Дроселі джерел вторинного електроживлення - Студопедія
ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА
ОСВІТНЯ УСТАНОВА ВИЩОГО
ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ «ДОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ»
(ДДТУ)
Тема лекції: «Дроселі та трансформатори»
з дисципліни «електроживлення та елементи
ЛЕКЦІЯ № 7
Тема лекції: «Дроселі та трансформатори»
1. Дроселі джерел вторинного електроживлення
2. Призначення, класифікація та принцип дії трансформатора
3. Режим холостого ходу трансформатора
1. Бушуєв В. М., Демінський В. А. Електроживлення пристроїв та систем телекомунікацій: навч. посібник для вузів. – М.: Гаряча лінія – Телеком, 2011. – с. 7 – 56.
Дроселі джерел вторинного електроживлення РЕМ
Визначення дроселя. Серед великої різноманітності електромагнітних пристроїв, що використовуються в силових ланцюгах ІВЕ РЕМ, поряд із трансформаторами широке застосування знаходять індуктивні котушки.
Відповідно до ГОСТ 19880-74 індуктивна котушка є елементом електричного ланцюга, призначений для використання його індуктивності.
У літературі з електрозв'язку часто такий елемент називають електричним реактором, а радіотехніку за ним утвердилося найменування "дроссель".
Дросселем називатимемо статичний електромагнітний пристрій, призначений спеціально для використання його індуктивності в ланцюгах змінного або пульсуючого струмів.
Конструкції дроселів. Конструктивно найпростіший низькочастотний дросель складається із замкнутого феромагнітного магнітопроводу та каркасу (гільзи). Магнітопровід зазвичай виконується прямокутної форми, шихтованим, набраним з листівелектротехнічної сталі (рис.7.1,а), при цьому обмотка заливається епоксидною смолою та захищається металевим корпусом (рис. 7.1, б). Магнітопровід може бути кільцевим (рис. 7.1, в).
Застосування в ІВЕ. Дроселі у джерелах вторинного електроживлення РЕМ застосовуються:
- у ланцюгах змінного струму у пристроях захисту ІВЕ від коротких замикань;
- у ланцюгах випрямленого (пульсуючого) струму з метою зменшення пульсацій випрямленого струму як елементи фільтрів, що згладжують;
- у ланцюгах управління роботою ІВЕ як керовані реактори (або дроселі насичення) якщо забезпечені додатковими обмотками підмагнічування постійним струмом.
Малюнок 7.1 - Конструкції дроселів:
а б - прямокутна форма; в - тороїдальна форма.
Уніфікація НЧ - дроселів. Промисловістю для цілей використання в радіоелектроніці розроблено серії уніфікованих дроселів багатьох типорозмірів на магнітопроводах типу ШЛ, ШМ та ШЛР. Позначення таких дроселів наступні: першою міститься буква Д (дросель), перше число є порядковий номер дроселя, друга цифра – індуктивність (у генрі), третє – номінальний струм, що намагнічує (в амперах). Приклад Д8-0,08-56. Деякі серії мають лише порядковий номер (Д201, Д60 і т.д.), інші дані наводяться в супровідних паспортах. Якщо дросель працює у важких умовах експлуатації та має знижений термін служби, його маркують з літерою Т: Д201Т, Д274Т тощо.
Обмотки дроселів. Найпростіший дросель має лише одну обмотку. Однак у розроблених уніфікованих серіях типорозмірів дроселі, як правило, мають дві або кілька обмоток, як показано на рис.7.2.
Малюнок 7.2 - Обмотки уніфікованих дроселів
Розрізняють основні та компенсаційні обмотки. У дроселі Д60 всі три обмотки основні та однакові, у дроселях Д201Т. Д274Т – дві однакові основні обмотки; у дроселях Д1. Д59 - одна основна (1-2) і три - компенсаційні, у дроселях Д101. Д179 – лише одна (основна) обмотка.
Така різноманітність обмоток дозволяє включати всі обмотки послідовно з вихідної основної, відповідно (індуктивність дроселя збільшується) або зустрічно (індуктивність дроселя зменшується). Це один із способів підбору (налаштування) дроселя з індуктивності.
Індуктивність дроселя. Вже визначення дроселя випливає, що його основним параметром є індуктивністьL. Щоб встановити фактори, що визначають величинуL, треба використовувати два закони, на яких базується теорія більшості електромагнітних апаратів: закон електромагнітної індукції та закон повного струму.
Розглянемо найпростіший дросель тороїдальної форми при припущеннях: електричний опір провідника котушкиrзневажливо мало, витки обмотки намотані так щільно, що розсіювання магнітного потоку відсутня, феромагнетик магнітопроводу має вузьку петлю гістерезису, а значить можна замість , і, нарешті, струм змінюється досить повільно, отже, можна використовувати статичну криву намагнічування.
Схема дроселя представлена на рис.7.3 а. На малюнку позначено:w- число витків обмотки,l- довжина середньої магнітної лінії,S-перетин магнітопроводу.
Рисунок 7.3 – Дросель та його характеристики:
а - схема дроселя, б - крива намагнічування
та вебер-амперна характеристика, в – графікиmа таLу функції струму
При підключенні дроселя домережі в магнітопроводі збуджується змінний магнітний потік Ф, який індукує в обмотці ЕРС. З урахуванням повного магнітного потоку (потокосчепленняY=wФ) можна записати:
(7.1)
ПотокосчепленняY=L×iпропорційно струму та основна формула для індуктивностіLмає вигляд:
(7.2)
За законом повного струму циркуляція вектора напруженості магнітного поляHпо замкнутому контуруl, що збігається з довжиною середньої магнітної лінії дорівнює повному струму (тобто магніторушійною силоюwi), охопленому цим контуром
(7.3)
Зазначимо, що напруженість магнітного поляHпропорційна струму, а магнітний потік Ф пропорційний магнітній індукції
(7.4)
і, крім того,B=mа×Н, деmа - абсолютна магнітна проникність феромагнетика магнітопроводу.
З урахуванням останніх співвідношень отримаємо
(7.5)
деg- узагальнена величина, що характеризує геометричні (конструктивні) параметри дроселя.
З останнього виразу легко встановити, як, якими засобами можна збільшити індуктивність дроселя: збільшенням числа витків (аналогічно згідно з включенням кількох обмоток); оптимальним співвідношенням поперечних і поздовжніх розмірів магнітопроводу та впливом на магнітну проникність матеріалу магнітопроводуmа.
При заданій геометрії дроселя основний шлях збільшенняL- введенням феромагнітного осердя. Оскільки у феромагнетикаmа>m0 (у електротехнічної сталіmа=35×10 3m0), такий сердечник забезпечує, по-перше, концентрацію магнітного поля в заданому обсязі простору (багаторазово посилити це поле) і, по-друге - багаторазовозбільшить індуктивність обмотки дроселя.
Тут лежить відповідь на питання - чому практично всі електромагнітні апарати (дроселі, трансформатори, електромагнітні та магнітні реле, магнітні підсилювачі, електричні магніти, контактори тощо) при низьких та середніх частотах змінного струму та при постійних струмах мають феромагнітні магнітопроводи
Лінійний та нелінійний режими. Феромагнетик замкнутого магнітопроводу здатний до насичення. Це призводить до нелінійності як основної кривої намагнічуванняB=f(H), так і пропорційної їй веб-амперної характеристикиY=f1(i), що показано на рис.7.3,б.
ОскількиL=Y/iіmа=B/Нзалежать від намагнічуючого струму однаково, характер графіків цих величин функції струму ідентичний: поки магнітопровід ненасиченийL= const іmа =const з насиченнямLіmа зменшуються. А це означає, що з насиченням зникає ефект різкого збільшення індуктивності та її значення починають зменшуватися (у межі – до значення, що мало місце за відсутності феромагнітного магнітопроводу).
У фільтрах, що згладжують, наприклад, дросель повинен працювати в лінійному режимі в досить широкому діапазоні значень струму.
Лінеаризація дроселя здійснюється введенням у магнітопровід немагнітного ("повітряного") зазору: магнітний опір магнітопроводу із зазором зростає, магнітний потік зменшується і робоча точка на веб-амперній характеристиці переміщається на лінійну ділянку.
Таким чином, регулюючи ширину повітряного зазору, можна додатково регулювати величину індуктивності дроселя, яка істотно залежить від значення струму, що намагнічуєi(див. рис.7.3,в). Саметому в позначення більшості дроселів індуктивність вказується одночасно зі значенням номінального намагнічує струмуIн.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: