Что такое пик трансформатор
Строение, разновидности и характеристики пик трансформаторов
Пик трансформатор относится к разновидности аппаратов специального назначения. Они предназначены для потребителей с повышенной нагрузкой или с особым режимом эксплуатации.
Такие приборы используют на промышленных объектах для защиты электрооборудования.
Разновидности специальных преобразователей
В электротехническом производстве не обходится без преобразования тока из одного состояния в другое. Для этого применяются разные виды электромагнитных статических трансформаторов. В зависимости от особенности конструкции и предназначения, они бывают такие:
Специальные аппараты находят применение в качестве самостоятельных устройств и как составляющие других приборов.
Классификация устройств по методу отвода тепла
Существует несколько вариантов охлаждения:
Приборы с сухим методом отвода тепла имеют естественную вентиляцию в бескорпусном исполнении. Если корпус, в котором находится трансформатор, не имеет доступа воздуха, предусмотрено принудительное охлаждение воздушным потоком.
В аппаратах с жидким охлаждением для теплового обмена используется жидкая среда. Обычно применяется масло, реже – вода или диэлектрик с низкой вязкостью и высокой теплоемкостью.
Помимо устройств с сухим и жидким методом отвода избыточного тепла, производят и другие. В них сочетаются оба варианта – жидкостный и воздушный. И тот и другой способ бывает как естественным, так и принудительным.
Особенности конструкции
После выяснения, что же такое пик трансформатор, рассмотрим, на чем основан его принцип работы. Это повышение намагничивания сердечника. Есть различные конструкции данных аппаратов. Разберем особенности пик трансформатора с магнитной перемычкой.
Силовая обмотка размещена на стержне (1), в котором отсутствует магнитное насыщение, а вторичная обмотка находится на сердечнике (2), где происходит намагниченность при определенном напряжении максимальная. Вместо третьего сердечника установлена магнитная перемычка (3), отделенная воздушным зазором.
В этом случае магнитный поток, пропускается по стержню (1) и замыкается через перемычку (3), имея форму синусоиды. При этом перемычка (3) станет наполняться магнитным потоком, он будет иметь плоскую форму. В этот момент в сердечнике (2) появится пик напряжения.
Если включить обмотку (1) в цепь фазорегулятора, либо активных и реактивных резисторов, пик напряжения изменит свое положение относительно синусоиды напряжения. Чтобы получить лучшие энергетические показатели аппаратов, их сердечники производятся из сплавов типа пермаллой.
Пик-трансформатор
Пик-трансформатор — электрический трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение переменной полярности той же частоты.
Назначение
Пик-трансформаторы применяются для преобразования синусоидального напряжения в импульсы пикообразной формы. Такие импульсы напряжения с крутым фронтом необходимы для управления тиристорами либо другими полупроводниковыми или электронными устройствами.
Принцип работы
Принцип работы пик-трансформатора основан на явлении магнитного насыщения ферромагнитного материала.
Ссылки
А.И.Вольдек Электрические машины Издательство: Энергия (Ленинградское отделение) Год: 1978
Полезное
Смотреть что такое «Пик-трансформатор» в других словарях:
пик-трансформатор — электрический трансформатор, преобразующий переменное напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение переменной полярности той же частоты. Используют как генератор импульсов главным образом в установках высокого напряжения. * * * ПИК… … Энциклопедический словарь
пик-трансформатор — электрический трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение переменной полярности. Пик трансформатор простейшей конструкции имеет магнитопровод переменного сечения. Первичная обмотка располагается на участке … Энциклопедия техники
ПИК-ТРАНСФОРМАТОР — электрический трансформатор, преобразующий переменное напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение переменной полярности той же частоты. Используют как генератор импульсов главным образом в установках высокого напряжения … Большой Энциклопедический словарь
пик-трансформатор — сущ., кол во синонимов: 1 • трансформатор (7) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
пик-трансформатор — пик трансформатор, пик трансформатора … Орфографический словарь-справочник
пик-трансформатор — пик трансформа/тор, пик трансформа/тора … Слитно. Раздельно. Через дефис.
Пик-трансформатор — Трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью. П. т. одной из простейших конструкций имеет магнитопровод с разной толщиной стержней. Вторичная… … Большая советская энциклопедия
ПИК-ТРАНСФОРМАТОР — трансформатор, преобразующий перем. электрич. напряжение синусоид. формы в напряжение перем. полярности той же частоты, но с резко выраж. пикообразной формой. П. т. используют как генераторы импульсов гл. обр. в исследоват. установках высокого… … Большой энциклопедический политехнический словарь
пик-трансформатор — пик трансформ атор, а … Русский орфографический словарь
пик-трансформатор — пик/ трансформ/атор/ … Морфемно-орфографический словарь
Вопрос 35. Пик-трансформаторы. Назначение, принцип действия, устройство.
Пик-трансформатор — электрический трансформатор, преобразующий переменное напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение переменной полярности той же частоты. Главным образом используют как генератор импульсов в исследовательских установках высокого напряжения, а также в устройствах автоматики.
Предназначены для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсы напряжения пикообразной формы. Такие импульсы напряжения необходимы в цепях управления тиристоров, тиратронов и др. Принцип работы пик-трансформатора основан на явлении магнитного насыщения ферромагнитного материала. В схеме а трансформатор работает в режиме сильного магнитного насыщения, что достигается уменьшением числа витков первичной обмотки. Дополнительное сопротивление в первичной обмотке нужно, чтобы ток был синусоидальным. В схеме б стержень первичной обмотки работает в ненасыщенном режиме, а стержень со вторичной обмоткой – в насыщенном. Достигается это с помощью магнитного шунта, а так же меньшим сечением стержня со вторичной обмоткой.
Вопрос 36. Получение вращающегося магнитного поля 3-х фазной и 2-х фазной системах токов. Условия получения кругового вращающегося магнитного поля. Эллиптические и пульсирующие магнитные поля.Круговым вращающимся магнитным полем называется поле, вектор магнитной индукции которого, не изменяясь по модулю, вращается в пространстве с постоянной угловой частотой.Для создания кругового вращающегося поля необходимо выполнение двух условий:1. Оси катушек должны быть сдвинуты в пространстве друг относительно друга на определенный угол (для двухфазной системы – на 90, для трехфазной – на 120).2. Токи, питающие катушки, должны быть сдвинуты по фазе соответственно пространственному смещению катушек.Пульсирующее магнитное поле – разновидность переменного магнитного поля, у которого вектор магнитной индукции изменяется по уровню, но не изменяется по направлению.При несоблюдении хотя бы одного из условий создания кругового магнитного поля возникает не круговое, а эллиптическое вращающееся поле, у которого максимальное значение результирующей магнитодвижущей силы и индукции для различных моментов времени не остается постоянным, как при круговом поле. В таком поле пространственный вектор МДС описывает эллипс.
Вопрос 38. Принципы построения трехфазных статорных обмоток. Шаг обмотки. Число пазов на полюс и фазу. Число катушечных групп. Число электрических градусов на один паз.Шаг обмотки Y – это расстояние, выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции. Определяется по формуле:Y = Z / 2pЧисло пазов на полюс и фазу q определяет число секций в катушечной группе и находится по формуле: q = Z / 2pm, где m – число фазЧисло катушечных групп.Между числом катушечных групп и числом пар полюсов имеется жесткая связьи в однослойной обмотке число катушечных групп: N (1) = pm. В двухслойных обмотках число катушечных групп увеличено в 2 раза по сравнению с однослойной обмоткой: N (2) = 2pm. Число электрических градусов на 1 паз. В расточке статора электрической машины одна пара полюсов составляет 360 электрических градусов, поэтому число электрических градусов в расточке статора можно определить, умножив на число пар полюсов – 360p. Если магнитопровод имеет число пазов, равное Z, что число электрических градусов, приходящееся на 1 паз, или иначе угловой сдвиг между рядом лежащими пазами, равно:
Вопрос 39. Принцип действия асинхронного двигателя. Устройство асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором. Схемы включения двигателей.Асинхронный электродвигатель – электрическая асинхронная машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Существует два основных вида асинхронных электродвигателей: с фазным ротором и с короткозамкнутым ротором. Преобразование электрической энергии происходит следующим образом: при её прохождении по статорным обмоткам возникает магнитное поле, которое, взаимодействуя с индуктированным полем статора в обмотках ротора и создаёт механические усилия, благодаря которым ротор начинает вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора меньше частоты вращения поля. Частота вращения ротора асинхронных двигателей не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором – электродвигатель с первичной обмоткой, располагаемой на статоре – неподвижной части двигателя и присоединяемой к источнику питания и вторичной – на вращающейся части двигателя – роторе, выполненной в виде «беличьего колеса», обтекаемой индуктированным током. Являются наиболее распространенными из электрических двигателей, применяемых в промышленности, т. к. значительно превосходят двигатели с фазным ротором как по цене и простоте устройства, так и по надёжности в эксплуатации.
Асинхронный двигатель с фазным ротором – асинхронный двигатель, имеющий три фазные обмотки, геометрические оси которых сдвинуты относительно друг друга в пространстве на 120°. Фазы обмоток соединяются, обычно, звездой, а их концы присоединяются к трем контактным (электрически изолированным) кольцам, расположенным на вале, на которые накладываются щетки, размещенные в щеткодержателе. Этот вид асинхронных электродвигателей имеет лучшие пусковые и регулировочные характеристики, тем не менее ему присущи так же и большие размеры, масса, и стоимость, чем асинхронным электродвигателям с короткозамкнутым ротором.
Вопрос 42. Потери и КПД асинхронного двигателя. Виды потерь. Энергетическая диаграмма АД.Электрические потери (потери в обмотке статора) в асинхронном двигателе вызваны нагревом обмоток статора и ротора проходящими по ним токами. Величина этих потерь пропорциональна квадрату тока в обмотке.тМагнитные потери (потери в стали) в асинхронном двигателе вызваны потерями на гистерезис и потерями на вихревые токи, происходящими в сердечнике при его перемагничивании. Величина магнитных потерь зависит от частоты перемагничиванияМеханические потери — это потери на трение в подшипниках и вентилятор о воздух. Величина этих потерь пропорциональна квадрату частоты вращения ротора. КПД АД:Коэффициент полезного действия трансформатора равен отношению активной мощности на выходе вторичной обмотки Р2 к активной мощности на входе первичной обмотки Р1. КПД трансформатора зависит как от величины (β), так и от характера (cosφ2) нагрузки. Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, при которой магнитные потери равны электрическим: Р0ном =β’ 2 /РК.НОМ. Обычно КПД трансформатора имеет максимальное значение при β’=0,45÷0,65.
Вопрос 43. Электромагнитный момент и механические характеристика АД. Характерные точки и анализ механической характеристики. Устойчивость работы и перегрузочная способность.Уравнение электромагнитного момента АД:М = 2Ммах / S / Sкр + Sкр / S¢
Механическая характеристика – это зависимость вращающего момента от скольжения. При скольжении больше единицы ротор будет вращаться в сторону, противоположную вращению магнитного поля. Это означает, что направление вращающего момента будет против движения ротора и будет тормозить его. Такой режим называется тормозным. При скольжении от нуля до единицы машина работает в режиме двигателя. На характеристике отмечены номинальный момент, максимальный момент и пусковой момент. Максимальному моменту соотв. Критическое скольжение. Участок характеристики при изменении скольжения от нуля до критического называется рабочим участком. Работа двигателя на этом участке устойчива, так как при увеличении нагрузки будет уменьшаться частота вращения, а значит будет увеличиваться скольжение и момент. При дальнейшем увеличении нагрузки момент достигнет максимального, и если нагрузка будет продолжать расти, это приведет к уменьшению момента двигателя и двигатель остановиться. Перегрузочная способность двигателя определяются отношением максимального момента Мmax к номинальному Мном.
МДС обмоток статора и ротора на один полюс в режиме нагруженного двигателя
где m2 — число фаз в обмотке ротора; ko62 — обмоточный коэффициент обмотки ротора.
Чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изобразить на одной векторной диаграмме, следует параметры обмотки ротора привести к обмотке статора, т. е. обмотку ротора с числом фаз m2, обмоточным коэффициентом ko62 и числом витков одной фазной обмоткиω2 заменить обмоткой с m1, ω1 и kоб1. При этом мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора после приведения должны остаться такими же, что и до приведения. Основанием для построения этой диаграммы являются уравнение токов и уравнения напряжений обмоток статора и ротора.
Существует особая разновидность электрического трансформатора, называемая пик-трансформатором. Трансформатор данного типа преобразует синусоидальное напряжение, подаваемое на его первичную обмотку, — в импульсы разной полярности и той же частоты, что первичное синусоидальное напряжение. Синусоида подается здесь на первичную обмотку, а импульсы снимаются со вторичной обмотки пик-трансформатора.
К использованию пик-трансформаторов прибегают в некоторых случаях для управления газоразрядными приборами, такими как тиратроны и ртутные выпрямители, а также для управления полупроводниковыми тиристорами, и в некоторых других специальных целях.
Принцип действия пик-трансформатора
В основе работы пик-трансформатора лежит явление магнитного насыщения ферромагнитного материала его сердечника. Суть в том, что величина магнитной индукции B в намагничиваемом ферромагнитном сердечнике трансформатора нелинейно зависит от напряженности намагничивающего данный ферромагнетик поля Н.
И в конце концов, при достаточно сильном намагничивающем поле, индукция B практически перестает увеличиваться даже несмотря на то, что продолжает увеличиваться напряженность H намагничивающего поля. Данная нелинейная зависимость B от H характеризуется так называемой петлей гистерезиса.
Известно, что магнитный поток Ф, изменение которого и вызывает наведение ЭДС во вторичной обмотке трансформатора, равен произведению индукции B в сердечнике данной обмотки на площадь S поперечного сечения сердечника обмотки.
Итак, в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС E2 во вторичной обмотке трансформатора оказывается пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего вторичную обмотку и количеству витков w в ней.
Учитывая оба вышеупомянутых фактора можно легко понять, что имея достаточную амплитуду чтобы насытить ферромагнетик в промежутки времени, приходящиеся на верхушки синусоиды напряжения подаваемого на первичную обмотку пик-трансформатора, магнитный поток Ф в его сердечнике в данные моменты практически уже не будет изменяться.
Но лишь вблизи моментов переходов синусоиды намагничивающего поля H через ноль, магнитный поток Ф в сердечнике будет изменяться, причем достаточно резко и быстро (см. рисунок выше). И чем уже петля гистерезиса сердечника трансформатора, чем больше его магнитная проницаемость, и чем выше окажется частота напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора, — тем значительнее будет и скорость изменения магнитного потока в эти моменты.
Соответственно, вблизи моментов перехода намагничивающего сердечник поля H через ноль, учитывая что скорость этих переходов высока, на вторичной обмотке трансформатора будут формироваться короткие колоколообразные импульсы чередующейся полярности, поскольку направление изменения инициирующего данные импульсы магнитного потока Ф также чередуется.
Пик-трансформаторы могут быть выполнены с магнитным шунтом либо с дополнительным резистором в цепи питания первичной обмотки. 
Решение с резистором в первичной цепи мало чем отличается от классического трансформатора. Только здесь пиковый ток в первичной обмотке (потребляемый в промежутки времени когда сердечник входит в насыщение) ограничивается резистором. Конструируя такой пик-трансформатор, руководствуются требованием обеспечить глубокое насыщение сердечника на вершинах полуволн синусоиды.
Для этого подбирают подходящие параметры напряжения питания, номинал резистора, сечение магнитопровода и количество витков в первичной обмотке трансформатора. Чтобы импульсы получились как можно короче, для изготовления магнитопровода применяют магнитомягкий материал с характерно высокой магнитной проницаемостью, например пермаллой.
Амплитуда получаемых импульсов будет напрямую зависеть от количества витков во вторичной обмотке готового трансформатора. Наличие резистора, конечно, обуславливает в такой конструкции значительные активные потери мощности, зато сильно упрощает конструкцию сердечника.
Пик-трансформатор с токоограничительным магнитным шунтом изготавливается на трехстержневом магнитопроводе, где третий стержень отделен от первых двух стержней воздушным зазором, а первый и второй стержни замкнуты друг с другом, и несут на себе первичную и вторичную обмотки.
Когда намагничивающее поле H нарастает, замкнутый магнитопровод насыщается первым, ведь его магнитное сопротивление меньше. При дальнейшем нарастании намагничивающего поля, магнитный поток Ф замыкается через третий стержень — шунт, при этом реактивное сопротивление цепи чуть-чуть возрастает, что и ограничивает пиковый ток.
По сравнению с конструкцией включающей резистор, здесь активные потери ниже, хотя конструкция сердечника и оказывается несколько сложнее.
Как вы уже поняли, пик-трансформаторы нужны для получения коротких импульсов из синусоидального переменного напряжения. Получаемые данным способом импульсы отличаются короткими фронтами и спадами, что позволяет использовать их для питания управляющих электродов например полупроводниковых тиристоров, вакуумных тиратронов и т. д.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Пик-трансформатор
Пик-трансформатор — устройство, которое, как и другие трансформаторы, предназначено для преобразования электрической энергии в требуемый формат, получая стандартный синусоидальный сигнал на первичную обмотку, на вторичной выдаёт пикообразные импульсы с необходимой амплитудой. Но при этом изменение полярности происходит скачком, а не плавно, как в случае с синусоидой.
Конструкция
Пик-трансформатор с ограничивающим сопротивлением имеет следующую конструкцию:
По сути, это стандартный трансформатор с правильно подобранным сердечником и дополнительным резистором в цепи.
Конструкция устройства с магнитным шунтом отличается:
Для предотвращения непосредственного контакта между обмотками такого трансформатора и магнитного шунта, между этими частями устройства предусмотрен воздушный зазор.
Принцип работы
В основу функционирования пик-трансформаторов положен эффект насыщения сердечника, сделанного из ферромагнитного материала. Индукционные параметры, определяющие величину ЭДС на вторичной обмотке, напрямую зависят от магнитного потока. Причём эта зависимость нелинейная. Быстрое нарастание индукции происходит в тот момент, когда синусоида, характеризующая намагничивающее поле, проходит через нулевое значение. А при пике этого показателя величина индукции остаётся практически неизменной.
В результате получают следующую картину. При минимальном показателе магнитного поля, в момент, когда оно меняет свою полярность, происходит практически моментально увеличение ЭДС, благодаря чему и появляется пиковое напряжение на вторичной обмотке. Во все остальные моменты этот показатель близок к нулевому значению.
На практике получили применение два основных типа пиковых трансформаторов:
Первый вид пиковых трансформаторов получил большее распространение из-за простоты конструкции. Но в случаях, когда ставятся жёсткие требования по расходу электроэнергии, используют устройства с дополнительным магнитным шунтом, как более экономичные.
Где используется трансформатор
Наибольшее применение пиковые трансформаторы получили в автоматизации технологических процессов. Незаменимы там, где для запуска исполнительного устройства требуется единичный импульс с установленной амплитудой напряжения. В качестве такого примера можно привести управляющие электронные схемы, собранные на тиристорах.
Кроме того, пик-трансформатор применяется и как рабочий узел импульсных генераторов, исследовательских электроустановок, работающих с высоким вторичным напряжением. Устройства этого класса нашли применение и в промышленном оборудовании. В металлообработке широко используются электроимпульсные станки, обеспечивающие высокое качество обработки поверхностей. Такое оборудование незаменимо при изготовлении деталей сложной формы, например, лопаток турбин, которые сделаны из жаропрочных сортов стали.
Как сделать своими руками
Технология самостоятельного изготовления пик-трансформаторов не отличается от схемы сборки обычных преобразующих напряжение устройств трансформаторного типа. Можно чётко выделить следующие этапы процесса:
Обращаем внимание — правильное самостоятельное изготовление пик-трансформаторов требует точных расчётов и соблюдения технологии сборки. Если опыта в выполнении подобных работ нет, то стоит отдавать предпочтение фабричным устройствам. Тем более что сейчас можно приобрести трансформаторы с необходимыми характеристиками.