Трансформаторы постоянного тока в категории «Электрооборудование»

MMA DC Трансформатор индустриальный постоянного тока DECA P-ARC 735

Доставка из г. Киев

56 549 грн

Купить

Eco Prom — товари для здорового життя!

Автомобильный Преобразователь переменного и постоянного тока и зарядный\ автоАдаптер питания\Трансформатор

Доставка по Украине

639 грн

Купить

МегаБайт

Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. В 2-х ч. Ч. 1. Машины постоянного тока. Трансформаторы.

Доставка по Украине

360 грн

Купить

MaxBook

Трансформатор(источник) постоянного тока 60ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

440 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 100ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

690 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 150ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

730 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 200ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

1 140 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 250ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

1 270 грн

Купить

«Элста»

Блок питания PROFESSIONAL 12V (герметичный) IP67 8,33А 100W

На складе в г. Днепр

Доставка по Украине

558 грн

Купить

Profi-LED

Блок питания AVT STANDART-М 12V алюминиевый 60W 5A

На складе в г. Днепр

Доставка по Украине

168 грн

Купить

Profi-LED

Китаев В.Е., Корхов Ю.М., Свирин В.К. Электрические машины. Часть I. Машины постоянного тока. Трансформаторы.

Доставка по Украине

271 грн

Купить

MaxBook

Блок питания 24V AVT-PROFESSIONAL на DIN рейку 2.5A 60W

Доставка из г. Днепр

от 615 грн

Купить

Profi-LED

Блок питания PROFESSIONAL 12V алюминиевый анодированный 60W 5A

Доставка по Украине

283 грн

Купить

Profi-LED

Трансформаторы силовые ТМ-25-1000кВа 6(10)/0,4 от производителя

Доставка по Украине

от 43 087 грн

Купить

ЭНЕРГОСПЕЦСЕРВИС ВП

Трансформатор(источник) постоянного тока 300ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

1 345 грн

Купить

«Элста»

Смотрите также

Трансформатор масляный силовой понижающий ОМ-1,25/10

Доставка по Украине

от 12 540 грн

Купить

ЭНЕРГОСПЕЦСЕРВИС ВП

Трансформатор масляный силовой понижающий ОМ-2,5/10

Доставка по Украине

от 13 794 грн

Купить

ЭНЕРГОСПЕЦСЕРВИС ВП

Трансформатор масляный силовой понижающий ОМ(м) 4/10 У1

Доставка по Украине

от 14 300 грн

Купить

ЭНЕРГОСПЕЦСЕРВИС ВП

Трансформатор масляный силовой понижающий ОМП — 4/6/0. 23

Доставка по Украине

от 19 970 грн

Купить

ЭНЕРГОСПЕЦСЕРВИС ВП

Трансформатор(источник) постоянного тока 350ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

1 440 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 400ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

1 580 грн

Купить

«Элста»

Блок питания AVT ECONOM 12V перфорированный 15W 1.25A

На складе в г. Днепр

Доставка по Украине

99 грн

Купить

Profi-LED

Трансформатор(источник) постоянного тока 450ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

1 720 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 500ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

1 910 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 600ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

2 224 грн

Купить

«Элста»

Трансформатор(источник) постоянного тока 700ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

2 440 грн

Купить

«Элста»

Блок питания 200W 12V ультратонкий не герметичный для светодиодных лент, модулей, линеек

Доставка из г. Киев

703 грн

668 грн

Купить

Светотехника для Вас

Трансформатор ОМ-10кВа 10/0.23

Доставка по Украине

от 25 789 грн

Купить

ЭНЕРГОСПЕЦСЕРВИС ВП

Трансформатор(источник) постоянного тока 800ВА,24В

Под заказ

Доставка по Украине

2 495 грн

Купить

«Элста»

устройство, принцип работы и схема подключения

Содержание:

В статье читатель узнает, что такое трансформатор тока, где они применяются. Мы постараемся дать краткую характеристику видам и типам устройства, объясним принцип действия. Также предлагаем ознакомиться с видеороликом в конце текста для лучшего понимания материала.

Без такого привычного устройства современный мир был бы невозможен в том виде, каком мы к нему привыкли. Его задача – помочь передавать энергию на большие расстояния. Тех, кто дочитает материал до конца, ждет приятный бонус: файл с книгой о трансформаторах тока Афанасьева А.А. По любым вопросам не стесняйтесь писать в комментариях, опытные эксперты будут рады вам помочь.

Опорные трансформаторы тока.

Что это за устройство

Трансформатор представляет собой устройство, которое преобразовывает напряжение переменного тока (повышает или понижает). Состоит трансформатор из нескольких обмоток (двух или более), которые намотаны на общий ферромагнитный сердечник.

Если трансформатор состоит только из одной обмотки, то он называется автотрансформатором. Современные трансформаторы тока бывают: стержневыми, броневыми или тороидальными. Все три типа трансформаторов имеют похожие характеристики, и надежность, но отличаются друг от друга способом изготовления.

В трансформаторах стержневого типа обмотка намотана на сердечник, а в трансформаторах стержневого типа обмотка включается в сердечник. В трансформаторе стержневого типа обмотки хорошо видны, а из сердечника видна только нижняя и верхняя часть.

Сердечник броневого трансформатора скрывает в себе практически всю обмотку. Обмотки трансформатора стержневого типа расположены горизонтально, в то время как это расположение в броневом трансформаторе может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Независимо от типа трансформатора, в его состав входят такие три функциональные части: магнитная система трансформатора (магнитопровод), обмотки, а также система охлаждения.

Схематичный рисунок опорного трансформатора тока.

Это устройство, первичная обмотка которого последовательно включена в рабочую цепь, а вторичная служит для проведения измерений. Подобные устройства используются не только в лабораториях для оценки величин. Истинное место трансформаторов тока возле электростанций, где они помогают контролировать режимы, внося коррективы в процесс эксплуатации оборудования.

Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.

Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.

Тем, кому будет интересно почитать, материал в тему: малоизвестные факты о двигателях постоянного тока.

Область применения

Трансформаторы получили широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Одной из основных областей их промышленного применения является передача электроэнергии на дальние расстояния и ее перераспределение.

Не менее известны сварочные (электротермические) трансформаторы. Как видно из названия, данный тип устройств применяется в электросварке и для подачи питания на электротермические установки. Трансформаторы тока принято классифицировать по роду тока. Измеряемое напряжение различается по роду. Для проведения измерений в цепи постоянного тока используется нарезка сигнала на импульсы. Напрямую трансформация невозможна:

• для переменного тока;
• для постоянного тока.

По назначению: мы уже сказали, что часто трансформаторы тока применяются для измерений (к примеру, кВт ч). Называют системы, где требуется защитить персонал для повышения безопасности.

Также достаточно широкой областью применения трансформаторов является обеспечение электропитания различного оборудования. Трансформаторы делят в зависимости от назначения. Выносные измерительные трансформаторы тока используются для обеспечения работоспособности цепей учета электроэнергии защиты энергетических линий и силовых автотрансформаторов. В зависимости от выполняемых функций различают следующие виды:

• измерительные — подающее ток на приборы измерения и контроля;
• защитные — подключаемые к защитным цепям;
• промежуточные — используется для повторного преобразования.

Они имеют различные размеры и эксплуатационные показатели. Могут размещаться в корпусах небольших приборов или являться отдельными, габаритными устройствами.

Принцип работы устройства

Принцип работы трансформатора основан на эффекте электромагнитной индукции. Классическая конструкция состоит из металлического магнитопровода и электрически не связанных обмоток, выполненных из изолированного провода. Та обмотка, на которую подается электроэнергия, называется первичной. Вторая — подсоединённая к устройствам, потребляющим ток, называется вторичной.

[stextbox id=’black’]После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.[/stextbox]

Соотношение между входным и выходным напряжением трансформатора прямо пропорционально отношению количества витков соответствующих обмоток. Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W1/W2=U1/U2, где:

• W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно;
• U1, U2 — входное и выходное напряжения соответственно.

Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек, либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией.

Микротрансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги. Подробнее принцип работы трансформатора тока рассмотрен в видеоролике:

Вкратце принцип работы и устройство трансформатора тока заключается в подаче питания от источника электричества. Наиболее актуальным является использование для снижения первичных показателей тока до величины, применяемой в измерительных и защитных цепях, сигнализации и управления.

Во вторичной обмотке отмечаются показатели тока 5 А или 1 А. Измерительные устройства подключаются к вторичной обмотке, а к первичной подключается цепь, в которой измеряют ток. Для расчета тока во второй обмотке используют показания в первичной обмотке и делят на коэффициент трансформации.

Режимы работы трансформатора

Существуют такие три режима работы трансформатора: холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий режим. Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от вторичных обмоток никуда не подключены.

Если сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.

В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой накоротко, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора.

Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.

Схема режима работы трансформатора тока.

Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны.

Поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения. Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство:

U_2/U_1 =N_2/N_1

где U2, U1 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке.

Если U2> U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.

Интересный материал для ознакомления: что такое трехфазный двигатель и как он работает.

Виды и типы трансформаторов

Трансформаторы — это достаточно широко распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. По конструктивному исполнению и назначению они делятся на несколько видов.

1. Автотрансформаторы.
2. Импульсные трансформаторы.
3. Разделительный трансформатор.
4. Пик-трансформатор.

Стоит выделить способ классификации трансформаторов по способу их охлаждения. Различают сухие устройства с естественным воздушным охлаждением в открытом, защищенном и герметичном исполнении корпуса и с принудительным воздушным охлаждением.

Сравнительные характеристики различных видов трансформаторов.

Устройства с жидкостным охлаждением могут использовать различные типы теплообменной жидкости. Чаще всего это масло, однако встречаются модели, где в качестве теплообменного вещества используется вода или жидкий диэлектрик.

Кроме того, производят трансформаторы с комбинированным охлаждением жидкостно-воздушным. При этом каждый из способов охлаждения может быть как естественным, так и с принудительной циркуляцией. Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:

1. Сухие.
2. Тороидальные.
3. Высоковольтные (масляные, газовые).

[stextbox id=’info’]У сухих трансформаторов первичная обмотка без изоляции. Свойства тока во вторичной обмотке зависят от коэффициента преобразования.[/stextbox]

Тороидальные исполнения трансформаторов устанавливают на шины или кабели. Поэтому первичная обмотка для них не нужна, в отличие от обычных трансформаторов напряжения и тока. Первичный ток протекает по шине, которая проходит в центре трансформатора. Он дает возможность вторичной обмотке фиксировать показатели тока.

Такие трансформаторы тока редко используются для замера параметров тока, так как их надежность и точность измерений оставляет желать лучшего. Они чаще используются для дополнительной защиты от короткого замыкания.

Характеристики трансформаторов

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

• уровень напряжения: высоковольтный, низковольтный, высоко потенциальный;
• способ преобразования: повышающий, понижающий;
• количество фаз: одно- или трехфазный;
• число обмоток: двух- и многообмоточный;
• форму магнитопровода: стержневой, тороидальный, броневой.

Один из основных параметров — это номинальная мощность устройства, выраженная в вольт-амперах. Точные граничные показатели могут несколько различаться в зависимости от количества фаз и других характеристик. Однако, как правило, маломощными считаются устройства, преобразовывающие до нескольких десятков вольт-ампер.

Приборами средней мощности считаются устройства от нескольких десятков до нескольких сотен, а трансформаторы большой мощности работают с показателями от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт-ампер.

Рабочая частота – различают устройства с пониженной частотой (менее стандартной 50 Гц), промышленной частоты – ровно 50 Гц, повышенной промышленной частоты (от 400 до 2000 Гц) и повышенной частоты (до 1000 Гц).

Принцип работы трансформатора тока.

Параметры трансформаторов тока

При выборе для работы в тандеме с трёхфазным счётчиком первым делом обращают внимание на коэффициент трансформации. Ряд значений стандартизирован, и нужно выбирать приборы, способные работать в паре. Выше говорилось, что в иных случаях коэффициент трансформации возможно менять, и нужно этим пользоваться.

Помимо рабочего напряжения роль играет ток в первичной обмотке (исследуемой сети). Понятно, что с ростом увеличивается нагрев, и однажды токонесущая часть может сгореть. Это требование не столь актуально для трансформаторов без первичной обмотки. Номинальный вторичный ток обычно равен 1 либо 5 А, что служит критерием для согласования с сопрягаемыми устройствами.

Полагается обращать внимание на сопротивление нагрузки в цепи измерения. Вряд ли найдётся счётчик, выбивающийся из общего ряда, но нужно контролировать момент. В противном случае не гарантируется точность показаний. Коэффициент нагрузки обычно не ниже 0,8.

Это уже касается измерительных приборов, с индуктивностями в составе. ГОСТ нормирует значение в вольт-амперах. Для получения сопротивления в омах требуется поделить цифру на квадрат тока вторичной обмотки.

Интересно почитать: однофазные асинхронные двигатели на службе человечества.

Предельные режимы работы обычно характеризуются током электродинамической стойкости, возникающим при коротком замыкании. В паспорте пишут значение, при котором прибор проработает сколь угодно долго без выхода из строя.

[stextbox id=’info’]В условиях короткого замыкания ток столь силен, что начинает оказывать механическое воздействие. Порой вместо тока электродинамической стойкости указывается кратность его к номинальному.[/stextbox]

Остаётся лишь произвести операцию умножения. Указанный параметр не касается приборов без первичной обмотки. Вдобавок определяется ток термической стойкости, который трансформатор выдерживает без критического перегрева. Этот вид устойчивости способен выражаться кратностью.

Отличие трансформатора тока от трансформатора напряжения

Одним из некоторых отличий является способ создания изоляции между двумя обмотками. Первичную обмотку в трансформаторах тока изолируют соответственно параметрам принимаемого напряжения. Вторичная обмотка имеет заземление.

[stextbox id=’alert’]Трансформаторы тока работают в условиях, подобных к случаю короткого замыкания, так как у них небольшое сопротивление вторичной обмотки. В этом и заключается назначение трансформаторов, измеряющих ток, а также отличие от трансформатора напряжения по условиям работы.[/stextbox]

Для трансформатора напряжения при коротком замыкании его работа опасна из-за риска возникновения аварии. Для трансформатора тока такой режим работы вполне приемлемый и безопасный. Хотя бывают у таких трансформаторов также угрозы аварии, но для этого устанавливают свои системы и средства защиты.

Заключение

Надеемся, что теперь вам полностью понятен принцип работы трансформаторов тока. Предлагаем скачать файл с книгой о трансформаторах тока Афанасьева А.А., в котором подробно рассмотрены все нюансы работы с трансформаторами тока. Если хотите регулярно узнавать новую информацию по этой теме, а также по теме металлоискателей и радиодеталей: подписывайтесь на нашу группу в социальной сети «Вконтакте».

Для этого вам необходимо будет перейти по следующей ссылке https://vk.com/electroinfonet. Там можно не только узнавать различного рода полезную информацию, но еще и задавать вопросы и получать на них подробные ответы. В завершение хочу поблагодарить источники, откуда мы черпали информацию:

kuhnileona.ru

vashtehnik.ru

Следующая

ТрансформаторыЧто такое импульсный трансформатор и как его рассчитать

Измерение постоянного тока с помощью трансформатора тока

спросил 2 года 3 месяца назад

Изменено 2 года, 3 месяца назад

Просмотрено 4к раз

\$\начало группы\$

Можно ли измерять постоянный электрический ток с помощью трансформатора тока с разъемным сердечником? Или это только для разных токов?

РЕДАКТИРОВАТЬ

Рассматривая ТТ с нулевым потоком, может ли кто-нибудь показать мне базовую внешнюю схему, которая идет с ним?

Я хочу измерить ток от солнечной панели к аккумулятору.

• постоянный ток
• измеритель тока
• трансформатор тока

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Если вы нагрузите трансформатор тока резистором, чтобы получить выходной сигнал напряжения, обычный трансформатор переменного тока очень быстро насытится, если вы приложите любой постоянный ток из-за Vt=NAB, где V — положительное значение (или отрицательное, тот же эффект) и пока t продолжается, B просто продолжает расти до насыщения. Для переменного тока V продолжает меняться и сводится к нулю.

В трансформаторе тока с нулевым потоком вы используете усилитель для измерения выходного сигнала и запускаете ток во вторичной обмотке, намотанной в противоположном направлении (или подаете обратный сигнал, на ваш выбор), чтобы нейтрализовать нарастание потока. Это приводит к новой рабочей точке, в которой достигается равновесие, и сердечник не насыщается, но вы можете измерить ток как постоянное напряжение, которое пропорционально приложенному току во вторичной обмотке.

Вот изображение, позаимствованное у Hioki, производителя таких модулей:

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Невозможно измерить постоянный ток с помощью трансформатора. В случае переменного тока изменяющееся магнитное поле, связанное с током в первичной обмотке, индуцирует ток во вторичной обмотке, который вы можете измерить.

Как упоминалось в комментариях выше, если вам нужно обнаружить постоянный ток, вы можете использовать устройство на эффекте Холла, которое не требует изменяющегося магнитного поля, см. https://en.wikipedia.org/wiki/Hall_effect для более подробной информации. .

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Трансформатор постоянного тока | Хакадей ио

Трансформаторы тока очень полезны, но не работают на постоянном токе. Шунтирующие резисторы отлично подходят для низких токов, но не обеспечивают изоляцию и становятся большими / дорогими / горячими, когда задействованы более высокие токи.

Трансформатор постоянного тока (DCCT) представляет собой тип «трансформатора тока», способного работать с постоянным током, который создает выходной ток, пропорциональный входному току, вплоть до постоянного тока.

Эта технология доступна в продаже и обеспечивает потрясающую точность: точность смещения постоянного тока и усиления составляет 10 частей на миллион или выше (это 0,001%). Приложения включают точное измерение мощности и контроль тока для магнитов Большого адронного коллайдера.

Попутно посмотрим на:
1) что такое феррозонд?
2) одножильные и двухжильные феррозонды
3) схема генерации импульсов
4) дифференциальные усилители и демодуляторы
5) импульсный (класс D) усилитель мощности
6) как починить сломанный импульсный усилитель
7) Импульсный источник питания (дополнительно)
8) расширение пропускной способности с использованием «ванильного» тока

Детали

Как мы можем чувствовать токи?

Существует 2 практических метода: шунтирующие резисторы и магнитные методы.

Шунтирующие резисторы подходят для малых токов (10 А или меньше), но не обеспечивают изоляцию между цепями управления и силовыми цепями (не очень хорошо для 400 В переменного тока).

—-

Магнитные методы можно масштабировать до очень больших токов (100 000 А+) и обеспечить электрическую изоляцию между первичным током (который вы хотите измерить) и вторичным. Кроме того, вы можете установить соотношение витков (или эквивалент), чтобы выводить только часть первичного тока.

—-

Существуют различные магнитные методы, в первую очередь датчик Холла. Эти датчики производят выходное напряжение, пропорциональное приложенному магнитному полю, поэтому все, что вам нужно сделать, это разрезать ферритовое кольцо пополам, вставить датчик Холла, и все готово, верно?

Да и нет; резать феррит очень сложно, так как он может расколоться. (У моего коллеги был некоторый успех в промышленной гидроабразивной резке, но он сначала сломал много феррита!) Кроме того, датчики на эффекте Холла не обладают сверхточной точностью. Наконец, вы можете просто купить его у DigiKey/Mouser/Farnell и т. д. В чем прикол?

—

Войдите в феррозонд. Это датчик магнитного поля, основанный на преднамеренном насыщении сердечника из феррита (или другого материала). Это привлекательно, потому что это означает, что не требуется резка феррита!

Первая часть проекта будет состоять из некоторых объяснений и экспериментов с одноядерным феррозондом. Дальше все станет интереснее…

Я намереваюсь спроектировать и построить DCCT, используя симуляции SPICE, воспроизводимые измерения, дизайн печатной платы и (в некоторой степени) дружественные для хакеров компоненты. В настоящее время я думаю о блоке с входом 25 А / выходом 1 А и максимальной погрешностью около 100 мА (0,4%).

• Уход и питание мостов MOSFET

  джбб • 13. 07.2014 в 22:27 • 0 комментариев

  В этой статье мы рассмотрим, как использовать полевые МОП-транзисторы в мостовых схемах. (Это также применимо к IGBT.)

  Импульсная электроника великолепна — обычно она меньше по размеру и более эффективна, чем аналогичные линейные схемы. Однако есть некоторые ограничения, которым мы должны подчиняться. Этот журнал о том, как управлять каскадом драйвера MOSFET в режиме переключения.

  Подробнее »

• Усилитель мощности класса D и почему он не работает

  джбб • 07.07.2014 в 04:22 • 1 Комментарий

  Во-первых, извините за долгую засуху. Я был очень занят на работе, собирая на работе прототип преобразователя мощности класса MW (да, мегаватт), и это съедало мою жизнь. Сейчас я в отпуске и, наконец, есть время, чтобы сделать обновление.

  Итак, эта запись будет об использовании усилителя мощности класса D, то есть переключаемого, в качестве управляемого источника тока. Давайте посмотрим на основные характеристики:

  Итак, V1 — это питание +15В. Q1 и Q2 представляют собой полевые МОП-транзисторы малой мощности (управляемые синтетическим ШИМ от V2 и V3). L1 и Cf фильтруют сигналы прямоугольной формы на Vx в довольно плавное напряжение на Vy, которое питает наш нагрузочный резистор (RL) через обмотки обратной связи (Lf, на самом деле 1 обмотка через 3 сложенных сердечника).

  SPICE-параметр E используется для регулировки среднего напряжения, подаваемого на L1/Cf/Lf. Я использовал здесь команду .step, чтобы попробовать несколько значений. Я также немного схитрил и задал начальные условия (IC) катушек индуктивности, чтобы избежать длительного времени установления. Мы получаем небольшое колебание между L1 и Cf — это , а не сюрприз, потому что мы тщательно выбрали МОП-транзисторы с низким сопротивлением, катушки индуктивности и (предположительно) конденсаторы. Добро пожаловать в удивительный мир силовой электроники 🙂

  Итак, здесь мы видим, что можем достичь контролируемых токов от 0,2 А до 1,0 А. Однако на самом деле нам нужен был источник питания +- 1 А, поэтому эта схема не сработает.

  ---

  Давайте посмотрим на биполярную версию:

  Итак, теперь мы используем источники питания +- 15 В, а это означает, что МОП-транзисторы теперь должны блокировать 30 В — я заменил их на 55 В. Я также добавил начальное условие (IC) к Cf, чтобы сократить эти колебания, и немного изменил расчет рабочего цикла.

  Рабочий цикл имеет 2 изменения. Во-первых, 0% нагрузки теперь соответствует среднему значению -15 В на Vx. 100-процентная нагрузка по-прежнему соответствует 15 В на Vx. Таким образом, усиление от 0% до 100% теперь составляет 30 В / 100% (ранее было 15), и есть смещение; 0 В возникает при 50% рабочего цикла.

  Осциллограммы выглядят многообещающе:

  Однако в схеме есть тонкая и очень важная проблема. Посмотрим на токи на питания V1 и V4 (т.е. основные питания). Они эквивалентны токам стока транзисторов Q1 и Q2 (внизу).

  Итак, средний ток через Q1 равен 545 мА, а средний ток через Q2 равен -435 мА. Что это значит?

  Положительный ток через Q1 соответствует реальной мощности (8,20 Вт), потребляемой от V1. Это то, что мы ожидаем. Отрицательный ток через Q2 соответствует реальной мощности (6,52 Вт), когда 90 155 вставляется в 90 156 V2. Это нормально в SPICE, где источник напряжения идеален. Однако обычный блок питания не может поглощать энергию. Это означает, что энергия будет накапливаться в конденсаторах фильтра, увеличивая их напряжение до тех пор, пока что-то А) не перестанет работать или Б) не взорвется.

  Лично я предпочитаю вариант А, поэтому мне нравится устанавливать защиту. У вас есть свободные каналы АЦП? Добавьте программную защиту от перенапряжения. У вас нет каналов АЦП? Добавьте компараторы. Ваше время взлома ценно, люди! Не тратьте их на исправление ошибок, которых можно было бы избежать, когда вы могли бы совершить новые и интересные ошибки.

  Примечание: отрицательный ток через МОП-транзистор абсолютно возможен. Во-первых, все полевые МОП-транзисторы в режиме улучшения (нормального типа), будь они не канальные P, имеют встроенный в корпус диод. Во-вторых, если вы прикладываете напряжение затвора, каналы включаются и проводят ток. Это называется синхронным выпрямлением и часто используется разработчиками источников питания для повышения эффективности.

  ---

  Как насчет отрицательного тока, спросите вы? Что ж, повторный запуск симуляции дает:

  I(Q1) = -471 мА в среднем (7,07 Вт вводится в V1)
  I(Q2) = 536 мА в среднем (8,04 Вт поступает в V4).

  Итак, у нас есть зеркальное отражение той же проблемы. V1 взрывается вместо V4. Это неотъемлемая проблема схемы. Я также провел анализ бумаги (но не хотел утомлять вас математикой — дайте мне знать, если вам интересно), и это именно тот случай. Для ненулевого выходного тока имеем неудобную…

  Подробнее »

• Схемы генерации импульсов

  джбб • 31.03.2014 в 10:48 • 0 комментариев

  В прошлых постах мы видели, как работает феррозонд в моделировании. Симуляции хороши, когда можно просто добавить импульсный источник напряжения — все идеально. В реальном мире у нас есть некоторые проблемы:

  1) Нам нужно очень малое смещение постоянного тока, чтобы избежать добавления смещения постоянного тока к датчику.
  

  2) Нам нужна небольшая мощность для возбуждения феррозондов. Я смотрю примерно на ± 12 В при 250 мА, что требует некоторой осторожности.
  

  3) Поскольку ферритовые сердечники феррозондов не идентичны, я хотел бы иметь возможность регулировать уровень напряжения и синхронизацию выходов.

  ---

  Смещение по постоянному току
  

  Это просто: добавьте блокировочный конденсатор по постоянному току. Я сделал несколько симуляций и обнаружил, что крышка 10 мкФ, кажется, в порядке. Учитывая, что этот колпачок будет иметь небольшой пульсирующий ток (максимальное среднеквадратичное значение 250 мА) и может видеть отрицательное напряжение, я бы использовал здесь пленочные или чип-керамические типы, а не электролитические.

  Это не значит, что подходящий электролит не подойдет, но его нужно выбирать тщательно.
  

  ---

  Мощность

  Здесь есть 3 варианта: 2A) мощный операционный усилитель, 2B) операционный усилитель с внешним буфером, 2C) каскад драйвера MOSFET.

  2A) мы можем просто купить мощный операционный усилитель. Однако эти твари могут быть дорогими, недоступными или поставляться только в неудобных упаковках. Охлаждение также может быть проблемой.
  

  2B) ОУ с выходным буфером хороший вариант.

  Мы можем взять обычный операционный усилитель (здесь TL071) и добавить пару транзисторов с биполярным соединением (BJT) в качестве выходного буфера.

  Итак, что делают компоненты?

  • U1 представляет собой операционный усилитель TL071 и работает как усилитель напряжения.
    
  • Q1, Q2 образуют дополнительный эмиттерный повторитель (усилитель тока).
  • R1 ограничивает базовый ток в BJT и должен (надеюсь) помочь сохранить стабильность.
  • Rf и Rb обеспечивают обратную связь по напряжению с операционным усилителем. Обратите внимание, что Rf подключен к выходу Vo , поэтому падения напряжения на Q1 и Q2 автоматически компенсируются.
  • C1 обеспечивает отрицательную обратную связь на высокой частоте для обеспечения стабильной работы ОУ.
  • V3 — источник импульсов.

  Успехов! Обратите внимание, что мы будем рассеивать некоторую мощность в Q1 и Q2 — это нужно учитывать позже.

  Давайте посмотрим, что делает C1. Ниже приведен график нарастающего фронта при t = 0,5 мс с различными значениями C1 (10 пФ (зеленый), 20 пФ, 50 пФ, 100 пФ, 200 пФ, 500 пФ (серый)). По мере увеличения значения C1 все замедляется. Мы также видим «выброс» около 501 мкс — это вызвано повышением выходного напряжения выше 0 В, что означает изменение выходного тока с отрицательного на положительный, и поэтому мы должны перевести ток с Q2 на Q1. Это перекрестное искажение, и это большая проблема, если вы хотите усилитель HiFi, но, вероятно, здесь это не проблема.
  

  Примечание: мы могли бы использовать одну шину питания +30 В и положиться на колпачок выходной муфты (здесь не показан), чтобы получить 0 В постоянного тока. Тем не менее, я ожидаю, что позже в игре понадобятся шины ±15 В.
  

  2C) Драйвер MOSFET выглядит как хороший вариант. Мы получили бы хороший прямоугольный выход с низкими потерями мощности (тем более, что у нас будет частота переключения около 4 кГц -> практически никаких потерь при переключении!). В качестве дополнительного бонуса у нас есть номер
  

  . Загляните на веб-сайт LT, чтобы понять, о чем идет речь. Я не собираюсь симулировать это, потому что есть проблема… мы можем контролировать амплитуду импульса, только регулируя шины питания постоянного тока. Это означает дополнительные преобразователи постоянного тока (или линейные регуляторы), что является проблемой.

  ---

  Подстройка времени/напряжения

  Два ферритовых сердечника, используемых для феррозондов, не будут идентичными. Будем надеяться, что они будут из одной партии и будут похожи на , но надеяться на идентичность слишком много. Следовательно, мы должны иметь возможность регулировать уровни напряжения и длительность импульсов независимо для каждого канала.

  Регулировка синхронизации импульсов очень похожа для вариантов 2B и 2C.

  Регулировки уровней напряжения импульсов нет. Для варианта 2B мы можем просто подключить пару цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) к нашему системному контроллеру. Для варианта 2C нам потребуются отдельные блоки питания с независимой регулировкой. Это боль.

  Поэтому я выбираю вариант 2B; ОУ…

  Подробнее »

• Феррозонд с замкнутым контуром (v0)

  джбб • 11.03.2014 в 12:25 • 0 комментариев

  (отредактировано jbb 21. 03.14 из-за опечаток)

  Как мы видели в двух предыдущих сообщениях, мы можем использовать феррозонд для измерения неизвестного первичного тока. Использование двух феррозондов обеспечивает (частичное) гашение наведенных пульсаций электродвижущих сил (ЭДС) в первичной цепи.

  Однако мы также видели, что диапазон тока феррозондового датчика ограничен примерно половиной Isat (см. журнал проекта 1), т.е. около 3А. Нам нужен диапазон измерения около ±25 А, поэтому у нас есть проблема — датчик годен только для 10% желаемого диапазона!

  Кроме того, мы хотим, чтобы индуцированное напряжение Ep было как можно меньше, что происходит, когда Ip = 0 (см. журнал проекта 2).
  

  Решением обеих проблем является управление с обратной связью. Добавим третью обмотку обратной связи с витками Nf . Это дает нам пару трехобмоточных трансформаторов, как показано на рисунке:

  Теперь у нас есть дополнительная степень свободы для игры: ток через обмотки обратной связи Если . С небольшим количеством управления с обратной связью мы можем настроить If such that:

  • NpIp + NfIf = 0 (approx)
    

  With a little manipulation:

  • If = Ip * Np / Nf
  • Для Nf = 25 нам нужно управлять If с диапазоном от -1A до +1A.
    

  Это даст 0 В на выходе феррозондового датчика тока и 0 В наведенного напряжения Ep . Модель показана ниже:
  

  Несколько пунктов:

  • Мы используем входной ток 2А
  • Я использую ±5 В для аналоговых каскадов, так как при таком уровне напряжения проще получить хорошие операционные усилители.
  • U1 (LTC1992) — полностью дифференциальный операционный усилитель. Это означает, что он производит 2 выходные напряжения — одно «положительное», а другое «отрицательное» (этот выход имеет круг, чтобы показать отрицание).
  • Я использую LT203 в качестве демодулятор — обратите внимание, как он использует «положительные» и «отрицательные» выходы операционный усилитель для умножения на +1 или -1 (здесь он смоделирован как управляемые напряжением переключатели S1 и S2, также обратите внимание на запись .model LT203).
    
  • U2 — фильтр нижних частот. Обратите внимание, что этот операционный усилитель должен иметь низкий ток смещения (что может привести к смещению напряжения при прохождении через резисторы R5 и R6), низкое напряжение смещения и (надеюсь) низкий уровень шума.
  • U3 формирует ПИ-регулятор. R8, R9 и C7 устанавливают параметры. Максимальное выходное напряжение фиксируется шинами питания ±5 В на уровне прибл. ±5В.
    
  • G1 — идеальный преобразователь напряжения в ток. Коэффициент усиления 0,2 означает, что 5 В (максимальный выходной сигнал ПИ-регулятора) дает 1 А (максимум требуемые Если ). В будущем будет пост о том, как на самом деле построить один из них.

  Итак, посмотрим на осциллограммы:
  

  Мы видим, что:

  • Vz (выход ПИ-регулятора) стабилен 🙂
    
  • На 2-м графике: ток обратной связи Если (здесь -25*I(G1)) равно трекам входного тока Ip * Np . Я не запускал симуляцию достаточно долго, чтобы полностью успокоиться, но это так. Это показывает, что мы получаем Ip*Np = Is*Ns т. е. поведение трансформатора тока.
    
  • Ток I(L1) показывает «общий» ток, подаваемый на ферритовый сердечник, т. е. NpIp + NeIe + NfIf .
    
  • Выходной сигнал феррозондового датчика + фильтра нижних частот (Vy) устанавливается на 0, как и ожидалось.
  • Не показано: Эпизод красивый и низкий.

  Фантастика, у нас есть работающий датчик постоянного тока! А как насчет 50 Гц переменного тока?

  Ну, после нескольких мс переходного поведения при запуске мы получаем синусоидальный ток. Однако у нас есть довольно небольшой фазовый сдвиг (измерение мощности с его помощью было бы бесполезным!). В следующем посте мы поговорим о расширении полосы пропускания с помощью третьего ферритового сердечника, работающего как трансформатор тока.

  Next post: Практические схемы возбуждения феррозонда.
  

• Двухъядерный феррозонд

  джбб • 10.03.2014 в 08:18 • 0 комментариев

  В моей последней записи о проекте описывался одножильный феррозонд и показано, что он может измерять первичные токи. Он также показал, что феррозонд вводит пульсации в несколько сотен мВ в первичную цепь. В этой статье описывается феррозондовый вентиль с двумя сердечниками, обеспечивающий уменьшенную инжекцию пульсаций в первичную обмотку.

  Прежде всего, давайте спросим, ​​откуда берется это подаваемое напряжение (я называю его Ep , сокращение от «ЭДС, подаваемое в первичную обмотку» (ЭДС = электродвижущая сила)). Как мы видели в предыдущем посте, это волна забавной формы с основной частотой 5 кГц. Это беспроигрышный вариант; единственный источник сигнала 5 кГц вокруг — это источник возбуждения. Отсюда делаем вывод, что Ep вызвано трансформаторным действием феррозонда. Мы не можем избежать этого действия, потому что мы должны возбудить феррозонд, чтобы что-то измерить.
  Но мы можем это компенсировать. Мы можем сделать это, добавив в цепь противодействующую ЭДС. Хороший способ сделать это — добавить второй феррозонд с противоположной «полярностью» к первому, как показано на рисунке:
  Теперь у нас есть значительно уменьшенный член Ep — теоретически нулевой (позже мы рассмотрим допуски компонентов). Также теперь у нас есть возможность измерить разницу между Vm1 и Vm2 , которую мы видим (в принципе) ноль Вольт при нулевом первичном токе:

  И если у нас есть первичный ток 1 А Ip , мы получаем некоторые ненулевые количественные показатели: напряжение между Vm1 и Vm2 отлично от нуля и Ep не равно нулю.

  Если мы развернем Ip в диапазоне от -3 А до +3 А (это ось X) и посмотрим на среднее значение Vx (т. е. выходной сигнал фильтра нижних частот) и среднеквадратичное значение Ep , все выглядит довольно хорошо:

  Наше отношение тока к напряжению удвоилось, а Ep значительно уменьшилось по сравнению с исходным среднеквадратичным значением 320 мВ. На самом деле, он должен стремиться к нулю, когда Ip = 0 (обратите внимание, что допуски компонентов еще не учитываются). Таким образом, мы получили как больший выходной сигнал, так и меньшую подачу напряжения в первичную цепь, что можно только приветствовать.

  ---

  Должен признаться, в первом посте я обошел один важный вопрос: текущий диапазон измерения. В описании проекта я упомянул, что меня интересует диапазон 25 А. Давайте смоделируем это…

  О, ****. Наш датчик хороший и линейный в диапазоне от -3А до +3А, но все виды нелинейны за его пределами (не уверен, что такое сбой около +12А, но мне это не нравится). Это не сработает так, как хотелось бы.

  Решение: измерение тока с обратной связью.

  Увидимся в следующий раз
  jbb

• Одноядерный феррозонд

  джбб • 09.03.2014 в 12:26 • 2 комментария

  Итак, первая запись.

  905:00 Обычно я пишу официальные отчеты или академические статьи, которые очень сухи и не могут содержать местоимения (нет, правда). Кхм: В обычных обстоятельствах авторы избегают использования местоимений по стилистическим соображениям.
  

   Здесь я не должен быть таким формальным, но время от времени вы можете увидеть ужасные академические выражения. Извините заранее.
  

  Я не буду подробно рассказывать о том, как работают феррозонды, потому что в Интернете есть хорошая информация. Обычно речь идет об измерении магнитных полей (см. Как работает феррозонд и Обзор технологии DCCT), но, как мы знаем, ток, протекающий через первичный проводник, создает магнитное поле, которое мы затем можем измерить. Превосходно.

  ---

  Основой феррозонда является насыщающаяся катушка индуктивности. Все магнитные материалы (железо, железный порошок, феррит и т. д.) насыщаются, поэтому я выбрал материал, который имеет тороидальную форму, обладает высокой проницаемостью (т. е. легко намагничивается) и может быть заказан у дистрибьютора. Это Epcos B64290L0618X038 (доступен в DigiKey).

  Основные параметры, которые мы будем использовать для этого тороида:

  • AL : индуктивность одного витка на сердечнике: 5,086 мкГн
    
  • Hsat : магнитодвижущая сила насыщения (МДС): 100 А/м

  Из этого мы можем выяснить, сколько тока будет насыщать ядро:

  • ISAT = HSAT * LE
    
  • ISAT = 6,0074
  • ISAT = 6,007 A
  • ISAT = 6,00749999
    . первичная, но наша вторичная обмотка будет иметь более одного витка. Вооружившись количеством тюнеров, мы можем вычислить некоторые полезные значения: 92 * AL = 26,8 мГн
    
  • Isat,exc = Isat / Ns = 120,1 мА
  • Re = 0,5 Ом (приблизительно, рассчитано по длине витка 36 мм).
  • (03.11.2014: переименовано Ns в Ne и т. д. для совместимости с будущими постами.)
    

  Теперь мы можем немного поработать с LTspice. Я настоятельно рекомендую эту программу — она ​​высокого качества и находится в свободном доступе от Linear Technologies. Они даже не заставляют вас создавать учетную запись, чтобы получить его. Вот так:

  V2 обеспечивает прямоугольную волну возбуждения.

  Rexc1, E1, V1, F1 и L1 моделируют обмотку возбуждения. V1, E1 и F1 используются для соотнесения напряжений и токов на стороне возбуждения с L1 (здесь это не обязательно, но нам понадобится позже). L1 представляет собой модель с насыщающей индуктивностью (она не идеальна, но должна быть достаточно хороша…).
  

  Мы видим, что ток через R1 имеет несколько резких пиков. Они показывают, что ядро ​​насыщается, как и ожидалось. Также обратите внимание, что Ep — эквивалентное первичное напряжение — немного резкий и неприятный. Об этом позже…
  

  Что произойдет, если мы добавим первичный ток? Я добавил источник тока Ip и команду .step param для подачи первичного тока от -3 до +3 А с шагом 1 А. Получается, что средний ток всегда равен 0 (из-за C1), но форма кривой тока меняется.
  

  Решение этой проблемы заключается в демодуляции измеренного напряжения на резисторе R1. Мы используем прямоугольную волну на 2-й гармонике (т.е. 10 кГц) Vdem и умножаем ее на напряжение на чувствительном резисторе 9.0155 Vm1 для формирования неприятной сложной формы волны Vx .