Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 24.08.2014
Последнее обновление: 24.08.2014

 

 

Трансформатор

ТП-5

 

      Итоговая схема трансформатора показана на рисунке 1.

 

 

Рис.1

      Зелёным цветом обозначен контур магнитопровода.

      Транзистор «Т» выполняет роль промежуточного элемента, соединяющего кольцевой трансформатор «Тр-р» с нагрузкой «R» с целью увеличения входного сопротивления нагрузочного каскада.

      Обмотки «1-2», «3-4» и «4-5» имеют по 45 витков провода 2мм.

 

      Результаты экспериментов:

 

Вход: «1-2»

 

Холостой ход

 

Схема представлена рисунком 2.

 

Эффективное напряжение на первичной обмотке → 4.26В

Эффективное напряжение на обмотке «3-4» → 25.53В  Должно быть 4.2В. (Частота – 500кГц)

Эффективное напряжение на обмотке «4-5» → 27.66В  Должно быть 4.2В. (Частота – 500кГц)

Эффективное напряжение на обмотке «3-5» → 39.01В  Должно быть 8.4В. (Частота – 335кГц)

Эффективное напряжение на объединённой обмотке «1-5» → 28.37В  Должно быть 12.8В. (Частота – 115кГц)

 

 

Рис.2

 

С нагрузкой

 

Эффективное напряжение на первичной обмотке → 4.26В.

Нагрузка → 620Ом

 

На обмотке «3-4»:

 

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 0.88В. (Частота – 175кГц)

Мощность на нагрузке – 1.25мВт

 

С транзистором:

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 1.31В. (Частота – 180кГц)

Мощность на нагрузке – 2.78мВт

С дополнительным соединением «2-3» (Рисунок 3):

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 1.77В. (Частота – 180кГц)

Мощность на нагрузке – 5.07мВт

Ток в первичной ветви – 17.73мА

Мощность в первичной сети – 75.53мВт

      Коэффициент полезного действия:

 

 

Рис.3

На обмотке «4-5»:

 

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 1.06В. (Частота – 450кГц)

Мощность на нагрузке – 1.83мВт

 

С транзистором:

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 1.24В. (Частота – 520кГц)

Мощность на нагрузке – 2.48мВт

С дополнительным соединением «2-3»:

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 2.84В. (Частота – 480кГц)

Мощность на нагрузке – 12.98мВт

Ток в первичной ветви – 13.5мА

Мощность в первичной сети – 57.51мВт

      Коэффициент полезного действия:

 

На обмотке «3-5»:

 

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 0.57В. (Частота – 380кГц)

Мощность на нагрузке – 0.52мВт

С транзистором:

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 3.05В. (Частота – 235кГц)

Мощность на нагрузке – 15.00мВт

С дополнительным соединением «2-3»:

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 4.11В. (Частота – 205кГц)

Мощность на нагрузке – 15.00мВт

Ток в первичной ветви – 32мА

Мощность в первичной сети – 136.32мВт

      Коэффициент полезного действия:

 

На объединённой обмотке «1-5» (Рисунок 1):

 

Без транзистора:

Эффективное напряжение на нагрузке → 1.41В. (Частота – 190кГц)

Мощность на нагрузке – 3.24мВт

 

С транзистором:

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 4.11В. (Частота – 205кГц)

Мощность на нагрузке – 39.75мВт

Ток в первичной ветви – 20.2мА

Мощность в первичной сети – 86.11мВт

      Коэффициент полезного действия:

 

Режим работы, когда первичной становится обмотка на толстом керне

 

Вход: «3-5» (Рисунок 2)

 

Холостой ход

 

Эффективное напряжение на первичной обмотке → 4.26В

Эффективное напряжение на вторичной обмотке «1-2» → 9.22В  Должно быть 2.13В. (Частота – 1040кГц)

 

С нагрузкой

 

Эффективное напряжение на первичной обмотке → 4.26В.

Нагрузка → 620Ом

 

На обмотке «1-2»:

 

Эффективное напряжение на вторичной обмотке («1-2»)→ 0.30В. (Частота – 325кГц)

Мощность на нагрузке – 0.15мВт

 

С транзистором:

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 1.49В. (Частота – 950кГц)

Мощность на нагрузке – 3.58мВт

С дополнительным соединением «2-3» (Рисунок 3):

Эффективное напряжение на вторичной обмотке → 1.06В. (Частота – 800кГц)

Мощность на нагрузке – 1.83мВт

Ток в первичной ветви – 0.71мА

Мощность в первичной сети – 3.02мВт

      Коэффициент полезного действия:

 

 

ВЫВОД

1.   Измерения подтвердили правильность выбора обмотки на тонком керне в качестве первичной.

2.   Похоже на то, что увеличение сечения магнитопровода при малых мощностях не целесообразно. Полезнее изготовить магнитопровод с малым сечением, но с размерами, позволяющими разместить на нём вторичную катушки с увеличенным числом витков. В этом случае сердечник может оказаться ближе к насыщению даже при малых мощностях.

3.   Во всех рассмотренных случаях оказалось выгодным подключать нагрузку не напрямую к обмотке, а через транзистор по схеме эмитерного повторителя, работающего без питания.

 

ДОПОЛНЕНИЕ

      На вторичную обмотку трансформатора ТП-4 добавил 49 витков.

      Наибольшая мощность была получена с объединённой обмоткой и составила 29.21мВт

      Это меньше, чем с трансформатором ТП-5 (39.75мВт).

      Но одна из причин, объясняющих полученное снижение мощности, может заключаться в неэффективности вторичной обмотки из-за малой её длины и большого диаметра.

      Полезно изготовить большой магнитопровод с малым сечением, в котором на толстом керне возможно будет намотать длинную обмотку.

 

 


Просмотров: 2472

Комментарии к статье:

№ 1310   Rem   2014-19-10 18:31:37
"3. Во всех рассмотренных случаях оказалось выгодным подключать нагрузку не напрямую к обмотке, а через транзистор по схеме эмиттерного повторителя, работающего без питания."


Это не схема эмиттерного повторителя.
Это включение транзистора как диода.


http://fablabs.ru/wiki/index.php/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8
%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B_%D0%B1%D0
%B8%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8F
%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5


№ 1317   Владимири Максимович   2014-21-10 10:54:03
На №1310
     Да, Rem, это действительно очень похоже на включение транзистора в диодном режиме. Если бы не маленькое "НО!"
1. При соединении коллектора с эмитером мы получаем два параллельно работающих диода.
2. При соединении коллектора с базой мы получаем любопытную схему, в которой параллельно с эмитерным диодом оказывается включённым короткое замыкание этого (эмитерного) диода через диод коллекторный. А это уже не совсем то, что указано в п.1.
3. Попытка применить вместо транзистора обычный диод (не помню какой проводимости) даёт худший вариант.
4. Впрочем, в схеме ТП-7 я и транзистор уже исключил.
№ 1323   Rem   2014-21-10 17:05:18
Коллекторный переход закорочен и не работает. Входная характеристика перехода база-эмиттер, как у диода, отличие только в параметрах и возможно эти параметры лучше для Вашей схемы.

Однако смысл схемы на рис. 1 с точки зрения исследования параметров трансформатора не корректен.
Зачем соединять первичную и вторичную обмотки в точке 3, и тем более резистор включать между входом и выходом через диод (транзистор), тем самым выпрямляя одну полу-волну тока резистора? При этом на резистор действует разность напряжений вторичной и первичной обмотки.


Обмотки не должны влиять друг на друга через посторонние цепи. Во вторичную обмотку нужно просто включить резистор и измерять напряжение на нём.


Очень интересно посмотреть зависимость выходного напряжения на холостом ходу от частоты при постоянном входном напряжении.


Владимир Максимович, пожалуйста исправьте формат вывода статьи ТП-7, там ошибка в коде.
№ 1324   Владимир Максимович   2014-21-10 18:57:10
На №1323
1. "Отличие только в параметрах и, возможно, эти параметры лучше для Вашей схемы"
     Rem, Вы сами ответили на свой вопрос.
2. "Зачем соединять первичную и вторичную обмотки в точке 3"?
     Изначально трансформатор имел две обмотки. Однако, в процессе работ была выявлена необходимость увеличения напряжения, подаваемого на активную нагрузку. В этой ситуации неиспользование второй, уже имеющейся, обмотки становится неоправданным расточительством. Тем более, что на этой обмотке ожидалась трансформация выше, чем отношение витков.
     Обе обмотки включены последовательно. Отсюда - появление точки "3".
3. Использование транзистора-диода резко снизило шунтирующий эффект при подключении к обмотке малого сопротивления.
     Осциллограф не показал эффект выпрямления.
     Впрочем, после ремонта генератора стало возможным вообще отказаться от транзистора-диода.
4. "При этом на резистор действует разность напряжений вторичной и первичной обмотки"
     В п.2 я уже показал, что обмотки включены ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО. Следовательно на нагрузку действует не разность напряжений, а их сумма!
5. "Во вторичную обмотку нужно просто включить резистор и измерять напряжение на нём"
     Выше я уже упомянул о том, потребовалось подать на нагрузку повышенное напряжение.
6. Rem, я-таки не улавливаю, а какая конкретно задача стоит лично перед Вами?
     Зачем смотреть на частотную зависимость коэффициента трансформации?
7. В настоящее время мне лениво исправлять код статьи ТП-7. Но при случае сделаю это обязательно.
№ 1325   Rem   2014-21-10 20:09:33
"6. Rem, я-таки не улавливаю, а какая конкретно задача стоит лично перед Вами?
Зачем смотреть на частотную зависимость коэффициента трансформации?"


Владимир Максимович, в данном случае моя задача извлечь теоретическую информацию из Вашей практической деятельности. Увидел Ваш трансформатор, хотел посчитать, но вижу, что данных нет. Размеры; магнитная проницаемость; площадь сечения; какие приборы использованы для измерения и др. отсутствует.
Люблю иногда что-нибудь посчитать, вот и всё.


Знание частотной зависимости может сократить путь к пониманию процессов протекающих в трансформаторе. Просто это стандартная процедура исследования электрической цепи для сравнения с результатами теоретической модели. Проверка теории.
№ 1326   Владимир Максимович   2014-21-10 23:41:43
На №1325
     Rem, сожалею, но ничем не могу помочь.
     Могу только назвать величины сечений по кернам. Их-то, по крайней мере, можно измерить штангенциркулем.
     Используя материалы рубрики ПОДЕЛКИ, Вы теперь и сами можете изготовить нужные образцы ферритовых стержней. И, как говорится, желаю Вам успехов в поисках Ваших!
№ 1329   Rem   2014-23-10 17:20:02
Нет, сам изготавливать не буду, есть другие более важные дела.
Магнитная проницаемость Вашего композитного магнитопровода скорее всего маленькая.
Интересно какая?

По всей видимости для Вас это неважно, а жаль.
№ 1330   Владимир Максимович   2014-23-10 20:05:17
На №1329
1. Оно, конечно, для меня это действительно неважно.
     Но были получены некоторые результаты. Я подал на катушку какое-то напряжение с генератора. Напряжение с выхода этого генератора практически не зависит от его выходной частоты. Вставлял в эту катушку керн магнитопровода и отслеживал на экране осциллографа повышение частоты.
     При какой-то частоте прирост напряжения был максимальным. Эту частоту я и принимал за собственную резонансную частоту сердечника. Получилось, примерно, 160кГц. Я допускаю, что это - слишком приблизительно, но мне требовался только порядок.
№ 1331   Rem   2014-24-10 17:29:31
Владимир Максимович, сердечник сам по себе не имеет собственной резонансной частоты, если не иметь ввиду магнитострикцию, в результате которой может быть резонанс на собственной частоте механических колебаний сердечника. Для композитного магнитопровода эффект магнитострикции меньше, и вряд ли имеет значение для Вашего случая (это можно проверить, регистрируя ультразвуковые колебания).
Электрический резонанс может быть на катушке с ёмкостью. В Вашем случае ёмкость в явном виде отсутствует и можно говорить только о ёмкости монтажа; измерительного прибора; выхода генератора; коаксиального кабеля и др.
Наблюдаемая частота в 160 кГц это что-то совершенно произвольное не характеризующее свойства сердечника и рассматриваемой схемы. Если изменить условия внешнего подключения, то и частота измениться.


Нет в величине 160 кГц физического смысла, полезного для понимания процессов, проходящих трансформаторе.

№ 1332   Владимир Максимович   2014-24-10 18:16:14
На №1331
1. "...магнитострикцию, в результате которой может быть резонанс на собственной частоте механических колебаний сердечника"
     Именно эту частоту я, как раз, и принимал за собственную резонансную частоту сердечника.
2. "Наблюдаемая частота в 160 кГц это что-то совершенно произвольное не характеризующее свойства сердечника и рассматриваемой схемы. Если изменить условия внешнего подключения, то и частота измениться."
     Думаю, что именно так оно и есть. Я в этих вопросах явно не специалист.
3. Rem, а чем, собственно, я для Вас могу быть полезен?
     У Вас много других, более важных, дел, а Вы тратите время на обсуждение моих дилетентских разработок..
№ 1333   Rem   2014-25-10 14:15:18
Не о том беспокоитесь. Желаю успехов.

Ваще сообщение:
 

 

Добавить комментарий

[B] [I] [u] [S] [2] [2]       [TAB] [∑] [∓] [≈] [≠] [≤] [≥] [π] [×] [√]       [RED] [GRE] [BLU]

[α] [β] [Γ] [γ] [Σ] [σ] [Δ] [δ] [Ω] [ω] [μ] [Λ] [λ]