Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



st "•г

»-vw4

Рис. 3.19. Схема замещения трансформатора для статических преобразователей напряжения

Рис. 3.20. Перемагннчивание магвито- j g\

провода ТСП и изменение тока холосто-

го хода


С ростом частоты относительная величина тока холостого хода уменьшается, составляя на частотах в десятки килогерц несколько процентов. Это позволяет выбирать провод первичной обмотки ТСП по действующему значению тока, найденному по токам нагрузки на вторичной стороне трансформатора

S Pi

(3.58)

Среднее значение падения напряжения в обмотках ТСП при активной нагрузке определяется по формуле

иг L.

(3.59)

Первое слагаемое (3.59) представляет падение напряжения на активном сопротивлении обмоток AUr = /н (rj + «Vg); оно снижается с увеличением частоты и мощности (рнс. 3.21). Второе слагаемое - падение напряжения на индуктивности рассеяния обмоток; оно зависит от La и скорости изменения тока di/d( на этапе формирования фронтов прямоугольного напряжения. Поскольку длительность этапа формирования фронта мала, то величина Lsdi/dt практически мало влияет на среднее значение выходного напряжения. Индуктивность рассеяния первичной обмотки Lgi в тороидальных ТСП может быть сведена к минимуму прн намотке первичной обмотки по всему периметру н ближайшим ее расположением к магвито-проводу. Снижение индуктивности рассеяния вторичной обмоткн достигается также намоткой ее по всему периметру магнитопровода. Учитывая малую толщину межобмоточной изоляции в ТСП прн низком напряжении, небольшое число витков обмоток на повышенной частоте преобразования, влиянием падения напряжения на индуктивности рассеяния на среднее значение выходного напряжения, ТСП можно пренебречь.



Выбор оптимальных значений индукции трансформаторов усилителей мощности аналогичен выбору индукции для обычных ТММ и производится в зависимости от принятых критериев расчета по формулам табл. 3.15. При этом, если получили > 0,75 В, принимается Bjn = 0,75 Bj. Для ТСП повышенной частоты расчет проводится на заданный перегрев обмоток, при котором обеспечиваются минимальные массогабаритные характеристики трансформаторов при высоком КПД.

Для автогенераторов с насыщающимся силовым трансформатором индукция при расчете принимается равной индукции насыщения Вт = Вз. Стабильность частоты преобразования при изменении температуры обеспечивается применением магннтопровода из материалов, у которых значение В,, не зависит от температуры, как, например, пермаллой 7ЭНМ, 34НКМП и др. Ферриты, у которых индукция насыщения зависит от температуры, в преобразователях с насыщающимся трансформатором не рекомендуется применять.

Отличительной особенностью в режиме работы ТСП является возможность его подмагиичивания постоянной составляющей тока за счет несимметрнн схем преобразователей напряжения [116]. При отсутствии подмагннчнваиня магннтопровод перемагиичнвается по симметричному частному циклу петли гистерезиса в пределах от + до - Вт (рис. 3.22) относительно рабочей точки О, лежащей в начале координат.

Подмагничивание ТСП постоянным током /„ приводит к смещению рабочей точки О в положение О на основной кривой намагничивания, соответствующей напряженности постоянного поля и индукции Bq. При этой же индукции В„ магннтопровод начинает перемагничиваться по несимметричному гистерезнсному циклу от {+Вт +Во) до (-В + Вд) с заходом в область насыщения. Это приводит к появлению пиков тока на первичной стороне ТСП, нарушению режима работы транзисторов преобразователя, увеличению потерь в ТСП и транзисторах, увеличению массы и габаритов ТСП нэ-за необходимости снижения В и увеличения среднего периметра магннтопровода для снижения Н,

АНг,"/ 10

100 200 300 Ш 500 Р,ВА


Рис. 3.21. Зависимости падения напряжения в обмотках от мощности ТСП для различных частот

Рис. 3.22. Перемагничива-иие магнитопровода ТСП при наличии подмагннчива-



Для исключения насыщения ТСП необходимо, чтобы

(Во + В) < (3.60)

При этом индукция должна выбираться из условия

Bm/Bs < 0,5 +К 0,25-Л;/Я, , (3.61)

где Яо < 0,25 Hi; Hi В - соответствуют значениям напряженности поля и индукции в точке перегиба кривой намагничивания, а Яо = InJlc, где Fj - число витков, соответствующих значению индукции Bj.

Влияние постоянного подмагничивающего поля сказывается в меньшей степени на ТСП, выполненных на сердечниках с лииейиым участком намагничивания и постоянной магнитной проницаемостью (сплавы 40НКМ, 64Н, 47НК).

Режим перемагннчивания магнитопровода ТСП может быть определен с использованием кривых одновременного намагничивания Hq = <р {Нт) при Bjn = coHbt, приведенных на рис. 3.23, а - д для некоторых материалов. При выбранном значении и известном значении Яо из рис. 3.23 определяется значение Njn- Далее определяется

Во = ВНо/Н (3.62)

и проверяется выполнение условия (3.60).

Основными причинами, вызывающими подмагничиваиие ТСП, являются: различие длительностей импульсов прямоугольного напряжения преобразователя и чисел витков полуобмоток трансформатора, иеснмметрия плеч выходных выпрямителей, различное значение (кэнас силовых транзисторов преобразователя и др. Основными способами борьбы с подмагничиванием ТСП является: выбор магнитопровода с линейной характеристикой намагничивания, намотка полуобмоток со средней точкой двумя проводами, а также симметрирование прямоугольного напряжения в схеме преобразователя.

Расчет трансформаторов статических преобразователей проводится с учетом особенности их работы в схеме преобразователя. В основном в преобразователях применяются тороидальные трансформаторы, которые в зависимости от частоты преобразования выполняются на сердечниках из железо-никелевых сплавов или феррита. Важным требованием к ТСП является обеспечение минимальной массы. Расчет ТСП обычно ведется на заданную температуру перегрева (50-60 °С). В ряде случаев вводятся ограничения по падению напряжения в обмотках.

Выбор типоразмера магнитопровода осуществляется по габаритной мощности. При этом удобно пользоваться заранее рассчитанным рядом трансформаторов иа унифицированных сердечниках; данные таких рядов приведены в табл. 3.31-3,34 для некоторых фиксированных частот. Расчет основных параметров ТСП для других частот проводится с использованием формул табл. 3.35.

Действующее значение тока вторичной обмотки со средней точкой

/« = /Hi/T/S. (3.63)

Электромагнитная постоянная времени трансформатора

Тэ = уг. (3.64)



0 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 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189


0.0249