Topptransformator

Topptransformator  - en elektrisk transformator som omvandlar en sinusformad eller nära sinusformad spänning som tillförs transformatorns primärlindning till bipolära spänningspulser med samma frekvens som tas från sekundärlindningen.

Designad för att styra gasurladdningsanordningar , till exempel kvicksilverlikriktare , tyratroner , tyristorer och för andra ändamål.

Hur det fungerar

Funktionsprincipen för en topptransformator är baserad på fenomenet magnetisk mättnad av ett ferromagnetiskt material . Induktionens beroende av magnetiseringsfältet i ferromagneter är olinjärt; vid låga fält ökar induktionen snabbt, men med en ökning av det yttre fältet saktar tillväxthastigheten ner, och i ett starkt fält ökar den praktiskt taget inte med en ökning på fältet. Detta beroende kännetecknas av en hysteresloop .

Det magnetiska flödet är lika med produkten av induktion i kärnan av sekundärlindningen och dess tvärsnittsarea:

Sekundärlindningens EMF är proportionell mot förändringshastigheten för det magnetiska flödet som penetrerar sekundärlindningen och antalet varv i enlighet med lagen om elektromagnetisk induktion av M. Faraday och uttrycks:

Med ett sinusformigt magnetiseringsfält med tillräcklig amplitud för att mätta det ferromagnetiska materialet, förändras flödet i kärnan vid sinusoidens hörn nästan inte (Figur 1), utan ändras snabbt nära övergångarna av magnetiseringsfältets sinusoid genom noll, och hastigheten för dess förändring är desto större, desto smalare är hysteresloopen, magnetisk permeabilitetskärna och förändringshastigheten för magnetiseringsfältet.

Relativt korta klockformade pulser bildas på transformatorns sekundärlindning nära de ögonblick då magnetiseringsfältet passerar genom noll och den maximala hastigheten för flödesändring, polariteten för dessa pulser bestäms av riktningen för förändringen i induktion, så deras polaritet växlar.

Konstruktion

Det finns två konstruktioner av topptransformatorer - med ett extra motstånd i primärlindningskretsen och med en magnetisk shunt.

Transformatorer med ett extra motstånd (Figur 3) skiljer sig i huvudsak inte från en konventionell transformator, men primärlindningen hos en sådan transformator slås på genom ett motstånd som begränsar strömmen som förbrukas från strömkällan under de perioder då kärnan går in i mättnad. Matningsspänningen, resistorvärdet, kärntvärsnittet och antalet varv av primärlindningen väljs från villkoret att säkerställa djup mättnad av kärnan vid halvvågor av en sinusformad spänning. För att förkorta pulsernas varaktighet är kärnan gjord av ett mjukt magnetiskt material med hög magnetisk permeabilitet, till exempel från permalloy . Amplituden för utgångspulserna bestäms av antalet varv av sekundärlindningen. Nackdelen med en sådan transformator är de aktiva förlusterna i det extra motståndet, fördelen är enkelheten hos den magnetiska kretsen.

I transformatorer med en magnetisk shunt är den magnetiska kretsen gjord av tre stavar, på den första och andra staven med en sluten magnetisk krets finns det en primärlindning respektive en sekundärlindning, den tredje staven är en magnetisk shunt, separerad från två första av en luftspalt. Med en ökning av magnetiseringsfältet mättas den slutna magnetiska kretsen först, eftersom dess magnetiska motstånd är litet. Med ytterligare ökning av det magnetiska flödet stängs den genom en magnetisk shunt, medan primärlindningens reaktans inte minskar lika mycket som i en transformator med en mättbar sluten magnetkrets, och denna åtgärd begränsar toppströmmen. Fördelen med denna design är minskningen av aktiva effektförluster och frånvaron av ett extra motstånd, nackdelarna är komplikationen av den magnetiska kretsen.

Utnämning

Topptransformatorer används för att omvandla en sinusformad spänning till korta klockformade pulser. Sådana spänningspulser med korta stigningar och fall används för att styra gasurladdningsanordningar med hjälp av kontrollelektroder  - kvicksilverlikriktare , tyratroner och halvledaranordningar  - tyristorer , triacs .

Topptransformatorer används även i telefonväxlar i pulsfördelare och för andra ändamål.

Länkar