Transformator puncak — prinsip operasi, perangkat, tujuan dan aplikasi

Ada jenis trafo listrik khusus yang disebut trafo puncak. Trafo jenis ini mengubah tegangan sinusoidal yang diterapkan pada belitan primernya menjadi pulsa dengan polaritas berbeda dan frekuensi yang sama dengan primer. tegangan sinusoidal… Gelombang sinus diumpankan di sini ke belitan primer dan pulsa dihilangkan dari belitan sekunder transformator puncak.

Transformator puncak digunakan dalam beberapa kasus untuk mengontrol perangkat pelepasan gas seperti tiratron dan penyearah merkuri, serta untuk mengontrol thyristor semikonduktor dan untuk beberapa tujuan khusus lainnya.

Prinsip pengoperasian transformator puncak

Pengoperasian transformator puncak didasarkan pada fenomena saturasi magnetik dari bahan feromagnetik intinya. Kesimpulannya adalah bahwa nilai induksi magnetik B pada inti feromagnetik termagnetisasi dari transformator secara nonlinier bergantung pada kekuatan medan magnetisasi H dari feromagnet yang diberikan.

Jadi, pada nilai medan magnetisasi H yang rendah - induksi B di inti pertama meningkat dengan cepat dan hampir linier, tetapi semakin besar medan magnetisasi H, semakin lambat induksi B di inti terus tumbuh.

Dan akhirnya, dengan medan magnetisasi yang cukup kuat, induksi B praktis berhenti meningkat, meskipun intensitas medan magnetisasi H terus meningkat. Ketergantungan nonlinier B pada H ini ditandai dengan apa yang disebut sirkuit histeresis.

Diketahui bahwa fluks magnet F, perubahan yang menyebabkan induksi EMF pada belitan sekunder transformator, sama dengan hasil kali induksi B pada inti belitan ini dengan luas penampang S dari inti berliku.

Jadi, sesuai dengan hukum induksi elektromagnetik Faraday, EMF E2 pada belitan sekunder transformator ternyata sebanding dengan laju perubahan fluks magnet F yang menembus belitan sekunder dan jumlah belitan w di dalamnya.

Mempertimbangkan kedua faktor di atas, dapat dengan mudah dipahami bahwa dengan amplitudo yang cukup untuk menjenuhkan feromagnet dalam interval waktu yang sesuai dengan puncak tegangan sinusoidal yang diterapkan pada belitan primer transformator puncak, fluks magnet Φ di dalamnya adalah inti pada saat-saat ini praktis tidak akan berubah.

Tetapi hanya di dekat momen transisi sinusoid dari medan magnetisasi H hingga nol, fluks magnet F di inti akan berubah dan cukup tajam dan cepat (lihat gambar di atas).Dan semakin sempit loop histeresis inti transformator, semakin besar permeabilitas magnetiknya, dan semakin tinggi frekuensi tegangan yang diterapkan pada belitan primer transformator, semakin besar laju perubahan fluks magnet pada momen-momen ini.

Oleh karena itu, di dekat momen transisi medan magnet inti H hingga nol, mengingat kecepatan transisi ini tinggi, pulsa pendek berbentuk lonceng dengan polaritas bolak-balik akan terbentuk pada belitan sekunder transformator, karena arah perubahan fluks magnet F yang memulai pulsa ini juga bergantian.

Perangkat transformator puncak

Transformator puncak dapat dibuat dengan shunt magnet atau dengan resistor tambahan di sirkuit suplai belitan primer.

Solusi dengan resistor di sirkuit utama tidak jauh berbeda dari trafo klasik... Hanya di sini arus puncak pada belitan primer (dikonsumsi dalam interval ketika inti memasuki saturasi) dibatasi oleh resistor. Dalam mendesain transformator puncak seperti itu, mereka dipandu oleh persyaratan untuk memberikan saturasi yang dalam pada inti di puncak setengah gelombang gelombang sinus.

Untuk melakukan ini, pilih parameter tegangan suplai yang sesuai, nilai resistor, penampang sirkuit magnetik dan jumlah belitan pada belitan primer transformator. Untuk membuat pulsa sesingkat mungkin, bahan lunak magnetis dengan permeabilitas magnetik tinggi yang khas, misalnya permaloid, digunakan untuk produksi sirkuit magnetik.

Amplitudo pulsa yang diterima akan secara langsung bergantung pada jumlah belitan pada belitan sekunder transformator yang sudah jadi. Kehadiran resistor, tentu saja, menyebabkan kerugian daya aktif yang signifikan dalam desain seperti itu, tetapi sangat menyederhanakan desain inti.

Transformator shunt magnet pembatas arus puncak dibuat pada sirkuit magnetik tiga tahap, di mana batang ketiga dipisahkan dari dua batang pertama oleh celah udara, dan batang pertama dan kedua ditutup satu sama lain dan membawa primer dan belitan sekunder.

Ketika medan magnetisasi H meningkat, sirkuit magnetik tertutup pertama jenuh karena resistansi magnetnya lebih kecil. Dengan bertambahnya medan magnetisasi lebih lanjut, fluks magnet F ditutup melalui batang ketiga — shunt, sementara reaktivitas sirkuit sedikit meningkat, yang membatasi arus puncak.

Dibandingkan dengan desain yang melibatkan resistor, kerugian aktif di sini lebih rendah, meskipun konstruksi inti ternyata sedikit lebih rumit.

Aplikasi dengan transformator puncak

Seperti yang sudah Anda pahami, transformator puncak diperlukan untuk mendapatkan pulsa pendek tegangan bolak-balik sinusoidal. Pulsa yang diperoleh dengan metode ini dicirikan oleh waktu naik dan turun yang singkat, yang memungkinkan untuk digunakan pada elektroda pengatur daya, misalnya, thyristor semikonduktor, tiratron vakum, dll.