Tepe transformatörleri - çalışma prensibi, cihaz, amaç ve uygulama

Tepe transformatörü adı verilen özel bir elektrik transformatörü türü vardır. Bu tür bir transformatör, birincil sargısına uygulanan sinüzoidal voltajı, farklı polaritede ve birincil ile aynı frekansta darbelere dönüştürür. sinüzoidal gerilim… Sinüs dalgası burada birincil sargıya beslenir ve tepe transformatörünün ikincil sargısından darbeler çıkarılır.

Pik transformatörler, bazı durumlarda tiratronlar ve cıvalı doğrultucular gibi gaz deşarj cihazlarını kontrol etmek, ayrıca yarı iletken tristörleri kontrol etmek ve diğer bazı özel amaçlar için kullanılır.

Tepe transformatörünün çalışma prensibi

Tepe transformatörünün çalışması, çekirdeğinin ferromanyetik malzemesinin manyetik doygunluğu olgusuna dayanır. Sonuç, transformatörün manyetize edilmiş ferromanyetik çekirdeğindeki manyetik indüksiyon B'nin değerinin, doğrusal olmayan bir şekilde, verilen ferromanyetin H mıknatıslanma alanının gücüne bağlı olmasıdır.

Böylece, mıknatıslanma alanı H'nin düşük değerlerinde - çekirdekteki indüksiyon B ilk olarak hızlı ve neredeyse doğrusal olarak artar, ancak mıknatıslanma alanı H ne kadar büyük olursa, çekirdekteki indüksiyon B o kadar yavaş büyümeye devam eder.

Ve sonunda, yeterince güçlü bir mıknatıslanma alanı ile, mıknatıslanma alanının yoğunluğu H artmaya devam etse de, indüksiyon B pratikte artmayı durdurur. B'nin H üzerindeki bu doğrusal olmayan bağımlılığı, sözde ile karakterize edilir. histerezis devresi.

Değişimi transformatörün sekonder sargısında EMF'nin endüksiyonuna neden olan manyetik akı F'nin, bu sargının çekirdeğindeki endüksiyon B'nin enine kesit alanı S ile ürününe eşit olduğu bilinmektedir. sargı çekirdeği

Bu nedenle, Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, transformatörün sekonder sargısındaki EMF E2'nin, sekonder sargıya nüfuz eden manyetik akı F'nin değişim oranı ve içindeki w dönüş sayısı ile orantılı olduğu ortaya çıkar.

Yukarıdaki faktörlerin her ikisi de göz önüne alındığında, tepe transformatörünün birincil sargısına uygulanan voltajın sinüzoidinin tepe noktalarına karşılık gelen zaman aralıklarında ferromanyeti doyurmaya yeterli genlik ile, içindeki manyetik akı Φ'nin kolayca anlaşılabileceği kolayca anlaşılabilir. bu anlardaki çekirdek pratikte değişmeyecek.

Ancak, yalnızca mıknatıslanma alanı H'nin sinüzoidinin sıfıra geçiş anlarının yakınında, çekirdekteki manyetik akı F oldukça keskin ve hızlı bir şekilde değişecektir (yukarıdaki şekle bakın).Transformatör çekirdeğinin histerezis döngüsü ne kadar dar olursa, manyetik geçirgenliği o kadar büyük olur ve transformatörün birincil sargısına uygulanan voltajın frekansı ne kadar yüksek olursa, bu anlarda manyetik akının değişim hızı o kadar yüksek olur.

Buna göre, çekirdek H'nin manyetik alanının sıfırdan geçiş anlarının yakınında, bu geçişlerin hızının yüksek olduğu göz önüne alındığında, transformatörün sekonder sargısında, yönü olduğundan, kısa çan şeklinde değişen kutup darbeleri oluşacaktır. Bu darbeleri başlatan manyetik akı F'deki değişiklik de dönüşümlü olarak gerçekleşir.

Tepe trafo cihazı

Pik transformatörler, birincil sargının besleme devresinde bir manyetik şönt veya ek bir direnç ile yapılabilir.

Birincil devrede dirençli bir çözüm çok farklı değil klasik bir transformatörden... Sadece burada birincil sargıdaki (çekirdeğin doygunluğa girdiği aralıklarda tüketilen) tepe akımı bir dirençle sınırlanır. Böyle bir tepe transformatörü tasarlarken, sinüs dalgasının yarım dalgalarının tepe noktalarında çekirdeğin derin doygunluğunu sağlama gerekliliği tarafından yönlendirilirler.

Bunu yapmak için, besleme voltajının uygun parametrelerini, direncin değerini, manyetik devrenin kesitini ve transformatörün birincil sargısındaki sarım sayısını seçin. Darbeleri mümkün olduğu kadar kısa yapmak için, manyetik devrenin üretiminde karakteristik yüksek manyetik geçirgenliğe sahip manyetik olarak yumuşak bir malzeme, örneğin permaloid kullanılır.

Alınan darbelerin genliği doğrudan bitmiş transformatörün sekonder sargısındaki dönüş sayısına bağlı olacaktır. Elbette bir direncin varlığı, böyle bir tasarımda önemli aktif güç kayıplarına neden olur, ancak çekirdeğin tasarımını büyük ölçüde basitleştirir.

Tepe akım sınırlayıcı bir manyetik şönt trafo, üçüncü çubuğun ilk iki çubuktan bir hava boşluğu ile ayrıldığı ve birinci ve ikinci çubukların birbirine kapalı olduğu ve birincil ve ikinci çubukları taşıdığı üç aşamalı bir manyetik devre üzerinde yapılır. ikincil sargılar.

Mıknatıslanma alanı H arttığında, manyetik direnci daha az olduğu için kapalı manyetik devre önce doyuma ulaşır. Mıknatıslama alanında daha fazla bir artışla, manyetik akı F üçüncü çubuk - şönt yoluyla kapatılırken, tepkisellik devre biraz artar, bu da tepe akımı sınırlar.

Direnç içeren bir tasarımla karşılaştırıldığında, çekirdek yapı biraz daha karmaşık görünse de burada aktif kayıplar daha düşüktür.

Pik trafolu uygulamalar

Zaten anladığınız gibi, sinüzoidal alternatif voltajın kısa darbelerini elde etmek için tepe transformatörleri gereklidir. Bu yöntemle elde edilen darbeler, kısa bir yükselme ve düşme süresi ile karakterize edilir; bu, bunların, örneğin yarı iletken tristörler, vakum tiratronlar, vb. gibi kontrol elektrotlarına güç sağlamak için kullanılmasını mümkün kılar.