Peak Transformers — หลักการทำงาน อุปกรณ์ วัตถุประสงค์ และการประยุกต์ใช้

มีหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดพิเศษที่เรียกว่าพีคทรานส์ฟอร์มเมอร์ หม้อแปลงประเภทนี้จะแปลงแรงดันไซน์ที่ใช้กับขดลวดปฐมภูมิเป็นพัลส์ที่มีขั้วต่างกันและมีความถี่เท่ากันกับขดลวดปฐมภูมิ แรงดันไฟฟ้าไซน์… คลื่นไซน์ถูกป้อนที่นี่ไปยังขดลวดปฐมภูมิ และพัลส์จะถูกลบออกจากขดลวดทุติยภูมิของพีคทรานส์ฟอร์มเมอร์ส

หม้อแปลงไฟฟ้าสูงสุดใช้ในบางกรณีเพื่อควบคุมอุปกรณ์ปล่อยก๊าซ เช่น ไทราตรอนและวงจรเรียงกระแสแบบปรอท รวมถึงควบคุมไทริสเตอร์ของสารกึ่งตัวนำและเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษอื่นๆ

หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าสูงสุด

การทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าสูงสุดนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของความอิ่มตัวของแม่เหล็กของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกของแกนกลาง ข้อสรุปคือค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ในแกนเฟอร์โรแมกเนติกแม่เหล็กของหม้อแปลงไม่เชิงเส้นขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็ก H ของเฟอร์โรแมกเนติกที่กำหนด

ดังนั้นที่ค่าต่ำของสนามแม่เหล็ก H - การเหนี่ยวนำ B ในแกนกลางจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเกือบจะเป็นเส้นตรง แต่ยิ่งสนามแม่เหล็ก H มากเท่าไหร่ การเหนี่ยวนำ B ในแกนกลางก็จะเติบโตช้าลงเท่านั้น

และในที่สุด ด้วยสนามแม่เหล็กที่แรงเพียงพอ การเหนี่ยวนำ B จะหยุดเพิ่มขึ้น แม้ว่าความเข้ม H ของสนามแม่เหล็กจะยังคงเพิ่มขึ้น การพึ่งพาแบบไม่เชิงเส้นของ B บน H มีลักษณะเฉพาะโดยสิ่งที่เรียกว่า วงจรฮิสเทรีซิส.

เป็นที่ทราบกันว่าฟลักซ์แม่เหล็ก F การเปลี่ยนแปลงซึ่งทำให้เกิดการเหนี่ยวนำของ EMF ในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงมีค่าเท่ากับผลคูณของการเหนี่ยวนำ B ในแกนกลางของขดลวดนี้โดยพื้นที่หน้าตัด S ของ แกนคดเคี้ยว

ดังนั้นตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ EMF E2 ในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจะกลายเป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก F ที่ทะลุทะลวงขดลวดทุติยภูมิและจำนวนรอบ w ในนั้น

เมื่อพิจารณาจากปัจจัยทั้งสองข้างต้น จึงสามารถเข้าใจได้ง่ายว่าด้วยแอมพลิจูดที่เพียงพอในการทำให้แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกอิ่มตัวในช่วงเวลาที่สอดคล้องกับจุดสูงสุดของไซน์ไซด์ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าสูงสุด ฟลักซ์แม่เหล็ก Φ ในนั้น แกนหลักในช่วงเวลาเหล่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลง

แต่ใกล้กับช่วงเวลาของการเปลี่ยนไซน์ของสนามแม่เหล็ก H ถึงศูนย์เท่านั้นฟลักซ์แม่เหล็ก F ในแกนกลางจะเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็วและรวดเร็ว (ดูรูปด้านบน)และยิ่งวงฮิสเทรีซิสของแกนหม้อแปลงแคบลง การซึมผ่านของแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้น และความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงก็จะยิ่งสูงขึ้น อัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กในช่วงเวลาเหล่านี้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นใกล้กับช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กของแกน H ถึงศูนย์ เนื่องจากความเร็วของการเปลี่ยนเหล่านี้สูง พัลส์รูประฆังสั้นของขั้วไฟฟ้าสลับจะก่อตัวขึ้นบนขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง เนื่องจากทิศทางของ การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก F ที่เริ่มต้นพัลส์เหล่านี้จะสลับกัน

อุปกรณ์หม้อแปลงไฟฟ้าสูงสุด

พีคทรานส์ฟอร์มเมอร์สามารถสร้างด้วยตัวแบ่งแม่เหล็กหรือตัวต้านทานเพิ่มเติมในวงจรจ่ายของขดลวดปฐมภูมิ

วิธีแก้ปัญหาด้วยตัวต้านทานในวงจรปฐมภูมินั้นไม่แตกต่างกันมากนัก จากหม้อแปลงสุดคลาสสิค... เฉพาะที่นี่ กระแสสูงสุดในขดลวดปฐมภูมิ (ใช้ในช่วงเวลาที่แกนเข้าสู่ความอิ่มตัว) ถูกจำกัดโดยตัวต้านทาน ในการออกแบบพีคกิ้งทรานสฟอร์เมอร์นั้น ได้รับคำแนะนำจากข้อกำหนดเพื่อให้ความอิ่มตัวของแกนกลางลึกที่จุดพีคของครึ่งคลื่นของคลื่นไซน์

ในการทำเช่นนี้ให้เลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมของแรงดันไฟฟ้าค่าของตัวต้านทานส่วนตัดขวางของวงจรแม่เหล็กและจำนวนรอบในขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง เพื่อให้พัลส์สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จึงใช้วัสดุอ่อนที่เป็นแม่เหล็กที่มีคุณสมบัติการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง เช่น เพอร์มาลอยด์ เพื่อผลิตวงจรแม่เหล็ก

แอมพลิจูดของพัลส์ที่ได้รับจะขึ้นอยู่กับจำนวนรอบในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงสำเร็จรูปโดยตรง แน่นอนว่าการมีตัวต้านทานทำให้สูญเสียพลังงานที่ใช้งานอย่างมากในการออกแบบดังกล่าว แต่มันทำให้การออกแบบคอร์ง่ายขึ้นอย่างมาก

หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับแบบแม่เหล็กจำกัดกระแสสูงสุดถูกสร้างขึ้นบนวงจรแม่เหล็กสามขั้นตอน โดยที่แท่งที่สามถูกแยกออกจากแท่งสองแท่งแรกด้วยช่องว่างอากาศ และแท่งที่หนึ่งและแท่งที่สองจะปิดเข้าหากันและทำหน้าที่หลักและ ขดลวดทุติยภูมิ

เมื่อสนามแม่เหล็ก H เพิ่มขึ้น วงจรแม่เหล็กปิดจะอิ่มตัวก่อนเนื่องจากความต้านทานแม่เหล็กน้อยกว่า เมื่อสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นอีก ฟลักซ์แม่เหล็ก F จะถูกปิดผ่านแท่งที่สาม ซึ่งก็คือการแบ่ง ในขณะที่ ปฏิกิริยา วงจรจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ซึ่งจะจำกัดกระแสสูงสุด

เมื่อเทียบกับการออกแบบที่มีตัวต้านทาน ความสูญเสียที่ใช้งานจะต่ำกว่าที่นี่ แม้ว่าโครงสร้างแกนจะซับซ้อนกว่าเล็กน้อย

การใช้งานกับพีคทรานส์ฟอร์มเมอร์

ตามที่คุณเข้าใจแล้ว พีคทรานส์ฟอร์มเมอร์จำเป็นต้องได้รับพัลส์สั้นของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ พัลส์ที่ได้จากวิธีนี้มีลักษณะเฉพาะด้วยเวลาขึ้นและลงที่สั้น ซึ่งทำให้สามารถใช้กับอิเล็กโทรดควบคุมพลังงานได้ เช่น ไทริสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ ไทราตรอนสุญญากาศ เป็นต้น