9zip.ru Инструкции Особенности трансформатора вибропреобразователя.

Поскольку вопросы выбора типа вибратора и величины буферного конденсатора рассмотрены, можем приступить к определению данных трансформатора.

Необходимо сразу указать, что трансформатор вибропреобразователя по характеру физических процессов, а следовательно, по электрическим характеристикам и по конструктивным данным существенно отличается от трансформаторов синусоидального напряжения. В то же время методы расчета импульсных трансформаторов, фундаментально разработанные в недавнее время С. Я. Ицхоки, также не могут быть здесь применены. Это вытекает из следующего принципиального различия в требованиях, предъявляемых к импульсным трансформаторам и трансформаторам вибропреобразователей. Главным требованием, предъявляемым к импульсному трансформатору, является пропускание широкой полосы частот, составляющих спектр короткого импульса, между тем как спектр частот, воспроизводимых трансформатором вибропреобразователя, довольно узок. Можно считать, что наивысшая частота равна пятой гармонике частоты вибрации. Зато, как будет показано ниже, к трансформатору вибропреобразователя предъявляются такие специфические требования, как, например, постоянство индуктивностей обмоток в рабочем диапазоне изменений напряжения питания. Эти необычные для других трансформаторов требования и определяют собой своеобразие методики расчета трансформатора вибропреобразователя. Поэтому нам придется рассмотреть процессы, протекающие в трансформаторах вибропреобразователей, и наметить методику их расчета.

В смысле электрических процессов особенностью трансформатора вибропреобразователя является то, что дважды за период колебания вибратора — во время перелета якоря — трансформатор работает в режиме свободных колебаний в буферном контуре, состоящем из буферного конденсатора и одной из обмоток трансформатора. Как было показано выше, для правильной коммутации, период этих колебаний должен иметь вполне определенную величину. Следовательно, индуктивность обмотки, входящей в буферный контур, также должна иметь определенную величину и сохранять это значение при всех возможных изменениях первичного напряжения.

Другой отличительной особенностью являются исключительно тяжелые условия работы трансформатора при запуске вибропреобразователя. Как известно, максимальная величина магнитного потока в сердечнике трансформатора при включении в сеть с синусоидальным напряжением в худшем случае может быть равна остаточному магнитному потоку сердечника плюс удвоенный поток установившегося режима, т.е. почти утроенной величине установившегося потока. Ток намагничения возрастает в еще большем отношении, так как при больших магнитных индукциях наступает насыщение материала сердечника и ток возрастает не пропорционально магнитному потоку, а значительно быстрее.

При пуске вибропреобразователя, помимо описанных электром агнитных явлений, происходит еще и механический процесс установления колебаний якоря вибратора.Нижняя кривая, вернее, ломаная линия, представляет диаграмму работы контактов вибратора. Если отвлечься от явлений, связанных с наличием буферного конденсатора, то можно считать, что напряжение на первичной обмотке трансформатора следует этому же закону.

На этом графике обращают на себя внимание чрезвычайно длинные отрезки времени, соответствующие перелету якоря во время первых колебаний после запуска, недостаточно еще энергичных. Заметно также, что продолжительности положительных и отрицательных полупериодов не-
одинаковы. Последнее объясняется тем, что при пуске якорь вибратора притягивается к сердечнику катушки возбуждения и некоторое время удерживается в этом положении. Затем под действием пружины он отклоняется в противоположную сторону на 'более короткое время. Через некоторое время, когда размах колебаний якоря возрастет до нормальной (установившейся) величины, эта неравномерность оглаживается и становится незаметной.

С точки зрения трансформатора такая асимметрия в работе вибратора равносильна наличию некоторой постоянной составляющей в приложенном напряжении, что, как известно, приводит к дополнительному насыщению сердечника.

Этот процесс нарастания индукции в сердечнике показан на верхнем графике, который также построен без учета действия буферного конденсатора, что для данного случая вполне допустимо и не изменяет существа дела.

В момент включения в сердечнике трансформатора всегда существует некоторый остаточный магнитный поток. На графике этот поток принят равным 80 % от амплитуды установившегося потока (это примерно соответствует трансформаторной стали весьма употребительной марки Э4-А). Затем, когда якорь притянется и контакты замкнутся, к трансформатору окажется приложенным постоянное напряжение батареи U. Пока оно действует, магнитный поток будет нарастать с постоянной скоростью.

Когда затем якорь замкнет контакты с противоположной стороны, поток начнет с той же скоростью изменяться в обратном направлении. Но поскольку время замкнутого состояния контакта будет меньше, чем при предыдущем замыкании, индукция не успеет снизиться до прежней величины. Так с каждым периодом индукция будет нарастать до тех пор, пока колебания якоря не сделаются совершенно симметричными. К этому времени индукция может весьма значительно превысить максимальную величину в установившемся режиме. На нашем графике это превышение получилось больше чем в 4 раза.

Затем колебания потока постепенно приближаются к установившемуся режиму, который изображен в правой части чертежа.

Необходимо оговориться, что в реальном трансформаторе появлению таких огромных индукций препятствуют различные ограничивающие (факторы, как, например, сопротивление источника тока, индуктивность рассеяния первичной обмотки и др. Тем не менее, условия работы трансформатора вибропреобразователя при запуске исключительно тяжелые.

Из других особенностей, налагающих свой отпечаток на расчет и конструкцию трансформатора вибропреобразователя, должно быть отмечено следующее.

Первичная, а часто и вторичная обмотки трансформатора преобразователя состоят из двух одинаковых плеч, которые работают по очереди; это ухудшает использование меди обмоток.

Кроме того, поскольку первичное напряжение обычно бывает (низким и падение напряжения на сопротивлении первичной обмотки должно быть сведено к минимуму, эта обмотка выполняется из провода большого диаметра, что затрудняет хорошее использование окна сердечника.

Понравилась статья? Кащей говорит: поделись с друзьями!