Дроссель трансформатор принцип работы

Для стабилизации повышенных тяговых токов и увеличенных токов асимметрии используются дроссель-трансформаторы. Дросселем называется катушка индуктивности, которая способна убрать помехи, сглаживать пульсацию тока, развязывать части схемы друг от друга по высокой частоте, а также накапливать энергию в магнитном поле. Устройство носит название «реактора» (последний не нуждается в применении привода и других движущих сил, а работает по принципу динамики).

Таким образом, главным назначением дросселя является задержка тока определенного частотного диапазона или накапливание энергии за определенный промежуток времени в магнитном поле. Накопленная энергия применяется в различных областях промышленности и в бытовых условиях. Давайте узнаем об этом больше.

Устройство дроссель-трансформатора

Дроссель-трансформатор — прибор, обеспечивающий прохождение тягового тока в обход изолирующего стыка.
Устройство ДТ представляет собой Ш-образный сердечник с ярмом, изготовленные из электротехнической стали. Основная и дополнительная обмотки располагаются на среднем стержне сердечника. Вся конструкция помещёна в чугунный корпус, заполненный трансформаторным маслом и закрытый крышкой. На крышке имеются пробки, через которые осуществляется контроль уровня масла.

В устройстве ДТ для участков с электротягой постоянного тока между ярмом и сердечником предусмотрена гетинаксовая пластина, обеспечивающая немагнитный (воздушный) зазор в магнитной цепи ДТ.

Основная обмотка (ОО) рассчитана на прохождение тягового тока и имеет 3 вывода, 2 из которых (крайние) подключаются к рельсовым линиям. Средний вывод подключается к среднему же выводу ДТ смежной РЦ.

Дополнительные обмотки (ДО) ДТ обеспечивают подключение приборов релейного и питающего концов РЦ. А так как эти приборы соединены с рельсовой линией индуктивно, снижается воздействие на работу РЦ постоянной составляющей тягового тока. Как правило, число витков в дополнительных обмотках больше количества витков в основных обмотках.

устройство, принцип работы, назначение, методика расчета

Путевой дроссель-трансформатор – это агрегат, пропускающий ток тяги, обходя изолирующий стык. Устройство напоминает катушку индуктивности, отличающуюся конструкцией, принципом функционирования, техническими характеристиками, методикой расчёта, предназначением и областью применения. Дроссельный трансформатор подразделяется на виды в зависимости от частотности и функций.

Конструкция и принцип работы

Устройство ДТ выглядит, как сердечник формы Ш со стальным остовом. Расположение главной и второстепенной обмотки – средний стержень сердечника. Все составляющие механизма погружены в корпус из чугуна. Он в свою очередь наполнен маслом трансформатора и закрыт крышкой. Уровень масляной жидкости контролируется через пробки, находящиеся на крышке. Конструкция имеет защиту от:

проникновения внутрь ДП лицами, которым не положено вмешиваться в работу прибора;
размещения на выводах главной обмотки ненужных предметов;
возможности повреждения корпуса.

В данном приборе находится пластина из гетинакса, расположенная посередине сердечника и остова. С её помощью происходит обеспечение воздушного зазора в магнитной цепи ДТ. Главная обмотка необходима для пропускания тягового тока. Она обладает 3 выводами. К линиям рельс присоединяются 2 из них, расположенные по краям, а оставшийся по середине – к среднему выводу дроссельного трансформатора смежной РЦ.

За включение приборов релейного и питающего концов РЦ отвечают дополнительные обмотки. Из-за индуктивного соединения приборов с рельсовой линией на работу РЦ меньше влияет константная составная часть тягового тока.

Дроссель-трансформатор на постоянном токе функционирует, согласно принципу самоиндукции катушки. Это происходит следующим образом:

Часть тягового тока попадает на одну полуобмотку ДТ, перемещаясь по одной рельсе.
Остальной ток идёт на вторую полуобмотку ДТ.
Суммарный ток всех этих частей попадает через перемычку в среднюю точку ОО смежного ДТ. Поделившись надвое, он направляется по нитям рельс соседней РЦ.

Прибор может выдерживать диапазоны колебаний от низких до высоких. Первые могут быть от 20 Гц до 20 кГц. Средние значения составляют 20-100 кГц, а высокие – более 100 кГц. Конструкция дросселей высокой частотности совсем не похожа на конструкции ДТ низкой и средней частотности.

Назначение и область применения устройства

Дроссельный трансформатор используется в области электротехники. Он предназначен для установки на ЖД пути, оснащённые автоматической блокировкой переменного и электротягой постоянного тока. Подобное оборудование используют, чтобы стыковать системы электрической тяги. Также дроссели внедряют в трамваи, поезда метро и современные скоростные дрезины.

Их составляющие специально созданы для суровых условий окружающей среды, возникающих при эксплуатации на ЖД транспорте.

Если рассматривать устройство по назначению, то оно делится на следующие виды:

Дроссели, совершающие работу на вторичных импульсных источниках питания. В самом начале происходит накапливание катушкой энергии от первоначального источника. Это осуществляется в собственном магнитом поле. После этого энергия возвращается в нагрузку.
ДТ для запускания двигателей. Здесь устройство выступает в качестве ограничителя токов, отвечающих за пуск и тормоз. Дроссельная конструкция для приводов отличается мощностью не больше 30 кВт, схожа с 3-фазным трансформатором.
ДТ насыщения. Его используют в стабилизаторах напряжения и ферромагнитных преобразователях. Ещё такой ДТ применяется в магнитных усилителях. Там из-за подмагничивания происходит смена индуктивной резистентности сердечником.
ДТ для сглаживания. Подобным прибором убирают пульсации выпрямленного тока, если нет конденсаторов в ламповых усилителях.

Помимо прочего, аналогичные устройства распространены в сварке, в блокировочных, сигнализационных и совмещенных централизованных системах.

Основные технические характеристики

В характеристиках содержится информация о количестве витков, полном сопротивлении и показатель трансформации главной обмотки и второстепенных. Показатели дросселя-трансформатора ДТ 500:

количество витков главной обмотки – 7+7;
количество витков дополнительной обмотки – 1560, 322, 1238;
полное сопротивление – 0,2-0,22 Ом;
коэффициент трансформации – 40,23, 17.

Его масса составляет 132 кг, объём масла – 29 л. Может прослужить не больше 30 лет. Согласно правилам, температура сердечника не должна превысить 95 С. Она определяется по температуре верхних слоёв масла.

Разновидности дроссельных трансформаторов

Чаще всего встречаются следующие разновидности дроссельных трансформаторов:

Низкочастотный. По внешнему виду он напоминает незамысловатый трансформатор из железа. Единственный отличием от него является сборка с одной обмоткой. Катушка делает так, что при понижении тока в цепи его значение не меняется и остаётся на нужном уровне, а при повышении значение снижается.
Высокочастотный. Это электрическое устройство создано, чтобы передавать энергию высокой частоты между 2 цепями и больше электромагнитной индукцией. Оно распространено намного больше. Его катушка навивается на ферритовые и стальные сердечники либо на каркас из пластмассы.

Наличие сердечника в дросселе увеличивает его размеры. Без него он весит намного меньше.

Методика расчета

ДТ рассчитывается по методе нечёткой логики, нейронных сетей, резольвента Ла-Гранджа и другим. Разработаны специальные программы, производящие вычисление параметров устройства за считанные минуты. Основные этапы расчёта:

ввод требуемых данных для расчёта;
выдача программой значений кривой намагничивания и корректирование ошибок;
подсчитывание системой геометрических параметров модели сердечника.

Применив особую формулу, можно своими силами рассчитать воздушный зазор в устройстве. Она выглядит следующим образом L*I²/V. индуктивность обмотки дросселя – это L, а сила постоянного тока на обмотке – это I. Буква V обозначает объём сердечника из железа.

Примеры расчетов

Например, можно рассчитать LO² для сердечника Е42х21х20 (B66329-G1000-X127) с воздушным зазором 2 мм, сделанного из материала N27. Известные следующие параметры сердечника, с которыми придётся работать:

le = 97 мм;
Ае = 240 мм²;
B = 300 мТл;
Ig = 2 мм.

Для начала необходимо найти краевой коэффициент F по формуле. Она выглядит следующим образом:

F=1+ (Ig/ Ае^1/2) *loge *(2Bw/ Ig)

В итоге получается 1,42.

После этого нужно приступить к вычислению µe. Это эффективная проницаемость. Она находится по формуле:

µe= (µo*Ae)/ (le/µi + Ig/F)

Значение будет равно 68.

Теперь потребуется рассчитать AL – коэффициент индуктивного сопротивления. Формула вычисления:

AL= (µo* µe)/(Ie/Ae)

Полученный результат будет равен 208.

Зная все эти данные, можно приступить к расчёту LO². Для этого существует следующая формула:

LO²=(Bmax*Ae*Ie)/ (µo* µe)

Конечный ответ – 16,60.

otransformatore.ru

Дроссель-трансформатор: принцип работы

Дроссель-трансформаторы — согласующие трансформаторы, что обеспечивает независимость работы рельсовой цепи от величины сопротивления соединительных проводов. Это особенно ценно при длинных РЦ.

Принцип работы ДТ заключается в следующем: часть тягового тока Iт1, проходя по одному из рельсов, оказывается в одной полуобмотке ДТ. В это время другая часть тягового тока Iт2 течёт через вторую полуобмотку ДТ. Через перемычку суммарный ток Iт1+ Iт2 попадает в среднюю точку ОО смежного ДТ и, разделившись на 2 части, проходит по рельсовым нитям соседней РЦ.

Создаваемые токами, протекающими в полуобмотках, потоки направлены в разные стороны. По этой причине при Iт1= Iт2 разностный поток в сердечнике ДТ=0. В результате в ДО тяговый ток не наводит электродвижущую силу (ЭДС).

Сигнальный ток от источника питания рельсовой цепи попадает в обмотку реле так: ДО ДТ на питающем конце обтекается сигнальным переменным током. Это создаёт в сердечнике переменный магнитный поток, под воздействием которого в ОО индуктируется переменная ЭДС.

Это, в свою очередь, приводит к возникновению в рельсовой линии сигнального тока Iс, который, проходя через ОО релейного ДТ, индуктирует в его ДО ЭДС. Под действием этой силы происходит срабатывание путевого реле И (в приведённой схеме РЦ — импульсное реле переменного тока). При этом сам ДТ на питающем конце РЦ выполняет роль понижающего, а на релейном — повышающего (токи Iс и Iт должны быть разными по частоте).

Техника безопасности при проведении работ

При установке путевого дроссель-трансформатора следует придерживаться правил техники безопасности и охраны труда:

Работа выполняется бригадой, один из членов которой обязан следить за движением поездов. Перед проведением работ следует провести инструктаж по технике безопасности.
Замена дроссель-трансформатора на конце рельсовой цепи, от которой происходит питание, производится при снятом напряжении путем отсоединения проводов с обмотки трансформатора в релейном шкафу сигнальной установки или изъятия дужек на кроссовом штативе электрической централизации. После того как напряжение снято, при помощи измерительных приборов необходимо убедиться в том, что напряжение в ранее отключенных проводах отсутствует. В месте отключения от питания электротоком вывешивается запрещающий плакат «Не включать! Работают люди».
Все земляные работы производятся в рукавицах.
При проведении погрузочно-разгрузочных работ запрещается находиться в зоне манипуляций с грузом.

Важно! Прежде чем приступить к выполнению работ, следует обеспечить бесперебойную цепь протекания обратного тягового тока путем установки временных перемычек требуемого сечения в обход изоляционных стыков.

Если во время проведения работ приближается поезд, следует заблаговременно покинуть объект на безопасное расстояние и убрать инструмент.

В экстренных случаях необходимо оказать первую медицинскую помощь пострадавшему, вызвать бригаду скорой помощи и сообщить о случившемся главному по участку.

Подключение любых переносных измерителей к электроцепям, которые находятся под напряжением, допускается лишь при наличии на проводах приборов специальных наконечников с изоляцией.

Естественно, что бригада, не прошедшая курс специальной подготовки и инструктаж по ТБ, к работе не допускается.

Как работает дроссель.

В цепях переменного тока, для ограничения тока нагрузки, очень часто применяют дроссели — индуктивные сопротивления. Перед обычными резисторами здесь у дросселей имеется серьезные преимущества — значительная экономия электроэнергии и отсутствие сильного нагрева.

Каково устройство дросселя, на чем основан принцип его работы? Устроен дроссель очень просто — это катушка из электрического провода, намотанная на сердечнике из ферромагнитного материала. Приставка ферро, говорит о присутствии железа в его составе (феррум — латинское название железа), в том или ином количестве.

Без дросселя, схема будет работать как обычно — цепь замыкается, лампа загорается. Но если добавить дроссель, подключив его последовательно нагрузке(лампочке), картина несколько изменится. Присмотревшись, можно заметить, что во первых, лампа загорается не сразу, а с некоторой задержкой, во вторых — при размыкании цепи возникает хорошо заметная искра, прежде не наблюдавшаяся. Так происходит потому что, в момент включения ток в цепи возрастает не сразу — этому препятствует дроссель, некоторое время поглощая электроэнергию и запасая ее в виде электромагнитного поля. Эту способность и называют — индуктивностью.

Чем больше величина индуктивности, тем большее количество энергии может запасти дроссель. Еденица величины индуктивности — 1 Генри В момент разрыва цепи запасеная энергия освобождается, причем напряжение при этом может превысить Э.Д.С. используемого источника в десятки раз, а ток направлен в противоположную сторону. Отсюда заметное искрение в месте разрыва. Это явление называется — Э.Д.С. самоиндукции.

Если установить источник переменного тока вместо постоянного, использовав например, понижающий трансформатор, можно обнаружить что та же лампочка, подключенная через дроссель — не горит вовсе. Дроссель оказывает переменному току гораздо большое сопротивление, нежели постояному. Это происходит из за того, что ток в полупериоде, отстает от напряжения.

Графически это выглядит таким образом.

Получается, что действующее напряжение на нагрузке падает во много раз(и ток соответственно), но энергия при этом не теряется — возвращается за счет самоиндукции обратно в цепь. Сопротивление оказываемое индуктивностью переменному току называется — реактивным. Его значение зависит от величины индуктивности и частоты переменного тока. Величина индуктивности в свою очередь, находится в зависимости от количества витков катушки и свойства материала сердечника, называемого — магнитной проницаемостью, а так же его формы.

Что такое дроссель?

Деталь используется при составлении электроцепи для предотвращения нагрева и перегрузки. Катушка индуктивности задерживает влияние тока, при этом резкие перепады исключаются из-за закона самоиндукции. Так создается дополнительное напряжение.

Дроссель состоит всего из 4 элементов:

проволоки, которая закрепляется в изоляции;
сердечника, материал для него подбирают отталкиваясь от применения устройства;
заливочной массы, в которую входят вещества, не поддающиеся горению, так обеспечивается дополнительная изоляция;
корпуса, его делают из термоустойчивого материала.

Электронный дроссель похож на железный трансформатор, отличается он обмоткой. Сердечник состоит из стали, а пластины располагаются так, чтобы они не соприкасались друг с другом. Индуктивность достигает 1Гн, катушка ограничивает резкие скачки тока в цепи. Если уровень снижается, то деталь поддерживает его на минимальных показателях, а при сильном повышении дроссель в устройстве ограничивает скачок. Элемент также используется для сглаживания, отделения определенных участков схемы, накапливания энергии и устранения помех.

Разбираясь в том, что такое дроссель, стоит уточнить, что его в основном ставят для сбора энергии и задержки тока в выбранном диапазоне. Некоторые виды люминесцентных ламп неспособны работать без такой детали. Это относится к уличным фонарям и домашним светильникам. Дроссель в контакте с ними выступает ограничителем, который передает электроды на лампу.

Созданные по этому принципу механизмы формируют напряжение, оно нужно для получения разряда. После этого загорается лампа. Процесс протекает настолько быстро, что напряжение создается всего через несколько долей секунды, без детали невозможна стабильная работа и включение предмета.

Как работает трансформатор.

Рассмотрим работу дросселя собранного на замкнутом магнитопроводе и подключенного в виде нагрузки, к источнику переменного тока. Число витков и магнитная проницаемость сердечника подобраны таким образом, что его реактивное сопротивление велико, ток протекающий в цепи соответственно — нет.

Ток, переодически изменяя свое направление, будет возбуждать в обмотке катушки (назовем ее катушка номер 1) электромагнитное поле, направление которого будет также переодически меняться — перемагничивая сердечник. Если на этот же сердечник поместить дополнительную катушку(назовем ее — номер 2), то под действием переменного электромагнитного поля сердечника, в ней возникнет наведенная переменная Э.Д.С.

Если количество витков обеих катушек совпадает, то значение наведенной Э.Д.С. очень близко к значению напряжения источника питания, поданного на катушку номер 1. Если уменьшить количество витков катушки номер 2 вдвое, то значение наведенной Э.Д.С. уменьшится вдвое, если количество витков наоборот, увеличить — наведенная Э.Д.С. также, возрастет. Получается, что на каждый виток, приходится какая-то определенная часть напряжения.

Обмотку катушки на которую подается напряжение питания (номер 1) называют первичной, а обмотка, с которой трансформированое напряжение снимается — вторичной.

Отношение числа витков вторичной(Np) и первичной (Ns) обмоток равно отношению соответствующих им напряжений — Up(напряжение первичной обмотки) и Us(напряжение вторичной обмотки).

Таким образом, устройство состоящее из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в цепи переменного тока можно использовать для изменения питающего напряжения — трансформации. Соответственно, оно так и называется — трансформатор.

Если подключить к вторичной обмотке какую-либо нагрузку, в ней возникнет ток(Is). Это вызовет пропорциональное увеличение тока(Ip) и в первичной обмотке. Будет верным соотношение:

Трансформаторы могут применяться как для преобразовния питающего напряжения, так и для развязки и согласования усилительных каскадов. При работе с трансформаторами необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как: 1. Допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток. 2. Максимальную мощность трансформатора — мощность которая может длительное время передаваться через него, не вызывая перегрева обмоток. 3. Диапазон рабочих частот трансформатора.

Трансформаторы и дроссели.

Трансофматором называют электромагнитное устройство для преобразования основных параметров электрической энергии в цепях переменного тока. Дроссели бывают высокочастотные и низкочастотные . Дросселем называют устройство, которое служит для уменьшения пульсации, получающейся после выпрямления переменного тока и применяется в качестве фильтров и выпрямителей. ВЧ/дроссели — это устройства предназначенное для того, чтобы уменьшить ток высокой частоты, проходящий в какую либо цепь, сохранив возможность прохождения тока низкой частоты или постоянного тока. 6.1 Классификация трансформаторов.

Трансформаторы классифицируются по его мощности, силе тока, рабочей частоте,

напряжению, режиму работы, предназначению и расположению в схеме.

По напряжению трансформаторы делятся на низко и высоковольтные. Рабочее

напряжение, характеризует величину, на которую должна рассчитана изоляция какой

либо одной, нескольких или всех обмоток трансформатора. К высоковольтным

относятся трансформаторы у которых рабочее напряжение в любой обмотке не

превышает 1000 — 1500В.

Такие трансформаторы делят на 2 типа:

1) имеет высокое номинальное напряжение.(свыше 1500В) и надежную изоляцию между отдельными обмотками трансформатора или между каждой обмоткой и корпусом, а так же надежную слоевую изоляцию в высоковольтных обмотках.

2) Имеет невысокое рабочее напряжение в обмотках, но в силу схемных особенностей высокие напряжения существуют между обмотками или между какой то обмоткой или корпусом. В этом случае трансф. считается высоковольтным т.к требуется выполнение высоковольтной изоляции между обмоткой и корпусом. Однако в этом случае применяется низковольтная.

6.2 Область применения трансформаторов.

Силовые трансформаторы служат для получения напряжений питающих выпрямители моторы и других нагрузок (около 70% всех приборов)

Низкочастотные трансформаторы применяются в качестве согласующего элемента между источником сигнала и входом усилителя, между двумя усилителями или между усилителем и нагрузкой.

Особую группу составляют импульсные трансформаторы, которые используются для трансформации или формирования импульсов малой длительности. Они применяются в импульсной технике, гидролокации, в схемах ультразвуковых приборов и установок. В импульсном режиме их мощность достигает больших значений. Дроссели применяют в фильтрах питания (сглаживающие дроссели) в фильтрах выпрямителей, в высокочастотных фильтрах, в различных избирательных цепях, в различных стабилизаторах и регуляторах.

6.3 Элементы конструкций трансформаторов и дросселей. Несмотря на различия функций силовых трансформаторов и низкочастотных, основные физические процессы происходящие в них одни и те же. Поэтому трансформаторы разного схемного назначения имеют однотипную конструкцию : любой трансформатор состоит из сердечника изготовленного из магнитного материала, на котором размещена катушка с обмотками , а так же элементов, служащих для скрепления частей сердечника и закрепления трансформатора. 6.3.1 Магнитопроводы.

Для трансформаторов и дросселей применяют три шипа магнитопроводов: стержневой, броневой т кольцевой.

При использовании броневого магнитопровода все обмотки трансф. размещают на одной катушке, которую надевают на средний стержень магнитопровода.

При использовании стержневого на 2 его стержнях расположены 2 катушки.

В маломощных силовых и низкочастотных трансф. используется броневой сердечник, т.к применение одной катушки упрощает конструкцию и позволяет получить максимальный коофициент усиления , заполнена она медью.

Стержневую конструкцию используют для трансф. средней и большой мощности : наличие двух катушек увеличивает теплопередачи и улучшает тепловой режим обмоток.

Преимуществом стержневой системы конструкции является слабое внешнее магнитное поле, т.к поля от этих катушек направлены навстречу друг — другу. Наименьшее внешнее поле получается при использовании в трансф. кольцевых магнитопроводов. Но они используются редко т.к низка производительность при поломке магнитопровода.

По конструкции броневые и стержневые магнитопроводы подразделяются на собранные из пленочных пластин и пленочные.

Ленточный магнитопровод можно получить наливкой и обмоткой полосы трансформаторной системы. После разрезки получают С -образные сердечники.

Для получения мин. намагниченного зазора в магнитопроводе торцы сердечников после установки в катушку заливают пастой содержащий ферромагнитный материал. Если зазор необходим то в месте слепка двух сердечников устанавливают накладки из бумаги или картона необходимой толщины. Ленточная конструкция сердечников позволяет механизировать процесс изготовления.

При использовании некоммутируемых сталей применение ленточных сердечников позволяет сохранить размеры и массу трансформаторов. Это происходит потому, что в магнитных силовых линий проходит перпендикулярно по направлению потока. При этом можно иметь достаточно большие размеры. В ленточных сердечниках линии расположения поля находятся по всей длине магнитопровода.

К основным параметрам сердечника относятся : средняя длинна магнитной силовой линии 1с, активная площадь поперечного сечения магнитопровода Sc, площадь окна So, и вес магнитопровода Gc.

Площадь поперечного сечения

Sc
=kc
*
2ab
где kc — коофициент заполнения , учитывающий, что часть площади поперечного сечения магнитопровода занял оксид металла и другие намагниченные материалы.

Кс — зависит от толщины материала и лежит в пределах 0.85 <kc<

0.95

Трансформаторы.

ГОСТ 17596 — 72 — трансформаторы согласования, низкочастотные мощностью до 25

Вт.

Основные параметры:

Термины и определения.

Номинальная мощность — расчетная суммарная мощность вторичных обмоток при номинальных напряжениях и сопротивлениях нагрузки в режиме согласования.

Номинальное сопротивление нагрузки — сопротивление на которое рассчитан трансформатор.

Коофициент трансформации отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или напряжение на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке. В режиме холостого хода будет учтено падение напряжения на трансформаторе.

studfile.net

Параллельный колебательный контур.

Если соединить катушку индуктивности и конденсатор — получится очень интересный элемент радиотехники — колебательный контур. Если зарядить конденсатор или навести в катушке Э.Д.С., используя электромагнитное поле — в контуре начнут происходить следующие процессы: Конденсатор разряжаясь, возбуждает электромагнитное поле в катушке индуктивности. Когда заряд истощается, катушка индуктивности возвращает запасенную энергию обратно в конденсатор, но уже с противоположным знаком, за счет Э.Д.С. самоиндукции. Это будет повторяться снова и снова — в контуре возникнут электромагнитные колебания синусоидальной формы. Частота этих колебаний называется резонансной частотой контура, и зависит от величин емкости конденсатора(С), и индуктивности катушки (L).

Параллельный колебательный контур обладает очень большим сопротивлением на своей резонансной частоте. Это позволяет использовать его для частотной селекции(выделения) в входных цепях радиоаппаратуры и усилителях промежуточной частоты, а так же — в различных схемах задающих генераторов.

Калькулятор расчета индуктивности однослойной катушки.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Принцип работы

В основе принципа работы лежит принцип самоиндукции катушки. В конструкции прибора присутствует всего лишь одна обмотка, но ввиду принципа работы и области применения устройство часто называют дроссель-трансформатором.

Катушка прибора состоит из изолированных между собой пластин (чаще всего стальных или ферромагнитных). Изолирование производится во избежание образования токов Фуко, которые создают помехи. Сердечник обладает большой индуктивностью, но при этом является мощным сдерживающим барьером (например, при сильном росте или спаде напряжения в сети).

Устройство способно выдержать различные диапазоны колебаний:

низкие (от 20 Гц до 20 кГц);
средние (или ультразвуковые, от 20 до 100 кГц);
высокие (свыше 100 кГц).

Высокочастотные дроссели отличаются по конструкции от низко- и среднечастотных.

Принцип работы дросселя фильтра

Сглаживающим дросселем или дросселем фильтра называется компонент электронной схемы, предназначенный для уменьшения переменной составляющей напряжения или тока на входе или выходе схемы. Он, как правило, состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника) и одной обмотки. Обмотка дросселя включается последовательно с нагрузкой

Схема включения дросселя фильтра.

Данный тип дросселя чаще всего входит в состав сложных многозвенных фильтров. Его действие основано на том, что активное сопротивление обмотки rдр намного меньше сопротивления нагрузки RН, а индуктивное сопротивление Хдр на частоте пульсаций f – намного больше, чем сопротивление нагрузки

Таким образом, представляя напряжение на входе дросселя Uвх как сумму постоянной U0 и переменной составляющей U~, можно сделать вывод, что практически вся постоянная составляющая будет приложена к нагрузке, а переменная составляющая – к дросселю.

Качество любого фильтра оценивают с помощью коэффициента сглаживания, который для сглаживающего дросселя определяется по выражению

Из данного выражения, по необходимой величине коэффициента сглаживания q можно определить требуемое значение индуктивности дросселя L.

Разновидности

Приборы делятся на:

Низкочастотный дроссель-трансформатор внешне похож на примитивный железный трансформатор. Отличием является компоновка с одной обмоткой. Катушка оказывает значительное противодействие изменению тока в цепи – при его понижении прибор способен поддержать необходимый уровень, а при повышении – снижать.
Высокочастотные схемы являются более распространенными. Катушки таких приборов навиваются на сердечники (ферритовые, стальные) или на пластмассовый каркас. При работе с волнами среднего или длинного диапазона часто применяется секционная намотка.

Дроссель с сердечником обладает меньшими габаритами, нежели без него.

Основными параметрами прибора является индуктивность (единица измерения – Гн) и сопротивление (Ом). Важными характеристиками считаются напряжение, номинальный ток и добротность.

Разновидность дросселей

Люминесцентные лампы представлены на рынке большим ассортиментом. И у каждого вида ламп дневного света свой дроссель трансформатор. К примеру, лампа ДРЛ и ДНАТ не могут зажигаться от одного вида дросселя. Все дело в различных параметрах пуска и поддержания горения. Здесь и напряжение отличается, и сила тока.

А вот лампа МГЛ может работать и от дросселя лампы ДРЛ, и от ДНАТ. Но тут есть один момент. Яркость свечения данного источника света будет зависеть от подаваемого напряжения. Да и цветовая температура будет разной.

Внимание! Любой дроссель трансформатор по сроку эксплуатации «переживет» несколько ламп. Конечно, при оговорке, что эксплуатация светильника проводится правильно.

Разновидности дросселей
Но учитывать приходится тот факт, что лампа с годами «стареет». На вольфрамовые электроды люминесцентных ламп дневного света наносится специальная паста из щелочных металлов. Так вот эта паста постепенно испаряется, электроды оголяются, а, значит, повышается напряжение, что приводит к перегреву дросселя. Конечный результат может быть двух вариантов:

Произойдет обрыв обмотки катушки, что приведет к отключению подачи напряжения на электроды.
Произойдет замыкание катушки. А это подключение лампы напрямую к сети переменного тока. Лампа перегорит – это точно, а может и взорваться, что приведет к порче светильника в целом.

Поэтому совет – не стоит ждать, когда лампа сама перегорит. Есть специальный график замены, который определяет производитель, и которого необходимо строго придерживаться. Опытные электрики при проведении профилактических работ обязательно проверяют эти осветительные приборы на параметр напряжения. Если он подходит к пределу нормы, то лампу меняют еще до срока эксплуатации. Лучше заменить недорогую лампу, чем дорогой дроссель трансформатор.

Область применения и назначение дросселей постоянного тока

Устройства, например, дроссель-трансформатор ДТ-0.6-1000, предназначены для установки на железнодорожных путях, которые оборудованы автоблокировкой переменного и электрической тягой постоянного тока. Также приборы приведенного типа применяются для стыкования систем электрической тяги.

По назначению дроссель-трансформаторы бывают следующими:

Дроссели, которые работают на вторичных импульсных источниках питания. Вначале катушкой накапливается энергия от первоисточника в собственном магнитном поле, а затем возвращает ее в нагрузку.
Дроссели для пуска двигателей. В данном случае приборы выступают ограничителем пусковых и тормозных токов. Для приводов, мощность которых не превышает 30 кВт, конструкция дросселя имеет сходное устройство с трехфазным трансформатором.
Дроссель насыщения. Применяется в стабилизаторах напряжения и в некоторых преобразователях (например, феррорезонансных). Также прибор используется в магнитных усилителях, где сердечник изменяет индуктивное сопротивление цепи подмагничиванием.
Сглаживающие дроссели. Применяются для устранения пульсаций выпрямленного тока (например, при отсутствии конденсаторов в ламповых усилителях).

Также приборы широко применяются в сварочном деле, при установке освещения, в системах сигнализации, централизации, блокировки автоматики, механики и т. д.

Дроссель-трансформаторы ЖД: технические характеристики | СЦБ Сервис

Представленные в разделе дроссель-трансформаторы ДТ служат для установки на электрифицированные участки железных дорог, оснащённые электрической тягой на постоянном или переменном токе частотой 50 Гц и электрической блокировкой на сигнальном переменном токе с частотой 25 Гц и 75 Гц в рельсовой цепи (РЦ). Дополнительно дроссель-трансформатор выполняет функцию стыковки 2-х систем электрической тяги.

Рассчитан дроссель трансформатор жд на передачу номинального тока в электротяге сквозь каждую секцию основной обмотки. Пропускная способность среднего вывода ДТ рассчитана на двойную силу тока.

Дроссель ДГ марки ДГ-150 и дроссель-трансформатор ДТ-1-150 пропускают номинальный переменный ток в 150 А. Средний вывод — 300 А.

Дроссель ДГ типа ДГ-300 и трансформатор дроссель ДТ-1-300 пропускают, соответственно, ток силой в 300 А. Средний вывод — 600 А.

Габаритные размеры ДГ-150 и ДГ-300: 388×514×207 мм; ДТ-1-150 и ДТ-1-300: 535×335×325 мм. Оба типа ДТ имеют коэффициент трансформации исполнения, равный 3.

Сдвоенный дроссель трансформатор жд 2ДТ-1-150 представляет собой заключённые в один корпус два ДТ-1-150. Каждый из 2-х ДТ состоит из сердечника, 2-х секционной основной обмотки и дополнительной обмотки. Цифра “150” в марке дроссель-трансформатора сообщает, что пропускная способность данного ДТ равна 150 А, среднего вывода — 300 А (аналогично с обозначением пропускной способности дросселей и дроссель-трансформаторов других типов).

Соответственно сдвоенный дроссель трансформатор 2ДТ-1-300 состоит из двух ДТ-1-300, заключённых в одном корпусе. Пропускная способность — 300 А, среднего вывода — 600 А.

Габариты 2ДТ-1-150 и 2ДТ-1-300 следующие: 520×520×310 мм. Коэффициент трансформации — 3.

Дроссель-трансформаторы ДТ-0,2-500 или -1000 и ДТ-0,6-500 или -1000 передают длительный тяговый ток в 500 А или 1000 А через каждую секцию основной обмотки. Средние выводы рассчитаны, соответственно, на пропускание тока силой 1000 А или 2000 А.

Если трансформатор дроссель имеет в своей маркировке литеры “М” и “Г”, это свидетельствует о том, что данный ДТне требует заливки маслом и оснащён герметизированной обмоткой, залитой герметиком.

Габаритные размеры ДТ-1МГ-150 и ДТ-1МГ-300: 460×535×208 мм; 2ДТ-1МГ-150 и 2ДТ-1МГ-300: 530×515×208 мм. Основная обмотка состоит из 2-х полуобмоток, каждая из которых имеет по 8 витков. В сигнальной обмотке 48 витков.

Вернуться в «Статьи»

scbservice.ru

Основные элементы устройства. Технические характеристики

Основными элементами устройства являются:

сердечник;
ярмо;
чугунный корпус;
крышка;
муфта;
труба;
дополнительная обмотка;
уплотнитель.

В технических характеристиках указывают: число витков, полное сопротивление и коэффициент трансформации в основной и дополнительной обмотках. Например, в дроссель-трансформаторе ДТ 500 число витков основной обмотки – 7+7, дополнительной – 1560, 322, 1238. Полное сопротивление при этом оставляет 0,2–0,22 Ом, а коэффициент трансформации – 40, 23 и 17.

Отличие устройств по цветовой маркировке

Каждый прибор электронного дроссель-трансформатора маркируется в зависимости от своих параметров. Для упрощения расшифровки длинных и сложных аббревиатур была введена цветовая маркировка.

Последняя являет собой шифр из нескольких цветных колец, определяющих индуктивность устройства. Первые два показывают номинальную индуктивность, третье – множитель, а последнее – допуск. Такие различия позволяют даже мастеру-новичку с легкостью определить подходящий прибор.

Важно! Если на дросселе показано лишь 3 кольца, то его допуск равен 20 %.

Устройство

Дроссель-трансформатор имеет вид проводника, который наматывается по спирали. В зависимости от сферы использования его делают одно- или многожильным. Иногда в устройство добавляют диэлектрический каркас или оставляют деталь без него. В некоторых элементах дополнительно используется основание с круглым, квадратным или прямоугольным сечением.

Деталь состоит из множества витков, во время создания используется прогрессивная или универсальная намотка. При использовании первого вида они плавно меняются по всей длине, второго — расстояние между витками остается одинаковым.

Прогрессивная намотка используется в электрике, когда требуется сконструировать высокочастотное устройство. Для достижения результата приходится уменьшать паразитную емкость. Намотку выполняют в один или несколько слоев, из материалов подходит только медь, поскольку она выступает проводником.

Чтобы повысить индуктивность, используют ферромагнитный сердечник. В зависимости от места применения используют разные виды материала, поскольку некоторые из них подходят для подавления сильных помех, а другие берут при фильтрации звука. Когда требуется дросселирование механизмов на сверхвысоких частотах, то используют в основном латунь.

Во время производства производитель учитывает требуемую индуктивность, способности к выдерживанию тока и особенности индукции, поскольку иначе произойдет насыщение. Сначала определяется размер зазора, количество витков и сила тока, а потом высчитывается диаметр проволоки. В мелких машинах или электронных устройствах дроссель делают плоским, тогда проводник располагают в виде круга или зигзага.

Устройство дросселя и его назначение на примере железнодорожного пути

На некоторых участках железных дорог устанавливаются рельсовые цепи переменного тока. На данных (электрофицированных) участках контактный провод является прямым проводником тока электровозам, а обратным служат рельсовые нити и земля.

В случае, когда ток пропускается по обеим рельсовым нитям, то устраиваемая рельсовая цепь переменного тока называется двухниточной. В этом случае назначением дроссель-трансформатора является пропуск обратного тягового тока в обход изоляционных стыков по каждую сторону. Каждое устройство имеет две обмотки: основную и дополнительную.

Во время движения состава ток протекает по обеим половинам обмотки дроссель-трансформатора, далее токи сталкиваются в средней точке и вновь разветвляются в направлении тяговой подстанции. Правильная установка приборов обеспечивает отсутствие влияние тягового тока на аппаратуру.

Необслуживаемые дроссель-трансформаторы постоянного тока типа ДТЕ

02.10.2015
Дроссель-трансформатор типа ДТЕ — современный дроссель-трансформатор постоянного тока, не требующий дополнительного обслуживания. В отличие от своих предшественников он полностью герметизирован.

Корпус дроссель-трансформатора изготовлен из стеклопластика, изнутри залитого теплопроводным компаундом. Стеклопластик предотвращает возможность пробоя изоляции на корпус и не требует дополнительной покраски в чёрный цвет. Корпус дроссель-трансформатора ДТЕ имеет теплопроводный наполнитель. Всё это исключает необходимость контролировать в процессе эксплуатации уровень охлаждающего масла и его качество.

Кроме того, каждый дроссель-трансформатор ДТЕ оснащён антивандальным кожухом. Выводы основной обмотки защищены от попадания посторонних предметов.

Дроссель-трансформатор ДТЕ имеет 2 обмотки — основную и дополнительную. Через основную осуществляется пропуск тягового и сигнального токов. Через дополнительную — пропуск сигнального тока и подключение аппаратуры РЦ СЦБ.

Малообслуживаемые (необслуживаемые) дроссель-трансформаторы постоянного тока типа ДТЕ выпускаются в следующих исполнениях:

ДТЕ-0,2-500; n=17, 23, 40
ДТЕ-0,2-1000; n=17, 23, 40
ДТЕ-0,2-1500; n=17, 23, 40
ДТЕ-0,4-1500; n=3, 15, 38
ДТЕ-0,6-500; n=3, 15, 38
ДТЕ-0,6-1000; n=3, 15, 38
ДТЕ-0,6-1500; n=3, 15, 38

Применение дроссель-трансформаторов ДТЕ

ДТЕ имеют стандартное применение и эксплуатируются в системах СЦБ ЖАТ.

ДТЕ-0,2-500(1000) и ДТЕ-0,6-500(1000) используются в рельсовых цепях с частотой не менее 50 Гц. В РЦ тональной частоты — до 1000 Гц, включаются с применением дополнительной обмотки. При тональной частоте свыше 1000 Гц ДТЕ-0,2-500(1000) и ДТЕ-0,6-500(1000) следует подключать к РЦ без дополнительной обмотки.

Дроссель-трансформаторы ДТЕ-0,2-1500, ДТЕ-06,-1500 и ДТЕ-0,4-1500 эксплуатируются в рельсовых цепях с повышенными тяговыми токами и токами асимметрии на участках с частотой 50-1000 Гц.

В НКА-СтройСервис Вы можете купить дроссель-трансформаторы ДТЕ и ДТ нужного типа, а также заказать поставку к месту назначения и установку на место эксплуатации.

nkass.ru

Расчет дросселя

В методиках расчета дроссель-трансформатора применяются методы нечеткой логики, нейронных сетей, резольвента Ла-Гранджа и т. д. Современные программы позволяют вычислить необходимые параметры прибора всего за несколько минут. Весь процесс расчета состоит из таких этапов:

Вводятся необходимые данные (точки кривой намагничивания, материал сердечника и т. д.).
Далее программа выдает данные о кривой намагничивания, корректирует значения и ошибки.
Система подсчитывает геометрические параметры модели сердечника.

Воздушный зазор в приборе можно рассчитать самостоятельно, используя при этом формулу:

L – индуктивность обмотки дросселя, Гн;

I – сила постоянного тока, проходящего по обмотке, А;

V – объем железного сердечника.

Величина ∂, которая необходима для подсчета зазора стального сердечника, находится по специальной номограмме.

Например, при условиях, что L = 20 Гн, I = 60 мА, V = 40 см 3 , то

L•I 2 /V= 10•3600•10-6/40 = 9•10 -4 .

По номограмме определяется значение ∂ = 20•10-3= 0,2 мм.

Исходя из этого, зазор с каждой стороны должен составлять по 1 мм.

Обозначение дросселя на схеме

Такие детали всегда изображают по единому принципу, поэтому достаточно один раз в нем разобраться, чтобы потом регулярно читать такие схемы. При этом число полуокружностей выбирают почти любым, чаще оно составляет 3 или 4 единицы для удобного сопряжения с остальными элементами. Выводы обмотки направляют в одну или разные стороны, здесь все зависит от конфигурации схемы. Если нужно изобразить отвод, то рисуют рядом друг с другом сочленения полуокружностей, точку между ними не ставят.

Также есть цветная маркировка деталей, которая соответствует показателям индуктивности. Первые несколько меток указывают на показатели индуктивности в мкГн. Третья — множитель, а последняя — имеющийся допуск. Дроссели маркируют, используя 3 или 4 полоски, иногда их меняют на точки. Если на детали есть три метки, то допуск по умолчанию составляет 20%.

Дроссели используются не только в разных видах лампочек, но и во время сбора импульсных блоков питания, в которых выступают фильтром. В электрических цепях его чаще называют реактором, но принцип устройства остается прежним. Деталь также ставят в сварочные аппараты и применяют в промышленных целях.

Как изготовить дроссель самостоятельно

Для того чтобы самостоятельно сделать из дросселя трансформатор, необходимо подсчитать количество витков на вольт для имеющегося сердечника. Затем дроссель аккуратно разбирается и производится процесс обмотки будущего трансформатора. При сборке следует учитывать, что зазор, который присутствовал в дросселе до разборки, следует устранить.

Также можно изготовить трансформатор из дросселей. Количество используемого материала напрямую зависит от предназначения изобретения.

Физические процессы в сердечнике дросселя

Как уже говорилось, сглаживающий дроссель представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником, который значительно увеличивает магнитное поля, поэтому все характеристики дросселя определяются свойствами сердечника. В тоже время свойства сердечника зависят от тока IL, протекающего через дроссель. Данный ток можно представить в виде суммы постоянной составляющую I0 и переменной составляющей I~.

Ток, протекающий через дроссель фильтра.

В связи с этим можно выделить два параметра пульсирующего тока: амплитудное значение тока Imax и действующее значение тока I, которые определяются следующими выражениями

где I0 и I~ – соответственно амплитуда постоянной и переменной составляющей импульсного тока, протекающего через сглаживающий дроссель,

kф – коэффициент формы тока переменной составляющей.

Рассмотрим влияние пульсирующего тока на параметры сердечника. На рисунке ниже приведены кривые намагничивания сердечника для двух режимов: при отсутствии подмагничивания (I0 = 0) и с подмагничиванием постоянным током (I0 > 0).

Работа дросселя при подмагничивании.

На рисунке изображены кривые изменения индукции магнитного поля в сердечнике при его намагничивании синусоидальным током при двух режимах работы: без подмагничивания (кривая 1) и с подмагничиванием постоянным током I0 (кривая 2). Как известно, при периодическом намагничивании сердечника магнитная индукция В изменяется не по основной кривой намагничивания, а по замкнутым кривым, называемым петлями перемагничивания (выделены красным цветом). В первом случае, когда отсутствует подмагничивание, петля симметрична относительно основной кривой намагничивания (петля 1). В случае наличия тока подмагничивания I0, перемагничивание сердечника идёт по так называемым частным петлям перемагничивания (петля 2). Частные петли перемагничивания характеризуются увеличенной площадью, что означает увеличение потерь в сердечнике (площадь ограниченная петлёй равна мощности потерь в сердечнике).

Кроме увеличения потерь при насыщении сердечника, происходит уменьшение магнитной проницаемости материала сердечника. Так как индуктивность дросселя L имеет прямую зависимость от магнитной проницаемости, то следовательно происходит снижение индуктивности.

Эквивалентная проницаемость вещества μе определяется из отношения между создаваемой магнитным полем индукцией В и напряженностью Н данного магнитного поля

где ω – количество витков провода в обмотке,

I – ток через дроссель.

Индуктивность дросселя может быть определена по следующему выражению

где ω – количество витков провода в обмотке,

μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м,

μе – эквивалентная (относительная) магнитная проницаемость сердечника,

Sе – эквивалентная площадь поперечного сечения сердечника,

lе – эквивалентная длина магнитной линии сердечника.

lM – длина магнитной линии в сердечнике.

Технологический процесс замены дроссель-трансфоматора

Переустановка и снятие дроссель-трансформатора производится в следующем порядке:

После получения разрешения на поведение работ снимается электропитание.
Далее демонтируется защитный кожух.
После проведения вышеописанных операций следует освободить от грунта изолирующую трубу ввода кабеля и очистить запас кабеля.
Далее откручиваются гайки болтов крепления и снимается крышка кабельной стойки.
Затем отсоединяются кабельные жилы и вытягивается кабель из стойки изоляционной трубы.

Установка электротяговых соединителей в обход производится в следующем порядке:

Демонтируется по одному соединению штепсель-перемычки дросселя и рельс по обеим сторонам изолирующих стыков, для чего на каждом из них следует открутить и снять контргайку, гайку открутить до конца резьбы, выбить штепсель из рельса, отсоединить перемычку от рельса.
В освободившиеся отверстия установить штепсели соединителей. Накрутить на них гайки и закрепить их до упора.

Установка и монтаж дроссель-трансформатора производится в порядке, обратном демонтажным работам.

Важно! Перед установкой следует внимательно ознакомиться с инструкцией и порядком проведения работ. Необходимо учитывать место установки дросселя (на питающем конце либо на секциях) в зависимости от его разновидности и назначения.