Материал: Введение в схемотехнику электрических цепей. Литвиненко В.П., Литвиненко Ю.В
Рис. 9.3
Сердечник трансформатора замыкает внутри себя силовые линии магнитного поля, и оно воздействует на вторичную обмотку с числом витков W2 (вторичных обмоток может быть несколько с разным числом витков). Переменное магнитное поле создает во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции, за счет которой на вторичной обмотке создается переменное напряжение U2 ,
U2 n U1. |
(9.1) |
Величину n называют коэффициентом трансформации,
n |
W2 |
. |
(9.2) |
|
|||
|
W1 |
|
|
Промышленность выпускает силовые трансформаторы типов ТПП (для питания полупроводниковых устройств) или ТН (трансформаторы накальные для электровакуумных приборов, например, электронных ламп).
Обычно первичная обмотка состоит из двух частей. Они должны включаться последовательно и согласно. При встречном включении этих обмоток трансформатор выйдет из строя. Вторичные обмотки также состоят из двух частей и соединяются аналогично. Внешний вид таких трансформаторов показан на рис. 9.4.
В качестве примера рассмотрим силовой трансформатор типа ТПП48 127/220 50, его условно-графическое изображение представлено на рис. 9.5. Он предназначен для работы в силовых сетях переменного тока с напряжением 127 В или 220 В с частотой 50 Гц, это указывается в его маркировке, и обеспечивает в нагрузках максимальную суммарную мощность 14 ВА.
70
Рис. 9.4
Первичными являются две обмотки с выводами 1-5 и 6-10 на рис. 9.5 (их номера указаны на корпусе трансформатора). Сетевое напряжение (127 В или 220 В) подается на указанные в справочнике выводы. В силовой сети 220 В соединяются выводы 2 и 6 (обеспечивая согласной включение обмоток), а напряжение 220 В подается на выводы 1 и 8.
Трансформатор имеет шесть вторичных обмоток для формирования различных напряжений (номера их выводов 1112, 13-14, 15-16, 17-18, 19-20 и 21-22 указаны на корпусе). При отсутствии нагрузки на них формируются напряжения 13,8 В, 13,8 В, 13,8 В, 13,8 В, 1,5 В и 1,5 В соответственно. Максимальный ток каждой обмотки 0,61 А.
Рис. 9.5
9.3.Выпрямитель
Вблоках питания используются две однополупериодные (рис. 9.6а) и двухполупериодные схемы выпрямителей.
71
Последние строятся на базе двух вторичных обмоток и двух диодов (рис. 9.6б) или одной обмотки и четырех диодов (мостовой выпрямитель [3]), VD – полупроводниковые диоды, RН сопротивление нагрузки.
Наиболее эффективен двухполупериодный выпрямитель на рис. 9.6б. Входное напряжение силовой сети u1 220В поступает на первичную обмотку силового трансформатора Тр. На вторичных обмотках создаются противофазные относительно «земли» напряжения u21 и u22 , которые подаются на выпрямитель из двух силовых диодов VD1 и VD2.
Рис. 9.6
В результате схемотехнического моделирования получены на рис. 9.7 показаны полученные с помощью схемотехнического моделирования получены диаграммы входного напряжения u1 (верхняя кривая, амплитуда 311В и частота 50 Гц),
напряжений на вторичных обмотках u21 (сплошная линия) и
u22 |
(пунктир) в центре и импульсов тока i iД1 iД 2 нагрузки |
RН |
(нижняя кривая). При положительном напряжении u21 |
(помечено цифрой 1) диод VD1 открыт и через него в нагрузку поступает импульс тока iД1 , а диод VD2 закрыт и ток через не-
го отсутствует (iД2 0). При отрицательном напряжении u21
диод VD2 открывается и в нагрузке появляется импульс тока iД 2 , при этом диод VD1 закрыт (iД1 0).
72
9.4.Фильтр
Всхемах на рис. 9.6 выходное напряжение имеет пульсирующий характер, повторяя форму импульсов тока (в нижней части рис. 9.7). Для питания электронной аппаратуры требуется постоянное напряжение, которое формируется сглаживающим фильтром источника питания.
Рис. 9.7
В простейшем случае сглаживающий фильтр реализуется подключением конденсатора CФ параллельно нагрузке, как показано на рис. 9.8. Импульсы тока выпрямителя заряжают CФ , создавая на нем постоянное (слабо пульсирующее) напря-
жение U0 , пригодное для питания электронных устройств. Чем больше емкость CФ , тем меньше уровень пульсаций выходного напряжения U0 .
Используются и другие схемы сглаживающего фильтра блока питания [3].
73
Рис. 9.8
Емкости фильтра CФ зависит от выпрямленного (посто-
янного) напряжения U0 и тока нагрузки IН или сопротивления нагрузки
RНВ U0 . IН
В двухполупериодном выпрямителе емкость фильтра выбирается из условия
1
CФ 2 CRНВ ,
C 100 рад/c - круговая частота напряжения силовой сети с циклической частотой 50Гц. Если задано выпрямленное напряжение U0 20В и ток нагрузки IН 0,5А (при этом RНВ 40 Ом), то
C |
|
|
|
1 |
|
1 |
80мкФ |
|
|
|
|
||||
Ф |
|
C |
R |
100 40 |
|||
|
|
|
НВ |
|
|
||
и целесообразно выбрать CФ 1000 мкФ.
Зависимости от времени напряжения u1 (действующее значение 220 В), тока iС емкости фильтра С1,
C1 СФ 1000 мкФ,
и напряжения U0 на сопротивлении нагрузки 40 Ом приведены
на рис. 9.9.
Рассмотренный выпрямитель по окончании переходного процесса формирует постоянное (слабо пульсирующее) напряжение 25 В, пригодное для питания электронных устройств.
74