Špičkový transformátor

Špičkový transformátor  - elektrický transformátor , který převádí sinusové nebo téměř sinusové napětí přiváděné do primárního vinutí transformátoru na bipolární napěťové impulsy o stejné frekvenci odebrané ze sekundárního vinutí.

Navrženo pro ovládání plynových výbojů , například rtuťových usměrňovačů , tyratronů , tyristorů a pro jiné účely.

Jak to funguje

Princip činnosti špičkového transformátoru je založen na jevu magnetické saturace feromagnetického materiálu . Závislost indukce na magnetizačním poli je u feromagnetik nelineární, při nízkých polích se indukce rychle zvyšuje, ale s nárůstem vnějšího pole se rychlost růstu zpomaluje a v silném poli se prakticky nezvyšuje. nárůst v oboru. Tato závislost je charakterizována hysterezní smyčkou .

Magnetický tok se rovná součinu indukce v jádru sekundárního vinutí a jeho průřezu:

EMF sekundárního vinutí je úměrné rychlosti změny magnetického toku pronikajícího sekundárním vinutím a počtu jeho závitů v souladu se zákonem elektromagnetické indukce M. Faradaye a je vyjádřeno:

Při sinusovém magnetizačním poli s dostatečnou amplitudou k nasycení feromagnetického materiálu se tok v jádře ve vrcholech sinusoidy téměř nemění (obrázek 1), ale rychle se mění v blízkosti přechodů sinusoidy magnetizačního pole přes nulu, a rychlost jeho změny je tím větší, čím užší je hysterezní smyčka, magnetická permeabilita jádra a rychlost změny magnetizačního pole.

Poměrně krátké zvonovité pulsy se tvoří na sekundárním vinutí transformátoru v blízkosti okamžiků průchodu magnetizačního pole nulou a maximální rychlosti změny toku, polarita těchto pulsů je dána směrem změny indukce, tzn. jejich polarita se střídá.

Konstrukce

Existují dvě provedení špičkových transformátorů – s přídavným rezistorem v obvodu primárního vinutí a s magnetickým bočníkem.

Transformátory s přídavným rezistorem (obrázek 3) se v podstatě neliší od konvenčního transformátoru, ale primární vinutí takového transformátoru je zapínáno přes odpor, který omezuje proud odebíraný ze zdroje během období, kdy jádro vstupuje do saturace. Napájecí napětí, hodnota odporu, průřez jádra a počet závitů primárního vinutí se volí z podmínky zajištění hlubokého sycení jádra při půlvlnách sinusového napětí. Pro zkrácení doby trvání pulsů je jádro vyrobeno z měkkého magnetického materiálu s vysokou magnetickou permeabilitou, například z permalloy . Amplituda výstupních impulsů je určena počtem závitů sekundárního vinutí. Nevýhodou takového transformátoru jsou aktivní ztráty v přídavném rezistoru, výhodou je jednoduchost magnetického obvodu.

U transformátorů s magnetickým bočníkem je magnetický obvod tvořen třemi tyčemi, na první a druhé tyči s uzavřeným magnetickým obvodem je primární vinutí a sekundární vinutí, třetí tyč je magnetický bočník, oddělený od první dva vzduchovou mezerou. S nárůstem magnetizačního pole je uzavřený magnetický obvod nejprve nasycen, protože jeho magnetický odpor je malý. Při dalším zvýšení magnetického toku se uzavře přes magnetický bočník, přičemž reaktance primárního vinutí neklesá tak výrazně jako u transformátoru se saturovatelným uzavřeným magnetickým obvodem a toto opatření omezuje špičkový proud. Výhodou této konstrukce je snížení ztrát činného výkonu a absence přídavného rezistoru, nevýhodou je komplikovanost magnetického obvodu.

Schůzka

Špičkové transformátory se používají k převodu sinusového napětí na krátké zvonovité impulsy. Takové napěťové impulsy s krátkými náběhy a poklesy se používají k ovládání plynových výbojů pomocí řídicích elektrod  - rtuťových usměrňovačů , tyratronů a polovodičových součástek  - tyristorů , triaků .

Špičkové transformátory se také používají v telefonních spínačích v pulzních distributorech a pro jiné účely.

Odkazy