峰值變壓器——工作原理、裝置、目的和應用

有一種特殊類型的變壓器稱為峰值變壓器。這種類型的變壓器將施加在其初級繞組上的正弦電壓轉換成與初級不同極性和相同頻率的脈衝 正弦電壓… 正弦波在這裡饋送到初級繞組，脈衝從峰值變壓器的次級繞組中移除。

峰值變壓器在某些情況下用於控制氣體放電裝置，如閘流管和汞整流器，以及控制半導體晶閘管和其他一些特殊用途。

峰值變壓器的工作原理

峰值變壓器的運行是基於其鐵芯鐵磁材料的磁飽和現象。結論是，變壓器磁化鐵磁芯中的磁感應強度 B 的值非線性地取決於給定鐵磁體的磁場 H 的強度。

因此，在較低的磁化場 H 值時——磁芯中的感應 B 首先快速且幾乎線性增加，但磁化場 H 越大，磁芯中的感應 B 繼續增長得越慢。

最終，在足夠強的磁化場下，磁感應強度 B 實際上停止增加，儘管磁化場的強度 H 繼續增加。 B 對 H 的這種非線性依賴性具有所謂的特徵 遲滯電路.

已知在變壓器次級繞組中引起電動勢感應的磁通量F等於該繞組鐵芯中的感應B與變壓器的橫截面積S的乘積。繞組芯。

因此，根據法拉第電磁感應定律，變壓器次級繞組中的電動勢 E2 與穿過次級繞組的磁通量 F 的變化率及其匝數 w 成正比。

考慮到以上兩個因素，可以很容易地理解，在峰值變壓器初級繞組電壓的正弦波峰值對應的時間間隔內，如果振幅足以使鐵磁體飽和，則其中的磁通量 Φ 為這些時刻的核心幾乎不會改變。

但只有在磁化場 H 的正弦曲線通過零過渡的瞬間，鐵芯中的磁通量 F 才會發生變化，而且變化非常劇烈（見上圖）。並且變壓器鐵心的磁滯迴線越窄，其導磁率越大，加在變壓器初級繞組上的電壓頻率越高，這些時刻磁通量的變化率就越大。

因此，在鐵心 H 的磁場過渡到零的時刻附近，假定這些過渡的速度很高，則在變壓器的次級繞組上將形成交替極性的短鐘形脈衝，因為方向引發這些脈衝的磁通量 F 的變化也是交替的。

峰變裝置

峰值變壓器可以用磁分流器或初級繞組供電電路中的附加電阻器製成。

在初級電路中使用電阻器的解決方案沒有太大區別 來自經典的變形金剛...只有在這裡，初級繞組中的峰值電流（在磁芯進入飽和狀態的時間間隔內消耗）才受到電阻器的限制。在設計這種峰值變壓器時，他們遵循在正弦波半波峰值處提供鐵芯深度飽和的要求。

為此，選擇合適的電源電壓參數、電阻值、磁路橫截面和變壓器初級繞組的匝數。為了使脈衝盡可能短，具有高磁導率的軟磁材料，例如永磁體，被用於製造磁路。

接收到的脈衝的幅度將直接取決於成品變壓器次級繞組的匝數。當然，電阻的存在會導致這種設計中有功功率的顯著損失，但它大大簡化了磁芯的設計。

峰值限流磁分流變壓器是在三級磁路上製成的，其中第三個桿與前兩個桿之間有氣隙隔開，第一和第二個桿彼此靠近並承載初級和次級繞組。

當磁場 H 增大時，閉合磁路由於其磁阻較小而首先飽和。隨著磁化場的進一步增加，磁通量 F 通過第三個桿 - 分流器關閉，而 反應性 電路略有增加，從而限制了峰值電流。

與涉及電阻器的設計相比，這裡的有源損耗較低，儘管核心結構有點複雜。

峰值變壓器的應用

正如您已經了解的那樣，峰值變壓器對於獲得正弦交流電壓的短脈衝是必不可少的。通過這種方法獲得的脈衝具有上升和下降時間短的特點，這使得它們可以用於為控制電極供電，例如半導體晶閘管、真空閘流管等。