Все о согласующем трансформаторе
Содержание
Трансформатором называют приспособление, задача которого заключается в изменении напряжения переменного тока на переменный ток другого напряжения. Такие преобразователи являются неотъемлемыми элементами различных электрических систем таких как:
- сварочные аппараты;
- нагревательные аппараты;
- выпрямительные устройства.
В данной статье речь пойдет о такой разновидности преобразующих устройств, как – согласующий трансформатор.
Сущность и принцип действия
Согласующий трансформатор (далее СТ) использует согласование импедансов различных частей электрической цепи во время трансформации и передачи электросигналов. Трансформаторные устройства согласовывают источник поступаемого сигнала с входным импедансом каскада в усилителях с низкими частотами (УНЧ).
Усилители низкой частоты – приспособления, увеличивающие частоты электрических волн до диапазона частот слышимых человеком (20 Гц – 20 кГц). Такие усилители используют как отдельное устройство либо применяют, как часть более сложного.
Примеры приборов с наличием усилителя:
- микрофон;
- телевизор;
- радиоприемник и т.п.
Сущность СТ заключается в следующем – устройство содержит подложку, выполненную из диэлектрического материала и ферритную пластину, имеющую в рабочих частотах дисперсную магнитную проницаемость. Со стороны подложки, обращенной к пластине, располагаются 1-й, 2-й, 3-й проводники, имеющие П-образную форму. С обратной стороны подложки наносится металлизация, имеющая два зазора в виде «П».
СТ состоит из:
1. Подложки диэлектрической; 2-4. Проводников; 5. Полоскового проводника; 6. Металлизации; 7. Контура щелевого; 8. Пластины ферритной; 9. Металлизации; 10–11. Зазоров; 12-13. Вспомогательных щелевых участков.
Рис. 1 Чертеж согласованного трансформатора
Принцип работы заключается:
- Первичная обмотка 4 получает входной сигнал. Пластина 8 и металлизация 6 играют роль связующего звена между проводниками 2-4.
- Затем вводятся новые элементы:
- с одной стороны проводник 4 диэлектрической подложки;
- с обратной – металлизация.
Коммутация проводников 2-4 обеспечивает уменьшение частоты в 2 раза. Данный вариант конфигурации СТ становится проще, отсутствует контакт между слоями. Согласующее устройство может быть исполнено как фрагмент печатной платы более усложненной схемы.
Конструкция
Устройства данного типа в своих конфигурациях используют ряд базовых элементов такие как:
- магнитный проводник;
- корпус для витков;
- сами обмотки;
- прочие вспомогательные элементы (крепежные фрагменты, средства защиты трансформатора).
СТ изготавливаются из магнитных проводников высокого качества. Существуют разновидности малых и больших размеров.
- Конструктивные особенности СТ малых габаритов:
- пластины сердечника не нуждаются в дополнительной изоляции;
- каждая пластина имеет оксидную пленку, которая и образует изоляцию.
- СТ больших размеров:
- пластины сердечника изолируются, путем покрытия с одной стороны изолирующего лака;
- устройства такой конфигурации используются при напряжениях на виток порядка менее десятых Вольта либо выше.
Рис 2. Согласующий трансформатор
Обмотки вокруг магнитопровода, как правило, наматывают из медной изолированной проволоки круглого сечения. Проводник прямоугольного сечения применяется в случае использования большого сечения, около 5-10 мм2.
Корпус такого трансформатора зачастую выполняется цилиндрическим. Такая конструкция более проста в изготовлении и имеет меньшую величину индуктивности рассеяния.
Сердечник отбирается по 2-м критериям:
- конструкционная постоянная характеристика нижних частот, которая определяет частотный показатель устройства на низких частотах;
- конструкционная постоянная магнитной индукции, которая определяет амплитуду составляющей магнитной индукции на самой низкой частоте.
Величину сердечника выбирают, учитывая конструкционную постоянную нижних величин частот, а также постоянную величину магнитной индукции в сердечнике.
Материал сердечника выбирают исходя из типа трансформатора, учитывая его рабочую среду, степень износа, а также конструкционные особенности и экономические затраты.
Типы согласующих сигнальных трансформаторов
В зависимости от области применения, внешних факторов и требований к аппаратуре существует большое множество разновидностей электрических преобразователей. Рассмотрим примеры моделей ТОТ, ТОЛ и ТВТ.
Трансформаторные устройства типа ТОТ
Расшифровка аббревиатуры:
Т- «трансформатор»;
О – «оконечный»;
Т- «транзисторный».
Предназначаются для работы в холодных климатических условиях при температуре (-60… +90 °С), с высокой вероятностью износа и относительной влажностью ~93 – 96%.
Рис. 3 Вид трансформаторов ТОТ-типа
Рис. 3. демонстрирует технические особенности устройства, с обозначение основных конструктивных параметров.
Конструктивные размеры указаны в таблице 1. Производство данных разновидностей трансформаторных устройств использует современную технологию производства на печатных платах с заливкой, кроме того, использование лакирования позволяет противодействовать погодным и механическим воздействиям.
Таблица 1. Конструкционные размеры преобразователей вида ТОТ.
Трансформаторные устройства типа ТОЛ
Расшифровка аббревиатуры:
Т- «трансформатор»;
О – «оконечный»;
Л- «ламповый».
Устройства данного типа применимы для работы в относительно холодных, тропических климатических условиях, с высокой вероятностью износа при температуре (-50… +130 °С) и относительной влажностью ~96 – 100%.
Рис. 4 Вид трансформаторов ТОЛ-типа
На рис. 4. представлены изображения устройства с разных видов и обозначения основных конструктивных параметров.
Таблица 2. Допустимые значения преобразователей вида ТОЛ.
Производство приборов ТОЛ – обеспечивает работу не повреждая обмотки, а также исключает возникновения коррозии на стальных деталях. Кроме того, такие приборы обладают высокой стойкостью к высоким температурам, механическим воздействиям и длительным периодом службы.
Трансформаторные устройства типа ТВТ
Расшифровка аббревиатуры:
Т- «трансформатор»;
В – «входной»;
Т- «транзисторный».
Такие СТ изготавливаются малогабаритными, и используются в умеренно-холодных климатических условиях. Рабочая температура колеблется (-60… +85°С), влажность менее 95%. В таких перепадах температуры имеет место вероятность частичного износа трансформатора.
Рис. 5 Вид трансформаторов ТВТ-типа
Таблица 3. Конструкционные размеры преобразователей вида ТВТ
Конструкционная особенность каркаса обеспечивает дополнительную жесткость посредством монтажных выводов. Участок между отводами рекомендуется выдерживать около 2,5 – 3,0 мм. При изготовлении применяются магнитные проводники в виде стержней с высокой магнитной проницаемостью (марки сталей – 79НМА и 50Н), а также высоким показателем индукции технического насыщения.
В конце стоит отметить, что устройства с согласующим трансформатором, перед тем как будут запущены в эксплуатацию, должны пройти необходимые испытания и быть гарантированными для дальнейшей службы. Условием, необходимым для обеспечения соответствующей степени надежности, является реализация ограничений перенапряжения, поскольку при работе СТ может подвергаться более серьезным нагрузкам и иметь большую вероятность износа, нежели при тех, которые проводились на предварительных испытаниях.
