Современные материалы используемые в трансформаторах питания электронных средств.
Дисциплина: материалы электронно-вычислительных средств
Дата Подпись Ф.И.О.
Преподаватель __________ ______________ Батуев В.П.
Студент __________ ______________ Олюнин Д.С.
Группа: РИ-340009
Екатеринбург 2016
Введение
Трансформаторы для радиоэлектроники принадлежат, как правило, к категории маломощных трансформаторов. Они наиболее широко используемым элементом в различной радиоэлектронной аппаратуре. В практическом плане маломощными трансформаторами называют трансформаторы относительно небольших разметов, габаритная мощность которых не превышает нескольких киловольт-ампер.
В теоретическом плане эти трансформаторы отличаются от обычных мощных трансформаторов специфическими соотношениями основных электромагнитных параметров. Проектирование также имеет ряд особенностей, обусловленных существенным отличием конструкций и многообразием режимов работы и условий эксплуатации.
Трансформаторы питания преобразуют переменное напряжение первичного источника в любые другие значения, необходимые для нормального функционирования аппаратуры. Кроме того, трансформатор питания позволяет получать ряд вторичных напряжений, электрически не зависимых друг от друга и от питающей сети.
Классификация и основные параметры
Трансформаторы - статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенные для повышения или понижения напряжения, согласования сопротивлений электрических цепей, для разделения цепей источника и нагрузки по постоянному току, а также для изменения состояния электрической цепи относительно земли.
Используемые в РЭА трансформаторы делят на следующие виды:
1. Трансформаторы согласования, предназначенные для передачи с наименьшим искажением переменных электрических сигналов и согласования сопротивления источника и сопротивления нагрузки в широком диапазоне частот.
2. Импульсные трансформаторы, предназначенные для вырабатывания и передачи коротких импульсов заданной формы с минимальными искажениями.
3. Трансформаторы питания, предназначены для преобразования переменного напряжения первичного источника в любые другие напряжения питания.
Трансформаторы питания делятся на три группы по мощности:
1. Маломощные, до 100 Вт
2. Средней мощности, от 100 до 1000 Вт
3. Повышенной мощности, более 1000 Вт
По частоте питающей сети:
1. Промышленной частоты: 50 Гц
2. Повышенной частоты: от 400 до 10000 Гц
3. Статических преобразователей: от 10000 до 200000 Гц
По системе тока – однофазные, трехфазные, шестифазные и т.д.
По напряжению делятся на две группы:
1. Низковольтные, до 1500 В
2. Высоковольтные, более 1500 В
По виду связи между обмотками – на трансформаторы с электромагнитной связью (с изолированными обмотками) и на автотрансформаторы с электромагнитной и электрической связью, т.е. со связанными обмотками;
По коэффициенту трансформации – на повышающие и понижающие;
По числу обмоток – на двухобмоточные и многообмоточные;
По конструкции магнитопровода – на стержневые, броневые и тороидальные;
По конструкции обмоток – на катушечные, галетные и тороидальные;
По конструкции всего трансформатора – на открытые и закрытые;
По назначению – на выпрямительные, накальные, анодно-накальные и т.д.
Параметры трансформаторов питания включают в себя электрические, конструктивные и эксплутационные характеристики. Наиболее важными электрическими характеристиками являются: величина выходного напряжения, КПД, падение напряжения и его стабильность при различных рабочих режимах, мощность.
Различают электромагнитную, полезную, расчетную и типовую мощности.
Электромагнитной мощностью трансформатора называется мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную электромагнитным путем; она равна проиведению э.д.с. этой обмотки на величину тока нагрузки, т.е.
Pэм = E2I2
Полезной, или отдаваемой, мощностью трансформатора называется произведение эффективного напряжения на зажимах вторичной обмотки на величину ее нагрузочного тока
P2 = U2I2
Расчетной мощностью трансформатора называется произведение эффективного тока, протекающего по обмотке, на величину напряжения на ее зажимах. Эта мощность характеризует собой габаритные размеры обмотки, т.к. число витков обмотки определяется напряжением на ее зажимах, а сечение провода – эффективным током. Расчетная мощность первичной обмотки равна произведению напряжения на ее зажимах и тока, потребляемого трансформатором из сети, т.е.
P1 = U1I1
Типовой, или габаритной, мощностью называется мощность, определяющая размеры всего трансформатора. Ее величину определяют по формуле
Pтип = (P1+P2)/2,
где P1 и P2 – расчетные мощности обмоток трансформатора.
В процессе работы трансформатора в его магнитопроводе и в его обмотках затрачивается некоторая часть подводимой к нему энергии и поэтому мощность, потребляемая трансформатором из сети, всегда больше мощности, отдаваемой нагрузке.
Электрическая схема. По данному признаку трансформаторы подразделяются на однообмоточные, двухобмоточные и многообмотоные.
Однообмоточный трансформатор – автотрансформатор, в котором между первичной и вторичной обмотками кроме электромагнитной связи существует еще и непосредственная электрическая. Такой трансформатор не имеет гальванической развязки.
Двухобмоточный трансформатор имеет одну первичную и одну вторичную обмотки, а многообмоточный – несколько вторичных обмоток. Все обмотки двухобмоточных и многообмоточных трансформаторов электрически не связаны друг с другом.
К конструктивным признакам можно отнести основные классификационные признаки трансформаторов, в основе которых лежат конструкция магнитопровода, его конфигурация и технология изготовления. По конструкции магнитопровода определяется конструкция трансформатора, т.е. название магнитопровода определяет конструктивный признак трансформатора. Магнитопроводы подразделяются на броневые, стержневые и тороидальные (кольцевые).
Магнитопровод броневого трансформатора выполняется Ш-образной формы, все обмотки располагаются на среднем стержне, т. е. обмотки частично охватываются (бронируются) магнитопроводом (рис.(а)). В условное обозначение такого трансформатора входит буква "Ш".
Броневые трансформаторы характеризуются следующими достоинствами: наличием только одной катушки с обмотками по сравнению со стержневыми трансформаторами, более высоким заполнением окна магнитопровода обмоточным проводом (медью), частичной защитой от механических повреждений катушки с обмотками ярмом магнитопровода.
Магнитопровод стержневого трансформатора выполняется П-образной формы и имеет два стержня с обмотками (рис.(б)). На каждом стержне помещается половина витков первичной и половика витков вторичной обмоток. Они соединяются между собой последовательно так, чтобы намагничивающие силы этих полуобмоток совпадали по направлению.
Стержневые трансформаторы обладают меньшей чувствительностью к внешним магнитным полям, так как знаки ЭДС помех, наводимых в двух катушках трансформатора, равны по величине, но противоположны по знаку, поэтому взаимно уничтожаются. В условное обозначение такого трансформатора входит буква "П".
Магнитопровод тороидального трансформатора выполняется круглой формы, как правило, навивкой ленты или из прессованного материала. В условное обозначение такого трансформатора входит буква "О".
Тороидальные трансформаторы характеризуются следующими достоинствами: меньшим магнитным сопротивлением, минимальным внешним потоком рассеяния, нечувствительностью к внешним магнитным полям независимо от их направления. Однако технология изготовления обмоток при полностью замкнутом магнитопроводе весьма сложна, условия охлаждения обмоток наиболее неблагоприятны по сравнению с другими трансформаторами.
Магнитопроводы для трансформаторов и дросселей изготовляются нескольких типов, основными из которых являются следующие:
ШЛ - броневой ленточный, с наименьшей массой;
ШЛМ - броневой ленточный, с уменьшенным расходом меди;
ШЛО - броневой ленточный, с увеличенной шириной окна;
ШЛП - броневой ленточный, с наименьшим объемом;
ШЛР - броневой ленточный, наименьшей стоимости;
ПЛ - стержневой ленточный;
ПЛВ - стержневой ленточный, с наименьшей массой;
ПЛМ - стержневой ленточный, с уменьшенным расходом меди;
ПЛР - стержневой ленточный, наименьшей стоимости;
ОЛ - тороидальный ленточный, с наименьшей массой.
