محولات الذروة - مبدأ التشغيل والجهاز والغرض والتطبيق

هناك نوع خاص من المحولات الكهربائية يسمى محول الذروة. محول من هذا النوع يحول الجهد الجيبي المطبق على ملفه الأولي إلى نبضات ذات قطبية مختلفة ونفس التردد مثل الابتدائي الجهد الجيبي... يتم تغذية الموجة الجيبية هنا إلى الملف الأولي وتتم إزالة النبضات من الملف الثانوي لمحول الذروة.

تستخدم محولات الذروة في بعض الحالات للتحكم في أجهزة تصريف الغاز مثل الثيراترونات ومعدلات الزئبق ، وكذلك للتحكم في الثايرستور أشباه الموصلات ولأغراض خاصة أخرى.

مبدأ تشغيل محول الذروة

يعتمد تشغيل محول الذروة على ظاهرة التشبع المغناطيسي للمادة المغناطيسية في قلبها. الاستنتاج هو أن قيمة الحث المغناطيسي B في النواة المغناطيسية المغناطيسية للمحول تعتمد بشكل غير خطي على قوة المجال الممغنط H للمغناطيس الحديدي المحدد.

وبالتالي ، عند القيم المنخفضة للحقل الممغنط H - يزداد الحث B في القلب أولاً بسرعة وبشكل خطي تقريبًا ، ولكن كلما زاد مجال المغنطة H ، كلما استمر الحث B في النواة في النمو بشكل أبطأ.

وفي النهاية ، مع وجود مجال مغناطيسي قوي بما فيه الكفاية ، يتوقف الحث B عمليا عن الزيادة ، على الرغم من أن كثافة H للحقل الممغنط تستمر في الزيادة. يتميز هذا الاعتماد غير الخطي لـ B على H بما يسمى دائرة التخلفية.

من المعروف أن التدفق المغناطيسي F ، الذي يتسبب تغييره في تحريض EMF في الملف الثانوي للمحول ، يساوي ناتج الحث B في قلب هذا الملف بواسطة منطقة المقطع العرضي S من المحول. لف النواة.

لذلك ، وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، تبين أن EMF E2 في الملف الثانوي للمحول يتناسب مع معدل تغير التدفق المغناطيسي F الذي يخترق الملف الثانوي وعدد الدورات فيه.

بالنظر إلى كل من العوامل المذكورة أعلاه ، يمكن أن نفهم بسهولة أنه مع السعة الكافية لتشبع المغناطيس الحديدي في الفترات الزمنية المقابلة لقمم الجيوب الأنفية للجهد المطبق على الملف الأولي لمحول الذروة ، التدفق المغناطيسي Φ فيه الأساسية في هذه اللحظات عمليا لن تتغير.

ولكن فقط بالقرب من لحظات انتقالات الجيوب الأنفية للحقل الممغنط H حتى الصفر ، سيتغير التدفق المغناطيسي F في اللب وبحدة وسرعة (انظر الشكل أعلاه).وكلما كانت حلقة التباطؤ في قلب المحول أضيق ، زادت نفاذية المغناطيسية ، وكلما زاد تردد الجهد المطبق على الملف الأولي للمحول ، زاد معدل تغير التدفق المغناطيسي في هذه اللحظات.

وفقًا لذلك ، بالقرب من لحظات انتقال المجال المغناطيسي للنواة H إلى الصفر ، نظرًا لأن سرعة هذه التحولات عالية ، ستتشكل نبضات قصيرة على شكل جرس ذات قطبية متناوبة على الملف الثانوي للمحول ، نظرًا لاتجاه يتغير أيضًا تغيير التدفق المغناطيسي F الذي يبدأ هذه النبضات.

جهاز محول الذروة

يمكن تصنيع محولات الذروة باستخدام تحويلة مغناطيسية أو بمقاوم إضافي في دائرة الإمداد للملف الأساسي.

لا يختلف الحل باستخدام المقاوم في الدائرة الأولية كثيرًا من محول كلاسيكي... هنا فقط يكون تيار الذروة في الملف الأولي (الذي يستهلك في الفترات عندما يدخل القلب في التشبع) محدودًا بمقاوم. في تصميم محول الذروة هذا ، يسترشدون بمتطلبات توفير تشبع عميق للنواة عند قمم نصف موجات الموجة الجيبية.

للقيام بذلك ، حدد المعلمات المناسبة لجهد الإمداد ، وقيمة المقاوم ، والمقطع العرضي للدائرة المغناطيسية وعدد الدورات في الملف الأولي للمحول. من أجل جعل النبضات قصيرة قدر الإمكان ، يتم استخدام مادة ناعمة مغناطيسيًا ذات نفاذية مغناطيسية عالية مميزة ، على سبيل المثال بيرمالويد ، لإنتاج الدائرة المغناطيسية.

ستعتمد سعة النبضات المستلمة بشكل مباشر على عدد الدورات في الملف الثانوي للمحول النهائي. يؤدي وجود المقاوم ، بالطبع ، إلى خسائر كبيرة في الطاقة النشطة في مثل هذا التصميم ، لكنه يبسط تصميم اللب إلى حد كبير.

يتم تصنيع محول تحويل مغناطيسي يحد من تيار الذروة على دائرة مغناطيسية ثلاثية المراحل ، حيث يتم فصل القضيب الثالث عن أول قضيبين بواسطة فجوة هوائية ، ويتم إغلاق القضيبين الأول والثاني مع بعضهما البعض ويحملان الأولي و اللفات الثانوية.

عندما يزداد المجال الممغنط H ، تتشبع الدائرة المغناطيسية المغلقة أولاً لأن مقاومتها المغناطيسية أقل. مع زيادة أخرى في مجال المغنطة ، يتم إغلاق التدفق المغناطيسي F من خلال القضيب الثالث - التحويلة ، بينما التفاعلية تزيد الدائرة بشكل طفيف ، مما يحد من تيار الذروة.

مقارنةً بالتصميم الذي يشتمل على المقاوم ، تكون الخسائر النشطة هنا أقل ، على الرغم من أن البناء الأساسي يبدو أكثر تعقيدًا بعض الشيء.

التطبيقات مع محولات الذروة

كما فهمت بالفعل ، فإن محولات الذروة ضرورية للحصول على نبضات قصيرة من الجهد المتناوب الجيبي. تتميز النبضات التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة بوقت صعود وهبوط قصير ، مما يجعل من الممكن استخدامها للتحكم في الأقطاب الكهربائية ، على سبيل المثال ، الثايرستور أشباه الموصلات ، الثيراترونات الفراغية ، إلخ.