في ملف التيار المتردد ودوائر الاختناق. خنق كهربائي. مبدأ التشغيل والغرض والتطبيق
الغرض وتصميم الإختناقات
ما هو خنق؟
الاختناق الكهربائي - جهاز عبارة عن ملف محاث ومصمم للحد من المكون المتغير التيار الكهربائي. بمعنى آخر، إذا كان التيار في دائرة كهربائية يحتوي على مكونات مباشرة ومتغيرة، فإن المحرِّض، المتصل على التوالي بهذه الدائرة الكهربائية، بسبب محاثته ومقاومته العالية تكييف، يقلل منه بشكل كبير، وله تأثير ضئيل على مكون التيار المباشر، بسبب انخفاض مقاومة التيار المباشر.
أرز. 1
الإختناقات تسمح لك بالتخزين الطاقة الكهربائيةفي المجال المغناطيسي. تطبيقاتها النموذجية هي المرشحات المضادة للتعرجات والدوائر الانتقائية المختلفة. يتم تحديد خصائصها الكهربائية من خلال التصميم وخصائص مادة الدائرة المغناطيسية وتكوينها وعدد دورات الملف.
عند اختيار دواسة الوقود، والنظر في الخصائص التالية:
- قيمة الحث المطلوبة (H، mH، μH، nH)؛
- الحد الأقصى لتيار الملف
- التسامح (مقدار الانحراف عن القيمة الأصلية) للمحاثة؛
- معامل درجة الحرارةالحث (TCI) ؛
- المقاومة النشطة لسلك لفائف الخانق.
- عامل جودة المحث، والذي يتم تحديده عند تردد التشغيل كنسبة من المقاومة الحثية والنشطة؛
- نطاق التردد للملف.
اعتمادًا على نطاق التردد، يتم التمييز تقنيًا بين الإختناقات عالية التردد ومنخفضة التردد
الإختناقات عالية الترددوتنقسم إلى نوعين:
- مع قيمة الحث المستمر.
- مع قيمة محاثة متغيرة، بسبب قلب مغناطيسي قابل للتعديل.
يستخدم النوع الأول، كقاعدة عامة، في دوائر الإدخال لأجهزة الهاتف، وفي مرشحات التنعيم، وفي دوائر إمداد الطاقة لمعدات التردد اللاسلكي. النوع الثاني من الملفات يستخدم في دوائر الرنين - HF، ومسارات أجهزة الاستقبال والإرسال.
في مكبرات الصوت الأنبوبية، نادرًا ما يتم استخدام الاختناقات عالية التردد. كقاعدة عامة، يمكن تحديد استخدامها مسبقًا من خلال تصميم الدوائر لمراحل الإخراج، المبنية على خماسيات عالية الطاقة وعالية التردد، وعرضة للإثارة الذاتية عند ترددات الراديو.
من الناحية الهيكلية، يتم تصنيع الإختناقات عالية التردد على شكل ملفات أحادية الطبقة أو متعددة الطبقات. تظهر تصميمات الإختناقات عالية التردد في الشكل. 2. للإختناقات الطويلة ( أ، ب) ومتوسط ( ب، ج) موجات، يتم استخدام لف متعدد الطبقات مقطعة. يختنق باختصار ( ز) موجات و للمتر ( د) عادةً ما تحتوي الموجات على طبقة واحدة متعرجة - مستمرة أو ذات خطوة قسرية. غالبًا ما تستخدم قضبان المقاومة الخزفية VS-0.5 وVS-1.0 كإطار.
أرز. 2
يمكنك عمل خنق عالي التردد بنفسك عن طريق لف العدد المطلوب من اللفات للحصول على الحث المطلوب على قلب من السيراميك أو البلاستيك الفلوري. يمكنك حساب العدد المطلوب من المنعطفات باستخدام الصيغ الواردة في القسم
من الأفضل استخدام ملفات RF المنتجة تجاريًا. لديهم مشرق واضح ترميز الألوانوتتميز بعامل الجودة العالية.
أرز. 2
مصمم لقمع مكون التردد المنخفض للتيار المتردد لشبكة الإمداد وتوافقياته. ويبين الشكل 3 خنق منخفض التردد مع محاثة قدرها 3 ساعات عند تيار متحيز قدره 120 مللي أمبير.
أرز. 3خنق صناعي منخفض التردد
تعتبر الاختناقات أفضل، ومن الأسهل استخدام تلك الموجودة في المصنع، ويفضل أن يكون ذلك من أجهزة التلفاز الأنبوبية القديمة Temp-6، أو Temp-6M، أو Temp-7، أو Rubin-102، أو Avangard، أو Belarus، أو أجهزة التلفاز القديمة الأخرى ذات الخصائص المشابهة. ولكن إذا كانت المهمة هي صنع مضخم صوت أنبوبي عالي الجودة والموثوقية بيديك، فسيتعين عليك حساب المحث بالطريقة الموضحة أدناه وصنعه بنفسك. قد يكون النهج الجديد بشكل أساسي في دوائر الأنابيب الحديثة هو الحاجة إلى الضبط الإلزامي لاختناقات مرشح الطاقة حتى الرنين عند تردد 100 هرتز. يعد ذلك ضروريًا لزيادة كفاءة تصفية الجهد المصحح.
حساب خنق التردد المنخفض لمصدر طاقة الأنود
يعد المحث عنصرًا مهمًا في مصدر الطاقة لمضخم الأنبوب. مع المكثفات كهربائيا، إنه جزء من مرشح التردد المنخفض على شكل حرف U ويصبح عنصرًا لا غنى عنه في دائرة إمداد الأنود لمكبر الصوت من الفئة Hi-End. اعتمادًا على خصائص طاقة مكبر الصوت ومؤشرات الجودة الخاصة به، يمكن أن تختلف أبعاد المحث بشكل كبير وتصل إلى نصف حجم محول الطاقة.
بعض الخيارات، وجدت في صيغ الحساب:
ف- التردد، هرتز؛
سج- مساحة المقطع العرضي للقلب، مربع. سم؛
لمع- معامل ملء اللب بالفولاذ؛
سنعم- مساحة المقطع العرضي للنافذة، مربع. سم؛
لنعم- عامل ملء النافذة بالنحاس؛
فيت- الحد الأقصى للتحريض في القلب، T؛
ج- كثافة التيار في الأسلاك A/sq. مم.
أنا- التيار المباشر في سلك لف المحث A.
المعلمة الرئيسية للمغوي هي ثابت وقته، ونسبة الحث إلى مقاومة اللف L/R. كلما زادت هذه القيمة المطلوبة، يجب أن تكون أبعاد النواة المغناطيسية أكبر بحيث يتناسب السلك بالقطر والطول المطلوبين مع النافذة الأساسية.
يتم حسابه باستخدام الصيغة المعروفة بالفعل:
مع درجة ثابتة من المغنطة الدائمة، يكون الحث الأقصى عند طول معين من الفجوة غير المغناطيسية lz . تعتمد النفاذية المغناطيسية المكافئة للنواة على حجم هذه الفجوة:
في ظل وجود مغنطة دائمة lz لم يعد متغيرا مستقلا. الكمية الأساسية في حساب الاختناقات والمحولات هي درجة المغنطة أو عدد دورات الأمبير الخطية ( aw0 ).
صيغة اتصال التوتر المجال المغنطيسيذات قيمة هندسية aw0 , ويرد أدناه:
تعتمد خوارزمية الحساب المقترحة على رسم بياني تجريبي لاعتماد النفاذية المغناطيسية عليها aw0 الشكل 4.
أرز. 4رسم بياني تجريبي لاعتماد النفاذية المغناطيسية الأولية عليها aw0
تتوافق هذه الرسوم البيانية مع درجات الصلب الشامل. يتمتع الفولاذ عالي الجودة بنفاذية مغناطيسية أكبر بعدة مرات، لكن في معظم الحالات لا يمكنك الاعتماد على ذلك. يوضح الرسم البياني اعتماد النفاذية المغناطيسية الأولية (أي في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي متناوب) على شدة المجال المغناطيسي، معبرًا عنها بالأمبير لكل سنتيمتر. في نظام SI، يتم قياس الجهد بالأمبير لكل متر. يجب أن نتذكر أن النقاط الموجودة على الرسم البياني تتوافق مع فجوات مختلفة. وتتطلب التوترات الأعلى فجوات أكبر. في بداية حساب القيمة aw0 وبناء على ذلك، μ ض ليست معروفة. يمكن الحصول على عدد اللفات في اللفات بطريقة التقريبات المتعاقبة باستخدام الصيغة:
للقيام بذلك، يتم استبدال معلمات المحول والحث المطلوب وقيمة الاختبار في الصيغة μ عينات,بناءً على عدد اللفات التي تم الحصول عليها، يتم حساب درجة المغنطة aw0 . في الموعد المحدد μ (aw0 ) تقع μ ض بدلاً من الرسوم البيانية للحسابات الآلية، يمكنك استخدام المعادلات التقريبية:
للصلب المدلفن على الساخن
للصلب المدلفن على البارد
محاكمة μ عيناتيتم ضبط عدد اللفات وحسابه مرة أخرى. يتم تكرار هذا الإجراء عدة مرات حتى يصبح التغيير في عدد الدورات من التجسيد إلى التجسيد ضئيلًا (عدة بالمائة). في معظم الحالات، تمريرتان أو ثلاث تمريرات كافية. إذا كانت القيمة الجديدة أكبر من القديمة μ عينات، الذي - التي μ عيناتيجب زيادتها حتى تصبح أكبر قليلاً μ ض والعكس صحيح. في نهاية الحساب، تحتاج إلى التأكد من أن الناتج ل, نتلبية متطلبات الجدوى البناءة. ولهذا الغرض يتم حسابه القسم الأقصىالأسلاك سوالتي يمكن وضعها في النافذة
يتم حساب الكثافة الحالية في الموصل النحاسي لملف الحث بواسطة الصيغة:
إذا كانت الكثافة الحالية جلا يتجاوز المعدل المعتاد 1.5-2 أمبير/متر مربع. مم، ثم يمكن اعتبار الحساب مكتملًا، نظرًا لأن مقاومة القشرة لا تتطلب امتثالًا دقيقًا للمقاومة المحددة. يجب ألا يتجاوز عدد اللفات 3500-4000. إذا لزم الأمر، حدد حجمًا قياسيًا مختلفًا للنواة المغناطيسية وكرر الحساب. عند تجميع مغو الجرح، من الضروري وضع حشية غير مغناطيسية بالسمك المطلوب في الفجوة. يعد الالتزام الدقيق واختيار حجم الفجوة ضروريًا فقط لمحولات الإخراج. بالنسبة للاختناقات، فإن دقة الصيغة التجريبية الواردة أدناه كافية تمامًا. يتم حساب حجم الفجوة بالملليمتر:
لا يحتوي لف ملفات الاختناق على ميزات خاصة. في معظم الحالات (في حالة اختناقات مصدر الطاقة) ليست هناك حاجة حتى لعزل الطبقات البينية. اللف عادة ما يكون تحت إمكانات عاليةلذلك يجب أن تكون معزولة بشكل جيد عن القلب. عادةً ما يكون تشريب الاختناقات ضروريًا لتجنب الطنين. تظهر نتائج حساب المحث على نواة شائعة جدًا ورخيصة الثمن من محول الإخراج لتلفزيون أنبوبي W 16x25 بحجم نافذة 16 × 40 مم في الجدول رقم 1:
الجدول رقم 1
| الشوري | 4 كيلو بايت. سم |
| سوك | 3.84 كيلو بايت. سم |
| قانون العمل | 10.6 سم |
| L0 | 12.84 سم |
| كوك | 0,34 |
| أنا0 | 120 مللي أمبير |
| فصيل عبد الواحد | 29,4 |
| ميكروز | 171,8 |
| ن | 2600 فيت |
| ل | 5.51 جيجا |
| د | 0.25 ملم |
| ر | 116.30 م |
| ص | 1.67 واط |
| lz | 0.25 ملم |
أحد العناصر الضرورية لمحول DC-DC هو خنق.
الغرض من هذا القسم، دون تجاوز نطاق دورة الفيزياء المدرسية، هو توفير طريقة لحساب الاختناق الأكثر شيوعًا - وهو الاختناق الذي يعمل بالمغنطة. في البداية، نفترض أن تيارًا مباشرًا مع تموج طفيف يتدفق في ملف الحث.
عادةً ما يحتل ملف الحث النافذة الأساسية بالكامل. لذلك، بمعرفة حجم التيار I وكثافة التيار J (A/mm2) في الملف، وكذلك مساحة النافذة الأساسية S o (cm2) وعامل الملء K o ، يمكننا تحديد الحد الأقصى لعدد المنعطفات، والتي يمكن وضعها في النافذة الأساسية:
ربط التدفقيمكن تحديد ملفات الحث إذا كانت اللفات معروفة، والحد الأقصى للحث V m (T)، والمقطع العرضي للنواة S c (cm2) وعامل التعبئة K m:
بالتعويض (18.10) في (18.11) نحصل على:
ومن المعروف أن
من (18.12) و (18.13) نجد محاثة الاختناق:
من السهل الحصول على الأبعاد الكلية للقلب من صيغة الحث، مما سيسمح لك بالحصول على المطلوب محاثة الاختناق:
لتحديد قيم B، J، K c، K o، يمكنك استخدام التوصيات الواردة في الجدول. 18.5. في هذه الحالة، يمكن أن تعادل القدرة الإجمالية P gab 1.25 S c S c .
بالنسبة لأسلاك الألمنيوم، يجب تقليل كثافة التيار بمقدار 1.6 مرة.
انتباه!لتجنب التشبع، يجب أن يحتوي قلب المحث على فجوة غير مغناطيسية.
نحن نعتقد أنه بالمقارنة مع الفجوة غير المغناطيسية، فإن قلب المحرِّض هو موصل مغناطيسي مثالي ويتم تطبيق جميع لفات الأمبير للملف على الفجوة غير المغناطيسية. نظرًا للفجوة غير المغناطيسية الطويلة، فإن الحث في القلب يتراوح من صفر تقريبًا إلى V م.
طول الفجوة غير المغناطيسيةمع دورات الأمبير المعروفة يمكن تحديدها بالصيغة:
من (18.10) و(18.13) و(18.17) نشتق صيغة لإيجاد محاثة الاختناق:
غالبًا ما نرى ملفات اختناق ذات قلب فولاذي تستخدم في إمدادات العاكس بتردد أعلى مما قد يبدو مقبولاً بالنسبة لها. هناك تفسير معقول لهذا.
خسائر قلب الصلب المحولاتيتم تحديدها بواسطة الصيغة:
حيث P ج - الخسائر في القلب؛ Pud - خسائر محددة لمادة معينة عند قيم معينة للحد الأقصى للحث B y والتردد f y للحث المغناطيسي الجيبي ؛ G ج - الكتلة الأساسية؛ B m هو الحد الأقصى للحث في القلب؛ α و β هي مؤشرات التردد.
في المحول، يصل تأرجح الحث إلى ضعف قيمة الحث القصوى B m (يختلف الحث من -B m إلى +B m). وفي الاختناق، حتى في وضع التيار المتقطع، لا يتجاوز التأرجح قيمة V m (يتراوح الحث من 0 إلى V m). وهذا يعني أنه بالنسبة للخانق، يمكن إعادة كتابة الصيغة على النحو التالي:
Δ ب - تأرجح الحث في قلب المحث.
يترتب على الصيغة أن الخسائر الأساسية تزداد مع زيادة التأرجح التعريفي Δ B ومع زيادة تردد التشغيل f. ومع ذلك، إذا قمنا، عن طريق زيادة التردد، بتقليل تأرجح الحث، فلن تزيد الخسائر.
ومن هنا نستطيع أن نحدد الحد الأقصى للتأرجح التعريفيلتردد التشغيل العالي:
دعونا نفكر أمثلة عمليةحساب خنق.
مثال لحساب دواسة الوقود رقم 1
لنفترض أننا نبني مصدر لحام قابل للتعديل. يتم تشغيل المصدر من شبكة أحادية الطور 220 فولت، 50 هرتز. يتم ضبط تيار اللحام من I min = 50 A إلى I max = 150 A باستخدام مقوم الثايرستور المتحكم فيه.
تردد التحميل PN = 40%. لضمان عدم خروج قوس اللحام أثناء توقف الجهد، عند الحد الأدنى من التيار وزاوية التحكم القصوى، من الضروري ألا يقل التيار عن Ist = 10 A.
من هنا يمكنك تحديد الحد الأدنى لمحاثة المحث:
سنقوم بلف الخانق على قلب على شكل حرف W مصنوع من الفولاذ 3411 (E310).
دعونا أولا نختار:
- ب = 1.42 طن؛
- J = 5 A/mm2 (مع مراعاة PN المحدد)؛
- ك س - 0.35؛
- ك ج = 0.95.
دعونا نجد الحجم الكلي للنواة:
بالنسبة للاختناق، يمكنك استخدام اثنين من النوى ShL40x80 (S c = 32 سم 2، S o = 40 سم 2).
دعونا نحدد عدد دورات اللف:
يتم اللف باستخدام المقطع العرضي للسلك:
دعونا نحدد الحث الناتج:
مثال لحساب دواسة الوقود رقم 2
كما هو مذكور في المثال الأول، فإن المحث ضروري بشكل أساسي للحفاظ على التيار أثناء التوقف المؤقت الناتج عن تشغيل المقوم (المتحكم فيه أو غير المتحكم فيه). ليست هناك حاجة إلى توقف مؤقت في دواسة الوقود.
وبالتالي، من الممكن تقليل أبعاد المحرِّض بشكل كبير عن طريق جعله غير خطي وقابل للتشبع. أي أنه عندما يكون التيار في المحرِّض أقل من تيار التشبع 1nap، يكون للمحرِّض محاثة كبيرة تكفي للحفاظ على التيار في فترات توقف مؤقت، وعندما يصبح التيار أكبر من I، يتم إيقاف تشغيل المحرِّض، لأن قلبه يدخل التشبع.
دعونا نحسب خنقًا غير خطي قابل للتشبع بملفين لمصدر لحام باستخدام منظم الثايرستور. يجب أن يكون للملف الأولي الرئيسي للمحرِّض قبل التشبع محاثة قدرها 0.3 mH، ويجب أن يكون للملف الثانوي الإضافي محاثة قدرها 7.5 mH.
الحد الأقصى الحالي اللف الابتدائيهو I 1 = 180 A، والثانوي هو I 2 = 13 A. يجب أن يتحول قلب المحث إلى التشبع إذا تجاوز تيار الملف الأولي I us = 132 A.
نفترض مبدئيًا أن الملف الأولي للمحرِّض سيتم لفه بالألومنيوم، والملف الثانوي بالنحاس. في السابق، قررنا أنه عند PV = 20% للنحاس، تكون كثافة التيار J Cu = 8 A/mm2 مقبولة.
بما أن الألومنيوم يتمتع بمقاومة أعلى مقارنة بالنحاس، فإن كثافة التيار يجب أن تكون أقل بـ 1.6 مرة، أي J Al = 5 A/mm2.
بما أن محاثات ملفات الحث معروفة، فيمكن إيجاد نسبة تحويل المحث باستخدام الصيغة:
الصيغ المشتقة سابقًا صالحة لمحرِّض ذو ملف واحد مع الحد الأدنى من تموج التيار في اللفات. لمراعاة الفرق بين التيار الفعال وتيار التشبع، من الضروري ضرب قيمة كثافة التيار J بمعامل التشبع:
لتخصيص مساحة في النافذة الأساسية لللف الإضافي، تحتاج إلى ضرب حجم النواة بالمعامل:
كنواة للخنق، سوف نختار نواة شريطية على شكل حرف W مصنوعة من الفولاذ 3411 (E310). وباستخدام الصيغة المعدلة (18.15) نجد:
بالنسبة للاختناق، يمكنك استخدام نواة ShL32x50 واحدة (S c = 16 cm2، S o = 26 cm2، S c S o = 416 cm4).
دعونا نحدد عدد دورات الملف الأولي باستخدام الصيغة المعدلة (18.10):
دعونا نحدد عدد دورات اللف الثانوي:
يتم لف اللف الأساسي بسلك من المقطع العرضي التالي:
يتم لف اللف الثانوي بسلك من المقطع العرضي التالي:
دعونا نحدد طول الفجوة غير المغناطيسية:
دعونا نحدد الحث الناتج للملف الأولي للمحث:
تبين أن الحث أكثر من اللازم. للحصول على الحث المطلوب، نقوم بتقليل عدد اللفات الأولية إلى Wt = 18. وبناءً على ذلك، W2 = 90 دورة و5 = 2 مم.
مثال لحساب دواسة الوقود رقم 3
دعونا نحسب مغو L2 ERST. الحد الأقصى لتيار المحث هو 315 أمبير، والحد الأدنى هو -10 أمبير.
يتوافق تردد تموج التيار في المحث مع تردد PWM ويساوي F PWM = 25000 هرتز.
دعونا نحدد معلمات المحث اللازمة لضمان استمرارية تيار اللحام. في الشكل. يوضح الشكل 18.25 الشكل الحالي في المحث L2، المطابق لحدود الاستمرارية.
أرز. 18.25. الشكل الحالي المطابق لحدود الاستمرارية
أثناء الحالة المفتوحة لمفتاح EST، يزداد التيار في المحرِّض من الصفر إلى قيمة السعة. ثم، خلال فترة التوقف، ينخفض التيار إلى الصفر. يوجد خطر تجاوز حدود الاستمرارية عند الحد الأدنى لتيار اللحام Iw min = 10 A والحد الأقصى لجهد الإدخال EST. دعونا نحدد جهد القوس للحد الأدنى من تيار اللحام:
دعونا نحدد العلاقة بين السعة ومتوسط قيمة التيار الثلاثي. متوسط قيمة الدالة هو تكامل هذه الدالة، أو ببساطة المنطقة التي تحدها هذه الدالة وخط مستوى الصفر.
يتم تعريف مساحة المثلث على أنها حاصل ضرب ارتفاع المثلث ونصف طول القاعدة:
ومن هنا نجد العلاقة بين قيمة متوسط وسعة التيار:
إذا كان المفتاح مفتوحا، فسيتم تطبيق الجهد على دواسة الوقود:
يزداد التيار في المحث من 0 إلى Ia.
أثناء التوقف المؤقت، يتم تطبيق جهد -U d min على المحث، وينخفض التيار فيه إلى 0.
منذ التغيير في التيار ( 
) في كلتا الحالتين سيكون له نفس القيمة، ولكن بعلامة مختلفة
لنفترض أننا نعتزم استخدام الفولاذ الكهربائي بسماكة 0.08 مم، كمادة لقلب المحرِّض، والذي عند تردد f y = 1000 هرتز، مع الحث B y = 1 T والجهد المستطيل، له خسائر P y = 22 واط/كجم.
أصبحت مؤشرات التردد α = 1.4 و β = 1.8. لنجد تأرجح الحث المسموح به عند تردد 25000 هرتز، والذي سيوفر نفس مستوى الخسارة عند تردد 1000 هرتز:
دعونا أولا تحديد أن الحث في جوهر ل العاصمةيمكن أن تصل إلى قيمة B = 1.42 T، والكثافة الحالية J = 3.5 A/mm2، K o = 0.35 وK c = 0.10. دعونا نجد الحجم الكلي للنواة.
.المحاضرة الثانية الإختناقات والمحولات
في مصادر الطاقة، وعناصر الأتمتة، ومكبرات الصوت المختلفة وأجهزة RT وET الأخرى، تنتشر الدوائر المغناطيسية للتدفقات المغناطيسية المتناوبة ومنتجات اللف: الاختناقات والمحولات، كمحولات كهروميكانيكية محددة.
2.1 الإختناقات
| أرز. 2.1 أنواع النوى ومظهرها. |
في الخانقات والمحولات، يتم استخدام عدة أنواع من النوى المغناطيسية، وأكثرها شيوعًا هي: اللوحة المدرعة، والشريط المدرع، وأشكالها المختلفة المصنوعة من العازل الكهربائي المغناطيسي، والحلقية (الشكل 2.1). يعمل اللب أو اللب المغناطيسي كمكثف للمجال المغناطيسي ويجب أن يوفر مقاومة مغناطيسية منخفضة للتدفق المغناطيسي الرئيسي، ولكن في نفس الوقت يمنع فقدان الحرارة. من الناحية الهيكلية، فإن المحث عبارة عن ملف ذو طبقة واحدة أو لف متعدد الطبقات، يقع في فجوة العمل (وليس الهواء) في الدائرة المغناطيسية.
نظرًا لأن أي دائرة مغناطيسية مغناطيسية مصنوعة من مادة مغناطيسية ناعمة، فإن خاصية مغنطتها تكون غير خطية (الشكل 21.4)، لكن عرض حلقة التباطؤ صغير. لذلك، في الحالة العامة، يعتبر المحث عنصرًا غير خطي، على الرغم من أنه في التيارات المنخفضة يمكن اعتباره خطيًا.
تحتوي الدائرة المكافئة للمحث (الشكل 2.2). رك - المقاومة النشطة للملف (خسائر النحاس)، رمقاومة الخسارة في الفولاذ، X س - مقاومة التسرب الاستقرائي، X ل – يتم تحديد المفاعلة الحثية الرئيسية بواسطة التعبير
, (2.1)
أين 
- ربط التدفق، ث- عدد اللفات، Ф - التدفق المغناطيسي.
يولد التدفق المغناطيسي المتناوب قوة دافعة كهربية من الحث الكهرومغناطيسي في ملف الاختناق
,
لذلك، يرتبط التدفق والجهد بالمعادلة
. عندما يتم تطبيق جهد جيبي على الملف، يتغير التدفق المغناطيسي في الطور بمقدار -π/2
وترتبط السعة والقيمة الفعالة للتدفق المغناطيسي خطيًا بالجهود المقابلة
, 
.
ويترتب على ذلك قيمة الجهد الفعال عند المحث
. (2.2)
عادةً ما يتم استخدام هذا التعبير لحساب المحول EMF.
من قانون كيرشوف الثاني للدائرة المغناطيسية يتبع ذلك ثالمنعطفات، يرتبط تيار الملف خطيًا بقوة المجال المغناطيسي لأقسام الدائرة المغناطيسية للمحث
,
أين 
- طول المقطع الكنتورى من الفولاذ، 
- طول قسم الهواء للدائرة. ومع ذلك، في مكافئ. 
العلاقة بين الحث المغناطيسي وشدة المجال المغناطيسي غير خطية، وبالتالي فإن الدالة غير خطية أيضًا
,
حيث μ 0 هو الثابت المغناطيسي، μ st، μ in هي النفاذية المغناطيسية النسبية للصلب والفجوة العازلة (وليس بالضرورة الهواء). ترتبط هذه اللاخطية بشكل أساسي بعدم الخطية في خاصية المغنطة (الشكل 21.4)
يمكن افتراض أن التدفق المغناطيسي F في معظم الحالات موزع بشكل موحد على المقطع العرضي سالنواة، لذلك، مع الأخذ في الاعتبار (21.4) و (21.2)، قياسا على (21.11)، نعبر عن تيار المحث من خلال التدفق المغناطيسي
. (2.3)
الآن، وفقًا لـ (2.1)، نحصل على خنق به فجوة في القلب المغناطيسي
، (2.4) في حالة عدم وجود فجوة عازلة، فإن محاثة المحرِّض تعتمد على التصميم وعدد اللفات والمادة الخاصة بالنواة المغناطيسية.
. (2.5)
باستبدال التدفق المغناطيسي من (2.2) إلى (2.3)، نحصل على معادلة خاصية جهد التيار للمحرِّض:
.
خصائص IV للمحث وعملية التحويل غير الخطية 
تظهر في الشكل. 2.3. بسبب التشبع المغناطيسي في الفولتية مغو 
تتناقص النفاذية المغناطيسية (المنحنى 2 في الشكل 21.8) بسرعة. وبحسب (2.4)، (2.5)، فإن ذلك يؤدي إلى الانخفاض لوالتخفيض المقابل 
. إذا كان الجهد المدخلات 
في الشكل. 2.3 لا يتجاوز القسم الخطي لخاصية الجهد الحالي ، فهو يتوافق مع تيار غير مشوه 
. عندما يزيد جهد الدخل إلى 
وتنتقل اتساعها إلى منطقة التشبع، حيث معدل الزيادة الحالية 
عندما يزيد بشكل حاد. وينعكس ذلك في تشوه النبضات الحالية وزيادة التشوهات غير الخطية (الشكل 2.3).
من (2.4) يترتب على ذلك أن فجوة الهواء تقلل من محاثة المحث، ولكنها في نفس الوقت تقلل من تأثير المادة الأساسية، التي تكون خصائصها غير خطية (الشكل 21.4). لذلك، من خلال تغيير حجم الفجوة، من الممكن التحكم في منحنى المغنطة وخاصية ويبر أمبير.
في 
>
, (2.6)
أولئك. يصبح الحث ثابتًا، مستقلاً عن تيار المحرِّض والمادة الأساسية.
في الهندسة الكهربائية الحديثة، غالبا ما تنشأ مشكلة التحكم في الحث. لتغيير الحث يدويًا، يمكنك استخدام اعتماده على النفاذية النسبية للدائرة المغناطيسية وعلى حجم فجوة الهواء (21.9). لكن مثل هذا التعديل يتطلب حركة ميكانيكية للنواة، مما يعقد تصميم الخانق. من وجهة نظر التحكم الكهربائي، فإن اعتماد الحث على التيار المتحيز أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية. وفقا للمنحنى 2 في الشكل. 21.8، زيادة التيار المباشر وقوة المجال المغناطيسي 
يؤدي إلى اعتماد غير رتيب 
. عند التيارات المنخفضة، تؤدي الزيادة في التيار إلى زيادة بعض الشيء في النفاذية المغناطيسية، ولكن نطاق التغييرات 
في هذا الوضع صغير.
يعد التحكم في الكمية عند الفولتية العالية أكثر فعالية، على سبيل المثال عند 
أ/ب في المثال في الشكل. 2.8. يمكن تغيير النفاذية المغناطيسية النسبية، وبالتالي محاثة المحرِّض في هذه المنطقة تقريبًا من حيث الحجم عن طريق ضبط تيار متحيز ثابت فيه، مما يجعل نقطة التشغيل على طول خاصية ويبر أمبير إلى منطقة قريبة من التشبع المغناطيسي. هذا يسمح لك بالإنشاء المحاثات التي تسيطر عليها الحالية. في الوقت نفسه، نظرًا لأن حساسية النفاذية المغناطيسية للتحكم في التيار تكون عالية بدرجة كافية فقط عند التيارات العالية، فإن التحكم في الحث هذا ليس اقتصاديًا. ومع ذلك، يتم استخدام المحاثات التي تسيطر عليها التيار، وإن كان إلى حد محدود. وهكذا، وبالقياس على الدوالي (الفصل 27)، يمكن استخدام ملف ذو دائرة مغناطيسية قابلة للإشباع كـ مقياس التيار المتحكم فيه.
يتم تقييم جودة الخانق من خلال عامل الجودة
, أين لهو الحث الرئيسي، و 
- مقاومة الخسارة الكلية. عادةً ما يكمن عامل جودة الخانق في الداخل 
.
2.2 التصميم والغرض ومجالات تطبيق المحولات
تم تصميم المحولات لتحويل التيار المتردد من جهد إلى آخر. يتم استخدام محولات الطاقة والإخراج والانتقال. تنقسم اللفات إلى أولية وثانوية حسب مكان اتصال المصدر والأحمال. من الممكن أن تكون هناك عدة أحمال، ولكن عادةً ما يكون هناك مصدر واحد فقط. مثل الاختناقات، يتم اختيار الدوائر المغناطيسية من مجموعة من اللوحات والشرائط؛ عناصر الصب (الشكل 2.1). عند تردد 50 هرتز، عادة ما يتم استخدام الفولاذ الكهربائي 1511، 1521، E411، E412. في الترددات العالية، يتم استخدام السبائك الدائمة والحديد غير المتبلور وسبائك الكوبالت والكهرباء المغناطيسية. لتقليل خسائر التيار الدوامي، يتم عزل صفائح قلب المحولات المصنوعة من الفولاذ الكهربائي، أو السبائك الدائمة بطبقة أكسيد، أو طلاء عازل، أو، وهو أمر نادر للغاية، يتم استخدام الفواصل العازلة. يتم تجميع لوحات الدوائر المغناطيسية الصفائحية الجانبية في المحولات ذات التيار المغنطيسي المباشر "من طرف إلى طرف" ، في محولات بدون مغنطة - "متداخلة". وفقًا لذلك، في النوى المدرعة والحلقية، في الحالة الأولى، يتم إدخال فجوة عازلة (الشكل 2.1)، في الحالة الثانية، يجب أن يكون الحلقي صلبًا، ويتم لصق أقسام الدائرة المغناطيسية للشريط المدرع مع معجون الحديد.
 |  |  |  |
| أ | ب | V | ز |
| أرز. 2.4 الرموز: المحول المثالي - أ; محول ذو محاثة ممغنطة – ب; محول ذو قلب مغناطيسي حديدي – Vوالمحول الذاتي - ز |
|||
تظهر رموز المحولات في الشكل. 2.4. تسمى ملفات المحولات اللفات. تشير الرموز عادةً إلى عدد دورات اللفات ث. في محولات الطاقةيتم لف اللفات بسلك معزول في سلسلة متعرجة في عدة طبقات. يجب أن تكون هناك فواصل عازلة بين الطبقات. يمكن أن تحتوي كل لف على أكثر من محطتين. تسمى الخيوط الإضافية الصنابير. إذا كان الملف الرئيسي يحتوي على عدة صنابير، فإن الآلة الكهربائية تسمى محول ذاتي (الشكل 2.4، ز، ج). السهم الموجود عند النقر 3 يعني القدرة على الانزلاق بسلاسة على طول المنعطفات للمحول. يشير الحرفان n و k إلى بداية اللف ونهايته. في المخططات، غالبًا ما يُشار إلى بداية اللف بنقطة. يتم تصنيف المحول ذو الملفين المستقلين أو أكثر على أنه عناصر ذات أربع أطراف أو عناصر متعددة الأطراف. يحتوي على ثانوي الدوائر ليس لها اتصال كهربائيمع الأولية، أي. غير متصل غلفانياأو معزولة غلفانيا. وهذا يعني أن التيارات المباشرة يمكن أن تتدفق في الدوائر الأولية أو الثانوية، وتختلف بشكل كبير في القيم المطلقة، ومع ذلك، لا تؤثر على بعضها البعض. عزل كلفاني يحمي الدوائر الثانوية من الفولتية المتناوبة، إذا لم يخلقوا التيار 
، أي. لا تتحول. على سبيل المثال، إذا تعرض كلا طرفي الملف الأولي إلى الجهد العاليما يصل إلى آلاف فولت، لن تتفاعل الدائرة الثانوية مع هذا الجهد، بالطبع، طالما أن العزل بين اللفات يمكن أن يتحمله.
المحول الذاتي عبارة عن جهاز ثلاثي الأقطاب، لذلك لا يوفر عزلًا كلفانيًا.
2.3 تحليل العمليات الكهرومغناطيسية في المحولات والدوائر المكافئة
الدائرة المكافئة للمحول المثالي (الشكل 2.4، أ) لا يحتوي على دائرة مغناطيسية، لكن محاثة كل ملف يجب أن تكون كبيرة بلا حدود. هذا النموذج لا يأخذ في الاعتبار عمليات عكس المغنطة وفقدان الطاقة، مما يعني أنه صالح لأي تردد، حتى التيار المباشر، وله كفاءة تساوي الوحدة. يرتبط النقص في المحولات الحقيقية بالقيمة المحدودة للنفاذية المغناطيسية والحث، وتبديد التدفق المغناطيسي. إذا انعكست جميع العوامل المرتبطة بعمليات عكس مغنطة قلب المحول بواسطة محاثة المغنطة المكافئة لμ، ثم يمكنك إنشاء نموذج آخر للمحول (الشكل 2.4، ب) ، مناسب لدراسة محولات الجهد. في هذا النموذج، الحث المغناطيسي لμ يتم توصيله على التوازي مع الملف الأولي للمحول المثالي. لأنه مع انخفاض التردد، فإن المفاعلة الحثية للملف لμ يتناقص، فمن الواضح أن المحول لا يمكن أن يعمل بالتيار المباشر.
النموذج (الشكل 2.4، ب) يعكس فقط عمليات انعكاس المغنطة، لكنه لا يأخذ في الاعتبار فقدان الطاقة على المقاومات النشطة. في الشكل. 2.4، Vمنح رمزمحول حقيقي ذو قلب مغناطيسي، في الشكل 1. 2.4، ز -محول تلقائي. تظهر الدائرة المكافئة الكاملة للمحول مع مراعاة الحمل في الشكل. 2.5.
عادة ما يكون الحمل ذو طبيعة حثية نشطة، لذلك يتم استبداله بسلسلة 
-شبكة ذات محطتين مع 
. ثم من الشكل (الشكل 2.5) وفق (8.19)، (8.20)، (8.23) يتبع
(2.7)
الجهد الناتج 
تمت إزالته من 
. يتم جمع هذا الجهد على اللف الثانوي مع 
و 
وEMF متوازن 
الناجمة عن اللف الابتدائي.
 |
| أرز. 2.6 مخطط متجهات المحولات |
أولا يتم تعيينها بواسطة التيار 
وتحديد 
كمجموع ناقلات 
و 
(الشكل 2.6). المبلغ والجهد عبر الملف 
، متساوي 
، متوازن بواسطة المتجه 
. المتجه الحالي متعامد مع هذا المتجه 
، من خلال البحث الذي يمكنك العثور عليه 
و 
. الطرح من هذا المبلغ 
، والمتجه مضاد للخطية 
نجد 
.
بالنظر إلى ذلك
ثم من (2.7) يتبع ما تم الحصول عليه بالفعل في القسم الفرعي. نظام 8.7
(2.8)
المعلمة الرئيسية للمحول هي نسبة التحويل. في الهندسة الإلكترونية والهندسة الكهربائية يتم تقديمه بطرق مختلفة. في هندسة الراديو و الأجهزة الإلكترونيةآه من المعتاد إدخال معامل التحويل بالعلاقة 
والتي مع الأخذ في الاعتبار (2.8)
. في المحولات المثالية 
, 
, 
، حيث أن التدفق المغناطيسي بأكمله يتركز في الدائرة المغناطيسية و 
، ثم مع الأخذ في الاعتبار (2.5)،
. (2.9) في المحول المثالي لا توجد خسائر، وبالتالي فإن قوى الدوائر الأولية والثانوية هي نفسها. من المساواة في القوى الفاعلة ص 1 =
ص 2 يتبع أنا 1 ش 1 =
أنا 2 ش 2 لذلك نجد:
,
أولئك. المحول الذي يخفض الجهد يزيد التيار.
إذا تم تشغيل الحمل في الدائرة الثانوية ر n، وتم تحديد مقاومة الدائرة الأولية بالنسبة للمصدر ر 1، ثم
; 
. (2.10)
بالجمع بين (2.9) و (2.10) نحصل على
. (2.11)
هذا يعني أن المحول هو محول مقاومة. يتم تضمين المقاومة كحمل ويتم تحويل جميع عناصر الدائرة الثانوية إلى الدائرة الأولية في المقياس 
. بمعنى آخر، المعلمة هي معدل التحويل. في المحولات ذات اللفات الثانوية المتعددة، يكون لكل زوج من اللفات نسبة التحويل الخاصة به.
التعبيرات (2.9) - (2.11) يمكن أن تخلق انطباعًا خاطئًا عن ثبات معامل التحويل للتردد، مما يعني بطبيعة الحال إمكانية تحويل التيار المباشر! في الواقع، الخصائص (2.9) - (2.11) تظهر فقط عند ترددات التيار المتردد التي يكون المحول الحقيقي فيها قريبًا من المثالي.
في الهندسة الكهربائية الحديثة، يتم تصنيع معظم الأجهزة على مكونات إلكترونية دقيقة، وبالتالي يتم تشغيلها بجهد 5...15 فولت. وللحصول على مثل هذه الفولتية، يتم استخدام محولات خفض الجهد. وفي الوقت نفسه، تتطلب بعض مكونات أجهزة التلفزيون وشاشات الكمبيوتر المفرغة جهدًا كهربائيًا يصل إلى عشرات الكيلوفولت. في هذه الحالات، يتم استخدام محولات تصعيدية.
يمكن أن تتغير نسبة التحويل إذا تم تزويد الملفات بأسلاك من المنعطفات المتوسطة. تسمى هذه الخيوط الوسيطة صنابير المحول الذاتي. في الممارسة المختبرية، غالبًا ما يتم استخدام المحولات الذاتية التي تحتوي على ملف واحد به العديد من الصنابير (الشكل 2.4، ز). يمكن أن يعمل المحول الذاتي في وضع زيادة الجهد وفي وضع تقليل الجهد. لذلك إذا كان في الرسم البياني (الشكل 2.4، ز) قم بتوصيل جهد التيار الكهربائي إلى الفاصل الزمني 1 - 0 وقم بتوصيل الحمل به، وسيكون جهد الخرج مساوياً للإدخال، ن= 1. إذا كان الحمل متصلاً بمحرك المحول الذاتي (في الفترة 3 - 0)، وتم تحريك المحرك لأعلى، إلى الطرف 1، فإن جهد الخرج سيكون مساوٍ مرة أخرى لجهد الدخل. ولكن الآن، عندما تقوم بتحريك شريط التمرير لأسفل، فإنه يتناقص، مما يعني أن نسبة التحويل تتغير من 1 إلى 0.
إذا كان المصدر متصلاً بالمدخلات 2 - 0، والحمل بالمخرجات 3 - 0، فسيتم توسيع قدرات المحول الذاتي. عند تحريك شريط التمرير في النطاق 1 – 2 يمكنك الحصول عليه ش 2
≥
ش 1، وفي الفترة 2 –0 ش 2 ≤ ش 1. في هذه الحالة، يكون معامل التحويل في النطاق 1 – 0 ثابتًا و 
.
في المحولات الحقيقية، يكون جزء من التدفق المغناطيسي مغلقا خارج الدائرة المغناطيسية، أي. لا ينقل الطاقة بين اللفات. في النموذج (الشكل 2.4، ب) تعكس هذه الظاهرة محاثة انعكاس المغنطة لμ ، ولكن لتحليل خصائص تردد المحولات فمن الملائم تقديمها محاثة التسرب ل س. عند إدخال هذه المعلمة، يعتبر أن جزء من لفات ملفات المحولات يبدد الطاقة فقط، وبالتالي ل سيتم تحديده من خلال عدد اللفات في كل ملف مما يخلق تدفقًا مغناطيسيًا متبددًا. في الدوائر المكافئة، يجب تضمين محاثة التسرب بطريقة تعكس الزيادة في الفقد مع زيادة التردد. يتم استيفاء هذا الشرط عن طريق توصيل محاثة التسرب على التسلسل مع محاثة الملف الرئيسية.
2.4 خسائر الطاقة في المحولات
يؤدي التدفق المغناطيسي الذي يخترق الدائرة المغناطيسية إلى إنشاء تيارات دوامية فيها، بسبب إنفاق جزء من مصدر الطاقة على التدفئة. ولذلك، يمكن تقدير هذه الخسائر من خلال المقاومة النشطة ر. يتم تقدير الخسائر الأساسية بمقاومة الخسارة المكافئة في الفولاذ رفن. يتم تقدير الخسائر في الأسلاك المتعرجة من خلال مقاومة الخسارة في النحاس رم. يؤدي تبديد جزء من التدفق المغناطيسي والخسائر في الفولاذ والنحاس إلى انخفاض قوة الدائرة الثانوية 
. ولذلك، يتم إدخال عامل كفاءة المحولات
. (2.12)
من بين جميع الأجهزة التقنية التي صنعها الإنسان، ربما يكون المحول هو الأكثر مثالية. كفاءتها، حتى في أسوأ التعديلات، تتجاوز 80٪، والمحولات المصممة بعناية والمنفذة بدقة لا تفقد أكثر من 1٪ من الطاقة.
ومع الأخذ في الاعتبار (2.12)، فإن المقاومة المدخلة المحددة بـ (2.11) تحتاج إلى تعديل
.
نموذج 2.5 على شكل حرف T لمحول التردد الصوتي
الدائرة المكافئة (الشكل 2.5) غير ملائمة لدراسة خصائص النقل للمحول بسبب لا يقتصر على شبكة ثلاثية المحطات. مع الأخذ في الاعتبار خاصية التحويل، يمكن تحويل معلمات الدائرة الثانوية للمحول إلى الدائرة الأولية باستخدام عامل التحويل 
، فإن الدائرة المكافئة للمحول تأخذ الشكل (الشكل 2.7).
في هذا المخطط 
- الخسائر في النحاس والصلب على جانب اللف الأولي، 
- محاثة التسرب للملف الأولي ، 
- محاثة التسرب للملف الثانوي، مخفضة (يعاد حسابها عن طريق الضرب ب ) إلى الدائرة الأولية؛ 
– خسائر الدائرة الثانوية. يتم إحضارهم أيضًا إلى الدائرة الأولية 
وتكملها المقاومة 
- انخفاض مقاومة الحمل. يتكون الفرع العرضي من ملف 
، والذي يعكس عمليات إنشاء تدفق مغنطيس كامل 
وعكس المغنطة. يشار عادة 
إذا كان من الضروري مراعاة الخسائر في الدائرة المغناطيسية، فقم بتشغيلها بالتوازي 
.
دعونا نشير 
, 
, 
، ثم
, (2.13)
. (2.14)
في وضع الدائرة القصيرة 
و 
يتكون من مركب مختلط 
مع المقاومة الموازية 
و 
. عادة 
، لهذا السبب 
. هذه المقاومة صغيرة، ويسخن المحول وقد يفشل. لذلك، لدراسة وضع الدائرة القصيرة، يتم استخدام الجهد 
لا تتجاوز 10% من 
، وعند العمل مع المحولات، يتم تجنب وضع الدائرة القصيرة.
في الوضع العشرين 
، والطاقة المستمدة من المصدر ضئيلة ومتفاعلة. ومع ذلك، فإن الخسائر الناجمة عن تبديد الطاقة موجودة أيضًا في هذا الوضع، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة المحول:
,
أين 
, 
– خسائر في الصلب والنحاس على التوالي.
تحميل الجهد 
تحولت نسبة إلى 
بزاوية 
(الشكل 2.6). وهذا يؤدي إلى طبيعة معقدة لانتاج الطاقة. لذلك يتم تقدير قدرة المحول بالفولت أمبير، ويتم تحديد القدرة المفيدة في الحمل وفقًا لـ (2.26) بالتعبير
.
من (2.14) يترتب على ذلك أن مقاومة الإدخال معقدة أيضًا، وبالتالي فإن الطاقة النشطة المستهلكة من المصدر وفقًا للشكل. 2.6:
.
نجد معادلة استجابة تردد المحول من (2.13):
, (2.15)
,
في 
; في 
, 
يتناقص، ولكن يذهب إلى الصفر فقط عندما 
. ومع ذلك، تصف المعادلة (2.15) استجابة مرشح تمرير النطاق بترددي قطع. ويعود انخفاض التردد المنخفض في الخاصية إلى الحد الثاني (2.16) أي. مفاعلة حثي 
. جميع المحاثات الأخرى عند الترددات 
"إيقاف". وهذا يجعل من الممكن تبسيط الدائرة نفسها (الشكل 2.7) في منطقة التردد المنخفض، باستثناء المحاثة الطولية ومحاثة الحمل منها، بما في ذلك، لمزيد من التنوع، المقاومة الداخلية للمصدر 
(الشكل 2.8، أ).
ويمكن دراسة نموذج التردد المنخفض للمحول الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة باستخدام المعادلات (2.15) – (2.16) والتي تحذف منها العناصر المطفأة. ولكن إذا تم تبسيط الدائرة مباشرة أثناء عملية النمذجة، فمن الملائم أكثر رسم المعادلات 
و 
وفقا للمعادل المبسط للترددات المنخفضة.
من الشكل 2.8، أو (2.13) نحصل عليها
,
ومعادلة الاستجابة الترددية:
، (2.17) حيث ∑ 
. من (2.17) يترتب على ذلك أنه عند الترددات المنخفضة يكون المحول مشابهًا لمرشح التمرير العالي بتردد القطع
. (2.18)
في منطقة التردد المتوسط، تزداد المفاعلة الحثية بدرجة كبيرة بحيث يتبين أن الحد الثاني للمقام لا يكاد يذكر مقارنة بالأول. ولكن إذا كان هناك تسرب في المحولات، أي. الموصلية العرضية ليست صفراً ويجب أخذها بعين الاعتبار. لم يتم تضمين المحاثات الطولية ومحاثة الحمل عند الترددات المتوسطة بعد مقاومتهم منخفضة. ولذلك فإن الدائرة المكافئة للمحول عند الترددات المتوسطة تأخذ الشكل (الشكل 2.8، ب). لا توجد عناصر تفاعلية فيه، ولا تعتمد وظيفة النقل على التردد:
. (2.19)
بالنسبة للقيم الصغيرة يمكن إهمال الحد الثاني للمقام والحصول على المساواة الواضحة
.
في المنطقة عالية التردد، تصبح المفاعلة الحثية المستعرضة أكبر، علاوة على ذلك، لا تؤثر على نقل الإشارة، ولكن يتم تشغيل جميع الحثات الطولية (الشكل 2.8، V). ثم
أين 
.
 |
| أرز. 2.9 استجابة تردد المحولات |
نعود مرة أخرى إلى (2.15).
من (2.15) يترتب على ذلك أنه في منطقة الترددات المنخفضة والمتوسطة يتم تحديد استجابة التردد بشكل أساسي من خلال العناصر المدرجة في 
مع إدراج على ترددات منخفضة. الموصلية لا تشوه استجابة التردد (الشكل 2.9).
عند الترددات العالية، يكون تأثير الموصلية أكثر أهمية قليلاً. لو 
, 
, 
وتتناقص استجابة التردد بشكل رتيب مع زيادة التردد، المنحنى 1 (الشكل 2.9). الزيادة تؤدي إلى اعتماد غير رتيب 
من التردد. عند التردد 
, 
ولاستجابة التردد منحنى أقصى 2 (الشكل 2.9). يمكن أن يكون هذا مفيدًا، ولكن عادةً ما يُنظر إليه على أنه عائق.
يتم تنفيذ النمذجة الرسومية الدقيقة لاستجابة تردد المحول باستخدام الكمبيوتر، ويمكن تقييم تردد الحد الأعلى نوعيًا 
ممكن مع 
. ثم
، (2.20) وتردد القطع 
مع مراعاة (2.20) و (2.19) يتحدد من الشرط:
,
.
مع حمولة نشطة بحتة و
. (2.21)
2.6 طرق توسيع عرض النطاق الترددي
محول
تعمل محولات الطاقة على تردد التيار الكهربائي 
والتي عادة لا تقل عن 50 هرتز، لذلك تم تصميمها بحيث 
. ووفقاً لـ (2.18)، يتم ضمان هذا التفاوت عن طريق تقليل المنتج 
أو زيادة 
. تردد الحد الأعلى في هذه الحالة غير موحد. إذا لم يكن موحدًا، فهذا مفيد أيضًا، حيث يقوم المحول بتصفية التداخل عالي التردد القادم عبر الشبكة.
من الصعب جدًا تصميم المحولات للأجهزة الإلكترونية ذات النطاق العريض. في الدوائر الحديثة، يتم استبدال المحولات من مكبرات الصوت والمولدات وأجهزة معالجة الإشارات. في الوقت نفسه، يتزايد باستمرار نطاق تبديل إمدادات الطاقة، حيث يلعب المحول دورا رئيسيا.
يتم إعادة إنتاج شكل نبضة الجهد أو التيار بشكل أكثر دقة، كلما كان التركيب الطيفي للنبضة أكثر شمولاً بعد المعالجة. ولذلك، فإن أي جهاز يستخدم في وضع النبض يجب أن يكون واسع النطاق. لكن أي جهاز لديه نطاق ترددي محدود. وعند تحويل إشارات النبض بمحول ضيق النطاق، تنشأ تشوهات محددة (الشكل 2.10).
دع مدخلات المحول تكون نبض مربعالجهد االكهربى 
، مدة 
. في منطقة التردد المنخفض، يعمل المحول كمرشح تمرير عالي، وبالتالي يتم تمييز النبض الذي يعمل على الإدخال. وهذا يؤدي إلى انخفاض في جهد لوحة النبض وظهور زيادة سلبية. يتميز ارتفاع القفزة بالنسبة
,
حيث هي مدة النبض، 
- ثابت وقت مرشح التمرير العالي.
في منطقة التردد العالي، يظهر المحول كمرشح تمرير منخفض، وفيما يتعلق بالنبضات - كمتكامل. وينعكس ذلك بتأخر مقدمات النبض لبعض الوقت 
و 
، يحددها ثابت الوقت 
. وللحد من هذا التأثير، من الضروري، وفقا لـ (2.21)، التقليل 
وزيادة 
. لكن الزيادة تقلل من معامل النقل 
ويقلل من كفاءة المحول، وذلك عادة عند التصميم محولات النبضنسعى جاهدين لتقليل محاثة التسرب. لهذا الغرض، يتم استخدام النوى المدرعة المصنوعة من العازل المغناطيسي مع دائرة مغناطيسية مغلقة تماما. يمتد نطاق تردد التشغيل لهذه المحولات إلى مئات الكيلو هرتز وحتى الميجا هرتز. ولكن في مثل هذه الترددات تبدأ التداخلات والسعة البينية في الظهور (الشكل 2.11).
تتجاوز المكثفات مصدر الإشارة والحمل ولا تقلل تردد القطع فحسب، بل تزيد أيضًا من عدم انتظام استجابة التردد. ولذلك، في صناعة المحولات ذات النطاق العريض، يتم تقسيم الملفات إلى أقسام، ويتم تقليل السعات المتداخلة باستخدام لف متعرج "عالمي".
2.7 المحولات ذات النطاق العريض للغاية
لا يمكن استخدام المحولات ذات التصميم التقليدي في إصدار النطاق العريض إلا ببضعة ميغاهيرتز. للانتقال إلى ترددات أعلى، يتم استخدام مزيج من المحول والخط الطويل (TLL).
يتم تصنيع TDL على شكل خط كابل أو اثنين أو أكثر من الموصلات الملتوية ملفوفة على قلب مغناطيسي (حلقي عادةً) مصنوع من حديديت عالي التردد (الشكل 2.12). تظهر دائرتها المكافئة في الشكل. 2.13.
العامل الحاسم في خصائص المحولات من نوع الخط الطويل هو وجود خط طويل. في حالة التصميم ثنائي أو متعدد الأسلاك، تكون موصلات الخط ملتوية بإحكام لتثبيت المعلمات ويتركز المجال بين المنعطفات. يزيد القلب من هذا الاتصال ويضبط قيمة مقاومة الموجة. عند مطابقة المصدر والحمل مع المعاوقة المميزة للخط ز مع , رن = ز مع , ر أنا = ز مع، تظهر موجة متنقلة في السطر.
في خيار التضمين (الشكل 2.13، أ) يعمل الخط الطويل كعاكس للجهد. لتحويل خط طويل إلى محول، تحتاج إلى توصيل مدخل سلك واحد بمخرج سلك آخر، أي. تضمين مقاطع الخط بالتسلسل (الشكل 2.13، ب) (لتبسيط الرسومات هنا وفيما يلي تم حذف رمز الدائرة المغناطيسية). ثم يتم تنفيذ المحول الذاتي مع ن
= 0.5. وبالتالي معدل التحويل 
، أي. القيمة المتفق عليها 
هو 0.25 ر أنا. يتم الحفاظ على الاتفاق عبر نطاق تردد يصل إلى مئات الميغاهيرتز.
 |
| أرز. 2.14 دائرة TDL بثلاثة أسلاك |
جهاز تحويل موازنة أكثر مثالية (الشكل 2.15). يسمح لك بتوصيل الخطوط غير المتماثلة والمتماثلة مع التحول المتزامن للمقاومة.
يتم لف كافة اللفات TDL على حلقة واحدة من الفريت. يجب أن يحتوي كلا سطري القسم 1:2 على ضعف عدد اللفات مقارنة بملفات القسم 1:1. يوفر القسم الأول الانتقال من دائرة غير متماثلة إلى دائرة متماثلة. إذا كان الحمل والإدخال متماثلين، فيمكن حذف القسم الأول.
حيث أن العامل الحاسم لعمل TDL هو ز معالخطوط في الشكل. 2.16 يظهر الاعتماد التجريبي ز مععلى شروط التصنيع للخط. يُظهر الإحداثي عدد لفات الالتواء لكل سنتيمتر، د– قطر السلك مع مراعاة العزل . عندما يكون عدد اللفات في كل دورة أقل من الصفر، يتم لف موصلات الخط على القلب المغناطيسي بفجوة ثابتة، ويتم تحديد قيمتها بالقيمة المطلوبة 
. عند الانتقال من الأسلاك المتوازية إلى الأسلاك الملتوية، تقل مقاومة الخط. منحنيات في الشكل. يتم إعطاء 2.16 مع وجود خطأ كبير إلى حد ما، حيث يؤثر عليه عزل وخصائص الدائرة المغناطيسية والعديد من العوامل الأخرى.
بالإضافة إلى المطابقة والموازنة، يتم استخدام TDLs كصنابير طاقة. تظهر خيارات حلول التصميم للفروع في الشكل. 2.17.
بالإضافة إلى ذلك، في أجهزة الإرسال الراديوي ومضخمات طاقة الترددات الراديوية، يتم استخدام المحولات، وعلى وجه الخصوص، TDLs لإضافة الطاقة. في الحالات التي لا يتمكن فيها مصدر إشارة واحد من تطوير الطاقة المطلوبة في الحمل، يتم استخدام دوائر لإضافة قدرات مصدرين أو أكثر. ومع ذلك، نظرًا لأن كل مصدر له خصائص فردية، فإن الجمع المباشر بين مخرجات المولد غير مقبول. ولذلك فإن إضافة الطاقة تتم بوسائل تضمن فصل المولدات. غالبًا ما تستخدم جسور المحولات.
ه 1 +ه 2 = (أنا 1 +أنا 2)ر أنا + 2(أنا 1 +أنا 2)رن،
; 
.
ونتيجة لذلك، تحدث إضافة الطاقة في الحمل، وفي المقاوم الصابورةيتم توفير الطاقة فقط عندما 
.
2.8 مميزات المحولات ثلاثية الطور
في دوائر ثلاثية الطوريمكنك استخدام محولات أحادية الطور، ومن ثم تكون جميع النتائج التي تم الحصول عليها قابلة للتطبيق بشكل كامل. ومع ذلك، في كثير من الأحيان يتم استخدام محولات خاصة ثلاثية الطور، حيث يتم لف كل قسم من لوحة مدرعة أو دائرة مغناطيسية شريطية (الشكل 2.1) بزوج أو مجموعة ملفات خاصة به. بدأ اللف كما هو الحال في القسم الفرعي. 5.5 يتم تحديدها بالأحرف الأولى والأحرف الأخيرة من الأبجدية اللاتينية: الفأس; بواسطة; تشيكوسلوفاكيا. يمكن توصيل اللفات الأولية والثانوية في النجم والدلتا. غالبًا ما يتم استخدام التوصيل النجمي، باعتباره الأرخص، في الدوائر الأولية والثانوية. تم تصميم اللفات مع هذا الاتصال لجهود الطور وتيار الخط. يتيح لك اتصال دلتا تقليل القيم الحالية، لذلك يتم استخدامه في المحولات المتدرجة إذا كان بإمكانك الاستغناء عن سلك محايد.
يمكن استخدام الصيغة (2.9) لحساب نسبة التحويل فقط لاتصال نجمة-نجمة. وفي الحالات الأخرى وفقا لنتائج القسم الفرعي. 5.5 تحتاج إلى استخدام المعامل 
.
الاستنتاجات
أسئلة أمنية
ما هي الخاصية السائدة للخانق وأين يتم استخدامه؟
اشرح مبدأ التحكم الحالي في محاثة المحث.
شرح مبدأ تشغيل المحول .
كيف يغير محول الرفع الجهد والتيار والمقاومة للدائرة الثانوية بالنسبة للقيم التي تميز الدائرة الأولية؟
هل يمكن اعتبار محول تصعيدي مكبر للصوت؟
هل يمكن استخدام المحول كخنق؟
ما هي علاقات الطور بين الفولتية والتيارات في ملفات المحولات.
ماذا يعني مصطلح "صب المعلمة"؟
ما هي العوامل التي تحد من عرض النطاق الترددي للمحول عند الترددات المنخفضة والعالية؟
ما هي متطلبات محولات النبض؟
هل يمكن استخدام TDL في دوائر الطاقة؟
هل يمكن استخدام الاختناقات والمحولات والمحولات الذاتية في العزل الجلفاني؟
ما هو الخانق وما هو الغرض منه؟ Throttle هي كلمة ألمانية تعني التنعيم. على وجه التحديد، سوف نتحدث عن دواسة الوقود الكهربائية. من الصعب العثور عليه الآن مخطط كهربائيوالذي لا يحتوي على هذا الجهاز الذي يستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا حتى في العصر الرقمي. إنه ضروري للتنظيم أو القطع، اعتمادًا على الغرض - لتخفيف الزيادات الحادة في التيار أو قطع الإشارات الكهربائية ذات التردد المختلف، لفصل التيار المباشر عن التيار المتردد.
مبدأ التصميم والتشغيل
بادئ ذي بدء، دعونا نتحدث عن ما يتكون منه. هذا العنصرالدائرة وطريقة عملها. في المخططات يكون تعيين دواسة الوقود كما يلي:
قد يكون مظهر المنتج كما في الصورة:
هذا عبارة عن ملف من الأسلاك ملفوف حول قلب ذو قلب مغناطيسي، أو بدون غلاف في حالة الترددات العالية. يشبه المحول بملف واحد فقط. رحلة قصيرة إلى الفيزياء، التيار في الملف لا يمكن أن يتغير على الفور. دعونا نجري تجربة فكرية - لدينا مصدر تيار متردد، ومرسمة الذبذبات، ومحث.
خلال بداية الموجة النصفية، نلاحظ زيادة في التيار مع تأخير، ويرجع ذلك إلى تحريض التدفق المغناطيسي في القلب. هناك زيادة تدريجية في التيار في اللفات، عندما تنخفض الإشارة من مصدر التيار المتردد، نلاحظ انخفاضًا في التيار في المحث، مرة أخرى مع بعض التأخير، حيث يستمر المجال المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية في الدفع التيار المار في الملف ولا يستطيع تغيير اتجاهه بسرعة. اتضح في مرحلة ما التيار من مصدر خارجييتصدى للتيار الناجم عن الدائرة المغناطيسية للمحث. في دارات التيار المتردد، الغرض من المحرِّض هو أن يكون بمثابة مفاعلة محددة أو تحريضية.
بالنسبة للتيار المباشر، فإن عنصر الدائرة هذا ليس مقاومة أو عنصر تنظيم. يتم استخدام هذا التأثير للأجهزة الموجودة في الدوائر الكهربائية حيث يكون من الضروري تحديد التيار إلى القيمة المطلوبة، مع تجنب توليد الحرارة غير الضرورية.
يمكنك أيضًا مشاهدة شرح مثير للاهتمام حول هذه المشكلة في الفيديو:
مقارنة مرئية تشرح كيفية عملها
الجزء النظري من السؤال
نطاق التطبيق
تم تصميم الخانق لجعل حياتنا أكثر إشراقًا. على وجه التحديد في مصابيح الفلورسنتآه، فهو يحد من التيار المار عبر المصباح إلى القيمة المطلوبة، ويتجنب زيادته المفرطة عبر المصباح.
يتكون مصباح الفلورسنت بشكل أساسي من مصباح الاختناق، وبادئ التشغيل، ومصابيح الفلورسنت. الوصف الوظيفي باختصار مصباح الفلورسنتيحدث مثل هذا:
من الشبكة، يمر التيار عبر المحث إلى أحد خيوط مصباح الفلورسنت، ثم يذهب إلى جهاز البدء، ثم إلى الفتيل الثاني ويدخل إلى الشبكة. في جهاز البدء، يتم تسخين اللوحة ثنائية المعدن عن طريق تفريغ الغاز المتوهج، وتستقيم تحت تأثير الحرارة وتغلق الدائرة. في هذه اللحظة، تبدأ الخيوط الموجودة في نهايات المصباح الكهربائي في العمل، مما يؤدي إلى تسخين بخار الزئبق الموجود في لمبة مصباح الفلورسنت. بعد فترة قصيرة من الزمن، تبرد اللوحة الموجودة في البادئ وتعود إلى موضعها الأصلي. عندما تنقطع الدائرة، هناك زيادة حادة في الجهد في المحث، ويحدث انهيار الغاز في لمبة مصباح الفلورسنت، ويحدث تفريغ متوهج، ويبدأ المصباح في التألق، ويتحول مصباح العمل إلى المبدئ، ويطفئه من الدائرة ذات مقاومة أقل.
في الدوائر الإلكترونيةتحتوي مصابيح الفلورسنت الاقتصادية الحديثة أيضًا على العنصر الذي تمت مناقشته في المقالة، ولكن نظرًا للترددات العالية، فإن لها أبعادًا مصغرة. لكن مبدأ التشغيل والغرض يظل كما هو.
يعد الاختناق أيضًا عنصرًا إلزاميًا في دوائر مصابيح DRL ومصابيح الهاليد المعدنية CDM.
عند تبديل مصادر الطاقة في دوائر المحولات، فإن الغرض من المحث هو منع الزيادات الحادة من المحول، مما يؤدي إلى تمرير جهد سلس. بشكل تقريبي، في هذه الحالة يلعب دور المرشح.
في الشبكات الكهربائيةيتم تركيبها أيضًا، ولكنها تسمى المفاعلات. الغرض من مفاعل قمع القوس هو منع حدوث قوس مستقل خلال مرحلة واحدة ماس كهربائىعلى الأرض، وكذلك المفاعلات الأخرى، التي تنظم بطريقة أو بأخرى أو تحد من كمية التيار من خلالها، على وجه التحديد أو في حالة الطوارئ.
باستخدام خنق، يمكنك تحسين رخيصة أو عن طريق تثبيته في الدائرة الثانوية. محول اللحاملن يتم طهي تجميعها باستخدام خنق أسوأ من الأجهزة ذات العلامات التجارية، وسيصبح القوس سلسًا ولن يتمزق، وسيتم ملء التماس بالتساوي.
