Magyar Hiradástechnika, 1957 (8. évfolyam, 1-6. szám)

1957-06-01 / 1-2. szám

Magyar Híradástechnika 8. évf. 1957. 1—2. sz Feszü­ltségstabiizáló transzformátorok KONKOLY TI­H­AMÉR, Műszeripari Kutató Intézet Bevezetés Az alábbiakban a mérés- és híradástechnikában leginkább használatos feszültségstabilizáló beren­dezésnek, a stabilizáló transzformátornak a műkö­dését és méretezését ismertetjük. Nem célunk, hogy az e gyűjtőnév alá foglalt összes megoldásokat ismertessük, hanem csak a leggyakoribb alap­típusokat tárgyaljuk. Ezeknél kimutatható, hogy a működésüket leíró egyenletek azonos alakúak és a megoldás mindegyik esetben teljesen hasonló úton haladhat. A stabilizáló transzformátorok méretezésére aránylag kevés irodalmi adatot találhatunk. Az ismert számítási rendszerek többnyire tapasztalati képletekkel operálnak és meglehetősen pontatlanok. Használhatóságukat még az is nehezíti, hogy a hiba nagysága erősen függ a méretezendő transz­formátor teljesítményétől.. Pl., ha a képletek egy 20—30 W teljesítményű egység számításánál jó eredményt adnak, úgy lehet, hogy 200—300 W körül már nagy az eltérés a számított és mért értékek között. A pontosabb méretezéshez az kellene, hogy a stabilizáló transzformátor működését leíró diffe­renciálegyenletet meg tudjuk oldani. Ez — mint a későbbiekben látni fogjuk — egy másodrendű, magasabb fokú (nem lineáris), állandó együtthatójú, inhomogén differenciálegyenlet**, melynek függő változója a transzformátor vasmagjában levő indukció, független változója az idő, a konstansok pedig vasmérettől, tekercselési adatoktól stb. függő mennyiségek. Ismeretes, hogy a megoldás ilyen típusú egyenletnél igen sok nehézséggel jár még akkor is, ha a „nonlinearitás” nem túlságosan nagymérvű. Sajnos jelen problémánál nem ez az eset, így az ismert eljárások*** nem alkalmazhatók. Az alábbiakban olyan méretezési eljárást dolgoz­tunk ki, mely a gyakorlat számára kielégítő pontos­ságú, de emellett nem túlságosan bonyolult, bár kétségtelen, hogy ez utóbbi téren nem versenyezhet a tapasztalati képletekkel dolgozó számítási rend­szerekkel. Az eljárás lényege az, hogy grafikus úton meg­keressük a differenciál-egyenlet közelítő meg­oldását. Ily módon nyerjük az indukció alaphar­monikusának első közelítő értékét. Ennek folyta­tásaként — most már számítással — adódik az indukció harmadik harmonikusa. Gyakorlatban ez a két lépés elegendő. Az ily módon számított, valamint a mért értékek közötti eltérés max. 5%. * Ezzel kapcsolatban utalunk Oegger : Selbsträtige Strom- und Spannungsregler c. tanulmányára az ATM 1934 novemberi számában, ahol a legtöbb előforduló típus rövid leírása megtalálható. ** Az irodalomban ,,Duff­ing-e­gyenlet” néven ismert egyenlet egyik fajtája. *** Kis nonlinearitás esetén használható módszerek : a Duffing- és a perturbációs módszer (lásd pl. Stoker : Nonlinear Vibrations c. könyvét). A harmadik lépésben számítással adódik az induk­ció első és harmadik harmonikusának pontosabb közelítése. Az eljárás egyik előnye, hogy az első lépésként alkalmazott egyenletmegoldás megfordítható. Ter­vezésnél ugyanis nem egy meglevő transzformátor­nál kell megállapítanunk egyrészt, hogy milyen teljesítményre használható, másrészt, hogy a primer tekercsre adott feszültség hatására mekkora lesz a vasmagban fellépő indukció, hanem pontosan fordítva : a teljesítmény adott, néhány adatot, mint pl. indukciót, áramsűrűséget felveszünk és ehhez akarjuk meghatározni a vasméreteket, te­kercselési adatokat stb. A grafikus eljárás alkal­mazható ez utóbbi feladatra. További előnye még az is, hogy szemléletesen mutatja a primer feszültség, valamint a terhelés változása esetén fellépő viszo­nyokat. Működés A stabilizáló hatás a vas mágnesezési görbéjé­nek nonlinearitásán alapul. A leggyakrabban hasz­nált feszültségstabilizáló transzformátorok műkö­dési elvét az 1. ábra kapcsán követhetjük. Legyen­­ egy vasmagos fojtótekercs, Z pedig egy lineáris impedancia az 1 /b, ill. 1/c ábra szerinti jelleggörbékkel. Ha 1—2 kapcsokra Up szinuszos váltófeszült­séget adunk, akkor valami J áram fog átfolyni a sorbakapcsolt két elemen. Hatására a Z impedan­cián Uz, az L induktivitáson pedig UL feszültség lép fel. Up értékét növelve J áram nő, vele együtt Ul és Uz is. Van egy olyan kritikus Up0 feszültség, melyhez tartozó áram is.0-nál nagyobb. Ezen túl növelve Up-1­­illetve J-t, UL csak igen kis mérték­ben növekszik (lásd az 1 /b ábrát) és az Up feszültség növekedését a lineáris impedancia „veszi fel”. Ezzel stabilizáló hatás áll elő, amennyiben az Up nagy változtatása az UL feszültség kis megválto­zását okozza csupán. l. ábra

Next