Transformadores de pico: principio de funcionamiento, dispositivo, propósito y aplicación.
Hay un tipo especial de transformador eléctrico llamado transformador de pico. Un transformador de este tipo convierte la tensión sinusoidal aplicada a su devanado primario en pulsos de diferente polaridad y de la misma frecuencia que el primario. voltaje sinusoidal… La onda sinusoidal se alimenta aquí al devanado primario y los pulsos se eliminan del devanado secundario del transformador de pico.
Los transformadores de pico se utilizan en algunos casos para controlar dispositivos de descarga de gas como tiratrones y rectificadores de mercurio, así como para controlar tiristores semiconductores y para algunos otros fines especiales.
El principio de funcionamiento del transformador de pico.
El funcionamiento del transformador de pico se basa en el fenómeno de saturación magnética del material ferromagnético de su núcleo. La conclusión es que el valor de la inducción magnética B en el núcleo ferromagnético magnetizado del transformador depende de forma no lineal de la fuerza del campo magnético H del ferromagnético dado.
Por lo tanto, a valores bajos del campo magnético H, la inducción B en el núcleo primero aumenta rápida y casi linealmente, pero cuanto mayor es el campo magnético H, más lentamente continúa creciendo la inducción B en el núcleo.
Y eventualmente, con un campo magnetizante lo suficientemente fuerte, la inducción B prácticamente deja de aumentar, aunque la intensidad H del campo magnetizante continúa aumentando. Esta dependencia no lineal de B con H se caracteriza por la llamada circuito de histéresis.
Se sabe que el flujo magnético F, cuyo cambio provoca la inducción de EMF en el devanado secundario del transformador, es igual al producto de la inducción B en el núcleo de este devanado por el área de la sección transversal S del núcleo de bobinado.
Entonces, de acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday, la FEM E2 en el devanado secundario del transformador resulta ser proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético F que penetra en el devanado secundario y el número de vueltas w en él.
Teniendo en cuenta los dos factores anteriores, se puede entender fácilmente que con suficiente amplitud para saturar el ferromagnético en los intervalos de tiempo correspondientes a los picos de la sinusoide de la tensión aplicada al devanado primario del transformador de pico, el flujo magnético Φ en él el El núcleo en estos momentos prácticamente no cambiará.
Pero solo cerca de los momentos de transición de la sinusoide del campo magnético H a través de cero, el flujo magnético F en el núcleo cambiará de forma bastante rápida y brusca (ver la figura de arriba).Y cuanto más estrecho es el ciclo de histéresis del núcleo del transformador, mayor es su permeabilidad magnética, y cuanto mayor es la frecuencia del voltaje aplicado al devanado primario del transformador, mayor es la tasa de cambio del flujo magnético en estos momentos.
En consecuencia, cerca de los momentos de transición del campo magnético del núcleo H por cero, dado que la velocidad de estas transiciones es alta, se formarán pulsos cortos en forma de campana de polaridad alterna en el devanado secundario del transformador, ya que la dirección de también se alterna el cambio del flujo magnético F que inicia estos pulsos.
Dispositivo transformador de pico
Los transformadores de pico se pueden hacer con una derivación magnética o con una resistencia adicional en el circuito de alimentación del devanado primario.
La solución con una resistencia en el circuito primario no es muy diferente de un transformador clásico... Solo aquí la corriente máxima en el devanado primario (consumida en los intervalos cuando el núcleo entra en saturación) está limitada por una resistencia. Al diseñar un transformador de picos de este tipo, se guían por el requisito de proporcionar una saturación profunda del núcleo en los picos de las medias ondas de la onda sinusoidal.
Para hacer esto, seleccione los parámetros apropiados de la tensión de alimentación, el valor de la resistencia, la sección transversal del circuito magnético y el número de vueltas en el devanado primario del transformador. Para que los pulsos sean lo más cortos posible, para la producción del circuito magnético se utiliza un material magnéticamente blando con una alta permeabilidad magnética característica, por ejemplo, permaloid.
La amplitud de los pulsos recibidos dependerá directamente del número de vueltas en el devanado secundario del transformador terminado. La presencia de una resistencia, por supuesto, provoca pérdidas significativas de potencia activa en dicho diseño, pero simplifica enormemente el diseño del núcleo.
Un transformador de derivación magnético limitador de corriente máxima se fabrica en un circuito magnético de tres etapas, donde la tercera varilla está separada de las dos primeras varillas por un espacio de aire, y la primera y la segunda varilla están cerradas entre sí y llevan el primario y devanados secundarios.
Cuando el campo magnético H aumenta, el circuito magnético cerrado primero se satura porque su resistencia magnética es menor. Con un aumento adicional en el campo magnetizante, el flujo magnético F se cierra a través de la tercera varilla, la derivación, mientras que reactividad el circuito aumenta ligeramente, lo que limita la corriente máxima.
Comparado con un diseño que involucra una resistencia, las pérdidas activas son menores aquí, aunque la construcción del núcleo resulta ser un poco más complicada.
Aplicaciones con transformadores de pico
Como ya entendiste, los transformadores de pico son necesarios para obtener pulsos cortos de voltaje alterno sinusoidal. Los pulsos obtenidos por este método se caracterizan por un breve tiempo de subida y bajada, lo que permite utilizarlos para alimentar electrodos de control, por ejemplo, tiristores semiconductores, tiratrones de vacío, etc.