Трансформаторные электропреобразовательные устройства

ТРАНСФОРМАТОРЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Назначение и конструктивные элементы трансформаторов

Функциональное назначение. В составе РЭС трансформаторы могут выполнять определенные функции, предусмотренные схемными решениями. Наиболее широко трансформаторы применяются в устройствах электрического питания радиотехнических устройств — выпрямителях, фильтрах, статических преобразователях, стабилизаторах, регуляторах напряжения и тока, усилителях звуковой частоты. В преобразователях с помощью трансформаторов в цепях переменного тока можно преобразовывать основные параметры электрической энергии: напряжение, ток, частоту, число фаз и форму кривой. Каждое из преобразований обычно осуществляется одновременно с передачей электроэнергии электромагнитным путем в другую электрическую цепь, не связанную непосредственно с той цепью, откуда эта энергия подводится. Передача энергии в трансформаторе возможна не только электромагнитным путем, но и комбинированным (электромагнитно-электрическим). Такой тип трансформатора называется автотрансформатором. Существуют устройства, в которых трансформатор используется также для передачи электроэнергии электромагнитным путем без ее преобразования. Такой тип трансформатора, применяемый для изоляции одной электрической цепи от другой, называется изолирующим.

Следует отметить, что обычно в трансформаторах осуществляется одновременно пробразование не одного, а нескольких перечисленных выше параметров электрической энергии. Например, преобразование напряжения всегда происходит с изменением тока.

По признаку функционального назначения трансформаторы могут быть классифицированы на две группы: питания и согласования [114].

Рабочая частота трансформатора — один из наиболее важных параметров, который определяет основные характеристики блока или узла, назначение и область возможного применения. По этому признаку трансформаторы могут быть классифицированы: трансформаторы пониженной частоты (менее 50 Гц), промышленной частоты (50 Гц), повышенной промышленной частоты (400, 1000, 2000 Гц), повышенной частоты (до 10 000 Гц), высокой частоты (свыше 10 000 Гц).

Входная и выходная электроэнергия (электрическое напряжение) [114]. По данному признаку трансформаторы можно разделить на низковольтные, у которых напряжение любой обмотки не превышает 1000 В, и высоковольтные, у которых напряжение любой обмотки превышает 1000 В. В соответствии с ГОСТ 21128—83 номинальные напряжения систем электроснабжения, источников, преобразователей и непосредственно присоединяемых к ним приемников (трансформаторов) электрической энергии определены следующими рядами: для источников и преобразователей — 6; 12; 28,5; 42; 62; 115; 230 В для однофазного переменного тока и 42; 62; 230; 400; 690 В для трехфазного переменного тока; для сетей питания и приемников — 6; 12; 27; 40; 60; ПО; 220 В для однофазного переменного тока и 40; 60; 220; 380; 660 В для трехфазного переменного тока. Кроме вышеуказанных стандартизированных напряжений допускается применять номинальные напряжения переменного тока: 7 В для генераторов в системах электрооборудования мотоциклов и источников электроэнергии автотракторной техники; 24 В однофазного тока с частотой 50 Гц для преобразователей, сетей питания и приемников общепромышленного назначения; 26 В (преобразователи) и 24 В (приемники) однофазного тока с частотой 50 и 400 Гц — для корабельного электрооборудования; 36 В (источники, преобразователи, приемники) трехфазного тока с частотой 400 и 1000 Гц для авиационной техники и воздушных судов; 42 В — для сетей однофазного и трехфазного тока; 120, 208 В (источники, преобразователи) и 115, 200 В (приемники) с частотой 400 и 1000 Гц для авиационной техники и воздушных судов; 36 В с частотой 50 и 200 Гц (источники, преобразователи и приемники) для ранее разработанного оборудования; 133 В (преобразователи) и 127 В (приемники) для ранее разработанного оборудования; 208 В (источники) и 200 В (приемники) однофазного тока с частотой 6000 Гц для воздушных судов в технически обоснованных случаях. Для источников и преобразователей допускается применять регулируемую установку напряжения, выбираемую из ряда: 3; 5; 10; 20% номинального значения.

Допускаемые отклонения напряжений систем электроснабжения, источников, преобразователей, сетей и приемников электрической энергии выбирают из ряда: 0,5; 1; 2; 3; 5; 15% номинальных значений. Допускаемые отклонения от номинальных значений напряжений могут быть двусторонние, симметричные и несимметричные, а также односторонние.

Аппаратура средств связи по ГОСТ 5237—83 рассчитывается на однофазные переменные напряжения и фазные напряжения трехфазного напряжения, которые должны соответствовать следующим значениям: номинальное напряжение 220 В; рабочее напряжение 187—242 В включительно для питания от электросети общего назначения; 213—227 В включительно для питания аппаратуры от электросети общего назначения через устройства регулирования; частота напряжения 50 Гц; пределы изменения частоты 47,5—52,5 Гц включительно; допускаемый коэффициент нелинейных искажений не более 10%.

Номинальные значения переменных напряжений на выходе блоков питания и входных напряжений питания функциональных узлов, блоков и устройств РЭА, имеющих в своем составе трансформаторы и оформленные основным комплектом конструкторской документации, выбирают по ГОСТ 18275—72 из ряда: 1,2; 2,4; 3,15; 5; 6; (6,3); 12; (12,6); 15; 24; 27; 36; 40; 60; 80; (ПО); 115; 127; 200; 220; 380 В.

Электрическая схема трансформатора. Трансформаторы разделяют на одно-, двух- и многообмоточные. Примером однообмоточных трансформаторов является автотрансформатор, в котором между первичной и вторичной обмотками, кроме электромагнитной, существует также и непосредственная электрическая связь. Автотрансформаторы не имеют гальванической развязки, передача электрической энергии осуществляется комбинированным путем. Двухобмоточные трансформаторы с фиксированным коэффициентом трансформации имеют две обмотки: одну первичную и одну вторичную, а многообмоточные трансформаторы имеют несколько вторичных обмоток. Все обмотки двух- и многообмоточных трансформаторов электрически не связаны друг с другом.

Конструктивно-технологические признаки. В основу данной классификации заложена конструкция магнитопроводов, которая определяет вид трансформатора. По конструкции магни-топровода определяется конструкция трансформатора и название магнитопровода переносится на название трансформатора. Промышленностью изготавливаются броневые, стержневые, кольцевые (тороидальные) магнитопроводы и магнитопроводы сложных (специальных) конфигураций.

Броневые трансформаторы выполняют на магнитопроводах Ш-образной формы. Все обмотки трансформатора располагаются на среднем стержне. Наличие только одной катушки, более высокое заполнение окна магнитопровода обмоточным проводом, частичная защита катушки с обмотками от механических повреждений выгодно отличают броневые трансформаторы от других видов.

Магнитопроводы трансформаторов составляют большую группу изделий, изготавливаемых промышленностью в виде унифицированных и стандартизованных рядов по межведомственной и ведомственной документации, отвечающей требованиям государственных стандартов.

Для изготовления магнитопроводов применяются магнитомягкие и магнитотвердые магнитные материалы, обладающие высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях, малыми потерями на вихревые токи и перемагничивание. Принадлежность к тому или иному классу материала определяется кривой намагничивания и параметрами петли гистерезиса.