피크 변압기 - 작동 원리, 장치, 목적 및 적용

피크 변압기라는 특별한 유형의 전기 변압기가 있습니다. 이 유형의 변압기는 1차 권선에 적용된 정현파 전압을 1차 권선과 다른 극성 및 동일한 주파수의 펄스로 변환합니다. 정현파 전압… 여기에서 사인파가 1차 권선에 공급되고 피크 변압기의 2차 권선에서 펄스가 제거됩니다.

피크 변압기는 경우에 따라 사이라트론 및 수은 정류기와 같은 가스 방전 장치를 제어하고 반도체 사이리스터를 제어하고 기타 특수 목적을 위해 사용됩니다.

피크 변압기의 작동 원리

피크 변압기의 작동은 코어의 강자성 물질의 자기 포화 현상을 기반으로 합니다. 결론은 변압기의 자화된 강자성 코어의 자기 유도 B의 값이 주어진 강자성체의 자화 필드 H의 강도에 비선형적으로 의존한다는 것입니다.

따라서 자화 필드 H의 낮은 값에서 코어의 유도 B는 먼저 빠르게 거의 선형으로 증가하지만 자화 필드 H가 클수록 코어의 유도 B는 계속해서 증가합니다.

그리고 결국 충분히 강한 자화장으로 인해 자화장의 강도 H는 계속 증가하지만 유도 B는 거의 증가하지 않습니다. H에 대한 B의 이러한 비선형 의존성은 소위 히스테리시스 회로.

변압기의 2차 권선에서 EMF를 유도하는 변화를 일으키는 자속 F는 이 권선 코어의 유도 B와 단면적 S의 곱과 같다는 것이 알려져 있습니다. 와인딩 코어.

따라서 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 변압기 2차 권선의 EMF E2는 2차 권선을 관통하는 자속 F의 변화율과 권선 w에 비례하는 것으로 밝혀졌습니다.

위의 두 가지 요소를 모두 고려하면 피크 변압기의 1차 권선에 적용된 전압의 정현파 피크에 해당하는 시간 간격에서 강자성체를 포화시키기에 충분한 진폭으로 자속 Φ가 이 순간의 핵심은 실질적으로 변하지 않을 것입니다.

그러나 자기장 H의 정현파가 0으로 전환되는 순간 근처에서만 코어의 자속 F가 매우 급격하고 빠르게 변경됩니다 (위 그림 참조).그리고 변압기 코어의 히스테리시스 루프가 좁을수록 자기 투자율이 커지고 변압기의 1차 권선에 가해지는 전압의 주파수가 높을수록 이러한 순간의 자속 변화율이 커집니다.

따라서 코어 H의 자기장이 0으로 전이하는 순간 근처에서 이러한 전이 속도가 빠르면 변압기의 2차 권선에 교번 극성의 짧은 종 모양 펄스가 형성됩니다. 이러한 펄스를 시작하는 자속 F의 변화도 번갈아 나타납니다.

피크 변압기 장치

피크 변압기는 마그네틱 션트 또는 1차 권선의 공급 회로에 추가 저항을 사용하여 만들 수 있습니다.

1차 회로에 저항을 사용하는 솔루션은 크게 다르지 않습니다. 클래식 트랜스포머에서... 여기서만 1차 권선의 피크 전류(코어가 포화에 들어가는 간격에서 소비됨)는 저항에 의해 제한됩니다. 이러한 피킹 트랜스포머를 설계할 때 사인파의 반파 피크에서 코어의 깊은 포화를 제공해야 한다는 요구 사항을 따릅니다.

이렇게하려면 공급 전압의 적절한 매개 변수, 저항 값, 자기 회로의 단면 및 변압기 1 차 권선의 권선 수를 선택하십시오. 펄스를 가능한 한 짧게 만들기 위해, 예를 들어 퍼멀로이드와 같이 높은 자기 투자율 특성을 갖는 자기적으로 부드러운 재료가 자기 회로 생산에 사용됩니다.

수신된 펄스의 진폭은 완성된 변압기의 2차 권선의 권선 수에 직접적으로 의존합니다. 물론 저항이 있으면 이러한 설계에서 상당한 유효 전력 손실이 발생하지만 코어 설계가 크게 단순화됩니다.

피크 전류 제한 자기 션트 변압기는 3단 자기 회로에서 만들어지며, 세 번째 막대는 에어 갭에 의해 처음 두 개의 막대에서 분리되고 첫 번째 및 두 번째 막대는 서로 닫혀 있으며 1차 및 2차 권선.

자화장 H가 증가하면 자기 저항이 적기 때문에 폐쇄 자기 회로가 먼저 포화됩니다. 자화장이 더 증가함에 따라 자속 F는 세 번째 막대인 션트를 통해 닫히고 반면 반동 회로가 약간 증가하여 피크 전류가 제한됩니다.

코어 구성이 조금 더 복잡해졌음에도 불구하고 저항을 포함하는 설계와 비교할 때 능동 손실은 더 낮습니다.

피크 변압기가 있는 애플리케이션

이미 이해했듯이 정현파 교류 전압의 짧은 펄스를 얻으려면 피크 변압기가 필요합니다. 이 방법으로 얻은 펄스는 짧은 상승 및 하강 시간을 특징으로 하므로 반도체 사이리스터, 진공 사이라트론 등과 같은 제어 전극에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.