Peraturan Voltan

[ Try listening for 1 minute ] to sleep like go to paradise with extremely delta waves music (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Peraturan Voltan

Bab 9 - Transformer


Seperti yang kita lihat dalam beberapa analisis SPICE sebelum ini dalam bab ini, voltan keluaran pengubah berubah-ubah beberapa dengan rintangan beban yang berbeza-beza, walaupun dengan input voltan malar. Tahap varians dipengaruhi oleh induktansi penggulungan utama dan sekunder, di antara faktor-faktor lain, yang paling sedikit termasuk rintangan penggulungan dan tahap induktansi bersama (gandingan magnetik) antara lilitan primer dan sekunder. Untuk aplikasi pengubah kuasa, di mana pengubah dilihat oleh beban (idealnya) sebagai sumber voltan malar, adalah baik untuk mempunyai voltan sekunder yang berbeza-beza seberapa sedikit yang mungkin untuk variasi yang luas dalam arus beban.

Formula Peraturan Voltan

Ukuran sejauh mana pengubah kuasa mengekalkan voltan sekunder yang berterusan ke atas pelbagai arus beban dipanggil peraturan voltan pengubah. Ia boleh dikira dari formula berikut:

Contoh Beban Penuh

"Beban penuh" bermaksud titik di mana pengubah sedang beroperasi pada arus sekunder maksimum yang dibenarkan. Titik operasi ini akan ditentukan terutamanya oleh saiz dawai penggulungan (ampacity) dan kaedah pengubah penyejuk. Mengambil simulasi pengubah SPICE pertama kami sebagai contoh, mari bandingkan voltan keluaran dengan beban 1 kΩ berbanding beban 200 Ω (dengan mengandaikan bahawa beban 200 Ω akan menjadi "beban penuh" keadaan kami). Ingat jika anda akan bahawa voltan utama kami adalah 10.00 volt AC:

 freq v (3, 5) i (vi1) 6.000E + 01 9.962E + 00 9.962E-03 Output dengan 1k ohm beban freq v (3, 5) i (vi1) 6.000E + 01 9.348E + 02 Output dengan beban 200 ohm 

Perhatikan bagaimana voltan keluaran berkurangan apabila beban semakin berat (lebih semasa). Sekarang mari kita ambil litar pengubah yang sama dan letakkan rintangan beban magnitud yang sangat tinggi merentasi penggulungan sekunder untuk mensimulasikan keadaan "tiada beban": (Lihat senarai rempah "pengubah")

 pengubah v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 100 l2 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 9e12 .ac lin 1 60 60 .print ac v (2, 0) i (v1) .print ac v (3, 5) i (vi1) .end 
 freq v (2) i (v1) 6.000E + 01 1.000E + 01 2.653E-04 freq v (3, 5) i (vi1) 6.000E + 01 9.990E + 00 1.110E-12 Output dengan (hampir) beban 

Oleh itu, kita melihat bahawa voltan keluaran kita (sekunder) merangkumi pelbagai 9.990 volt pada (hampir) tiada beban dan 9.348 volt pada titik yang kami memutuskan untuk memanggil "beban penuh." Mengira peraturan voltan dengan angka-angka ini, kita dapat:

Secara kebetulan, ini akan dianggap peraturan yang agak miskin (atau "longgar") untuk pengubah kuasa. Memaksa beban rintangan mudah seperti ini, pengubah kuasa yang baik harus mempamerkan peratusan peraturan kurang dari 3%. Beban induktif cenderung untuk mewujudkan keadaan peraturan voltan yang lebih teruk, jadi analisis ini dengan beban rintangan semata-mata adalah keadaan "terbaik".

Terdapat beberapa aplikasi, bagaimanapun, di mana peraturan miskin sebenarnya dikehendaki. Satu kes sedemikian dalam pencahayaan pelepasan, di mana pengubah langkah-langkah diperlukan untuk mula menjana voltan tinggi (diperlukan untuk "menyalakan" lampu), maka voltan dijangka akan turun apabila lampu mula menarik arus. Ini kerana keperluan voltan lampu pelepasan cenderung lebih rendah selepas arus telah ditubuhkan melalui laluan arka. Dalam kes ini, pengubah langkah-langkah dengan peraturan voltan yang kurang mencukupi untuk tugas penyaman kuasa kepada lampu.

Satu lagi aplikasi adalah dalam kawalan semasa untuk pengatur arka AC, yang tidak lebih daripada transformer langkah ke bawah yang membekalkan kuasa voltan rendah, tinggi semasa untuk proses kimpalan. Voltan tinggi dikehendaki membantu "menarik" arka (bermula), tetapi seperti lampu pelepasan, arka tidak memerlukan voltan yang banyak untuk mengekalkan dirinya apabila udara telah dipanaskan ke titik pengionan. Oleh itu, pengurangan voltan sekunder di bawah arus beban tinggi akan menjadi satu perkara yang baik. Sesetengah reka bentuk kimpalan arka menyediakan pelarasan arka semasa dengan menggunakan teras besi bergerak di dalam pengubah, di dalam atau di luar pemasangan penggulungan oleh pengendali. Menggerakkan slug besi dari lilitan mengurangkan kekuatan gandingan magnet antara lilitan, yang mengurangkan voltan sekunder tanpa beban dan membuat peraturan voltan yang lebih miskin.

Tiada eksposisi pada peraturan pengubah boleh dipanggil lengkap tanpa menyebutkan peranti yang luar biasa yang dipanggil pengubah ferroresonant . "Ferroresonance" adalah fenomena yang berkaitan dengan kelakuan teras besi semasa beroperasi berhampiran titik ketepuan magnet (di mana teras begitu kuat magnetik yang semakin meningkat dalam penggulungan keputusan semasa dalam sedikit atau tidak peningkatan fluks magnet).

Walaupun agak sukar untuk dijelaskan tanpa masuk dalam teori elektromagnetik, pengubah ferroresonant adalah pengubah kuasa yang direka bentuk untuk beroperasi dalam keadaan ketepuan teras berterusan. Maksudnya, teras besinya adalah "penuh penuh" garisan magnetik fluks untuk sebahagian besar kitaran AC supaya variasi dalam voltan bekalan (aliran penggulungan utama) mempunyai sedikit kesan pada kepadatan fluks magnet teras, yang bermaksud penggulungan sekunder menghasilkan voltan yang hampir berterusan walaupun voltan yang ketara dalam bekalan (penggulungan utama) voltan. Biasanya, ketepuan teras dalam pengubah menghasilkan penyimpangan bentuk sinewave, dan pengubah ferroresonant tidak terkecuali. Untuk memerangi kesan sampingan ini, transformer ferroresonant mempunyai penggulungan sekunder tambahan yang dipadankan dengan satu atau lebih kapasitor, membentuk litar resonan yang disetel kepada kekerapan bekalan kuasa. "Litar tangki" ini berfungsi sebagai penapis untuk menolak harmonik yang dihasilkan oleh ketepuan teras, dan memberikan manfaat tambahan untuk menyimpan tenaga dalam bentuk osilasi AC, yang boleh digunakan untuk mengekalkan voltan penggulungan output untuk tempoh masa kehilangan kehilangan voltan input (milisaat 'bernilai masa, tetapi tentunya lebih baik daripada apa-apa). (Figurebelow)

Transformor Ferroreson menyediakan peraturan voltan keluaran.

Di samping menghalang harmonik yang dihasilkan oleh teras tepu, litar resonan ini juga "menyaring" frekuensi harmonik yang dijana oleh beban bukan linear (switching) dalam litar penggulungan menengah dan mana-mana harmonik yang terdapat di voltan sumber, memberikan kuasa "bersih" pada beban .

Transformer Ferroresonant menawarkan beberapa ciri berguna dalam penyaman kuasa AC: voltan keluaran tetap yang diberikan variasi besar dalam voltan masukan, penapisan harmonik di antara sumber kuasa dan beban, dan keupayaan untuk "menunggang" kerugian ringkas dalam kuasa dengan mengekalkan rizab tenaga dalam litar tangki resonannya. Transformer ini juga sangat bertolak ansur dengan beban yang berlebihan dan surut voltan sementara (sesaat). Mereka sangat bertoleransi, sesetengahnya mungkin sebanding dengan sumber kuasa AC yang tidak disegerakkan, yang membolehkan beban dipindahkan dari satu sumber kuasa kepada yang lain dalam fesyen "membuat-sebelum-pecah" tanpa gangguan kuasa pada sebelah sekunder!

Mengetahui Kekurangan

Malangnya, peranti ini mempunyai kekurangan yang sama pentingnya: mereka membazirkan banyak tenaga (disebabkan oleh kehilangan histeresis dalam inti tepu), menghasilkan haba yang ketara dalam proses itu, dan tidak bertoleransi dengan variasi kekerapan, yang bermaksud ia tidak berfungsi dengan baik ketika dikuasakan oleh penjana enjin yang kecil yang mempunyai peraturan kelajuan yang kurang baik. Voltan yang dihasilkan dalam litar berliku / pengganti resonan cenderung menjadi sangat tinggi, memerlukan kapasitor mahal dan membentangkan juruteknik perkhidmatan dengan voltan kerja yang sangat berbahaya. Sesetengah aplikasi, walaupun, mungkin memberi keutamaan kepada kelebihan pengubah ferroresonant atas kelemahannya. Litar semikonduktor wujud kepada "keadaan" kuasa AC sebagai alternatif kepada peranti ferroresonant, tetapi tidak ada yang dapat bersaing dengan pengubah ini dari segi kesederhanaan semata-mata.

ULASAN:

  • Peraturan tegangan adalah ukuran seberapa baik pengubah daya dapat mempertahankan voltan sekunder yang tetap diberikan voltan utama yang tetap dan varians yang luas dalam arus beban. Semakin rendah peratusan (lebih hampir kepada sifar), semakin stabil voltan sekunder dan peraturan yang lebih baik akan disediakan.
  • Pengubah ferroresonant adalah pengubah khas yang direka untuk mengawal voltan pada tahap yang stabil walaupun variasi voltan masukan yang luas.