Csúcstranszformátorok – működési elv, eszköz, cél és alkalmazás

Létezik egy speciális típusú elektromos transzformátor, az úgynevezett csúcstranszformátor. Az ilyen típusú transzformátor a primer tekercsére adott szinuszos feszültséget különböző polaritású és ugyanolyan frekvenciájú impulzusokká alakítja át, mint a primer tekercsét. szinuszos feszültség… A szinuszhullám itt a primer tekercsbe kerül, és az impulzusokat eltávolítják a csúcstranszformátor szekunder tekercséből.

A csúcstranszformátorokat bizonyos esetekben gázkisülési eszközök, például tiratronok és higany egyenirányítók, valamint félvezető tirisztorok vezérlésére és más speciális célokra használják.

A csúcstranszformátor működési elve

A csúcstranszformátor működése a mag ferromágneses anyagának mágneses telítésén alapul. A következtetés az, hogy a transzformátor mágnesezett ferromágneses magjában a B mágneses indukció értéke nemlineárisan függ az adott ferromágnes H mágnesezőterének erősségétől.

Így a H mágnesező mező alacsony értékeinél a B indukció a magban először gyorsan és szinte lineárisan növekszik, de minél nagyobb a H mágnesező mező, annál lassabban növekszik a B indukció a magban.

És végül, kellően erős mágnesező térrel, a B indukció gyakorlatilag leáll, bár a mágnesező tér H intenzitása tovább növekszik. B-nek ezt a nemlineáris H-függőségét az ún hiszterézis áramkör.

Ismeretes, hogy az F mágneses fluxus, amelynek változása EMF indukciót okoz a transzformátor szekunder tekercsében, megegyezik a tekercs magjában lévő B indukció szorzatával a transzformátor S keresztmetszeti területén. tekercsmag.

Tehát az elektromágneses indukció Faraday törvényének megfelelően a transzformátor szekunder tekercsében az EMF E2 arányosnak bizonyul a szekunder tekercset áthatoló F mágneses fluxus változási sebességével és a benne lévő w fordulatok számával.

Mindkét fenti tényezőt figyelembe véve könnyen érthető, hogy a ferromágnes telítéséhez elegendő amplitúdóval a csúcstranszformátor primer tekercsére adott feszültség szinuszos csúcsainak megfelelő időintervallumokban a benne lévő Φ mágneses fluxus lényege ezekben a pillanatokban gyakorlatilag nem fog változni.

De csak a H mágnesező mező szinuszos átmenetének pillanatainál a nulláig, az F mágneses fluxus a magban megváltozik, és meglehetősen élesen és gyorsan (lásd a fenti ábrát).És minél keskenyebb a transzformátormag hiszterézis hurokja, annál nagyobb a mágneses permeabilitása, és minél nagyobb a transzformátor primer tekercsére adott feszültség frekvenciája, annál nagyobb a mágneses fluxus változási sebessége ezekben a pillanatokban.

Ennek megfelelően a mag H mágneses mezejének nullára való átmenetének pillanataihoz közel, mivel ezeknek az átmeneteknek a sebessége nagy, rövid, váltakozó polaritású harang alakú impulzusok képződnek a transzformátor szekunder tekercsén, mivel az impulzusokat kiváltó F mágneses fluxus változása is váltakozik.

Peak transzformátor készülék

A csúcstranszformátorok mágneses sönttel vagy kiegészítő ellenállással készülhetnek a primer tekercs tápáramkörében.

Nem sokban különbözik a primer áramkörben lévő ellenállásos megoldás klasszikus transzformátorból... Csak itt a primer tekercsben a csúcsáramot (amelyet a mag telítettségbe kerülésekor fogyaszt) egy ellenállás korlátoz. Egy ilyen csúcstranszformátor tervezésénél az a követelmény vezérli őket, hogy a szinuszhullám félhullámainak csúcsain a mag mélytelítettségét biztosítsák.

Ehhez válassza ki a tápfeszültség megfelelő paramétereit, az ellenállás értékét, a mágneses áramkör keresztmetszetét és a transzformátor primer tekercsének fordulatszámát. Annak érdekében, hogy az impulzusok a lehető legrövidebbek legyenek, a mágneses áramkör előállításához jellegzetes, nagy mágneses permeabilitású, mágnesesen lágy anyagot, például permaloidot használnak.

A kapott impulzusok amplitúdója közvetlenül függ a kész transzformátor szekunder tekercsének fordulatszámától. Az ellenállás jelenléte természetesen jelentős aktív teljesítményveszteséget okoz egy ilyen kialakításban, de nagyban leegyszerűsíti a mag kialakítását.

Csúcsáram-korlátozó mágneses sönttranszformátor háromfokozatú mágneses kapcsoláson készül, ahol a harmadik rudat az első két rúdtól légrés választja el, az első és a második rúd pedig egymáshoz zárva hordozza a primer ill. szekunder tekercsek.

Amikor a H mágnesező tér növekszik, a zárt mágneses kör először telítődik, mert kisebb a mágneses ellenállása. A mágnesező tér további növekedésével az F mágneses fluxus a harmadik rúdon - a sönt - keresztül záródik, míg reakcióképesség az áramkör kissé megnövekszik, ami korlátozza a csúcsáramot.

Az ellenállásos kialakításhoz képest itt kisebbek az aktív veszteségek, bár a mag felépítése kicsit bonyolultabbnak bizonyul.

Alkalmazások csúcstranszformátorokkal

Amint már megértette, csúcstranszformátorokra van szükség a szinuszos váltakozó feszültség rövid impulzusainak eléréséhez. Az ezzel a módszerrel kapott impulzusokat rövid emelkedési és süllyedési idő jellemzi, ami lehetővé teszi elektródák, például félvezető tirisztorok, vákuum tiratronok stb.