Якщо перетворювач двотактний, то на трансформатор подаються імпульси змінної полярності однакової амплітуди. Перший імпульс викличе деяке залишкове намагнічування сердечника – залишкову індукцію +1} ^. Другий імпульс має іншу по відношенню до першого полярність. По його закінченні виявиться, що, залишкова індукція має ту ж величину В ^, але інший знак. Тобто сердечник перемагнитилось. Наступний імпульс викличе залишкову індукцію + Βο “- з протилежним знаком по відношенню до залишкової індукції, викликаної другим імпульсом. Далі, з кожним наступним імпульсом струму залишкова індукція буде дорівнює ± В0СТ, Причому її знак стане визначатися знаком відповідних імпульсів струму. Наростання величини залишкової індукції не відбувається. Звичайно, в кожному імпульсі якась частина корисної енергії ‘затрачається на компенсацію попередньої залишкової індукції і створення нової. Це дещо знижує ККД, але не призводить до великих неприємностей.

У однотакгних перетворювачах і, зокрема, в обратноходового картина істотно змінюється. Всі імпульси струму мають один знак. Для нормальної роботи перетворювача кожен імпульс має забезпечити за час своєї дії розмах величини індукції Вімп. Якщо сердечник був спочатку розмагнічено, то максимальна індукція сердечника в першому імпульсі дорівнює ВПІП. Після першого імпульсу величина залишкової індукції дорівнює В ^ ,. Другий імпульс повинен забезпечити зміну індукції на величину ВІМЛ щодо залишкової індукції В ^ ,, і максимальна індукція в осерді буде Вііп + Восн- Після другого імпульсу величина залишкової індукції буде Ban}> В, *; ,,. З кожним наступним імпульсом залишкова намагніченість сердечника збільшується. Цей процес не безкінечний – при деякій залишкової індукції В ^ її приріст зупиниться. Якщо розмах індукції досить великий, сума В ^ + Вімп може перевищити індукцію насичення матеріалу сердечника Вя |. При цьому різко падає величина індуктивності обмотки. У реальному перетворювачі це може призвести до втрати працездатності і навіть до виходу з ладу силового ключа. Звичайно, вибором невеликої величини Вімп можна позбутися такого ефекту, але на практиці це веде до різкого збільшення габаритів сердечника, що призводить до зростання втрат у фериті до, нарешті, просто дорого.

Основним методом зниження впливу В ^ є введення немагнітного зазору в магнітний потік сердечника. Не вдаючись у теоретичні тонкощі, можна сказати, що введення немагнітного зазору призводить до «Розтягуванню» характеристики індукції сердечника. Більш фізичності буде таке пояснення – при введенні зазору більша частина енергії запасається не в осерді, а в зазорі, що і призводить до зменшення ефективної величини У ^. Однак за все треба платити – введення зазору зменшує магнітну проникність сердечника в десятки разів – це призводить до збільшення габаритів і кількості витків обмоток (не в такий, правда, ступеня, як зниження Вімп).

• Переважна більшість розробників, крутячи в руках невипробувані сердечник майбутнього трансформатора, задаються двома главнимопросамі який зазор повинен бути для «більшої лучшесгі» і скільки витків треба намотати в первинній обмотці.

Вельми часто перед тим, як ці питання стають головними, людина старанно студіює літературу, намагається розібратися в безлічі формул, силкуючись згадати шкільний курс фізики, і навіть виявляє, що існують САПР для розрахунку трансформаторів. Він намагається щось рахувати і, нарешті, отримує величину ширини оптимального зазору 0,0111 мм. З одного боку, стає зрозумілим, що реалізувати такий малий зазор (до того ж стабільний по температурі і часу) на практиці досить складно, а з іншого боку – він же оптимальний … Зрештою, для організації зазору починають використовуватися шматочки паперу.

Залишаючи осторонь емоції, з приводу силового трансформатора можна сказати наступне. Для того щоб мати нормальний трансформатор для добре працюючого -Джерела, треба правильно визначити такі параметри трансформатора:

• матеріал і форму (тип) сердечника;

• габаритну потужність сердечника;

• величину немагнітного зазору;

• кількість витків в обмотках;

• і, нарешті, конструкцію – т. Е. Як розмістити обмотки, як їх. намотувати і як ізолювати.

4.1.                                                  Матеріал сердечника

Як вже говорилося, в даний час найкраще використовувати] ферити. Ферит повинен мати низькі втрати, високу початкову! магнітну проникність mn і високу індукцію насичення Bs. > При роботі на частотах порядка 100 кГц найкращими матеріалами – є вітчизняні НМС1, НМС2 (аналогічний імпортний – ‘ЗС8). Основні характеристики вітчизняних феритів наведено в табл. 3.4 [4].

Таблиця 3.4

4.2. Форма (тип) сердечника

Форма сердечника в чому визначає індуктивність розсіювання трансформатора 1 ^. За інших рівних умов більш «закритий» сердечник (т. Е. Сердечник, в якому велика частина силових магнітних ліній проходить не по повітрю, а через ферит) дасть меншу індуктивність розсіювання. Найкращими з цієї точки зору є сердечники типу PQ. Для Ш-образних сердечників найменшу величину Lpu мають сердечники, у яких площа вікна близька до площі перетину керна. Однак такі сердечники, як і сердечники типу! PQ, не дозволяють при необхідності розмістити кілька вторинних обмоток. Збільшення типорозміру призводить до збільшення втрат у фериті, оскільки ці втрати прямо залежать від обсягу фериту в осерді. Тому при великій кількості вторинних обмоток доводиться вибирати сердечники з більшою відносною площею вікна типів ЄС, ETD. Цілком прийнятні величини Ц * виходять при використанні вітчизняних сердечників типу КВ (імпортний аналог RH). Якщо джерело повинен мати невелику товщину, то вибираються низькопрофільні сердечники типу EFD. У будь-якому випадку краще вибирати сердечник в комплекті з каркасом для обмоток.

4.3.                                                   Габаритна потужність

Габарити сердечника (т. Е. Типорозмір при обраному типі) визначаються двома критеріями. По-перше, сердечник не повинен перегріватися при максимальній вихідної потужності і, по-друге, вікно повинне мати достатню площа для розміщення всіх обмоток трансформатора. Після того як намотана пара десятків різних трансформаторів, розробник практично безпомилково може визначити типорозмір сердечника. Якщо такого досвіду немає, то для мережевих обратноходових джерел з невеликою кількістю вторинних обмоток можна рекомендувати такий наближений критерій вибору сердечника по перетину керна: 0,035 см2/ Вт для потужностей до 20 Вт і 0,02 см2 / Вт при потужності від 20 до 50 Вт.

Площа заповнення вікна сердечника, SMn, Визначається формулою

де d, – діаметр проводу i-й обмотки з урахуванням ізоляції, п, – кількість витків i-й обмотки, 1 “- товщина шару ізоляції, п” – загальна кількість шарів ізоляції, h0lc – Висота вікна з урахуванням каркаса, – коефіцієнт заповнення, зазвичай рівний 1,1 … 1,5 і залежний від акуратною намотування трансформатора.

Площа вікна сердечника з урахуванням каркаса, S0K, Повинна бути більше площі заповнення вікна Sm· Вели ця умова не виконується, необхідно вибрати сердечник з великим відносним розміром вікна, або (що гірше з точки зору втрат у фериті) вибрати більший типорозмір того ж типу сердечника.

4.41 Величина немагнітного зазору

Теоретично для кожного сердечника при заданій потужності і заданої індуктивності первинної обмотки існує оптимальна величина немагнітного зазору за якої забезпечуються невеликі втрати і треба намотувати не дуже велике кількість витків. Такі оптимальні величини I, можуть перебувати в межах від сотих до десятих часток мм. На жаль, не завжди можна відшукати матеріал для виготовлення немагнітною прокладки з товщиною, в точності рівний розрахованому I ,. При I, <0,1 мм це може стати проблемою – адже прокладка повинна зберігати товщину при зміні температури, вологості і зусилля кріплення половинок сердечника. Якщо товщина прокладки змінюється, зазор стає неоптимальним. Тому для потужностей до 50 Вт зазор зазвичай вибирається в межах 0,12 … 0,3 мм. Ця величина дещо відрізняється від оптимальної, але її порівняно легко зробити практично незмінною при зміні зовнішніх умов. Слід зауважити, що багато типи сердечників випускаються у варіанті з зазором, для чого висота центрального керна робиться дещо менше висоти бічних пластин. І для таких сердечників ширина зазору зазвичай близько 0,12 … 0,3 мм.

Якщо в осерді не передбачений немагнітний зазор, то в якості матеріалу прокладки для нього зручно використовувати односторонню липку паперову стрічку, яку продають в магазинах електроніки. Її товщина 0,12 мм, що дає ширину зазору 0,24 мм (оскільки прокладка ставиться як до центрального керн, так і в бічні пластини сердечника). Досвід кількох років експлуатації показує, що такий матеріал задовільно «Тримає товщину» як по температурі, так і за часом. Для відомості любителів просто папірців – товщина листа паперу для принтерів порядку 0,09 мм.

Джерело: За редакцією А. Я. Гріфа, Оригінальні схеми і конструкції. Творити разом! – М .: СОЛОН-Пресс, 2004. – 200 с .: іл. – (Серія «СОЛОН – радіоаматори», вип. 23)