Індуктивні навантаження

При вимиканні індуктивного навантаження, наприклад, магнітного замка або електричного двигуна, виникає імпульс перенапруги, значення якого може в кілька разів перевищувати значення напруги живлення. Щоб протидіяти виникненню такого типу імпульсів, які спричиняють загрозу поломок для пристроїв і які є джерелом завад, можна використовувати різні види захисту, такі як іскровики, варистори, подвійні стабілітрони (діоди Зенера), діоди і RC-ланки.

Іскровики типу Compgap (арестери). Іскровики – це пристрої, які захищають від перенапруги, і є плазмового типу. Якщо напруга на іскровику перевищує допустиме значення, настає його пробій і за час, коротший 1рs, його опір зменшується від значень біля 10 МОм до кількох міліом. Можна його використовувати як захисний пристрій в колах як постійного, так і змінного струмів.

Варистори. При певному значенні напруги опір змінюється швидко з дуже великого на дуже малий. Варистор абсорбує енергію з перехідних процесів і утримує значення напруги на допустимому рівні. Наявність варистора в колі збільшує час вмикання. При напругах у колі 24-28 В варистор монтується паралельно навантаження, а при напрузі 100-240 В паралельно до контактів перемикача. Варистори можна використовувати як у колах змінного, так і сталого струмів.

Двоанодні стабілітрони (подвійні діоди Зенера). Як ефективний захисний елемент, використовується два послідовно з’єднані, протилежно включені стабілітрони (діоди Зенера), увімкнені паралельно до контактів перемикаючого елементу або до навантаження. З огляду на подібність характеристик цей спосіб захисту нагадує варистори. Захист забезпечується в колах постійного та змінного струмів.

Діоди. Звичайний діод або спеціальний захисний, включається паралельно до навантаження. Якщо стабілітрон поєднати із звичайним діодом, то таке сполучення буде значно менше впливати під час протікання струму у індуктивних колах, ніж коли використати сам діод. Цей елемент використовується в колах постійного струму. Деякі види охоронних діодів можна також використовувати на змінному струмі.

RC-ланка. RC-ланка складається з послідовно з’єднаних резистора і конденсатора, значення яких можна визначити за номограмою (рис. 1.10).

Вмикається вона паралельно до контактів або до навантаження. RC-ланка захи-щає від перенапруг та змен-шує виникнення деяких радіо перешкод (електромагнітних).

Для RC-ланок важливим є принцип монтажу як і для варисторів, тобто забезпечувальні елементи повинні монтуватись паралельно до навантаження при робочих напругах 24-28 В, а при напругах 100-240 В - паралельно до контактів перемикача.

Розподіл Максвела

Лекція 2.

Трансформатори, мережні пристрої живлення та проти аварійні пристрої.

Трансформатори. Мережні перетворювачі. Завади та способи їх зменшення. Запобіжники, означення параметрів та конструктивне виконання. Різницево-струмові захисні вимикачі. Струми витоку, Принцип дії різницево-струмових захисних вимикачів. Схема та конструкція різницево-струмових захисних вимикачів.

Трансформатори. Трансформатор у найпростішому випадку складається із залізного осердя з двома навитими обмотками. Оскільки струм у первинній обмотці має форму синусоїди, то магнітний потік в осерді також буде змінюватись у формі синусоїди. Зміни магнітного потоку індукують у вторинній обмотці напругу також у формі синусоїди.

З цього простого опису виникає, що трансформатор має два завдання:

- передавання змінної напруги з первинного навою до вторинного, при одночасному гальванічному відділенні первинної сторони від вторинної;

- трансформування (передавання, перетворення) змінної напруги на напругу з подібним часовим перебігом, але з іншим значенням.

Цю залежність можна описати формулою

В залежності від якості виготовлення трансформатора його к. к. д. η може мати значення від 0,8 до 0,95. Тоді вхідна потужність Р_вх трансформатора дорівнює

, (2.1)

де Р_2Σ – загальна потужність всіх пристроїв, що живляться від вторинної обмотки.

Потужність яку здатен передати трансформатор визначається площею осердя трансформатора. Цю площу вибирають за наступною емпіричною формулою

, (2,2)

де f – частота змінної напруги та струму;

А – густина струму первинної обмотки;

В – магнітна індукція трансформатора.

Її вибирають з довідника так, щоб осердя не досягло насичення

,

Де μ₀ – магнітна проникливість не феромагнітного середовища;

μ – відносна магнітна проникливість феромагнітного матеріалу осердя;

і_вх – струм первинної обмотки;

w₁ – кількість витків первинної обмотки.

Якщо напруга вторинної обмотки U₂ є нижчою від напруги первинної U₁, то значення цих напруг буде пропорційним до кількості витків w ₁ та w₂ у котушках. Відношення напруг та кількості витків характеризується коефіцієнтом трансформації k.

, (1.4)

Враховуючи, що к. к. д. трансформатора 0,95 можна записати

,

або

.

Звідси струм вторинної обмотки дорівнюватиме

Трансформатори, що перетворюють одне значення змінної напруги на іншу, наприклад, 220 В на 11 В називають с иловими. Осердя не може бути однорідною масою, оскільки вихрові струми, які в цьому випадку виникають, спричиняють великі втрати. У зв’язку з цим використовуються трансформаторне залізо, яке складаються з пакетів листів, взаємно ізольованих. Вони часто вирізаються в формі літер E та I. Створюють в цей спосіб EI-подібне осердя, в якому навій поміщений всередині, з метою отримання якнайбільшого магнітного поля.

В певних застосуваннях потік розсіяння може бути критичним. Це стосується, наприклад, підсилювачів високої якості Hi-Fi і вимірювальних пристроїв, в яких поле індукує призвук мережі. В таких випадках кращим рішенням є використання трансформаторів з тороїдальним осердям, оскільки вони дають дуже малі потоки розсіяння. Властивістю тороїдального осердя є більші значення струмів включення, ніж в трансформаторах з EI-подібними осердями. Вони також значно сильніше передають й перешкоди з мережі. Тороїдальні осердя дуже зрідка використовуються на значення потужностей вищих, від 500 ВА.

Повними трансформаторами називаються трансформатори з відділеними первинними і вторинними навоями. Вони мають гальванічне відділення входу і виходу.

Регуляційний трансформатор та автотрансформатори мають спільний первинну і вторинну обмотку. Тому цей тип трансформаторів не має гальванічного розділення між входом і виходом, але може використовуватись до трансформації значень напруг як у сторону збільшення, так і в сторону зменшення. З огляду на «тісний» зв’язок між обмотками і той факт, що обмотка займає менше місця, то цей тип трансформаторів має менші розміри.

Роздільний трансформатор має дві роздільні обмотки, котрий використовується для живлення пристроїв напругою, ізольованою від основної мережі живлення. У вимірювальних лабораторіях використовується їх у випадку, наприклад, коли не можна використовувати заземлених мережних виходів, тому що тоді можуть утворюватись петлі заземлень, які у свою чергу можуть впливати на результати вимірювань. Фази мережі живлення, як відомо, мають значення напруг 220 В по відношенню до потенціалу землі. Вторинний навій роздільного трансформатора можна не заземляти і, в такому випадку, воно не створює напруги відносно землі (вторинна напруга стає “плаваючою”). Ця плаваюча напруга принципово зменшує ризик ураження для працюючих в лабораторії осіб. В трансформаторі може бути передбачений екран між первинним та вторинним навоями з метою зменшення завад, що передаються через паразитні ємності.

Безпечний трансформатор і посередний трансформатор для захисних цілей повинні використовуватись, щоб обмежити ризик ураження струмом в електричних пристроях і предметах побутового вжитку. Ці трансформатори повинні мати певне значення ізоляції між первинною і вторинною сторонами, а також обмежену вихідну напругу. Безпечним трансформатором називається такий, який має так звану безпечну низьку напругу, щонайбільше 50 В, посередний трансформатор для цілей захисту - це такий, який постачає напругу в межах (50...125) В.

В дитячих забавках необхідно використовувати так звані забавкові трансформатори, вторинна напруга яких не перевищує 24 В.

Трансформатори малої частоти (наприклад, акустичні) використовуються для узгодження імпедансу між, наприклад, підсилювачем і колонкою. Перетворення імпедансу виконується пропорційно до квадрату відношення кількості витків навоїв (коефіцієнта трансформації напруги), таким чином трансформатор з коефіцієнтом перетворення напруг 10:1 матиме коефіцієнт перетворення імпедансу 100:1.

Трансформатори малої частоти для застосувань у високоякісних пристроях Hi-Fi повинні передавати цілий діапазон акустичних частот від 20 Гц до 20 кГц. На практиці це означає, що вони повинні передавати ще ширший діапазон частот. Тому значно важче сконструювати і реалізувати трансформатор малих частот, ніж мережевий трансформатор, котрий повинен добре функціонувати тільки на одній частоті.

Вихідний трансформатор акустичний є дуже критичним елементом. Зараз це знову стало актуальним у зв’язку з тенденцією до побудови високоякісних підсилювачів Hi-Fi і інших пристроїв на основі електронних ламп. Лампи повинні навантажуватись оптимальним імпедансом, значення якого знаходять з їх характеристик. Йдеться тут про імпеданс набагато більших 1 кОм, яка з допомогою трансформатора узгоджується з низьким імпедансом колонки. Та високий імпеданс означає багато витків первинного навою, що має певну ємність.

Трансформатори середніх частот складаються з двох з’єднаних резонансних ступенів. Він сконструйований для певних робочих частот, наприклад, 455 кГц (амплітудна модуляція AM) або 10,7 МГц (частотна модуляція FM), параметри яких можуть бути в певних межах змінені з допомогою рухомих осердь.

Струмовий трансформатор, називається також струмовим перетворювачем застосовується для вимірювання з допомогою магнітного поля сили струму, що проходить через силові дроти. Це означає, що коло проходження струму не повинно перериватись для виконання вимірювання. Імпульсні трансформатори найчастіше використовуються в мережних блоках живлення і в перетворювачах напруга постійного в напругу постійного струму DC/DC. В імпульсних пристроях перетворення відбувається на частотах, значення яких значно вищі від частоти мережі. Їх значення є на рівні 100 кГц, інколи навіть й кілька МГц.

Поиск по сайту: