Основные параметры трансформаторов

 

· номинальная мощность [ВА];

· ток первичной обмотки I ₁;

· напряжение первичной обмотки U ₁;

· напряжение вторичной обмотки U ₂;

· коэффициент трансформации

n = W ₁/ W ₂;

· коэффициент полезного действия

η = Р_ВЫХ/Р_ВХ.

· для согласующих трансформаторов также указываются коэффициенты частотных, нелинейных, фазовых искажений.

 

 

Основные характеристики согласующих трансформаторов

 

1 Передаточная характеристика (рис. 4.1).

При увеличении напряжения характеристика нелинейная, что объясняется насыщением магнитной индукции при большой напряженности магнитного поля (рис. 4.2).

 

2 Амплитудно-частотная характеристика (рис. 4.3)

 

Объяснить поведение АЧХ можно с помощью эквивалентной схемы замещения трансформатора (рис. 4.4).

r ₁ – активное сопротивление первичной обмотки,

L_{S 1} – индуктивность рассеяния первичной обмотки,

L ₁ – индуктивность первичной обмотки,

L ' _{S 2} – приведенная (пересчитанная в цепь первичной обмотки) индуктивность рассеяния вторичной обмотки

L ' _{S 2} = L_{S 2}/ n ²,

где n – коэффициент трансформации,

r '₂ – приведенное активное сопротивление вторичной обмотки

r '₂ = r ₂/ n ²,

 

C '₀ – приведенная паразитная емкость вторичной обмотки

C '₀ = C ₀/ n ²,

R '_H – приведенное сопротивление нагрузки

R '_H = R _H/ n ².

Рассмотрим область низкой частоты:

Частота ω стремится к нулю, ωL стремится к нулю, 1/ ωС стремится к бесконечности. Тогда эквивалентная схема примет вид как показано на рис. 4.5.

Спад АЧХ объясняется низким индуктивным сопротивлением первичной обмотки.

 

Рассмотрим область высоких частот.

Частота ω стремится к бесконечности, ωL стремится к бесконечности, 1/ωС стремится к нулю. Тогда эквивалентная схема примет вид как показано на рис. 4.6.

Спад характеристики связан с паразитными элементами эквивалентной схемы: индуктивностями рассеяния и паразитной емкостью.

 

Конструкции трансформаторов

 

Основным элементом конструкции трансформаторов являются обмотка и магнитопровод.

Обмотка – это провод с изоляцией. Она может наматываться на каркас, назначение которого придать механическую прочность и жесткость конструкции. На потери каркас не влияет. Обмотка должна быть теплостойкой и теплопроводящей для того, чтобы отводить тепло от внутренних объемов.

Конструкция содержит выводы в виде штыков или лепестков, которые устанавливаются на каркасе или специальной ленте. К выводам присоединяются концы обмоток и элемента схемы.

Форма трансформатора определяются формой магнитопровода. Форма магнитопровода бывает стержневая, броневая, тороидальная (рис 4.7).

Броневые сердечники, используемые в микроэлектронике должны иметь малые габариты и вес. Их делают плоскими из тонких лент или типа шпули.

 

Для трансформаторов питания сердечники изготавливаются из электротехнической стали (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Частота f, Гц	Марка стали	Высота h, мм
	Э310	0,35 – 0,5
	Э340	0,8
	Э360	0,008
> 1000	пермаллой, 50Н, МКМП	–
> 20000	ферриты	–

 

По способу защиты от внешнего воздействия трансформаторы бывают:

‑ герметизированные,

‑ капсулированные,

‑ открытые.

В первом случае трансформатор заключают в металлический корпус и заливают компаундом. Во втором случае трансформатор помещают в разъемную форму и обволакивают компаундом или пластмассой. В открытых трансформаторах обмотки пропитывают битумными или водоэмульсионными лаками.