньше значения тока и индуктивности нагрузки. Определяя граничное значение тока нагрузки Idgr так, как представлено на рис. 8, и зная тип и параметры цепи преобразователя, можно определить минимальную величину индуктивности цепи Lob, которая обеспечит протекание непрерывного тока нагрузки преобразователя. Для системы трехфазного преобразовательного мостика (рис. 8) она составляет:

где Idgr — граничное значение тока нагрузки преобразователя, при котором наступает изменение характера тока в цепи; Xa — реактивное сопротивление фазы анодной цепи; U2p — наименьшее линейное напряжение, питающее преобразователь.

На основании индукции цепи и параметров питаемой машины можно легко определить индуктивность моторного дросселя ED1S (9), который, будучи установленным в сети, обеспечит непрерывный характер тока двигателя:

где Lob — индуктивность цепи, вычисленная по формуле (8), Lt — индуктивность якоря, установленная на основании типа и технических параметров машины.

Роль моторных дросселей в приводных системах переменного тока

Выходные напряжения инверторов — это последовательность прямоугольных импульсов регулируемой ширины и частоты. Скорость нарастания импульсов протекания напряжения очень большая, что представляет опасность для изоляции питаемых машин. Ограничение скорости нарастания напряжения, а в результате — снижение риска повреждения изоляции двигателя, достигается путем установки между двигателем и инвертором моторного дросселя типа ED3S (рис. 9).

Моторные дроссели ED3S используются также для ограничения тока короткого замыкания до момента срабатывания защиты и выключения тока в цепи. Зачастую подбор соответствующей индукции моторного дросселя — это единственная возможность защиты тиристоров (транзисторов мощности) преобразовательных систем (рис. 9). Подбор индуктивности моторного дросселя ED3S зависит от максимальной величины тока короткого замыкания в цепи. Этот ток не может быть больше неповторяемого пикового значения тока тиристора ITSM. На практике часто возникает необходимость подведения напряжения к приводам, значительно удаленным от источника питания. Длинные питающие линии обладают большими емкостями, которые способствуют увеличению потерь мощности в цепи. Моторный дроссель ED3S, кроме защиты изоляции машины, компенсирует емкость питающей линии, а также ограничивает гармоники и коммутационные перенапряжения в цепи двигателя. В цепи преобразователя с целью выравнивания пульсации и обеспечения непрерывности выпрямленного тока устанавливают дроссель ED1W. Оптимальный выбор его индукции имеет существенное влияние на работу всей приводной системы.

Строение моторных дросселей

Моторные дроссели в зависимости от вида приводной системы и условий, в которых они будут работать, выпускаются в однофазном или трехфазном исполнении, морском или сухопутном. Номинальные токи таких дросселей достигают величины сотен ампер, а индуктивности находятся в диапазоне нескольких десятков мГн. Эксплуатационные требования и вытекающие из них технические параметры приводят к тому, что готовые магнитные устройства имеют значительные размеры. Обмотки моторных дросселей чаще всего производят из круглого медного обмоточного провода, а при больших токовых нагрузках — из профильного провода или ленты. Сердечник из кремнистой стали выполнен из листов толщиной 0,25×0,5 мм. После установки сердечника и обмоток дроссели подвергаются вакуумной импрегнации, которая способствует уменьшению потерь мощности и повышает надежность выпускаемых элементов. После этого дроссели оборудуются зажимами или кабельными башмаками, крепежными уголками и, в случае необходимости, транспортными держателями. Заключительным этапом изготовления моторных дросселей является серия проверок на электроиспытательной станции, которые проводятся в соответствии с действующими обязывающими нормами.

Дроссели фирмы Elhand Transformatory в составе энергосберегающих преобразователей частоты

В последнее десятилетие экономия электроэнергии — это одно из приоритетных направлений экономической политики стран СНГ. И в этой связи на промышленных предприятиях широкое распространение получили энергосберегающие преобразователи частоты (ЭПЧ), которые используются в качестве регуляторов производительности энергетических установок (насосов, вентиляторов, компрессоров и т. п.). Для получения максимального энергосберегающего эффекта ЭПЧ необходимо оснащать сетевыми и (или) сглаживающими дросселями.

Типовая схема подключения изображена на рис. 10. В структуру системы на базе ЭПЧ, как правило, входят сетевой ED3N, сглаживающий ED1W и моторный ED3S дроссели.

Сетевой дроссель (ED3N) подключается к входу ЭПЧ и является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и ЭПЧ.

Назначение дросселей

Назначение сетевых дросселей

  1. Повышение энергосберегающего эффекта от внедрения ЭПЧ путем увеличения коэффициента мощности системы «ЭПЧ – асинхронный двигатель (АД)».
  2. Подавление высших гармоник входного тока ЭПЧ, генератором которых является неуправляемый выпрямитель ЭПЧ.
  3. Выравнивание линейных напряжений на входе ЭПЧ при перекосах питающего напряжения.
  4. Подавление быстрых изменений напряжения на входе ЭПЧ (грозовые перенапряжения, коммутация батарей статических конденсаторов и т. п.).
  5. Снижение скорости нарастания тока короткого замыкания на выходе ЭПЧ.

Назначение сглаживающих дросселей

  1. Уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения и тока на выходе выпрямителя.
  2. Повышение энергосберегающего эффекта от внедрения ЭПЧ путем увеличения коэффициента мощности системы «ЭПЧ – асинхронный двигатель (АД)».
  3. Подавление высших гармоник входного тока ЭПЧ, генератором которых является неуправляемый выпрямитель ЭПЧ.
  4. Снижение скорости нарастания тока короткого замыкания на выходе ЭПЧ.

Назначение моторных дросселей

Выходное напряжение ЭПЧ — это последовательность прямоугольных импульсов регулируемой ширины и частоты. Скорость нарастания импульсов напряжения очень велика, что представляет опасность для изоляции питаемых АД. Ограничение скорости нарастания напряжения, а в результате — снижение риска повреждения изоляции двигателя достигаются путем установки между двигателем и ЭПЧ моторного дросселя типа ED3S (рис. 10). Моторные дроссели ED3S используются также для ограничения тока короткого замыкания до момента срабатывания защиты и выключения тока в цепи. Зачастую подбор соответствующей индуктивности моторного дросселя — это единственная возможность защиты выходных транзисторов. Подбор индуктивности моторного дросселя ED3S зависит от максимальной величины тока короткого замыкания в цепи. На практике зачастую двигатель значительно удален от ЭПЧ. Длинный кабель обладает большими емкостями, которые способствуют увеличению потерь мощности в ЭПЧ и кабеле. Моторный дроссель ED3S, кроме защиты изоляции двигателя, компенсирует емкость питающей линии, а также ограничивает гармоники и коммутационные перенапряжения в цепи АД. В результате двигатель меньше греется.

Сравнительные характеристики дросселей

Проведем сравнение продукции всем известной компании Siemens с дросселями Elhand на примере сетевых дросселей (серия Siemens 4EU2752, серия Elhand ED3N).

Сравнительные характеристики дросселей производства Siemens и Elhand (1) приведены в таблице.

Таблица. Сравнительные характеристики дросселей производства Siemens и Elhand (1)

Анализируя приведенную таблицу и учитывая сопутствующую информацию по ценам и доступности, можно сделать соответствующий вывод (см. выводы, п. 7).

Выводы

  1. Правильный выбор индуктивности сетевого дросселя в составе энергосберегающего преобразователя частоты (ЭПЧ) позволяет более полно использовать энергосберегающие свойства ПЧ, работающего в качестве регулятора производительности насоса, вентилятора и других механизмов с вентиляторной механической характеристикой в функции заданного технологического параметра, например давления.
  2. Сетевой дроссель защищает сеть электроснабжения от высших гармоник, генератором которых является неуправляемый выпрямитель энергосберегающего преобразователя частоты.
  3. Сетевой дроссель защищает сам преобразователь частоты от всплесков напряжения в сети электроснабжения и перекосов линейных напряжений питающей сети.
  4. Сглаживающий дроссель целесообразно использовать совместно с сетевым дросселем для преобразователей частоты мощностью более 55 кВт.
  5. Моторные дроссели необходимо использовать при длинных кабельных линиях или высокой вероятности короткого замыкания на выходе преобразователя частоты.
  6. Дроссели фирмы Elhand — экономически выгодная альтернатива «фирменным» дросселям.
  7. При соблюдении паритета параметров (таблица) дроссели Elhand имеют значительно меньшую цену, а за счет более гибкого производства обеспечиваются оптимальные сроки в соответствии потребностями производства.

Литература

  1. Жиборски Й., Липски T. Страховка диодов и тиристоров. Варшава: WNT, 1979.
  2. Lastowiecki J. Elementy magnetyczne wuk adach nap dowych. Варшава: WNT, 1982.
  3. Русек A. Основы электроники. Варшава: WSiP, 1985.
  4. Барлик Р., Новак M. Тиристорная техника. Варшава: WNT, 1994.
  5. Новак M., Барлик Р. Пособие инженера энергоэлектронщика. Варшава: WNT, 1998.

Схема - дроссель - насыщение

Схема - дроссель - насыщение

Cтраница 1

Схема дросселя насыщения, показанная на рис. 83, а, не находит практического применения вследствие двух основных недостатков.  [1]

Исключение из схемы дросселей насыщения позволяет повысить коэффициент мощности установки. Возможен также следующий вариант комбинированного регулирования напряжения с помощью ступенчатого переключателя и дросселей насыщения: дроссели остаются, но включаются не на стороне низшего напряжения трансформатора, а вместо токоограничивающего реактора переключающего устройства.  [2]

Обобщенные характеристики определяют поведение всех схем дросселей насыщения, а также крутизну наклона отрезка характеристики вход-выход магнитных усилителей с самонасыщением, расположенного влево от точки, соответствующей наименьшему значению тока нагрузки. Форма обобщенной характеристики этого отрезка, который будем называть левой ветвью, может видоизменяться в функции от величины сопротивления цепи управления и параметров вентилей.  [3]

На рис. 1 - 1 изображены схемы дросселя насыщения с одним сердечником и двумя обмотками: нагрузочной обмоткой Wi, включенной между источником переменного напряжения t / msin со / и сопротивлением нагрузки R, и обмоткой управления wz, которая служит для под-магничивания сердечника постоянным током.  [4]

С точки арения миниатюризации магнитных усилителей представляют интерес схемы дросселей насыщения, в которых нагрузочные обмотки переменного тока используются также для подачи сигнала управления.  [6]

В отличие от трансформатора постоянного тока, выполненного по схеме дросселя насыщения с нагрузочными обмотками, соединенными последовательно, трансформаторные функции мостового магнитного усилителя не нарушаются при любом значении относительного сопротивления цепи управления, благодаря чему он может быть использован для измерения как больших, так и малых токов, а также для измерения постоянных напряжений. Преимуществом трансформатора постоянного тока, выполненного по мостовой схеме, позволяющим обеспечить высокую точность измерений, является отсутствие провалов на кривой выходного тока или напряжения, а также отсутствие пульсаций тока нагрузки при бесконечно большом сопротивлении цепи управления.  [8]

Форма кривой напряжения на нагрузке практически та же, что и в схеме дросселя насыщения с последовательным соединением рабочих обмоток. При дайной кривой напряжения на нагрузке углы проводимости в оба полупериода равны, а это требует, чтобы оба дросселя насыщались по1 истечении одного и того же интервала времени после начала их соответствующих рабочих полупериодов. Изменения потока в их управляющие полупериоды должны быть также одинаковыми.  [10]

Формулы ( 17 - 1) - ( 17 - 6) представляют собой основные соотношения для статического режима схем дросселя насыщения с последовательным соединением обмоток ( рис. 17 - 1), а кривая по рис. 17 - 3 является их статической характеристикой усиления.  [11]

Управление тиристорами Д и Д2 осуществляется с помощью фазосдвигающего моста, у которого в качестве регулируемой индуктивности служит магнитный усилитель УМ, включенный по схеме дросселя насыщения.  [12]

Автоматическое регулирование эквивалентной емкости в цепи конденсаторной фазы может быть достигнуто различными способами. Один из них основывается на использовании в схеме дросселя насыщения ДН.  [14]

Страницы:      1    2

ВЧ дроссель

против индуктора - Блог о пассивных компонентах

Дроссели и ВЧ дроссели в основном представляют собой электрические компоненты одного и того же типа. Разница в конструкции связана с функцией, которую устройство будет выполнять в цепи. Большинство инженеров больше знакомы с индукторами - некоторые думают, что оба устройства могут использоваться взаимозаменяемо - которые распространены в частотно-избирательных системах, таких как тюнер для радиоприемников или фильтров.

Катушки индуктивности

Стандартный индуктор создается путем плотной обмотки проводов (катушек) вокруг твердого стержня или цилиндрического кольца, называемого сердечником индуктора.Когда ток циркулирует по проводам, создается магнитный поток, который противоположен изменению тока (сопротивляется любому изменению электрического тока), но пропорционален значению тока. Кроме того, в катушке индуцируется напряжение из-за движения магнитного потока. Сила магнитного потока зависит от типа сердечника.

Катушки индуктивности классифицируются в зависимости от типа сердечника, на который намотана катушка. На рисунке 1 показаны символы, используемые для различения некоторых типов.

Рисунок 1: Символы индуктивности. Источник: www.electronics-tutorials.ws

Единицы

Как мы видели, катушки индуктивности сопротивляются изменению тока (переменного тока), но легко пропускают постоянный ток. Эта способность противодействовать изменениям тока и взаимосвязи между потоком тока и магнитным потоком в катушке индуктивности измеряется показателем качества, называемым индуктивностью, с символом L и единицами измерения Генри (H), в честь американского ученого и первого секретаря Смитсоновского института. , Джозеф Генри.

RF Дроссели

Мы можем думать о ВЧ дросселях как о применении катушек индуктивности. Они спроектированы как фиксированные индукторы с целью перекрытия или подавления высокочастотных сигналов переменного тока (AC), включая сигналы от радиочастотных (RF) устройств, и обеспечения прохождения низкочастотных сигналов и сигналов постоянного тока. Строго говоря, в идеале ВЧ дроссель - это индуктор, который отклоняет все частоты и пропускает только постоянный ток. Для этого дроссель (или катушка индуктивности) должен иметь высокий импеданс в диапазоне частот, который он предназначен для подавления, как мы можем видеть, проверив формулу для значения импеданса, X L :

X L = 6.283 * f * L

Где f - частота сигнала, а L - индуктивность. Мы видим, что чем выше частота, тем выше импеданс, поэтому сигнал с высокой частотой встретит эквивалентное сопротивление (импеданс), которое заблокирует его прохождение через дроссель. Низкочастотные сигналы и сигналы постоянного тока будут проходить с небольшими потерями мощности.

Дроссели обычно состоят из катушки из изолированных проводов, намотанных на магнитный сердечник, или круглой «бусинки» из ферритового материала, нанизанной на провод.Их часто наматывают сложными узорами, чтобы уменьшить их внутреннюю емкость.

Обычно ВЧ дроссели можно увидеть на компьютерных кабелях. Они известны как ферритовые шарики и используются для устранения цифрового радиочастотного шума. Как показано на рисунке 2, ферритовые бусины имеют цилиндрическую или торообразную форму и обычно надеваются на провод.

Рис. 2. Ферритовый шарик. Источник: Wuerth Elektronik

Саморезонанс

Реальные катушки индуктивности и дроссели не являются 100-процентными индуктивными.При подаче питания появляются паразитные элементы, которые изменяют поведение устройства и изменяют полное сопротивление. Провода катушки, используемой для изготовления индуктора, всегда создают последовательное сопротивление, а расстояние между витками катушки (обычно разделенных изоляцией) создает паразитную емкость. Этот элемент является параллельным компонентом последовательной комбинации паразитного резистора и идеальной катушки индуктивности. Типичная эквивалентная схема катушки индуктивности показана на рисунке 3.

Рисунок 3: Эквивалентная схема индуктора

Реактивное сопротивление идеальной катушки индуктивности и паразитного конденсатора определяется по известным формулам:

X L = wL = 6.283 * ширина * длина (1)

X С = 1 / (wC) = 1 / (6,283 * f * C) (2)

Из-за наличия реактивных сопротивлений значение полного импеданса цепи изменяется с частотой. С увеличением частоты реактивное сопротивление конденсатора падает, а емкость катушки индуктивности увеличивается. Существует частота, при которой реактивное сопротивление идеальной катушки индуктивности и паразитного конденсатора равны. Это называется собственной резонансной частотой параллельной резонансной системы. В параллельном резонансном контуре полное сопротивление на резонансной частоте является максимальным и чисто резистивным.На рисунке 4 показаны графики зависимости импеданса от частоты в соответствии с уравнениями 1 (красным) и 2 (синим). Общий импеданс (черный) показывает резонансную частоту в точке, где оба импеданса равны. Импеданс в этой точке является чисто резистивным и имеет максимальное значение.

Рисунок 4. Импеданс в зависимости от частоты. Источник: Texas Instruments

.

Как я могу смоделировать этот синфазный дроссель в цепи в LTspice?

Как я могу смоделировать этот синфазный дроссель в цепи в LTspice? - Обмен электротехнического стека
Сеть обмена стеками

Сеть Stack Exchange состоит из 176 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Зарегистрироваться

Electrical Engineering Stack Exchange - это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 11к раз

\ $ \ begingroup \ $

Как можно использовать дроссель синфазного сигнала на схеме ниже в LTspice? Индуктором или трансформатором? Как должна быть нарисована схема в LTspice?

Я хочу использовать это, чтобы отфильтровать шумы CM для несимметричного коаксиального кабеля.

Создан 21 сен.

floppy380floppy380

1,41255 золотых знаков2323 серебряных знака5252 бронзовых знака

\ $ \ endgroup \ $ 4 \ $ \ begingroup \ $

При достаточно малых токах синфазный дроссель выглядит как трансформатор 1: 1 с сопротивлением, включенным параллельно каждому из его катушек индуктивности.Вы можете очень близко подойти к правильному результату, посмотрев на график зависимости импеданса от частоты. На низких частотах сопротивление увеличивается, как у катушки индуктивности. Используйте это, чтобы получить значение индуктивности. На некоторой высокой частоте индуктивность достигает максимума. Предположите свою индуктивность и вычислите сопротивление. Этого будет достаточно для большинства моделей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *