Jak jsme viděli v několika SPICE analýz dříve v této kapitole, výstupní napětí transformátoru se mění některé s různým zatížení rezistence, a to i s konstantní vstupní napětí.
stupeň rozptylu je ovlivněn primární a sekundární vinutí indukčnost, mezi jinými faktory, ne nejméně který zahrnuje vinutí odpor a stupeň vzájemné indukčnosti (magnetická spojka) mezi primární a sekundární vinutí.
Pro napájecí transformátor aplikací, kde transformátoru je vidět na zatížení (v ideálním případě) jako konstantní zdroj napětí, je dobré mít sekundární napětí se liší tak málo, jak je to možné pro širokou odchylky v zatížení proud.
Regulace Napětí Vzorec,
měřítkem toho, jak dobře trafo udržuje konstantní sekundární napětí v rozsahu zatěžovacích proudů se nazývá transformátor napětí nařízení. Lze jej vypočítat z následujícího vzorce:
co je to „plné zatížení“?
„plným zatížením“ se rozumí bod, ve kterém transformátor pracuje při maximálním přípustném sekundárním proudu. Tento pracovní bod bude určen především velikostí vinutého drátu (ampacity) a způsobem chlazení transformátoru.
Vezmeme-li jako příklad naši první simulaci Spice transformátoru, porovnejme výstupní napětí se zátěží 1 kΩ versus zátěží 200 Ω (za předpokladu, že zatížení 200 Ω bude naší podmínkou“ plného zatížení“). Připomeňme, jestli chcete, že naše konstantní primární napětí bylo 10.00 voltů AC:
freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E+00 9.962E-03 Output with 1k ohm load freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.348E+00 4.674E-02 Output with 200 ohm load
Všimněte si, jak se výstupní napětí snižuje s tím, jak se zátěž zvyšuje (více proudu). Nyní pojďme si, že stejný transformátor obvod a umístěte zatěžovací odpor velmi vysoký rozsah přes sekundární vinutí simulovat „no-load“ stav: (Viz „transformer“ spice seznam“)
transformer v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 100 l2 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 9e12 .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .end
freq v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 2.653E-04 freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.990E+00 1.110E-12 Output with (almost) no load
Tak, vidíme, že naše výstupní (sekundární) napětí pokrývá rozsah 9.990 voltů na (prakticky) bez zatížení a 9.348 voltů na místě, jsme se rozhodli zavolat „plném zatížení.“Výpočet regulace napětí s těmito čísly, dostaneme:
Mimochodem, toto by bylo považováno za spíše špatnou (nebo „volné“) nařízení pro napájení transformátor. Napájení jednoduché odporové zátěže, jako je tato, dobrý výkonový transformátor by měl vykazovat regulační procento menší než 3%.
induktivní zátěže mají tendenci vytvářet podmínku horší regulace napětí, takže tato analýza s čistě odporovými zátěžemi byla podmínkou „nejlepšího případu“.
aplikace vyžadující „špatnou“ regulaci
existují však některé aplikace, kde je špatná regulace skutečně žádoucí. Jeden takový případ je v výtok osvětlení, kde se step-up transformátor je nutné nejprve generovat vysoké napětí (nutné k „zapálení“ výbojky), pak napětí se očekává, že odejdou, jakmile kontrolka začne kreslit aktuální.
je to proto, že požadavky na napětí výbojek mají tendenci být mnohem nižší poté, co byl proud vytvořen obloukovou dráhou. V tomto případě postačuje step-up transformátor se špatnou regulací napětí pěkně pro úkol kondicionování napájení lampy.
další aplikací je řízení proudu pro svářeče střídavého oblouku, které nejsou ničím jiným než krokovými transformátory dodávajícími nízkonapěťový, vysokonapěťový výkon pro svařovací proces.
vysoké napětí, je žádoucí, aby pomoc v „stávkující“ oblouku (začínáme), ale stejně jako výbojky, elektrický oblouk nevyžaduje tolik napětí, aby se sama udržet, jakmile se vzduch zahřeje na bod ionizace. Snížení sekundárního napětí při vysokém zátěžovém proudu by tedy bylo dobré.
Někteří svářeči vzory poskytují arc aktuální nastavení pomocí pohyblivé železné jádro transformátoru, zalomený nebo z vinutí shromáždění provozovatelem.
přesunutí železného slimáka od vinutí snižuje pevnost magnetické vazby mezi vinutími, což snižuje sekundární napětí bez zátěže a přispívá k horší regulaci napětí.
Ferroresonant Transformer
Žádné expozice na transformátor nařízení může být nazýván kompletní bez zmínky o neobvyklé zařízení, které se nazývá ferroresonant transformátoru.
„Ferroresonance“ je jev, spojený s chováním jader železa při provozu v blízkosti bodu magnetické nasycení (kde jádro je tak silně zmagnetizován, že další zvýšení vinutí aktuální výsledky v malé nebo žádné zvýšení magnetického toku).
Zatímco je poněkud těžké popsat, aniž by hluboko do elektromagnetické teorie, ferroresonant transformátor je transformátor navržen tak, aby pracovat ve stavu trvalé jádro nasycení.
to znamená, Že jeho železné jádro je „nacpané“ magnetické čáry toku pro velkou část AC cyklus tak, aby kolísání napájecího napětí (primární vinutí proud) mají malý vliv na jádře je magnetická indukce, což znamená, sekundární vinutí na výstupu téměř konstantní napětí i přes značné rozdíly v napájení (primární vinutí) napětí.
Rezonanční Obvody v Ferroresonant Transformátory
Normálně, jádro nasycení transformátoru následek zkreslení sinusový tvar, a ferroresonant transformátor není výjimkou. Pro boj tento nežádoucí účinek, ferroresonant transformátory mají pomocné sekundární vinutí paralelně s jedním nebo více kondenzátory, které tvoří rezonanční obvod, naladěný na frekvence napájení.
Tento „tank obvodů“ slouží jako filtr odmítnout harmonických vytvořené jádro nasycení, a poskytuje další výhody plynoucí z ukládání energie ve formě STŘÍDAVÉHO oscilace, která je k dispozici pro udržení výstupního vinutí napětí pro krátký vstupní napětí ztráty (milisekund za čas, ale rozhodně lepší než nic).
Feroresonantní transformátor zajišťuje napěťovou regulaci výstupu.
kromě blokování harmonických vytvořil nasycený jádro, tento rezonanční obvod také „filtruje“ harmonické frekvence generované nelineární (přepínání) zatížení v sekundárním vinutí obvodu a žádné harmonických přítomných v zdroj napětí, poskytuje „čisté“ energie do zátěže.
Feroresonantní transformátory nabízejí několik funkcí užitečných při stabilizaci střídavého proudu: konstantní výstupní napětí vzhledem k výraznému kolísání vstupního napětí, harmonické filtrování mezi napájecí zdroj a zátěž, a schopnost „projet“ stručný ztráty u moci udržet zásobu energie v jeho rezonanční tank obvodu.
tyto transformátory jsou také vysoce tolerantní k nadměrnému zatížení a přechodným (momentálním) napěťovým rázům. Oni jsou tak tolerantní, ve skutečnosti, že některé mohou být stručně paralelně s nesynchronizované AC zdroje energie, což umožňuje zatížení se přepne z jednoho zdroje energie k druhému v „make-before-break“ móda bez přerušení napájení na sekundární straně.
známé nevýhody Feroresonantních transformátorů
bohužel tato zařízení mají stejně pozoruhodné nevýhody: oni ztrácet spoustu energie (vzhledem k hysterezní ztráty v saturované core), generování nadměrného tepla v procesu, a jsou netolerantní změny frekvence, což znamená, že nefungují dobře, když poháněn malým motorem poháněné generátory, které mají špatné regulace rychlosti.
Napětí vyrobené v rezonanční vinutí/kondenzátor v obvodu mají tendenci být velmi vysoká, vyžaduje drahé kondenzátory a prezentaci servisní technik velmi nebezpečné pracovní napětí. Některé aplikace však mohou upřednostňovat výhody feroresonantního transformátoru před jeho nevýhodami.
Polovodičových obvodů existují „stav“ AC power jako alternativa k ferroresonant zařízení, ale nikdo nemůže soutěžit s tímto transformátoru v podmínkách naprosté jednoduchosti.
RECENZE:
- regulace Napětí je měřítkem toho, jak dobře výkonového transformátoru může udržovat konstantní sekundární napětí vzhledem k tomu, konstantní primární napětí a široký rozptyl v zatěžovací proud. Čím nižší je procento (blíže k nule), tím stabilnější je sekundární napětí a tím lepší bude regulace.
- feroresonantní transformátor je speciální transformátor určený k regulaci napětí na stabilní úrovni i přes velké změny vstupního napětí.
SOUVISEJÍCÍ PRACOVNÍ LISTY: