устройство, принцип работы, назначение, методика расчета
Путевой дроссель-трансформатор – это агрегат, пропускающий ток тяги, обходя изолирующий стык. Устройство напоминает катушку индуктивности, отличающуюся конструкцией, принципом функционирования, техническими характеристиками, методикой расчёта, предназначением и областью применения. Дроссельный трансформатор подразделяется на виды в зависимости от частотности и функций.
Конструкция и принцип работы
Устройство ДТ выглядит, как сердечник формы Ш со стальным остовом. Расположение главной и второстепенной обмотки – средний стержень сердечника. Все составляющие механизма погружены в корпус из чугуна. Он в свою очередь наполнен маслом трансформатора и закрыт крышкой. Уровень масляной жидкости контролируется через пробки, находящиеся на крышке. Конструкция имеет защиту от:
- проникновения внутрь ДП лицами, которым не положено вмешиваться в работу прибора;
- размещения на выводах главной обмотки ненужных предметов;
- возможности повреждения корпуса.
В данном приборе находится пластина из гетинакса, расположенная посередине сердечника и остова. С её помощью происходит обеспечение воздушного зазора в магнитной цепи ДТ. Главная обмотка необходима для пропускания тягового тока. Она обладает 3 выводами. К линиям рельс присоединяются 2 из них, расположенные по краям, а оставшийся по середине – к среднему выводу дроссельного трансформатора смежной РЦ.
За включение приборов релейного и питающего концов РЦ отвечают дополнительные обмотки. Из-за индуктивного соединения приборов с рельсовой линией на работу РЦ меньше влияет константная составная часть тягового тока.
Дроссель-трансформатор на постоянном токе функционирует, согласно принципу самоиндукции катушки. Это происходит следующим образом:
- Часть тягового тока попадает на одну полуобмотку ДТ, перемещаясь по одной рельсе.
- Остальной ток идёт на вторую полуобмотку ДТ.
- Суммарный ток всех этих частей попадает через перемычку в среднюю точку ОО смежного ДТ. Поделившись надвое, он направляется по нитям рельс соседней РЦ.
Прибор может выдерживать диапазоны колебаний от низких до высоких. Первые могут быть от 20 Гц до 20 кГц. Средние значения составляют 20-100 кГц, а высокие – более 100 кГц. Конструкция дросселей высокой частотности совсем не похожа на конструкции ДТ низкой и средней частотности.
Назначение и область применения устройства
Дроссельный трансформатор используется в области электротехники. Он предназначен для установки на ЖД пути, оснащённые автоматической блокировкой переменного и электротягой постоянного тока. Подобное оборудование используют, чтобы стыковать системы электрической тяги. Также дроссели внедряют в трамваи, поезда метро и современные скоростные дрезины.
Их составляющие специально созданы для суровых условий окружающей среды, возникающих при эксплуатации на ЖД транспорте.
Если рассматривать устройство по назначению, то оно делится на следующие виды:
- Дроссели, совершающие работу на вторичных импульсных источниках питания. В самом начале происходит накапливание катушкой энергии от первоначального источника. Это осуществляется в собственном магнитом поле. После этого энергия возвращается в нагрузку.
- ДТ для запускания двигателей. Здесь устройство выступает в качестве ограничителя токов, отвечающих за пуск и тормоз. Дроссельная конструкция для приводов отличается мощностью не больше 30 кВт, схожа с 3-фазным трансформатором.
- ДТ насыщения. Его используют в стабилизаторах напряжения и ферромагнитных преобразователях. Ещё такой ДТ применяется в магнитных усилителях. Там из-за подмагничивания происходит смена индуктивной резистентности сердечником.
- ДТ для сглаживания. Подобным прибором убирают пульсации выпрямленного тока, если нет конденсаторов в ламповых усилителях.
Помимо прочего, аналогичные устройства распространены в сварке, в блокировочных, сигнализационных и совмещенных централизованных системах.
Основные технические характеристики
В характеристиках содержится информация о количестве витков, полном сопротивлении и показатель трансформации главной обмотки и второстепенных. Показатели дросселя-трансформатора ДТ 500:
- количество витков главной обмотки – 7+7;
- количество витков дополнительной обмотки – 1560, 322, 1238;
- полное сопротивление – 0,2-0,22 Ом;
- коэффициент трансформации – 40,23, 17.
Его масса составляет 132 кг, объём масла – 29 л. Может прослужить не больше 30 лет. Согласно правилам, температура сердечника не должна превысить 95 С. Она определяется по температуре верхних слоёв масла.
Разновидности дроссельных трансформаторов
Чаще всего встречаются следующие разновидности дроссельных трансформаторов:
- Низкочастотный. По внешнему виду он напоминает незамысловатый трансформатор из железа. Единственный отличием от него является сборка с одной обмоткой. Катушка делает так, что при понижении тока в цепи его значение не меняется и остаётся на нужном уровне, а при повышении значение снижается.
- Высокочастотный. Это электрическое устройство создано, чтобы передавать энергию высокой частоты между 2 цепями и больше электромагнитной индукцией. Оно распространено намного больше. Его катушка навивается на ферритовые и стальные сердечники либо на каркас из пластмассы.
Наличие сердечника в дросселе увеличивает его размеры. Без него он весит намного меньше.
Методика расчета
ДТ рассчитывается по методе нечёткой логики, нейронных сетей, резольвента Ла-Гранджа и другим. Разработаны специальные программы, производящие вычисление параметров устройства за считанные минуты. Основные этапы расчёта:
- ввод требуемых данных для расчёта;
- выдача программой значений кривой намагничивания и корректирование ошибок;
- подсчитывание системой геометрических параметров модели сердечника.
Применив особую формулу, можно своими силами рассчитать воздушный зазор в устройстве. Она выглядит следующим образом L*I²/V. индуктивность обмотки дросселя – это L, а сила постоянного тока на обмотке – это I. Буква V обозначает объём сердечника из железа.
Итогом их экспериментов и теоретических догадок стал труд Максвелла, создавшего теорию электромагнитных явлений в 1873 году. А через двадцать лет англичанин Томсон обнаружил частицу, участвующую в образовании электричества (электрон), положение которой в атомной структуре тела после указал Резерфорд.
Так было обнаружено, что электрический заряд — это способность физических тел создавать вокруг себя особое поле, оказывающее воздействие на другие вещества. Электричество связано с магнетизмом, который влияет на положение электронов, являющихся элементарными частицами тела. Каждая такая частица обладает определённой энергией (потенциалом) и может перемещаться по телу в хаотично.
Придание же электронам направленного движения приводит к возникновению тока. Работа, затраченная на перемещение элементарной частички, называется напряжением. Если ток течёт в замкнутой цепи, то он создаёт магнитное поле, то есть силу, действующую на электроны.
Все вещества разделяются на три типа:
- проводники — это тела, свободно пропускающие через себя ток;
- диэлектрики — в этих телах невозможно появление свободных электронов, а значит, ток через них протекать не может;
- полупроводники — материалы, свойство которых пропускать ток зависит от внешних факторов, например, температуры.
Характеристикой, обозначающей способность тела проводить ток, называется проводимость, а величина обратная ей — сопротивлением.
Активное сопротивление
На прохождение электрического тока в итоге оказывают влияние три физические величины: сопротивление, индуктивность и ёмкость. Каждый радиоэлемент (не исключение и дроссель) обладает ими в какой-то мере.
Активное сопротивление представляет собой величину, препятствующую прохождению тока и равную отношению разности потенциалов к силе тока (закон Ома). Его сущность объясняется тем, что в кристаллической решётке различных физических тел содержится разное число свободных носителей зарядов. Кроме этого, сама структура может быть неоднородной, то есть содержать примеси или дефекты. Электроны, перемещаясь под действием поля, сталкиваются с ними и отдают часть своей энергии кристаллам тела.
В результате таких столкновений частички теряют импульс, а сила тока уменьшается. Рассеиваемая электрическая энергия превращается в тепло. Элементом, использующим естественные свойства физического тела, является резистор.
Что же касается дросселя, то его активное сопротивление считается паразитным, вызывающим нагревание и ухудшение параметров. Зависит оно от типа материала и его физических размеров.
Определяется по формуле R = p * L / S, Ом, где:
- p — удельное сопротивление (справочная величина), Ом*см;
- L — длина проводника, см;
- S — площадь поперечного сечения, см2.
Ёмкостная составляющая
Любой проводник тока в разной мере имеет свойство накапливать электрический заряд. Эта способность называется ёмкостью элемента. Для одних радиодеталей она считается вредной составляющей (в частности, для дросселя), а для других — полезной (конденсатор). Относят это понятие к реактивному сопротивлению. Его величина зависит от вида подаваемого сигнала на элемент и ёмкости материала, из которой он сделан.
Математически реактивное сопротивление описывается выражением Xc = 1/w*C, где:
- w — циклическая частота, скалярная угловая величина, определяющаяся числом колебаний сигнала за единицу времени (2*p*f), Гц;
- C — ёмкость элемента, Ф.
Из формулы видно, что чем больше будет ёмкость и частота тока, тем выше сопротивление элемента, а значит, имеющий большое ёмкостное сопротивление дроссель будет нагреваться. Значение ёмкости в дросселе зависит от размеров проводника и способа его укладки. При спиралевидной намотке между рядом лежащими кольцами возникает ёмкость, также влияющая на протекающий ток.
Паразитная составляющая ёмкости проявляется и в образовании собственного резонанса изделия, так как дроссель на эквивалентной схеме можно представить в виде последовательной цепочки индуктивности и конденсатора. Такое включение создаёт колебательный контур, работающий на определённой частоте. Если частота сигнала будет ниже резонансного значения, то преобладать будет индуктивная составляющая, а если выше — ёмкостная.
Поэтому существенной задачей изготовления дросселя в электронике считается увеличение собственного резонанса конструкции.
Индуктивность и самоиндукция
Электрическое поле неразрывно связано с магнитным. Там, где существует одно, неизменно появляется и второе. Индуктивность — это физическая величина, характеризующаяся накоплением энергии, но в отличие от ёмкости эта энергия является магнитной. Её величина зависит от магнитного потока, образованного силой тока, протекающего через радиоэлемент. Чем больше ток, тем сильнее магнитный поток пронизывает изделие. Интенсивность накопления элементом энергии зависит от этого потока.
Математическая формула нахождения индуктивности — L = Ф/ I, где:
- Ф — магнитный поток, Вб;
- I — сила тока, текущая через элемент, А.
Индуктивность измеряется в генри (Гн). Таким образом, катушка индуктивности в момент протекания через неё тока создаёт магнитный поток равный одному веберу (Вб).
Сопротивление, оказываемое индуктивностью, во многом зависит от частоты приложенного сигнала. Для его расчёта используется выражение XL = w*L. То есть для постоянного тока она равна нулю, а для переменного — зависит от его частоты. Иными словами, для высокочастотного сигнала элемент будет обладать большим сопротивлением.
Физический процесс, наблюдаемый при прохождении переменного тока через индуктивность, можно описать следующим образом: в течение первой декады сигнала (ток возрастает) магнитное поле усиленно потребляет энергию из электрической цепи, а в последней декаде (ток убывает) отдаёт её обратно, поэтому за период прохождения тока мощность не потребляется.
Но эта модель подходит к идеальному элементу, на самом же деле некоторая часть энергии превращается в тепло. То есть происходят потери, характеризующиеся добротностью Q, определяемую отношением получаемой энергии к отдаваемой.
При изменении тока, текущего через проводник в контуре, возникает электродвижущая сила индукции (ЭДСИ) — самоиндукция. Другими словами, переменный ток изменяет величину магнитного потока, который приводит в итоге к появлению ЭДСИ. Проявляется этот эффект в замедлении процессов появления и спадания тока. Амплитуда самоиндукции пропорциональна величине тока, частоте сигнала и индуктивности. Её отставание по фазе от сигнала составляет 90 градусов.
Принцип работы
Термин «дроссель» происходит от немецкого слова drossel, что в переводе на русский язык означает «ограничитель». В электротехнике под ним понимается катушка индуктивности, обладающая большим сопротивлением току переменной частоты и практически не влияющая на постоянный ток.
По своей сути электрический дроссель — это индуктивность. Он способен накапливать энергию, получая её из магнитного поля. При воздействии на элемент напряжения в нём постепенно происходит увеличение тока, при этом если сменить полярность — ток начнёт убывать, т. е. резко изменить значение тока в дросселе невозможно.
Постепенное нарастание величины тока и его спад происходит из-за магнитного поля, которое не может мгновенно изменить своё направление. Другими словами, ток блока питания противодействует наведённому току в сердечнике изделия, поэтому в цепях с током переменой частоты он является своего рода ограничителем из-за индуктивного сопротивления.
По своей конструкции дроссель чем-то похож на трансформатор, но при этом чаще всего у него одна обмотка. А вот их принципы действия полностью отличаются. Если для трансформатора важно передавать всю энергию и гальванически развязывать цепь, то главной задачей стоящей перед дросселем является накапливание энергии в индуктивности. В то же время для трансформатора такое накопление считается паразитным процессом.
Устройство прибора
Выполняется этот элемент из проволочного вида проводника, наматываемого в виде спирали. Этот проводник может быть как многожильным, так и одножильным. Проволока может наматываться на диэлектрический каркас или использоваться без него. Если применяется основание, то оно может быть выполнено круглым, прямоугольным или квадратным сечением. Физически же дроссель состоит из одного или множества витков проводника.
При изготовлении дросселя используются следующие разновидности намотки:
- прогрессивная — шаг витков плавно изменяется по всей длине конструкции;
- универсальная — расстояние между витками одинаковое.
Первый тип используется при создании изделий, предназначенных для работы на высоких частотах, при этом уменьшается значение паразитной ёмкости. Такая намотка может быть однослойной или многослойной, причем даже разного диаметра. В качестве материала для изготовления проводника используется медь.
Увеличение индуктивности достигается путём добавления ферромагнитного сердечника. В зависимости от назначения устройства используют разные его виды, например, для подавления высокочастотных помех — феррит, флюкстрол или карбонил, для фильтрации звуковой частоты — пермаллой. В то же время для дросселя, работающего со сверхвысокими частотами, применяют латунь. Магнитопровод рассчитывается так, чтобы избежать режима насыщения (падения индуктивного сопротивления).
Чтобы избежать насыщения в дросселях, магнитопровод изготавливается с зазором. При изготовлении дросселя стараются обеспечить:
- необходимую индуктивность;
- величину магнитной индукции, исключающую насыщение;
- способность выдерживать необходимый ток.
Для этого обычно сначала рассчитывается зазор и число витков исходя из силы тока и индуктивности, а после определяется максимально возможный диаметр проволоки. В цифровых малогабаритных устройствах дроссель изготавливается в плоском виде. Достигается это путём печатания проводниковой дорожки в виде круговой или зигзагообразной линии.
Виды и характеристики
Главной характеристикой дросселя, безусловно, является индуктивность. Но, кроме неё, существует ряд номинальных параметров, характеризующих элемент как изделие. Именно они определяют возможности использования устройства и его срок службы. Основными из них являются:
- Мощность — определяется типом сердечника и поперечным сечением провода. Обозначает величину сигнала, которую может выдержать дроссель. Единицей измерения служит ватт.
- Добротность и угол потерь — характеризуют качество устройства. Чем больше добротность и меньше угол, тем выше качество.
- Частота тока — f, Гц. В зависимости от неё дроссели разделяют на низкочастотные, имеющие границы колебаний 20−20 000 Гц, ультразвуковые — от 20 до 100 кГц и сверхвысокие — больше 100 кГц.
- Наибольшее допустимое значение тока — I, А.
- Сопротивление элемента в неподключенном состоянии — R, Ом.
- Потери в магнитопроводе — P, Вт.
- Вес — G, кг.
Современная промышленность изготавливает электромагнитные дроссели, отличающиеся не только по характеристикам, но и по видам. Они выпускаются цилиндрической, квадратной, прямоугольной и круглой формы. А также они различаются по типу цепи, для которой предназначены, и могут быть однофазными или трёхфазными.
Условно дроссели можно разделить на три типа:
- Сглаживающие. Используются для фильтрации переменной составляющей сигнала, уменьшая её значение. Такие элементы ставятся на входе или выходе выпрямительных или преобразующих части схем.
- Переменного тока. Ограничивают его величину при резком скачке.
- Насыщения. Управляют индуктивным сопротивлением за счёт периодического подмагничивания.
Маркировка и обозначения
В принципиальных схемах и технической документации дроссели обозначаются латинской буквой L, условное графическое обозначение — в виде полуокружностей. Их количество нигде не указывается, но обычно не превышает трёх штук. Жирная точка, ставящаяся в начале полуокружностей, обозначает начало витков. Если индуктивность выполняется на каркасе, сверку изображения чертится прямая линия. Для обозначения номиналов элемента используется код из букв и цифр или цветовая маркировка.
Цифры указывают на значение индуктивности, а буква — на допуск. Например, код 250 J обозначает индуктивность, равную 25 мкГн с погрешностью в пять процентов. Когда на маркировке стоит только число, то это значит, что допуск составляет 20%. Таким образом, первые две цифры обозначают числовое значение в микрогенри, а третья — множитель. Буква D ставится на высокоточных изделиях, их погрешность не превышает 0,3%.
Цветовая маркировка, в принципе, соответствует буквенно-цифровой, но только наносится в виде цветных полос. Первые две указывают на значения в микрогенри, третья — коэффициент для умножения, а четвёртая — допуск. Индуктивность дросселя, на котором изображены две оранжевые полосы, коричневая и белая, равна 33 мкГ с разрешённым отклонением в 10%.
Область применения
Отвечая на вопрос, зачем нужен дроссель, можно с уверенностью сказать, что основное его применение — это фильтры. Ни один качественный источник питания не обходится без этого простого элемента. Его применение позволяет избавиться от пульсаций напряжения, которые вызывают нестабильность в работе многих устройств — материнской платы, видео- и звуковых карт и т. п.
Сглаживание формы сигнала путём устранения его паразитной составляющей обеспечивает стабильную работу микропроцессорных блоков, особо зависящих от качества питающего их напряжения.
Кроме того, используя свойство элемента накапливать энергию, а потом её отдавать в цепь, дроссель нашёл своё применение в люминесцентных лампах. Такие осветители работают на принципе возникновения дугового разряда, поддерживающегося в парах инертного газа. Для того чтобы он возник, между электродами необходимо появление высокого пускового напряжения, способного пробить газовый диэлектрик. Благодаря дросселю такой разряд и создаётся.
Их также используют и в усовершенствованных осветительных приборах — индукционных лампах. Отличие таких светильников от люминесцентных заключается в отсутствии электродов, необходимых для зажигания. Для получения света используются три составляющие — электромагнитная индукция, разряд в газе, свечение люминофора.
Стоит отметить и ещё одно из применений дросселя — сварочный трансформатор. Здесь основное назначение радиоэлемента заключается в стабилизации тока. Сварочный дроссель, установленный в инверторе, смещает фазу между током и напряжением. Такое его использование упрощает розжиг электрода и поддерживает стабильное горение дуги.
Способность элемента создавать магнитное поле зачастую применяется в электромагнитах, отличающихся большой мощностью, а также в различных электромеханических реле, электродвигателях и даже генераторах.
Самостоятельное изготовление
Для самостоятельного изготовления дросселя необходимо правильно рассчитать его конструкцию. Для этого используется простая формула расчёта индуктивности: L=0,01*d*w 2 /(L/d+0,44), где d — диаметр основания (см), L — длина проволоки (см), w — количество витков. При этом если имеется мультиметр с возможностью изменения индуктивности, то точное количество витков можно подобрать, используя его.
Метод намотки при использовании этой формулы предполагает укладку виток к витку. Например, необходимо подобрать магнитопровод для дросселя с индуктивностью один мкГн, рассчитанный на ток I = 4A. Берется сердечник 2000 НМ типоразмера К 16 х 8 х 6. Согласно справочнику коэффициент начальной индуктивности — ALH = 1,36 мкГн, а длина магнитного пути — le= 34,84 мм. Соответственно, число витков будет N= (L/ALH)0,5= (1/1,36)0,5 = 0,86. Если принять N=1, то при заданном токе напряжённость магнитного поля в сердечнике будет равна Н= 4*1/(34,84*10−3)= 114 А/м.
Таким образом, дроссель представляет собой катушку, которая характеризуется индуктивностью. Благодаря своим свойствам он может накапливать магнитную мощность, после отдавая её в цепь в виде электрической энергии. При этом использование элемента позволяет также подавлять переменную составляющую тока в цепи.
Дроссель сварочного трансформатора
Дроссель сварочного трансформатора является устройством позволяющим регулировать величину сварочного тока. Устройство представляет собой стержневой
Дроссель сварочного трансформатора включается последовательно во вторичную цепь. Поскольку образование сварочной дуги между электродом и свариваемым металлом требует определенного напряжения при выбранной силе тока, то дроссель, создавая смещение зависимости тока и напряжения, способствует возникновению дуги и стабильности ее горения.
Электрическая часть дросселя состоит из обмоток выполненных одним проводом на двух стержнях одного замкнутого магнитопровода. Один конец обмотки подсоединяется к проводу вторичной обмотки трансформатора, а второй идет на сварочный электрод. Прохождение переменного тока по обмотке дросселя вызывает магнитный поток в магнитопроводе направленный вдоль сердечника, имеющего воздушный зазор (разрыв стержня). Воздушный зазор создает сопротивление магнитному потоку за счет рассеивания. Сопротивление возрастает с увеличением зазора. Магнитный поток индуцирует в обмотке ЭДС, которая направлена навстречу тока в обмотке, что создает дополнительное индуктивное сопротивление сварочному току. Таким образом, минимальный воздушный зазор будет соответствовать максимальному магнитному потоку и максимальному индуктивному сопротивлению, что даст на выходе минимальный ток сварки. Увеличение зазора повышает сварочный ток за счет уменьшения значения индуктивного сопротивления. Винтовой привод дросселя приводит в движение подвижный сегмент магнитопровода и позволяет вручную регулировать сварочный ток, что определяет скорость сварки.
Второе назначение дросселя определяется его высокой индуктивностью. Вольтамперная характеристика для процесса сварки должна носит падающий характер. Такое возможно при наличии высокого сопротивления цепи. Индуктивное сопротивление дросселя, как раз обеспечивает необходимую падающую характеристику сварочному устройству. Индуктивности самого трансформатора недостаточно для обеспечения необходимых параметров падающей характеристики.
Дросселя используются не только в трансформаторах для ручной дуговой сварки, но и для полуавтоматической в среде углекислого газа.
Читайте также
Управляемый дроссель-трансформатор в структуре электромеханической системы генерирования переменного тока постоянной частоты Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
УДК 621.313.32
УПРАВЛЯЕМЫЙ ДРОССЕЛЬ-ТРАНСФОРМАТОР В СТРУКТУРЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЫ
С.В. МИШИН
Статья представлена доктором технических наук, профессором Кузнецовым С.В.
В статье кратко описана конструкция управляемого дроссель-трансформаторного регулятора. Представлена электрическая схема и результаты его лабораторных испытаний в виде характеристик холостого хода, короткого замыкания и рабочих характеристик. Обоснована целесообразность применения такого устройства в электромеханической системе генерирования переменного тока постоянной частоты.
Ключевые слова: привод-генераторный агрегат, электромеханическая система генерирования, переменный ток постоянной частоты, управляемый дроссель-трансформатор, подмагничивание магнитопровода.
В силу получившей развитие концепции «полностью электрического самолета» и известных недостатков турбомеханических и гидромеханических привод-генераторных агрегатов (111 А) представляет интерес исследование электромеханического ПГА как перспективного источника электроэнергии переменного тока постоянной частоты. Учитывая, что анализ режимов работы и характеристик ряда модификаций электромеханических ПГА уже рассмотрен в научно-технической литературе [1; 2; 3], целью данной работы является освещение принципиально новых моментов теории дифференциального асинхронно-синхронного ПГА с дроссель-трансформаторным регулятором.
Принципиальную новизну в рассматриваемой схеме дифференциального асинхронно-синхронного ПГА (рис. 1) представляет управляемый дроссель-трансформатор (УДТ) -статическое электромагнитное устройство, реализующее комбинированный принцип регулирования напряжением питания асинхронной машины агрегата (рис. 2).
3-П5&, шгц
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема дифференциального асинхронно-синхронного привод-генераторного агрегата с управляемым дроссель-трансформаторным регулятором
Рис. 2. Конструктивный чертеж управляемого дроссель-трансформатора: 1 — ярмо токовой обмотки составного магнитопровода, имеющее прямоугольные открытые пазы
на правом торце; 2 — катушка трехфазной токовой обмотки; 3 — витой полый цилиндр, выполняющий роль магнитного шунта; 4 — катушка трехфазной обмотки напряжения; 5 — ярмо обмотки напряжения составного магнитопровода, имеющее прямоугольные открытые пазы на левом торце; 6 — катушка тороидальной обмотки подмагничивания шунта
Как видно на рис. 2, все элементы магнитопровода УДТ выполняются витыми из ленточной трансформаторной стали и имеют одинаковые наружные и внутренние диаметры, числа и размеры пазов на соприкасающихся торцевых поверхностях. Радиальные прямоугольные пазы на торцах опытного образца УДТ были выполнены путем фрезерования. При серийном производстве таких магнитопроводов возможно совмещение выштамповывания пазов и процесса навивки. Такая технология изготовления позволит существенно снизить потери электротехнической стали в виде отходов по сравнению с изготовлением шихтованных из отдельных листов магнитопроводов электрических машин.
Катушки токовой и обмотки напряжения располагаются на зубцах соответствующих ярем, обмотка подмагничивания — на магнитном шунте (рис. 2).
Электрическое соединение обмоток УДТ выполняется в соответствии со схемой, изображенной на рис. 1: токовая обмотка (ТО) включается на выход синхронного генератора (СГ) последовательно с электрической нагрузкой, обмотка напряжения (ОН) -последовательно в цепь рабочей обмотки асинхронной машины (АМ). Между собой одноименные катушки ТО и ОН соединяются таким образом, чтобы их магнитодвижущие силы (МДС) были сдвинуты по фазе на угол, близкий к 180°. Путь прохождения средних линий вращающегося магнитного поля, создаваемого МДС рабочих обмоток УДТ, показан пунктирной линией со стрелками (рис. 2).
Увеличение тока в ТО УДТ до определенной величины ведет к ослаблению суммарного магнитного потока, а следовательно, и противоэдс в ОН. Это обуславливает
пропорциональное (зависящее от соотношения токов в рабочих обмотках УДТ и чисел их витков) увеличение напряжения на ее выходе. Дальнейший же рост тока в ТО приводит к преобладанию ее МДС над МДС ОН, то есть изменению знака противоэдс, а значит, и росту выходного напряжения ОН над его входным значением. Далее по тексту этот режим будем называть «вольтодобавкой».
Однако компаундирование не может обеспечить точную реализацию требуемого закона изменения напряжения на выходе ОН УДТ. Добиться этого позволит изменение тока в обмотке подмагничивания УДТ. Так, например, при увеличении тока подмагничивания происходит рост магнитного сопротивления шунта и вытеснение магнитного потока в ярмо обмотки напряжения, то есть возрастает коэффициент магнитной связи рабочих обмоток УДТ. При уменьшении тока подмагничивания картина меняется на противоположную. Таким образом, обеспечивается точная реализация закона изменения напряжения на выходе ОН УДТ в функции величины и характера тока нагрузки.
Основные размеры и параметры исследуемого макета УДТ представлены в табл. 1.
Таблица 1
Наименование параметра (размера) Значение и характеристика
Наружный диаметр магнитопровода, мм 128,0
Внутренний диаметр магнитопровода, мм 80,0
Ширина паза, мм 52,0
Высота зубца, мм 24,5
Высота ярма, мм 38,5
Высота магнитного шунта, мм 31,5
Длина средней линии кольцевого магнитопровода, мм 327,0
Число зубцов ярма 3
Число витков катушки ОП 78
Число витков катушки ОН 20
Число витков катушки ТО 12
Материал магнитопровода Ленточная электротехническая сталь толщиной 0,2 мм
Воздушный зазор Минимальный по технологическим условиям
Тип и размеры провода ОН и ТО, мм ПЭВ-2 1,0×2,63
Тип и диаметр провода ОП, мм ПЭВ-2 1,2
Омическое сопротивление катушки ОН при 20°С, Ом 0,052
Омическое сопротивление катушки ТО при 20°С, Ом 0,04
Экспериментальные исследования макетного образца УДТ проводились по электрической схеме, представленной на рис. 3. Первоначально рассматривались характеристики холостого хода УДТ при отключенной нагрузке в цепи ТО (выключатель SA1 разомкнут) и питании обмотки подмагничивания от внешнего источника постоянного тока напряжением 30В (рис. 4).
Из рассмотрения приведенных на рис. 4 характеристик хорошо видно, что при подмагничивании магнитного шунта постоянным током (1П) уменьшается величина падения напряжения на фазах ОН (AU ФДР) и пропорционально возрастает их выходное напряжение (С ФОН). Это объясняется тем, что при подмагничивании шунта происходит вытеснение из него рабочего магнитного потока в токовое ярмо. Поэтому возрастает суммарная длина магнитных силовых линий и магнитное сопротивление этому потоку, обуславливающее его ослабление. Как результат — представленные на рис. 4 закономерности. Кроме того,
насыщение магнитного шунта вызывает увеличение реактивного тока и пропорциональное снижение коэффициента мощности ОН (cosфон).
А) . «
1С& ¿-ЖОС&,ФСГЦ
Рис. 3. Электрическая схема для проведения исследований УДТ
С059он 0,96
0,92 0,88
Г
V
3,0
2,0
1,0
¿/рл 120
80
40
П м
,— Г<Р
1
Щ- —
со$ф
— ( ил
г р
12 3 4 1л,А
Рис. 4. Результаты исследования УДТ на холостом ходу
На рис. 5 приведены характеристики короткого замыкания УДТ (при замкнутых накоротко фазах ТО) в функции тока подмагничивания. Полученные результаты могут быть полезны при разработке и построении схемы замещения исследуемого устройства.
На заключительном этапе исследований было получено семейство рабочих характеристик УДТ — зависимостей падения напряжения на его фазах АиФДР и напряжения на его выходе иФОН в функции сопротивления нагрузки на выходе обмотки напряжения ЯФОН (рис. 6). Исследования
проводились при фиксированных значениях тока подмагничивания и тока в цепи токовой обмотки. Анализ этих характеристик позволяет выявить закономерность: увеличение тока подмагничивания вызывает пропорциональный рост коэффициента магнитной связи рабочих обмоток УДТ (происходит вытеснение магнитного потока из шунта в рабочие ярма) таким образом, что выходное напряжение ОН по мере увеличения тока нагрузки постепенно возрастает и при соотношении МДС ТО и ОН Б то/Бон-М УДТ переходит в режим «вольтодобавки». В этом случае рабочий магнитный поток меняет свой знак на противоположный (аналогично ведет себя и падение напряжения на ОН).
С05(Р.
он
К О
0,96
096
тТ
Г°А <р’
30
25
20
0,9$ » /5
•ли;» 80
60
40
20
X 0Х
щ он р
со$ 9он г? ТО О ——
/ иом г лЦр
I ТпА
Рис. 5. Результаты исследования УДТ в режиме короткого замыкания
Подобное двухзонное регулирование позволяет существенно расширить диапазон изменения напряжения на выходе ОН. Так в экспериментальном макете, несмотря на неоптимальный выбор геометрии магнитопровода УДТ и соотношения чисел витков ОН и ТО,
он он
этот диапазон достигает Иф макс / и ф макс -2.
Рис. 6. Результаты исследования УДТ под нагрузкой
Представленный в работе управляемый дроссель-трансформатор при его использовании в структуре электромеханического ПГА позволяет сохранить работоспособность агрегата даже в случае возникновения трехфазного короткого замыкания на зажимах генератора. В этом случае необходимый уровень напряжения на асинхронную машину будет подаваться за счет наличия магнитной связи между его рабочими обмотками.
Данные, полученные в результате исследований лабораторного макета УДТ, количественно подтверждают принципиальную справедливость всех положений, описывающих принцип действия УДТ и обоснованность его выбора в качестве регулятора в схеме дифференциального асинхронно-синхронного ПГА.
Методика разработки математической модели с целью боле глубокого и подробного исследования подобного электромагнитного устройства была рассмотрена ранее [4].
ЛИТЕРАТУРА
1. Красношапка М.М. Генераторы переменного тока стабильной и регулируемой частоты. Киев: Техника, 1974. 168 с.
2. Мишин С.В., Голованов И.Г. Проблемы генерирования электрической энергии переменого тока постоянной частоты на современных воздушных судах //Научный Вестник МГТУ ГА, серия Авионика и электротехника. 2007. № 115. С. 132-135.
3. Мишин С.В., Мишина И.В. Особенности рабочих процессов в системах генерирования переменного тока постоянной частоты // Научный Вестник МГТУ ГА. 2012. № 185. С. 138-145.
4. Мишин С.В., Мишина И.В. Математическое моделирование управляемого трансформатора с вращающимся магнитным полем // Научный Вестник МГТУ ГА. 2008. № 126. С. 87-91.
THE CONTROLLED CHOKE TRANSFORMER IN THE STRUCTURE OF THE ELECTROMECHANICAL SYSTEM FOR GENERATING ALTERNATING CURRENT OF FIXED
FREQUENCY
Mishin S.V.
This article briefly describes the design of controlled choke transformer regulator. The electrical circuit and the results of laboratory tests in the form of characteristics of idling, short circuit and performance are presented. The expediency of application of such devices in the electromechanical system of generating alternating current of constant frequency is grounded.
Keywords: actuator-generator unit, an electromechanical system of generating, alternating current of constant frequency, controlled choke transformer, the magnetization of the magnetic circuit.
REFERENCES
1. Krasnoshapka M.M. Generatory peremennogo toka stabil’noy i reguliruyemoy chastoty. Kiyev: Tekhnika. 1974. 168 p. (In Russian).
2. Mishin S.V., Golovanov I.G. Problemy generirovaniya elektricheskoy energii pe-remenogo toka postoyannoy chastoty na sovremennykh vozdushnykh sudakh. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, seriya Avionika i elektrotekhnika. 2007. № 115. Pp.132-135. (In Russian).
3. Mishin S.V., Mishina I.V. Osobennosti rabochikh protsessov v sistemakh generirovaniya peremennogo toka postoyannoy chastoty. Nauchnyy Vestnik MGTU GA. 2012. № 185. Pp. 138-145. (In Russian).
4. Mishin S.V., Mishina I.V. Matematicheskoe modelirovanie upravljaemogo transformatora s vrashhajushhimsja magnitnym polem. Nauchnyy Vestnik MGTU GA. 2008. № 126. Pp. 87-91. (In Russian).
Сведения об авторе
Мишин Сергей Владимирович, 1960 г.р., окончил КВВАИУ (1980), доцент, кандидат технических наук, декан факультета авиационных систем и комплексов Иркутского филиала МГТУ ГА, автор более 30 научных работ, область научных интересов — генерирование и преобразование электрической энергии переменного и постоянного тока.
зачем нужен прибор, принцип работы элемента и область применения
Электрический дроссель — элемент, применяющийся в различных электротехнических приборах и радиоустройствах. Он регулирует силу тока, разделяя при этом или ограничивая электрические сигналы разной частоты, устраняя пульсацию постоянного тока. Посредством прохождения тока по скрученному проводнику образуется магнитное поле, используемое в электро- и радиотехнике.
Принцип работы
Дроссель функционирует по принципу самоиндукции. По внешнему виду напоминает обычную катушку, работающую по типу электрического трансформатора, хотя конструкция состоит лишь из одной обмотки.
Дроссельная катушка имеет ферромагнитные или стальные пластины, изолированные одна от другой для исключения образования токов Фуко, характеризующихся большими помехами. Прибор выполняет функцию сдерживающего барьера при перепадах напряжения в электросети.
Но именно это устройство относится к низкочастотным. Переменный ток, идущий по сетям, характеризуется большим диапазоном колебаний: от 1 до 1 млрд Герц.
Условно они делятся на такие виды:
- Низкие частоты (их ещё называют звуковыми) имеют границы колебаний 20−20000 Гц.
- Ультразвуковые: от 20 до 100 кГц .
- Сверхвысокие: свыше 100 кГц .
У приборов, работающих на высоких частотах, сердечник заменяется каркасами из пластика или резисторами, служащими основой для обмотки медным проводом. В этом случае дроссельный трансформатор оснащён в несколько слоёв или секционной обмоткой.
Главной технической характеристикой дроссельной катушки является индуктивность (принятые единицы измерения — Генри (Гн), сопротивляемая способность постоянному электрическому току (амплитуда колебаний приближается к нулю) изменением напряжения в требуемых пределах, номинальным подмагничиванием тока.
Используя магнитные сердечники, значительно уменьшаются размеры дросселей с теми же существующими значениями индуктивности. Применение ферритовых и магнитоэлектрических составов благодаря их небольшой ёмкости позволяет пользоваться ими при широких диапазонах.
По предназначению такого типа катушки делятся на три вида:
- Переменного тока — применяются для ограничения его в сети.
- Катушки насыщения — в стабилизаторах напряжения.
- Сглаживающие ослабевают пульсацию выравниваемого тока.
Магнитные усилители — дроссели работают с намагничивающимся сердечником под действием постоянного тока. При других его параметрах соответственно меняется индуктивное сопротивление.
Бывают ещё трёхфазные катушки, применяющиеся в определённых цепях. В наше время различные инженерные задачи решаются с использованием разнообразных типов дросселей.
Применение дросселя
Индуктивность нашла широкое применение в большом разнообразии приборов электротехники, автоматики, радиотехники. Дроссели работают в виде различных электрических фильтров, преобразователей электрической энергии, разных типов электромагнитных реле, а также трансформаторов. Если же конденсатор выполняет накопительную функцию электрического заряда, то индуктивность накапливает электромагнитную энергию. Вот зачем нужен дроссель.
Посредством прохождения электричества по проводу происходит образование постоянного магнитного поля. Это зависит от количества витков: чем их больше на дросселе и больше проходящего через него количества тока, тем сильнее становится магнитное поле элемента. Чтобы увеличить мощность электрического магнита, в прибор следует встраивать ферромагнитный сердечник. Способность дросселя вырабатывать магнитное поле зачастую применяется в электромагнитах, имеющих большую мощность, в различных электромеханических реле, электродвигателях, а также генераторах.
Дроссельная катушка пропускает постоянный электроток с минимальным сопротивлением, но если проходит ток переменной частоты, оказывает большое сопротивление, то есть выступает в роли фильтра. Эта способность, которая называется индуктивностью, применяется для того, чтобы отделить цепь переменной частоты от цепи постоянной частоты тока. Дроссель с наличием стального сердечника применяется в фильтрах блоков питания сетевых выпрямителей, чтобы сглаживать пульсацию переменного тока.
Под воздействием на катушку переменного магнитного поля в ней происходит образование переменного электротока. Это индуктивное свойство применяется в электрических генераторах с постоянным и переменным током.
В них преобразуется механическая энергия в электрическую:
- гидроэлектростанциями используется энергия падающей воды;
- генераторы, работающие на жидком топливе, при сжигании бензина или дизеля вырабатывают электричество;
- тепловые электростанции в качестве топлива используют уголь или же природный газ;
- в атомных электростанциях механическая энергия получается благодаря нагреву воды.
При прохождении электричества через дроссель вокруг него возникает переменное магнитное поле, оказывающее действие на находящуюся рядом катушку и в ней тоже начинает образовываться переменный электроток.
В этом случае катушка выполняет функции трансформатора, который служит для выравнивания сопротивления нагрузки с внутренними сопротивлениями прибора, вырабатывающего электроэнергию. Трансформаторы применяются во всех отраслях электросвязи, всяческих автоматизированных системах, радиотехнике, различной электронике и т. д.
Электронные аналоги
Обычно индуктивные катушки имеют довольно большие размеры. Для их уменьшения без изменения каких-либо технических характеристик нужно сделать замену индуктивного элемента. Вместо него устанавливается полупроводниковый стабилизатор. Он выполняет функцию транзистора с достаточно высокой мощностью. Так элемент преобразуется в электронный дроссель.
Транзистор полностью компенсирует скачки напряжения в сети, сокращает его пульсацию. Но нужно учесть, что этот элемент выполняет всё-таки полупроводниковую функцию, поэтому в приборах, работающих на высоких частотах, его нерационально применять.
Дроссели маркируют в соответствии с их параметрами, поэтому перепутать тип устройства довольно трудно.
Дроссель насыщения — Энциклопедия по машиностроению XXL
Это трехфазный трансформатор и блок выпрямителей. Для управления сварочным током применен дроссель насыщения. Для уменьшения разбрызгивания металла в сварочную цепь включают дополнительный дроссель, имеющий переключатель для ступенчатого изменения индуктивности. Это расширяет возможности выбора режима сварки. [c.103]Плавное регулирование сварочного тока в трансформаторе с дросселем осуществляется изменением индуктивного сопротивления последнего за счет изменения воздушного зазора в его магнитной цепи. Иногда применяется дополнительное ступенчатое витковое регулирование первичной или вторичной обмотки трансформатора. Индуктивное сопротивление дросселя можно регулировать не только механическим, но и электрическим путем. Этот принцип реализован в конструкции трансформатора с дросселем насыщения. Он имеет броневой магнитопровод, обмотку управления, подключенную к вспомогательному источнику постоянного тока, и две последовательно соединенные рабочие обмотки в цепи дуги переменного тока. Принцип действия трансформатора основан на взаимодействии магнитных потоков обмотки управления и рабочих обмоток. [c.119]
QF — блок коммутации Т— трансформатор Ы — дроссель насыщения VSI — блок тиристоров KS3 — тиристоры L2 — дроссель [c.129]
У большинства машин с центробежным, кинематическим и принудительным возбуждением вибрации осуществлен привод от асинхронных электродвигателей, имеющих, как правило, короткозамкнутые роторы. Применяют различные способы плавного регулирования частоты таких двигателей, в том числе изменением напряжения, подаваемого на статор, изменением электрического тока в катушках дросселей насыщения, несимметрично подключенных к обмоткам статора, изменением частоты тока, питающего обмотки статора, применением каскадных схем включения и импульсного регулирования. От выбора способа регулирования может существенно зависеть эффективность работы системы автоматического управления вибрационной машиной. [c.461]
Для механизированной воздушно-плазменной резки выпускаются установки «Киев-5», «Киев-6», АПР-404. Источники тока установок «Киев-5» и «Киев-6» выполнены на базе управляемых кремниевых вентилей. Крутопадающая характеристика обеспечивается системой управления. В промышленности работает также большое количество установок предыдущего поколения — АПР-402 и АПР-403 с дросселями насыщения. [c.239]
QF блок коммутации Т — трансформатор LI — дроссель насыщения VS — блок тиристоров VS2, VS3 — тиристоры L2 — дроссель [c.129]Примером выпрямителя с тиристорным управлением во вторичной цепи трансформатора может служить ВДУ-505 УЗ (рис. 5.14). Он состоит из блока коммутации QF, неуправляемого трансформатора Т, блока тиристоров VSI во вторичной обмотке трансформатора с дросселем насыщения L и схемы управления работой тиристоров в блоке VSI на основе тиристоров VS2 и VS3> и дросселя L2. [c.129]
В практике анодной защиты США при разработке схем регуляторов потенциала отдано предпочтение выходным блокам на дросселях насыщения [10, 33—35]. В последнее время и за рубежом находят применение тиристорные выходные каскады. [c.109]
Выходные блоки на дросселях насыщения и на тиристорах примерно равноценны по надежности и силе выходного тока. Схемы на дросселях насыщения отличаются простотой, однако обеспечивают меньшую глубину регулирования силы тока, а их габариты и масса значительно превосходят тиристорные. Вместе с тем, тиристорные блоки требуют более сложных схем управления углом зажигания. Если учесть, что уже разработаны достаточно надежные схемы управления, а требования производства диктуют условия компактности аппаратуры контроля и регулирования, то применение выходных блоков на тиристорах предпочтительнее. [c.109]
| Фиг. 32.. Электропривод с асинхронным двигателем и дросселями насыщения в цепи статора а — схема б — механические хар актеристики. |
Выпрямители с дросселями насыщения широко применяются для плазменной обработки. Они обладают хорошими регулировочными характеристиками, просты в обслуживании и надежны в работе. Их недостатками являются низкий os ф, значительные габаритные размеры и масса. Не вполне удовлетворительны и динамические характеристики дросселей насыщения, поэтому появляются броски тока при возбуждении дуги в источнике питания для плазменной резки. Используемое в этих источниках питания начальное ограничение тока подмагничивания дросселя насыщения все же не позволяет полностью избавиться от бросков тока. Источники питания с дросселями насыщения постепенно вытесняются более экономичными, компактными и легкими тиристорными выпрямителями. [c.152]
Применение второго метода позволяет плавно я в широких пределах изменять технологическое напряжение. Однако дроссели насыщения и фазорегуляторы имеют габариты и массу, соизмеримые с силовыми трансформаторами, и обладают значительной инерционностью. [c.162]
Применение дросселей насыщения в силовой электротехнике предшествовало периоду создания силовых управляемых вентилей — тиристоров. Последние, в силу своих положительных свойств малые габариты, масса, стоимость, высокая надежность и к. п. д. — повсеместно вытесняют электромагнитные, электромеханические элементы и ионные вентили. Изменение моментов зажигания вентилей существенно влияет на ход электромагнитных процессов в выпрямительных установках меняется форма кривых выпрямленного тока и напряжения, обратного напряжения меняются внешние характеристики, коэффициент мощности и гармоники анодных и фазных токов. [c.162]
В качестве чувствительных элементов в системах защиты по частоте используются резонансные контуры или дроссели насыщения, реагирующие на частоту и управляющие с помощью мостовой схемы. [c.323]
Управление тиристорами Д и Да осуществляется с помощью фазосдвигающего моста, у которого в качестве регулируемой индуктивности служит магнитный усилитель УМ, включенный по схеме дросселя насыщения. [c.16]
Мощность конечного каскада транзисторного усилителя и, следовательно, выбор типа транзистора этого каскада определяются мощностью, необходимой для выходной цепи, т. е. мощностью нагрузки усилителя. Выходными цепями для транзисторных усилителей в схемах автоматических противокоррозионных установок служат цепи управления тиристорами, обмотки подмагничивания магнитных усилителей и дросселей насыщения. [c.67]
Магнитные усилители и дроссели насыщения могут рассматриваться как регулируемые индуктивные сопротивления, включаемые в цепь переменного тока. Изменения величины индуктивного сопротивления магнитного [c.67]
Обмотка переменного тока усилителя МУ через выпрямители включена на обмотки управления силового дросселя насыщения ДН. Таким образом, изме- [c.70]
Основное свойство дросселя насыщения состоит в том, что величина реактивного (индуктивного) сопротивления обмоток переменного тока зависит от величины постоянного тока в обмотке управления. Это свойство объясняется способностью стали насыщаться. При насыщении сердечника уменьшается его магнитная проницаемость, от которой зависит индуктивность обмоток. Если в обмотке управления нет тока, сопротивление рабочих обмоток будет большим и ток в цепи рабочие [c.358]
Процесс зарядки емкостных накопителей достаточно подробно изучен /66/ показано, что кпд использования энергии в зарядном контуре rii может достигать 0.95. Этот высокий уровень 7 требует применения повысительно-выпрямительных устройств с высокой добротностью, специальных схем и аппаратуры, обеспечивающих квазипостоянство зарядного тока. В реально используемых в ЭИ промышленных аппаратах типа ВТМ до 6-8% энергии теряется в повышающем трансформаторе, до 12% — в выпрямителе (4% — в кремниевом вьшрямителе), до 6-8% в дросселе насыщения (Н.П.Тузов, диссертация, 1972 г., Кольский научный центр РАН, г. Апатиты). [c.120]
Электрическая блок-схема стенда создана на базе испытательного трансформатора ИОМ 100/100, однополупериодного выпрямителя на элементах 15ГЕ1440У-М с обратным напряжением 200 кВ, с двумя типами регуляторов (тиристорным и регулируемым дросселем насыщения) и генератора импульсных напряжений, собранного по схеме Аркадьева-Маркса. Особенностью конструкции генератора импульсных напряжений является возможность широкой регулировки энергии импульса как амплитудой (до 350 кВ), так и разрядной емкостью [c.257]
Общий вид установки представлен на рис.6.19. Особенностью электротехнической части установки на базе выпрямительно-повысительного агрегата АИФ-400 является применение для регулирования частоты срабатывания ГИН дросселя насыщения с низкой стороны повышающего трансформатора. В конструкции камеры для дробления сростков использованы электродная система с продольным щелевым зазором на две стороны от высоковольтного электрода с концентраторами и ковшовый элеватор выгрузки продукта дробления. Последующее обогащение продукта осуществляется системой наклонных плоскостей, а выделение мелкомерной слюды — трехмассным грохотом конструкции института Механобр (г.С.-Петербург). [c.296]
На циркуляционном контуре, схема которого показана на фиг. 1, можно было работать нрп давлении до 77 ата. Заливаемую в контур дистиллированную воду дегазировали еще до повышения в не.м давления п во время работы постоянно ее обессоливали. Обогреваемые участки представляли собой трубы различной длины из стандартно нержавеющей стали марки. 321. Трубы обогревались постоянным Т0К0Л1 от трансформаторно-выпрямительного устройства через дроссель насыщения, запитываемый от подстанции. С помощью этого дросселя удавалось осуществлять плавную регулировку мощности вплоть до максимального значения, равного 200 кет (80 в, 2500 п). [c.32]
В силовых блоках А — Г собраны двойные трехфазнь мостовые схемы выпрямления, работающие на общую нафу ку. Между вторичными обмотками трансформаторов и сил1 выми блоками в каждую фазу включены дроссели насыщен ДН-А — ДН-Г, изменяя подмагничивающий ток которь можно регулировать выпрямленное напряжение в предел одной ступени переключающего устройства. [c.320]
Главными компонентами установки для вакуумного эле тродугового переплава являются источник энергии, тигел] ный агрегат, вакуумные насосы и система управления [5]. качестве источников электроэнергии могут быть использовг ны и дроссели насыщения, и кремниевые выпрямители. В лк бом случае цель заключается в том, чтобы обеспечить раб( ту печи на максимальном желаемом энергетическом уровн при непременно стабильных характеристиках дуги. Очен часто плавление развивается в условиях близких или соо ветствующих режиму короткого замыкания, и система должн быть способна устранить этот мгновенно возникший режи короткого замыкания, восстановить дугу и вернуть к дейст ВИЮ заданный режим работы агрегата. [c.136]
Выпрямители, управляемые трансформатором с дросселем насыщения, имеют тот же принцип действия дросселя в цепи переменного тока, что и у сварочных трансформаторов аналогичногЪ ипа. Примером выпрямителя с такой схемой управления может служить ВДГ-303-3 УЗ. Жесткая ВВАХ выпрямителя с повышенным напряжением холостого хода обусловливается использованием дросселя насыщения с самоподмагничиванием, потери напряжения у которого при больших токах не зависят от нагрузки. Выпрямленное напряжение плавно регулируется изменением тока обмотки управления. [c.128]
Выпрямители, имеющие жесткую характеристику, состоят из трансформатора с нормальным рассеянием Тр, нерегулируемого выпрямительного блока Вб и спещ1ального дросселя насыщения Др (рис. 18.10), который включается во вторичную цепь между трансформатором и выпрямительным блоком. [c.383]
В аппаратуре, предложенной Конгером [34], на одном защищаемом объекте используются два электрода сравнения. Защита непрерывно работает от одного электрода сравнения, а второй является контрольным. Если оба электрода исправны, разность потенциалов между ними небольшая если один из них выходит из строя, разность потенциалов резко увеличивается. Вероятность одновременного выхода из строя обоих электродов сравнения маловероятна. Частые срабатывания, которые наблюдаются в пусковой период или при случайных нарушениях пассивности, неблагоприятно влияют на работу периодических поляризующих устройств, поэтому Конгер [35] предлагает использовать дроссели насыщения, уменьшающие частоту срабатываний в эти периоды. Инерционность дросселя не позволяет силе поляризующего тока быстро упасть до нуля после прекращения импульса управления, что увеличивает длительность паузы. [c.113]
Установки комплектуются выпрямителями типа ВПР-402М для плазменной резки, которые состоят из трехфазного трансформатора, управляемого трехфазного дросселя насыщения выпрямительного блока и пускорегулирующей аппаратуры. Дроссель насыщения служит для получения круто падающих внешних характеристик. Обмотки переменного тока дросселя включены встречно-последовательно в линейную цепь трансформатора. Управляющая обмотка (подмагничиваемая) охватывает все шесть сердечников трех фаз дросселя и питается выпрямленным током. [c.151]
Для аргоно-дуговой сварки применяют установки УДГ-301, УДГ-501 Шторм . Установки для аргоно-дуговой сварки (рис. 57) состоят из источника питания переменного тока (трансформатор с дросселем насыщения), шкафа управления, комплекта сварочных горелок и газового баллона с редуктором. Сварочные горелки имеют три исполнения малая — для сварки при силе тока до 200А электродами диаметром 2—4 мм средняя—для сварки при силе тока до 400А электродами диаметром 3—6 мм большая — для сварки при силе тока до 550А электродами диаметром 5—10 мм. [c.197]
И направление отклонения сигнала от его номинального значе ния, усиленный магнитными усилителями 14 и 15, подается Ht дроссель насыщения 9. В зависимости от величины и направ ления усиленного импульса изменяется характер командногс импульса, снимаемого с дросселя насыщения и передаваемогс через выпрямитель 8 электромагниту 7. [c.94]
Дроссели объяснены
Описание дросселейОбщие
«Дроссель» — это общее название катушки индуктивности, которая используется в качестве фильтрующего элемента источника питания. Обычно они представляют собой блоки со стальным сердечником с зазором, похожие по внешнему виду на небольшой трансформатор, но только с двумя выводами, выходящими из корпуса. Ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно; то есть катушки индуктивности имеют тенденцию сопротивляться любому изменению тока. Это свойство делает их удобными для использования в качестве фильтрующих элементов, поскольку они имеют тенденцию «сглаживать» пульсации в форме волны выпрямленного напряжения.
Зачем нужен дроссель? Почему не просто резистор большой серии?
Дроссель используется вместо последовательного резистора, потому что он обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточных пульсаций переменного тока на питании, что означает меньше шума на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения. «Идеальный» индуктор должен иметь нулевое сопротивление постоянному току. Если бы вы просто использовали резистор большего размера, вы бы быстро достигли точки, в которой падение напряжения было бы слишком большим, и, кроме того, «проседание» питания было бы слишком большим, потому что разница в токе между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть большим, особенно в усилителе класса АВ.
Вход конденсатора или входной фильтр дросселя?
Существует две распространенных конфигурации источника питания: вход конденсатора и вход дросселя. Входной конденсаторный фильтр не обязательно должен иметь дроссель, но он может иметь дроссель для дополнительной фильтрации. Входное питание дросселя по определению должно иметь дроссель. Конденсаторные входные фильтры на сегодняшний день являются наиболее часто используемой конфигурацией в гитарных усилителях (на самом деле, я не могу вспомнить производственный гитарный усилитель, в котором использовался бы входной фильтр дросселя).Входной конденсаторный источник питания будет иметь фильтрующий конденсатор сразу после выпрямителя. Тогда он может иметь или не иметь второй фильтр, состоящий из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор. Сеть «колпачок, индуктор, колпачок» обычно называют сетью «Пи-фильтр». Преимуществом конденсаторного входного фильтра является более высокое выходное напряжение, но он имеет худшее регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя. Выходное напряжение приближается к sqrt (2) * Vrms переменного напряжения.
На входе питания дросселя будет дроссель, следующий сразу за выпрямителем.Основное преимущество источника питания с дросселем — лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Выходное напряжение приближается к (2 * sqrt (2) / Pi) * Vrms переменного напряжения. Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него, чтобы поддерживать регулирование.
Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть транзистор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель. Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное постоянное напряжение без нагрузки 424 вольт, которое будет падать до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток.Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет 270 В и будет намного более жестко регулируемым, чем входной фильтр конденсатора (меньше изменений напряжения питания с изменениями тока нагрузки).
Как выбрать дроссель:
обычно рассчитаны на максимальный постоянный ток, сопротивление постоянному току, индуктивность и номинальное напряжение, которое представляет собой максимальное безопасное напряжение, которое может быть приложено между катушкой и корпусом (который обычно заземлен).
Если вы используете дроссельный входной фильтр (маловероятно, если вы не пытаетесь преобразовать усилитель класса AB в настоящий класс A и нуждаетесь в более низком напряжении, или если вы проектируете усилитель с нуля и хотите улучшить регулировку питания), дроссель должен быть способен обрабатывать весь ток выходных ламп, а также секции предусилителя. Обратите внимание, что это означает не только ток смещения выходных ламп, но и пиковый ток на полном выходе.Обычно для этого требуется дроссель размером со стандартный выходной трансформатор мощностью 30-50 Вт, поскольку дроссель должен иметь воздушный зазор (как и несимметричный ОТ), чтобы избежать насыщения сердечника из-за протекающего через него постоянного тока смещения, и дроссель также должен иметь низкое сопротивление постоянному току, чтобы избежать слишком большого падения напряжения на нем, что снизит выходное напряжение и ухудшит регулировку нагрузки. Эта комбинация низкого DCR, воздушного зазора и высокой индуктивности (подробнее об этом позже …) обычно приводит к значительному размеру дросселя.Чтобы рассчитать требуемый номинальный ток, сложите токи пластины выходной лампы полной мощности, токи экрана и токи питания предусилителя и добавьте коэффициент запаса. Для усилителя мощностью 50 Вт это может быть 250 мА или около того.
Если, с другой стороны, вы выбираете дроссель для источника питания конденсатора (например, типичный дизайн Marshall или Fender), то требования несколько смягчаются. Назначение дросселя в источниках питания такого типа — не фильтрация и регулирование напряжения, а просто фильтрация постоянного тока, подаваемого на сетку экрана выходных ламп и секции предусилителя.Экраны обычно потребляют около 5-10 мА каждый, а лампы предусилителя потребляют около 1-2 мА (для типичного 12AX7; 12AT7 обычно смещены примерно в десять раз больше). Это означает, что вы можете обойтись дросселем гораздо меньшего размера, и, кроме того, ток питания предусилителя не сильно меняется, поэтому вы можете обойтись более высоким сопротивлением постоянному току, что означает, что для намотки кабеля можно использовать провод меньшего размера. дроссель, что означает более высокую индуктивность для сердечника данного размера. Просто сложите текущие требования к экранам и лампам предусилителя и добавьте немного больше для запаса.Для усилителя мощностью 50 Вт типичное значение может составлять 50-60 мА.
Для типичного источника питания дросселя вам понадобится дроссель с сопротивлением не более 100-200 Ом или около того. В качестве источника питания конденсатора обычно может использоваться дроссель с постоянным током 250 Ом — 1 кОм. Чем выше сопротивление, тем больше падение напряжения и хуже регулирование, но и стоимость будет ниже.
Что касается значения индуктивности, это зависит от того, какую фильтрацию вы хотите.Индуктивность в сочетании с емкостью фильтра образует фильтр нижних частот. Чем больше катушка индуктивности, тем ниже частота среза фильтра и тем лучше подавление 120 Гц (если двухполупериодное выпрямление) или 60 Гц (если полуволновое выпрямление) составляющей переменного тока выпрямленного постоянного тока. В общем, чем больше, тем лучше в разумных пределах (большие индуктивности при низком сопротивлении постоянному току означают большие дроссели, которые стоят больше денег). Как правило, 5-20 Henries — хороший выбор со стандартными электролитическими конденсаторами 32-50 мкФ.Значения индуктивности и емкости также определяют переходную характеристику источника питания, что означает тенденцию к выбросу источника питания или «звонку» с затухающими колебаниями всякий раз, когда применяется переходный процесс тока (например, при запуске или при сильном скачке тока, например жесткий аккорд «ми» на полную мощность!).
Номинальное напряжение должно быть выше, чем напряжение питания, в противном случае изоляция на проводе может выйти из строя, что приведет к замыканию питания на корпус.
Я настоятельно рекомендую зайти на сайт Дункана Манро (http://www.duncanamps.com/), чтобы загрузить его программу-калькулятор источника питания. Это позволит вам поэкспериментировать с различными значениями индуктивности и емкости и увидеть результирующие остаточные пульсации переменного тока и переходную характеристику фильтра питания. Можно моделировать входные фильтры конденсаторов и катушек индуктивности. Это отличный обучающий инструмент.
Авторские права © 1999-2007, Рэндалл Айкен. Воспроизведение в любой форме без письменного разрешения Aiken Amplification запрещено.
Пересмотрено 18.02.14
Что такое моторный дроссель и почему он используется?
Дроссель — это пассивное устройство, которое увеличивает индуктивность цепи.
Изображение предоставлено: KEB America
Индуктивность — это свойство катушки с проводом, которая сопротивляется любому изменению тока, протекающего через нее. (Прямые провода также обладают небольшой индуктивностью.) Другими словами, если ток через катушку увеличивается, магнитное поле катушки создает напряжение (ЭДС), которое препятствует изменению.Индуктивность устройства определяет количество ЭДС, генерируемой при заданном изменении тока:
Где:
ЭДС = индуцированное напряжение (В)
L = индуктивность (В * с / А = Генри, Гн)
dI / dt = время нарастания тока (А / с)
Дроссель двигателя — это общее название индуктивного устройства, установленного между выходом сервопривода или частотно-регулируемого привода (VFD) и выводами серводвигателя или асинхронного двигателя переменного тока.Его цель — уменьшить пики тока, возникающие на выходе привода из-за широтно-импульсной модуляции (ШИМ) напряжения.
Дроссель двигателя — это индуктивное устройство, размещаемое между приводом и двигателем, и его часто рекомендуется использовать, когда длина кабеля двигателя превышает 25 метров.Изображение предоставлено: Force Control Industries
Широтно-импульсная модуляция — ключевой принцип работы большинства частотно-регулируемых приводов и сервоприводов. Он работает путем включения и выключения напряжения на управляющих транзисторах с очень высокой частотой — обычно в диапазоне 20 кГц — создавая импульсы напряжения.Частота переключения определяет ширину импульсов, а отношение времени включения к времени выключения определяет среднее напряжение, подаваемое на двигатель.
Без моторного дросселя длинные кабели могут привести к отраженным волнам, которые вызовут скачки напряжения на двигателе.Изображение предоставлено: KEB America
Однако ШИМ-управление вызывает резкие изменения сигналов привода, а также шум из-за высокочастотного переключения — проблемы, которые усугубляются при использовании длинных кабелей между приводом и двигателем.Как и катушки двигателя, кабели также обладают импедансом, и если импеданс кабеля сильно отличается от импеданса двигателя, может возникнуть отраженная волна, посылая напряжение обратно через кабель от клемм двигателя к приводу. Это напряжение может, в худшем случае, добавить к напряжению, подаваемому приводом, и привести к очень высокому напряжению на двигателе, что приведет к значительному нагреву двигателя и повреждению изоляции двигателя и подшипников.
Дроссель двигателя помогает решить эти проблемы, увеличивая время нарастания (dV / dt) сигналов привода.Это уменьшает острые углы или пики формы волны напряжения до закругленных краев, защищая двигатель от скачков напряжения и связанного с этим нагрева. Дроссель, расположенный между приводом и двигателем, также помогает уменьшить электромагнитные помехи от кабелей и вероятность отраженных волн.
Без дросселя двигателя производители приводов обычно рекомендуют максимальную длину кабеля двигателя около 25 метров (рекомендации различаются в зависимости от двигателя, привода и области применения).С моторным дросселем максимальная длина кабеля может быть значительно увеличена, часто до 50 или 100 метров.
Дроссели и реакторы являются индуктивными устройствами, и термины «дроссель», «реактор» и «индуктор» часто используются как синонимы.
При обсуждении систем моторного привода термин «реактор» чаще всего используется для индуктивного устройства, расположенного между основным источником питания и приводом. Термин «дроссель» чаще всего используется для обозначения индуктивного устройства, расположенного между приводом и двигателем.И «дроссель», и «реактор» — это обычно используемые термины для индуктивного устройства, размещенного после входных диодов (между входным выпрямителем и звеном шины постоянного тока) в частотно-регулируемом приводе.
Основы противодействия шумам Урок 13: Использование синфазных дроссельных катушек для сигнальных линий
Руководство по фильтрам шумоподавления
В этой статье представлена информация об использовании синфазных дроссельных катушек для сигнальных линий.
1.Функция улучшения перекоса дроссельных катушек синфазного режима
Основная причина использования дроссельных катушек синфазного режима в сигнальных линиях состоит в том, чтобы устранить синфазный шум, но поскольку в синфазных дроссельных катушках используется принцип работы трансформатора, можно ожидать, что они обеспечат функцию коррекции перекоса в цепи дифференциальной передачи. В идеале обе линии цепи дифференциальной передачи должны быть сбалансированы, но такие факторы, как несоответствие при изготовлении, могут привести к их несбалансированности.Это может вызвать разрыв между временами прихода сигнала двух линий, что приведет к перекосу передаваемого сигнала (рисунок 1).
В таких случаях установка дроссельной катушки синфазного режима может уменьшить величину перекоса.
На рисунке 2 показано, как дроссельная катушка синфазного режима улучшает характеристики перекоса.
Дроссельная катушка синфазного режима имеет ту же конфигурацию, что и трансформатор, поэтому, когда синхронизация нарастающего и спадающего фронтов двух линий несимметрична, синфазная дроссельная катушка может обеспечивать токи уравновешиваются за счет создания наведенной электродвижущей силы на противоположной стороне.Такое поведение является результатом выравнивания синхронизации дифференциальных сигналов, тем самым улучшая характеристики перекоса.
На рис. 3 показаны фактические результаты экспериментальных испытаний.
Рисунок 3 Результаты улучшения перекоса с использованием синфазной дроссельной катушкиПосле измерения формы волны дифференциальных линий передачи с сигнальными путями, которые были намеренно сделаны неравными по длине, мы можем видеть, что синхронизация нарастающих и спадающих фронтов DOUT + и DOUT- искажена. когда фильтр (дроссельная катушка синфазного режима) не используется.Добавление DOUT + и DOUT- должно привести к фиксированному значению, когда две линии сбалансированы, но в этом случае есть некоторая степень отклонения, потому что баланс нарушен.
Вставка дроссельной катушки синфазного режима выравнивает синхронизацию нарастающего и спадающего фронтов двух линий, поэтому добавление DOUT + и DOUT- дает примерно постоянный уровень, показывая, что характеристики перекоса были улучшены.
2. Эквивалентная схема синфазной дроссельной катушки
«старые руки» — обычное сленговое выражение для этой статьи.И может быть не понят в глобальном масштабе. Я предлагаю альтернативный термин, например, «ветераны отрасли» уже знают об этом, но, поскольку мы иногда получаем вопросы, мы воспользуемся этой возможностью, чтобы объяснить значение черных точек на эквивалентной схеме дроссельной катушки синфазного режима.
На рисунке 4 ниже представлена схема эквивалентной схемы дроссельной катушки синфазного режима.
Конфигурация в основном такая же, как у трансформатора. На схеме с одной стороны катушки есть две черные точки.
Иногда нас спрашивают, указывают ли эти точки, где начинается обмотка катушки, но на самом деле они не говорят нам, что что-то присутствует в месте расположения точек; скорее, они указывают направленность магнитной связи двух катушек. Структура дроссельной катушки синфазного режима была описана в более ранней статье. Чтобы работать как дроссельная катушка синфазного режима, магнитный поток, создаваемый двумя катушками, должен усиливать ток синфазного режима и нейтрализовать ток дифференциального режима.
Следовательно, если направление намотки двух катушек не одинаково, они будут работать противоположным образом.
Когда черные точки выровнены на одной стороне катушек на эквивалентной диаграмме, как на верхней диаграмме на рисунке 5 выше, магнитная связь функционирует как дроссельная катушка синфазного режима, но когда точки расположены на разных сторонах, как на нижней диаграмме, катушки не работают как дроссельная катушка синфазного режима.
Таким образом, положение черных точек указывает на направленность магнитной связи катушек, и они не говорят нам о наличии чего-либо конкретного на той стороне, где появляются две точки.
Обратите внимание, что первоначальная цель черных точек заключалась в том, чтобы указать полярность напряжения в случае трансформатора.
Автор: Ясухиро Мицуя, подразделение компонентов, Murata Manufacturing Co., Ltd.
Сопутствующие товары
Шумоподавляющие продукты / Фильтры для подавления электромагнитных помех / Устройства защиты от электростатического разряда
Синфазные дроссельные катушки / Синфазные фильтры помех
Статьи по теме
Оставайтесь в курсе!
Получайте электронные письма от Мураты с последними обновлениями на этом сайте.
Информационный бюллетень Murata (электронный информационный бюллетень) запуск
— Принципы работы
Магнитный поток в сердечнике типичного трансформатора переменного тока чередуется между положительными и отрицательными значениями. Магнитного потока в типичном импульсном трансформаторе нет. Типичный импульсный трансформатор работает в униполярном режиме (плотность потока может совпадать, но не пересекать ноль).
А фиксированный D.Сила тока может использоваться для создания смещающего магнитного поля постоянного тока в сердечнике трансформатора, тем самым заставляя поле пересекать нулевую линию. Импульсные трансформаторы обычно (не всегда) работают на высокой частоте, что требует использования сердечников с низкими потерями (обычно ферритов).
На рисунке 1A показана электрическая схема импульсного трансформатора. На рисунке 1B показано эквивалентное представление высокочастотной схемы трансформатора, применимое к импульсным трансформаторам. В схеме паразитные элементы, индуктивности рассеяния и емкость обмотки рассматриваются как элементы с сосредоточенными параметрами, но на самом деле они являются распределенными элементами.Импульсные трансформаторы можно разделить на два основных типа: силовые и сигнальные.
Примером применения силового импульсного трансформатора может быть точное управление нагревательным элементом от постоянного источника постоянного напряжения. Напряжение может повышаться или понижаться в зависимости от коэффициента трансформации импульсного трансформатора. Питание импульсного трансформатора включается и выключается с помощью переключателя (или переключающего устройства) с рабочей частотой и длительностью импульса, которые обеспечивают необходимое количество энергии. Следовательно, температура также контролируется.Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между входом и выходом. Трансформаторы, используемые в источниках питания прямого преобразователя, в основном представляют собой импульсные трансформаторы силового типа. Существуют конструкции мощных импульсных трансформаторов, мощность которых превышает 500 киловатт.
Конструкция импульсного трансформатора сигнального типа ориентирована на выдачу сигнала на выходе. Трансформатор выдает импульсный сигнал или серию импульсов. Коэффициент трансформации импульсного трансформатора можно использовать для регулировки амплитуды сигнала и обеспечения согласования импеданса между источником и нагрузкой.Импульсные трансформаторы часто используются при передаче цифровых данных и в схемах управления затвором транзисторов, полевых транзисторов, тиристоров и т. Д. В последнем случае импульсные трансформаторы могут называться «затворными трансформаторами» или трансформаторами затворов. €. Импульсные трансформаторы сигнального типа работают с относительно низкими уровнями мощности. Для передачи цифровых данных трансформаторы сконструированы так, чтобы минимизировать искажение сигнала. Трансформаторы могут работать с постоянным током смещения. Многие импульсные трансформаторы сигналов также относятся к широкополосным трансформаторам.Импульсные трансформаторы сигнального типа часто используются в системах связи и цифровых сетях.
Конструкции импульсных трансформаторов сильно различаются по номинальной мощности, индуктивности, уровню напряжения (от низкого к высокому), рабочей частоте, размеру, сопротивлению, полосе пропускания (частотная характеристика), упаковке, емкости обмотки и другим параметрам. Разработчики стараются минимизировать паразитные элементы, такие как индуктивность рассеяния и емкость обмотки, используя конфигурации обмоток, которые оптимизируют связь между обмотками.
Butler Winding может изготавливать (и уже производила) импульсные трансформаторы самых разных форм и размеров. Это включает в себя; различные стандартные типы сердечника со структурой бобины (E, EP, EFD, PQ, POT, U и другие), тороиды и некоторые нестандартные конструкции. Наши верхние пределы — 40 фунтов веса и 2 киловатта мощности. У нас есть опыт работы с обмотками из фольги, обмоток из тонкой проволоки и безупречной многослойности. Для тороидов мы можем (и уже сделали) секторную обмотку, обмотку с прогрессивной обмоткой, обмотку в ряд и обмотку с прогрессивным блоком.Обмотка Батлера имеет множество намоточных машин, бобин / трубку и тороид. Сюда входят две программируемые автоматизированные машины и машина для заклейки тороидов. Обмотка Батлера имеет вакуумную камеру (камеры) для вакуумной пропитки, а также может герметизировать. Для обеспечения качества компания Butler Winding приобрела две программируемые автоматизированные испытательные машины. Большая часть нашей продукции проходит 100% тестирование на этих машинах.
Что такое PFC? Узнайте о коррекции коэффициента мощности
Что такое PFC (коррекция коэффициента мощности)? Наше определение
Что такое PFC? PFC — это аббревиатура от «коррекции коэффициента мощности».Коэффициент мощности определяется как отношение реальной (истинной) мощности, протекающей через нагрузку, к общей (полной) мощности в цепи. Реальная мощность — это производительность схемы в определенный момент времени, а полная мощность — это не что иное, как произведение напряжения и тока. Если коэффициент мощности низкий, это означает, что ток и напряжение не совпадают по фазе. То есть точка, в которой напряжение и ток достигают максимального значения, будет отличаться. Таким образом, мгновенное значение мощности ( P = V x I ) будет меньше, если коэффициент мощности низкий.По сути, это означает, что во избежание потери мощности и для повышения эффективности значение коэффициента мощности должно быть высоким. Коэффициент мощности будет иметь значение от нуля до единицы. Один считается оптимальным значением. (Страница Википедии о коррекции коэффициента мощности.)
CET Technology — Индуктор PFC
Существуют различные методы оптимизации значения коэффициента мощности, которые обычно называют «коррекцией коэффициента мощности». Коррекция коэффициента мощности (PFC) в цепи может быть получена с помощью катушек индуктивности.Катушка индуктивности PFC попытается отрегулировать значение коэффициента мощности, чтобы оно было равно единице. Для этого необходимо устранить влияние реактивного сопротивления нагрузки. Равную и противоположную нагрузку необходимо добавить в схему, чтобы нейтрализовать влияние реактивного сопротивления нагрузки. Как емкостные, так и индуктивные эффекты можно нейтрализовать с помощью катушек индуктивности и конденсаторов. Катушка индуктивности может нейтрализовать только емкостный эффект, а конденсатор — только индуктивный эффект. Есть два типа PFC. Активный PFC и пассивный PFC.В пассивной коррекции коэффициента мощности используются только пассивные электронные компоненты, такие как катушки индуктивности и конденсаторы.
Катушки индуктивностиPFC используются для подавления емкостных эффектов. Здесь цель состоит в том, чтобы сделать общую индуктивность и общую емкость равными, чтобы реальная мощность и кажущаяся мощность были согласованы, а коэффициент мощности стал ближе или равным единице.
Катушка индуктивности или реактор — это пассивный электрический компонент, который может накапливать энергию в виде магнитного поля, когда через него проходит ток.Так что это, по сути, компонент, действующий как «резервуар» энергии. Катушка индуктивности будет сделана из проволоки. Спиральная структура помогает создать внутри нее магнитное поле в соответствии с законом Ампера. Индуктор PFC — это не что иное, как обычная катушка индуктивности, включенная в цепь с целью регулировки значения коэффициента мощности для получения высокой эффективности и правильной передачи мощности. Таким образом, принцип работы индуктора PFC такой же, как и у обычного индуктора.
Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, когда через индуктор протекает переменный ток, в нем создается переменное магнитное поле, которое индуцирует напряжение в проводнике, и это напряжение будет таким, что оно будет пытаться противодействовать тот же самый ток, который был вызван для производства напряжения.Индуктивность определяется как отношение напряжения к скорости изменения тока. Единица — Генри (H).
Ссылка на нашу страницу индуктивности PFC. Свяжитесь с CET Technology [email protected], чтобы обсудить ваши требования
Дайте принцип работы дроссельной катушки Объясните класс 12 по физике CBSE
Подсказка: дроссельная катушка работает по принципу самоиндукции. Его основная функция — обеспечивать сопротивление цепи переменному току.В то же время он не допускает никакого сопротивления постоянному току. Закон Ленца играет важную роль в принципе работы дроссельной катушки.Используемая формула:
$ \ epsilon = L \ dfrac {di} {dt} $
Полное пошаговое решение:
Дроссельная катушка — это в основном катушка с очень высокой самоиндукцией и очень низким сопротивлением.
Самоиндукция определяется как магнитный поток, связанный с цепью из-за проходящего через нее единичного тока. В качестве альтернативы, его также можно определить как электродвижущую силу, которая генерируется из-за изменения единицы тока в единицу времени.
Теперь мы знаем, что в цепи переменного тока ток меняется со временем очень быстро. Таким образом, если самоиндукция катушки очень высока, электродвижущая сила (ЭДС), генерируемая в катушке, также будет очень высокой. Эта ЭДС $ \ epsilon $ всегда работает против напряжения источника, чтобы удовлетворить закону Ленца. Закон
Ленца гласит, что генерируемая ЭДС всегда будет пытаться остановить причину своего собственного поколения. Итак, здесь ЭДС пытается остановить изменяющийся переменный ток. Значение ЭДС составляет,
$ \ epsilon = L \ dfrac {di} {dt} $
Здесь L называется самоиндуктивностью, i — ток.
Это дает полное сопротивление переменному току.
Но из-за очень низкого сопротивления рассеиваемая мощность через дроссель очень мала. Таким образом, дроссель становится экономически эффективным.
Дополнительная информация:
Единица индуктивности — Генри. «L» дает меру ЭДС, генерируемой в катушке из-за ее собственного изменяющегося тока. Есть еще одна вещь, называемая взаимной индуктивностью. Это ЭДС в одной катушке из-за изменения тока в другой катушке.
Примечание:
— Противоположная концепция дросселя — это безиндуктивная катушка.Он не придает цепи импеданса переменного тока, но имеет очень высокое сопротивление.
— Дроссель в основном используется для обеспечения необходимого сопротивления в цепи переменного тока без потери мощности постоянного тока.
— Магнитный поток из-за собственного тока катушки задается как $ \ phi = L.i $.
Вы в одном шаге от ответа!
Подпишитесь бесплатно!
Регистрируясь, вы также получаете БЕСПЛАТНЫЙ доступ к тысячам решенных вопросов, викторин
и загружаемым PDF-файлам!
Дифференциальный режим vs.Синфазные дроссели
Шум и другие электромагнитные помехи (EMI) могут проходить через электронное оборудование в результате кондуктивного соединения через провода оборудования. Когда этот шум возникает на одной линии, он добавляется к передаваемому сигналу и называется шумом дифференциального режима.
В электрической цепи дроссель используется для устранения шума дифференциального режима, блокируя высокочастотный шум переменного тока (AC), пропуская постоянный ток (DC) или низкочастотный переменный ток.Дроссели могут быть спроектированы так, чтобы блокировать звуковой или радиошум, в зависимости от частоты помех.
Для удаления постороннего сигнала с кабеля используется индуктор, состоящий из проволоки, намотанной в катушку вокруг сердечника.
Однако, когда нежелательные сигналы возникают в паре проводов, это называется синфазным шумом (CM), и он суммируется с обеими линиями в одном и том же направлении. Это может произойти в кабелях питания оборудования, где CM-шум добавляется к сигнальной и нейтральной линиям, или на подаче и возврате любых двух проводов, которые подключаются к оборудованию, например сигнального кабеля RS232.
Синфазные дроссели или синфазные индукторы состоят из двух или более катушек изолированного провода на одном магнитном сердечнике. Каждая обмотка включена последовательно с одним из проводников. Это означает, что магнитные поля проводов в совокупности создают высокий импеданс для шумового сигнала. Полезный сигнал может легко проходить через катушку, но шумовая составляющая ослабляется или полностью блокируется из-за высокого реактивного сопротивления катушки индуктивности. В целом дроссель имеет низкое электрическое сопротивление, что позволяет минимизировать потери мощности в процессе.
Поскольку требуемые токи должны быть одинаковыми в каждой катушке, но токи протекают в противоположных направлениях (ток течет по одному проводнику, ток течет по другому проводнику), эти желаемые токи нейтрализуют свое магнитное поле в сердечнике индуктора. Этот эффект подавления позволяет сердечнику иметь относительно очень высокую индуктивность для максимального ослабления шумового сигнала.
Синфазные катушки индуктивности эффективны только тогда, когда требуемые токи равны и противоположны на двух отдельных проводниках, а их реактивное сопротивление действует только на шумовой сигнал.Для фильтрации шума от одного проводника требуется индуктор дифференциального режима.
Применение синфазных катушек индуктивности
Синфазные дроссели или катушки индуктивности используются во многих промышленных, электронных и телекоммуникационных приложениях для устранения или подавления шума и других электромагнитных помех в кабелях питания и сигнальных линиях.
Часто используется в светодиодном освещении, электронном балласте и импульсных источниках питания, синфазные дроссели индуктивности фильтруют и сглаживают выходной сигнал, ослабляя шум, который может вернуться
на линию электропередачи.Эти дроссели также позволяют легко обеспечить соответствие оборудования стандартам Федеральной комиссии по связи (FCC) и другим нормам.
Для надежной защиты электронного оборудования от сбоев решающее значение имеют оптимальное качество, долговечность и надежность синфазных катушек индуктивности. Независимо от того, используются ли они для предотвращения нежелательного шума или защиты от нарушения передачи жизненно важной информации, синфазные дроссели часто являются важными компонентами в медицинском оборудовании, системах сигнализации поездов и в любом приложении, где помехи являются серьезной проблемой.
Применение индукторов дифференциального режима
Дифференциальные индукторы используются для уменьшения количества относительно высокочастотных переменного тока в цепях с низкочастотным переменным или постоянным током. Их можно использовать по отдельности или сгруппировать вместе с несколькими катушками индуктивности, расположенными в разных местах (чаще всего в линии вывода питания, а также в линии возврата питания источников питания).
Недостатком индукторов дифференциального режима является то, что они должны быть спроектированы так, чтобы они хорошо работали (не насыщались) при полном номинальном желаемом выходном токе, в то же время имея достаточную индуктивность для значительного уменьшения шумового сигнала.2
Дифференциальная катушка индуктивности, которая имеет сравнительно высокую индуктивность и должна работать с большим желаемым током, может быть в десятки или сотни раз больше, чем единица с меньшей индуктивностью или номинальным током.
Двухрежимные синфазные дроссели серии CMF компании Triad
Triad Magnetics разрабатывает и производит долговечные высококачественные магнитные решения для широкого спектра отраслей, от медицины и промышленности до возобновляемых источников энергии и преобразования энергии.
Хотя в настоящее время мы предлагаем более тысячи стандартных продуктов, мы постоянно разрабатываем новые продукты для удовлетворения постоянно меняющихся потребностей наших клиентов, включая наше новейшее предложение — синфазные индукторы серии CMF.
Синфазные индуктивные дроссели серии CMFTriad на самом деле являются двухрежимными компонентами, поскольку они эффективны в подавлении как обычных, так и дифференциальных шумов.
Комбинируя обе функции в одном компактном блоке, наши дроссели общего режима доступны в вертикальной или горизонтальной конфигурации; эта универсальность особенно полезна, когда при проектировании необходимо учитывать пространство.
Имея номинальное напряжение 300 В переменного тока и индуктивность (L) от 10 мГн до 100 мГн, наши индивидуальные двухрежимные синфазные дроссели доступны с номинальным током от 0,45 А до 2,3 А, все с низким сопротивлением постоянному току. Каждый блок может работать в широком диапазоне температур от -40 до 105 ° C.
Независимо от того, выбираете ли вы из наших стандартных предложений надежных катушек индуктивности синфазного сигнала, заказываете ли вы индивидуальную конструкцию или конструкцию, основанную на требованиях производителя оригинального оборудования (OEM), строгие стандарты качества Triad гарантируют, что вы получите только самый надежный и продолжительный шум. компоненты подавления.
Чтобы узнать больше о наших синфазных индукторах серии CMF или обсудить, как они могут помочь в решении конкретных задач, свяжитесь с командой Triad сегодня.