www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

питания электронных устройств, в сварочных трансформаторах, в зарядных устройствах и т. п. Масса установки при этом может быть снижена до 0,1 от массы установки-прототипа. Кроме снижения массы такая схема дает простую возможность стабилизации и фильтрации выходного напряжения, а также повышает устойчивость к коротким замыканиям на выходных шинах.

Маломощные трансформаторы используются в силовых полупроводниковых преобразователях для питания управляющих цепей низким напряжением, в качестве измерительных трансформаторов напряжения и тока, для синхронизации и передачи управляющих импульсов от цепей управления на управляющие электроды тиристоров.

На трансформаторы питания мощностью до 6,3 кВ А распространяется базовый чехословацкий стандарт CSN35 1300 и стандарты CSN35 1310 (трансформаторы общего назначения) и CSN35 1325 (сетевые трансформаторы). Некоторые положения этих стандартов могут быть распространены и на импульсные, синхронизирующие и измерительные трансформаторы.

Как мы указали, в современных источниках питания используются трансформаторы высокой частоты, имеющие ферритовые сердечники. Использовавшиеся до недавнего времени трансформаторы с сердечниками из листовой электротехнической стали постепенно вытесняются из цепей питания электронных устройств.

Импульсные трансформаторы передают управляющие импульсы, формируемые цепями управления, на управляющие электроды тиристоров. В каталогах на тиристоры указываются необходимые параметры импульсов, их длительность, крутизна фронта и другие характеристики источника управляющих импульсов. Важно, чтобы источник управляющих импульсов обеспечивал заданные напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, а также чтобы его динамические параметры позволяли сформировать импульс необходимой формы.

Для чехословацких тиристоров предприятия CKD стандартизованный источник управляющих импульсов должен обеспечить импульсы следующих параметров:

напряжение холостого хода Uq = 20 В;

ток короткого замыкания Д, = 2 А;

длительность фронта импульса / = 0,5 мкс;

длительность импульса / = 50 мкс.

Для тиристоров TR 922-16 и TR 922-25 достаточен источник с током короткого замыкания 4з = 0,8А.

Импульсный трансформатор должен работать как на холостом ходу, так и при коротком замыкании, а также переда-


А АД А


Рис. 48. С.чема изготовления обмотки на замкнутом сердечнике с помощью вращающегося каркаса;

/ сердечник: 2 каркас: .? вкладыш; 4 провод; 5 ролик

Рис. 49. Импульсный трансформатор типа ТТ60 фирмы Philips

вать без искажения формы импульсы указанной длительности. Что касается его расчетной мощности, то следует учитывать фактическую нагрузку во время действия импульса, которая зависит от параметров цепи управляющего электрода. Если учесть, что максимальный ток управляющего электрода самых больших тиристоров при минимальной температуре 700 мА, а напряжение 5 В, то мощность импульса не превышает 3,5 Вт.

Большая скорость нарастания напряжения импульса требует, чтобы индуктивность рассеяния трансформатора была очень незначительной. Трансформатор должен иметь очень тесную связь между первичной и вторичной обмотками и сердечник с минимальными потерями на вихревые токи. Магнитная цепь должна быть замкнутой. Лучше всего зарекомендовали себя импульсные трансформаторы с разрезными витыми сердечниками из ортоперма и сонаперма и с ферритовыми сердечниками. Разрезные сердечники, состоящие из двух частей, необходимо стянуть так, чтобы воздушный



зазор был минимальным. Идеальным конструктивным решением импульсных трансформаторов. являются тороидальные. Тороиды не имеют видимого воздушного зазора и их нет необходимости стягивать специальный конструкцией, поэтому шум от них минимален.

Значительную проблему при использовании тороидов представляет технология изготовления обмотки, которая наматывается на специальном станке. При малых размерах окна, которые обычно существуют у импульсных трансформаторов, нельзя достичь хорошего заполнения. Одно из технически возможных и проверенных решений задачи изготовления обмотки при замкнутом сердечнике показано на рис. 48. Суть этого способа заключается в том, что на неразборный сердечник 1 надевается разборный каркас катушки 2. Между каркасом и сердечником устанавливается вкладыш 3, который позволяет каркасу вращаться вокруг сердечника. Ребра катушки имеют зубчатую накатку. Провод 4 наматывается на катушку 2, которая вращается с помощью прижимного ролика 5 вручную или от двигателя. После намотки вкладыш 3 удаляется, а катушка закрепляется на сердечнике или заливается компаундом.

Примером удачного решения импульсного трансформатора является трансформатор голландской фирмы Philips типа ТТ60 (рис. 49).

Трансформатор имеет следующие технические данные:

Отношение числа витков...................................... 3:(1 + 1)

Индуктивность первичной обмотки.................... Более 6 мГн

Индуктивность рассеяния (при закороченных вторичных обмотках)......................................... Менее 18 мкГн

Сопротивление первичной обмотки (при 25 С)..................................................................... Менее 0,5 Ом

Сопротивление вторичной обмотки (при 25 С)..................................................................... Менее 0,1 Ом

Испытательное напряжение изоляции между обмотками (1 мин)............................................. 5 кВ

Задержка выходного импульса при прямоугольном входном импульсе............................ Менее 0,75 мкс

Длительность импульса......................................... Более 20 мкс

Рабочая температура окружающая.....................От -10 до -ь85 С

Температура хранения...........................................От -40 до -t-85С

Для конструкции импульсных трансформаторов имеет чрезвычайно важное значение еще одно обстоятельство, которое часто является решающим при оценке качества и функциональной пригодности трансформатора. В мостовых схемах потенциалы катодов отдельных тиристоров не только различны, но и меняются скачком при коммутации тиристоров. При этом в междуобмоточных емкостях им-

иульсных трансформаторов возникают токи заряда и разряда этих емкостей, которые протекают через управляющие электроды тиристоров и могут вызвать нежелательные включения последних. Это особенно опасно в инверторах с принудительной коммутацией. Чтобы исключить это неблагоприятное явление, импульсные трансформаторы должны иметь очень малую емкость между обмотками и двойное экранирование. Один экран должен быть соединен с laquo;землей raquo; ( laquo;корпусом raquo; цепей управления), а второй с катодом соответствующего тиристора. Оба экрана выполняются из медной фольги и помещаются между первичной и вторичной обмотками трансформатора. При этом они не должны образовывать короткозамкнутого витка.

Импульсные трансформаторы иногда снабжаются наружным экраном для защиты от внешних магнитных полей, а иногда заливаются вместе с другими элементами (диодами, резисторами, конденсаторами) компаундом в единый блок. Выходные и входные зажимы лучше всего выполнять в виде контактных штырей.

Измерительные трансформаторы используются как датчики сигналов напряжения и тока для регулирующих и измерительных цепей преобразователей. Как правило, это обычные приборные (измерительные) трансформаторы, которые используются в распредустройствах и лабораторной измерительной практике.

Синхронизирующие трансформаторы применяются для получения сигнала малого напряжения, копирующего форму напряжения сети. Важно, чтобы фазовые сдвиги входных и выходных напряжений были идентичны. Для этой цели применяются специальные трехфазные трансформаторы малой мощности с шихтованными сердечниками или три однофазных трансформатора на разрезных сердечниках.

3.2.2. Дроссели. Сглаживающие, входные и фильтрующие дроссели имеют, как правило, ферромагнитный сердечник для уменьшения размеров дросселя и концентрации магнитного потока. Коммутирующие дроссели с малой индуктивностью (порядка микрогенрй и миллигенри) на большие токи несинусоидальной формы часто выполняются без ферромагнитного сердечника (воздушные дроссели).

Сглаживающие дроссели применяются для сглаживания постоянного (выпрямленного) тока. Через сглаживающий дроссель протекает постоянный ток с переменной составляющей, которая под влиянием индуктивности уменьшается. Поскольку дроссель имеет постоянное подмагничива-ние, то для предотвращения его насыщения он должен иметь воздушный зазор.



с увеличением тока индуктивность дросселя падает.

Входные дроссели включаются между сетью и выпрямителем. Их задача - создать определенный реактанс, который частично отделит выпрямитель от сети, ограничит ток короткого замыкания, снизит влияние на сеть и облегчит коммутацию токов в выпрямителе. Входные дроссели выполняются трехфазными или в виде трех однофазных дросселей на разрезных сердечниках. Трехфазные дроссели легче однофазных. Входные дроссели обязательно имеют воздушный зазор.

Фильтрующие дроссели используются в цепях переменного тока для создания резонансных 1,С-контуров, фильтрующих отдельные высшие гармонические. Для этой цели используются последовательные 1,С-контуры. Контуры включаются параллельно зажимам переменноТо напряжения, которое необходимо фильтровать. Обычно отфильтровывают пятую и седьмую гармонические составляющие, реже еще одиннадцатую и тринадцатую гармонические составляющие.

Фильтрующие дроссели имеют сердечник с воздушным зазором. Обычно они выполняются однофазными на разрезных сердечниках.

Коммутирующие дроссели выполняются как с сердечником, так и без него. Решающим критерием при выборе типа дросселя является цена. Кроме того, нужно учитывать шум, влияние дросселя на расположенные рядом электрические цепи и магнитные материалы, потери мощности в дросселе, а также его размеры и массу.

Расчет коммутирующих дросселей сложен, так как через них протекают негармонические и импульсные токи. Необходимое значение индуктивности коммутирующие дроссели должны сохранять и при максимальном токе.

Потери на вихревые токи в коммутирующих дросселях быстро растут с увеличением мощности. Поэтому часто выгоднее использовать несколько меньших дросселей (реакторов) в последовательном или параллельном включении. Такие небольшие дроссели лучше изготавливать с сердечниками. Выгодны сердечники с относительно малой магнитной проницаемостью (1== 3-20) без воздушного зазора. Воздушный зазор вызывает вытеснение магнитного потока и, как следствие, значительный рост потерь на вихревые токи. Вытесненное магнитное поле может оказать неблагоприятное влияние на расположенные вблизи электрические цепи.

Разделение дросселя на несколько меньших позволяет унифицировать магнитные сердечники и повысить серийность их изготовления. Унификация достигается тем, что используется единый сердечник, соответствующий типовой

мощности 3-5кВА, и 3-4 модификации обмоток с различным числом витков из провода разного сечения. Необходимая индуктивность достигается последовательным и параллельным соединением отдельных унифицированных дросселей.

При больших сечениях проводов дросселей увеличиваются потери из-за скин-эффекта. Такие дроссели выгоднее наматывать из многожильных проводов с изолированными жилами. Однако даже применение многожильных проводов с неизолированными жилами сильно снижает дополнительные потери, если провод подвергнут обжигу (оксидации).

Для уменьшения потерь от скин-эффекта можно использовать цилиндрическую обмотку с небольшим числом слоев (от 2 до 5). При разделении тока на параллельные ветви по этим слоям необходимо особо тщательно обеспечить равномерное распределение тока между ними. Если ток распределится неравномерно, может случиться, что потери будут больше, чем при простом проводе обмотки.

Сердечники (магнитопроводы) трансформаторов и дросселей выполняются из листовой электротехнической стали или из прессованных ферритовых порошков. Изготовлением сердечников из тонких листов или из мелких зерен порошка достигается снижение потерь на вихревые токи, которые могут быть особенно велики вследствие высших гармонических составляющих в кривых тока и напряжения силовых полупроводниковых преобразователей.

Для сердечников используются кремнистые электротехнические стали горячей и холодной прокатки (текстурован-ные).

Из текстурованных сталей наматываются разрезные сердечники и вырубаются пластины таким образом, чтобы магнитный поток был направлен преимущественно в сторону прокатки.

Магнитные свойства трансформаторных сталей горячей прокатки толщиной 0,35 мм по чехословацкому стандарту CSN 42 0230 приведены в табл. 10.

Текстурованная трансформаторная лента выпускается в ЧССР марок Ео12, Ер-13, Ео15 и Ео17. Толщина ленты 0,35 мм с допуском +10%. Поставляется она шириной от 100 до 750 мм. Лента изолируется керамической изоляцией марки Kerizol толщиной 4 мкм. Магнитные свойства текстурованных трансформаторных сталей приведены в табл. И. Коэффициент заполнения сердечника в зависимости от давления достигает 96-98%.

Для сердечников, работающих на высокой частоте, используются магнитомягкие ферриты. Ферриты работают при существенно меньших индукциях, чем листовые материалы



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37