Дроссель где находится
Индуктивность.
Как работает трансформатор.
Рассмотрим работу дросселя собранного на замкнутом магнитопроводе и подключенного в виде нагрузки, к источнику переменного тока. Число витков и магнитная проницаемость сердечника подобраны таким образом, что его реактивное сопротивление велико, ток протекающий в цепи соответственно - нет.
Ток, переодически изменяя свое направление, будет возбуждать в обмотке катушки (назовем ее катушка номер 1) электромагнитное поле, направление которого будет также переодически меняться - перемагничивая сердечник. Если на этот же сердечник поместить дополнительную катушку(назовем ее - номер 2), то под действием переменного электромагнитного поля сердечника, в ней возникнет наведенная переменная Э.Д.С.
Если количество витков обеих катушек совпадает, то значение наведенной Э.Д.С. очень близко к значению напряжения источника питания, поданного на катушку номер 1. Если уменьшить количество витков катушки номер 2 вдвое, то значение наведенной Э.Д.С. уменьшится вдвое, если количество витков наоборот, увеличить - наведенная Э.Д.С. также, возрастет. Получается, что на каждый виток, приходится какая-то определенная часть напряжения.
Обмотку катушки на которую подается напряжение питания (номер 1) называют первичной, а обмотка, с которой трансформированое напряжение снимается - вторичной.
Отношение числа витков вторичной(Np) и первичной (Ns) обмоток равно отношению соответствующих им напряжений - Up(напряжение первичной обмотки) и Us(напряжение вторичной обмотки).
Таким образом, устройство состоящее из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в цепи переменного тока можно использовать для изменения питающего напряжения - трансформации. Соответственно, оно так и называется - трансформатор.Если подключить к вторичной обмотке какую-либо нагрузку, в ней возникнет ток(Is). Это вызовет пропорциональное увеличение тока(Ip) и в первичной обмотке. Будет верным соотношение:
Трансформаторы могут применяться как для преобразовния питающего напряжения, так и для развязки и согласования усилительных каскадов. При работе с трансформаторами необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как:1. Допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток.2. Максимальную мощность трансформатора - мощность которая может длительное время передаваться через него, не вызывая перегрева обмоток. 3. Диапазон рабочих частот трансформатора.
Параллельный колебательный контур.
Если соединить катушку индуктивности и конденсатор - получится очень интересный элемент радиотехники - колебательный контур. Если зарядить конденсатор или навести в катушке Э.Д.С., используя электромагнитное поле - в контуре начнут происходить следующие процессы: Конденсатор разряжаясь, возбуждает электромагнитное поле в катушке индуктивности. Когда заряд истощается, катушка индуктивности возвращает запасенную энергию обратно в конденсатор, но уже с противоположным знаком, за счет Э.Д.С. самоиндукции. Это будет повторяться снова и снова - в контуре возникнут электромагнитные колебания синусоидальной формы. Частота этих колебаний называется резонансной частотой контура, и зависит от величин емкости конденсатора(С), и индуктивности катушки (L).
Параллельный колебательный контур обладает очень большим сопротивлением на своей резонансной частоте. Это позволяет использовать его для частотной селекции(выделения) в входных цепях радиоаппаратуры и усилителях промежуточной частоты, а так же - в различных схемах задающих генераторов.
Калькулятор расчета индуктивности однослойной катушки.
elektrikaetoprosto.ru
дроссель | Электрознайка. Домашний Электромастер.
Одним из самых распространенных элементов электрических схем является индуктивность. Это в общем случае катушка с проводом с вставленным в нее ферромагнитным сердечником или без него. Рассмотрим применения свойств катушки индуктивности в различных областях техники.
Индуктивность применяется в различных приборах в радиотехнике, электротехнике, технике связи, электронике, автоматике и многих других областях.
Это трансформаторы, различные электрические фильтры, электромагнитные реле, преобразователи электрической энергии и т.д.
Если конденсатор – это накопитель электрической энергии (заряда), то индуктивность – это накопитель электромагнитной энергии.
Самое простое применение катушки с проводом – это электромагнит.
При прохождении электрического тока по проводу, вокруг него образуется постоянное магнитное поле. Чем больше витков в катушке и чем больше электрический ток, проходящий через нее, тем больше магнитный поток пронизывающий витки катушки. Для увеличения силы притяжения электромагнита в катушку вводят ферромагнитный (стальной) сердечник. Свойство катушки с проводом образовывать магнитное поле, используется в мощных электромагнитах, во всевозможных электромеханических реле, электрических двигателях и генераторах и т.д.
Катушка индуктивности — фильтр
Катушка индуктивности имеет минимальное сопротивление для прохождения постоянного электрического тока, но для переменного тока имеет большое сопротивление.
Это свойство индуктивности используется для разделения цепей переменного и постоянного токов. В технике электросвязи и радиосвязи используется множество различных фильтров нижних и верхних частот, схем дистанционного питания и т.д.Катушка с ферромагнитным стальным сердечником используется в фильтрах блоков питания сетевых выпрямителей для сглаживания пульсаций переменного тока.
Катушка с проводом источник Э.Д.С.
При воздействии на катушку переменного магнитного поля в ней образуется переменный электрический ток. Это свойство катушки индуктивности используется в электрических генераторах постоянного и переменного тока. В них идет преобразование механической энергии в электрическую энергию.
Дизель-генераторные электростанции используют энергию сгорания дизельного топлива; Тепловые электростанции – ТЭЦ используют энергию газа, угля, и др.; Гидроэлектростанции – ГЭС используют энергию падающей воды; Атомные электростанции — АЭС используют энергию деления атомного ядра. Во всех циклах преобразования энергии конечным элементом является электрический генератор одно или трех — фазного переменного тока.
Катушка индуктивности — трансформатор.
При протекании переменного тока через катушку вокруг нее образуется переменное магнитное поле, которое в свою очередь воздействует на соседнюю катушку (обмотку) и создает в ней переменный электрический ток. Трансформаторы тока – напряжения используются для преобразования переменного электрического напряжения и тока одной величины в напряжение и ток другой величины. Трансформаторы служат также для согласования сопротивления нагрузки с внутренним сопротивлением источника (генератора) электрической энергии. Трансформаторы используются во всех областях электротехники, радиотехники, электросвязи, автоматики и т.д.
Катушка индуктивности — элемент колебательного контура.
Если объединить свойства конденсатора и индуктивности, то можно создать электромагнитный контур для получения синусоидальных колебаний переменного тока. В этом контуре заряд, накопленный в конденсаторе, передается в катушку и преобразуется в магнитное поле. Магнитное поле в свою очередь, наводит ЭДС самоиндукции в катушке, которая и заряжает конденсатор. Процесс этот повторяется многократно, постепенно затухая из-за потерь в контуре. Колебательные контуры бывают двух видов — параллельный и последовательный. Колебательные контуры используются для получения незатухающих колебаний синусоидальной формы низкой – НЧ, высокой ВЧ и сверхвысокой СВЧ частот. Электросвязь, радиотехника, автоматика, космическая связь – перечень применения колебательного контура в технике безграничен.
domasniyelektromaster.ru
виды устройств, назначение, схема и отзывы
Лампы дневного света (ЛДС) - это первые экономичные приборы, которые появились после традиционных светильников с нитью накаливания. Они относятся к газоразрядным устройствам, где обязательно требуется элемент, ограничивающий мощность в электрической цепи.
Назначение дросселя
Дроссель для ламп дневного света управляет напряжением, подаваемым на электроды лампы. Кроме того, у него есть следующие назначения:
- защита от скачков напряжения;
- разогрев катодов;
- создание высокого напряжения для запуска лампы;
- ограничение силы электрического тока после пуска;
- стабилизация процесса горения лампы.
Для экономии дроссель подключается на две лампы.
Принцип действия электромагнитного пускорегулирующего устройства (ЭмПРА)
- дроссель;
- стартер;
- два конденсатора.
Схема лампы дневного света с дросселем подключается в сеть на 220 В. Все детали, соединенные вместе, называются электромагнитным балластом.
При подаче питания замыкается цепь вольфрамовых спиралей лампы, и включается стартер в режиме тлеющего разряда. Через лампу ток пока не проходит. Нити постепенно разогреваются. Контакты стартера в исходном состоянии разомкнуты. Один из них выполнен биметаллическим. Он сгибается при нагревании от тлеющего разряда и замыкает цепь. При этом ток возрастает в 2-3 раза и катоды лампы разогреваются.
Как только замкнутся контакты стартера, разряд в нем прекращается и биметаллическая пластина начинает остывать. В результате подвижный контакт размыкается и происходит самоиндукция дросселя в виде значительного импульса напряжения. Его достаточно, чтобы электроны пробили газовую среду между электродами и лампа зажглась. Через нее начинает проходить номинальный ток, который затем снижается в 2 раза по причине падения напряжения на дросселе. Стартер постоянно остается в выключенном состоянии (контакты разомкнуты), пока ЛДС горит.
Таким образом, балласт запускает лампу и в дальнейшем поддерживает ее в активном состоянии.
Достоинства и недостатки ЭмПРА
Электромагнитный дроссель для ламп дневного света отличается низкой ценой, простотой конструкции и высокой надежностью.
Кроме того, имеются недостатки:
- пульсирующий свет, приводящий к усталости глаз;
- до 15 % теряется электроэнергия;
- шумы в момент запуска и при работе;
- лампа плохо запускается при низкой температуре;
- большие размеры и вес;
- длительный запуск лампы.
Обычно гудение и мерцание лампы происходят при нестабильном питании. Балластники производят с разными уровнями шума. Чтобы его уменьшить, можно выбрать подходящую модель.
Лампы и дроссели подбираются равными друг другу по мощности, иначе срок службы светильника значительно сократится. Обычно их поставляют в комплекте, а замену балласта делают устройством с теми же параметрами.
Люминесцентные лампы в комплекте с ЭмПРА стоят недорого, и для них не нужна настройка.
Для балластника характерным является потребление реактивной энергии. Для снижения потерь параллельно сети питания подключается конденсатор.
Электронный балласт
Все недостатки электромагнитного дросселя необходимо было устранить, и в результате исследований был создан электронный дроссель для ламп дневного света (ЭПРА). Схема представляет собой единый блок, производящий запуск и поддерживание процесса горения путем формирования заданной последовательности изменения напряжения. Подключить его можно с помощью прилагаемой к модели инструкции.
Дроссель для ламп дневного света электронного типа имеет достоинства:
- возможность мгновенного запуска или с любой задержкой;
- отсутствие стартера;
- отсутствие моргания;
- повышенная светоотдача;
- компактность и легкость устройства;
- оптимальные режимы работы.
ЭПРА дороже электромагнитного устройства из-за сложной электронной схемы, которая включает фильтры, коррекцию коэффициента мощности, инвертор и балласт. В некоторых моделях устанавливается защита от ошибочного запуска светильника без ламп.
В отзывах пользователей говорится об удобстве применения ЭПРА в энергосберегающих ЛДС, которые встраиваются непосредственно в цоколи для обычных стандартных патронов.
Как запустить люминесцентную лампу с помощью ЭПРА?
При включении от электронного балласта на электроды подается напряжение, и происходит их разогрев. Затем на них поступает мощный импульс, зажигающий лампу. Он образуется путем создания колебательного контура, входящего в резонанс перед разрядом. Таким путем хорошо подогреваются катоды, испаряется вся ртуть в колбе, благодаря чему происходит легкий запуск лампы. После возникновения разряда резонанс колебательного контура тут же прекращается и напряжение снижается до рабочего.
Принцип работы ЭПРА похож на вариант с электромагнитным дросселем, так как лампа запускается высоким напряжением, которое затем снижается до постоянной величины и поддерживает разряд в лампе.
Частота тока достигает 20-60 кГц, за счет чего мерцание исключено, а КПД становится выше. В отзывах часто предлагается заменить электромагнитные дроссели на электронные. Важно, чтобы они подходили по мощности. Схема может создавать мгновенный пуск или с постепенным нарастанием яркости. Холодный пуск производить удобно, но при этом срок службы светильника становится намного меньше.
Лампа дневного света без стартера, дросселя
ЛДС можно включать без громоздкого дросселя, используя вместо него простую лампу накаливания с аналогичной мощностью. В данной схеме стартер также не нужен.
Подключение производится через выпрямитель, в котором напряжение удваивается с помощью конденсаторов и поджигает лампу без разогрева катодов. Последовательно с ЛДС через фазный провод включается лампа накаливания, ограничивающая ток. Конденсаторы и диоды выпрямительного моста следует подбирать с запасом по допустимому напряжению. При питании ЛДС через выпрямитель колба с одной стороны скоро начнет темнеть. В таком случае надо изменить полярность питания.
Подключение лампы дневного света без дросселя, где вместо него применяется активная нагрузка, дает слабую яркость.
Если вместо лампы накаливания установить дроссель, лампа будет светиться заметно сильней.
Проверка исправности дросселя
Когда ЛДС не горит, причина кроется в неисправности электропроводки, самой лампы, стартера или дросселя. Простые причины выявляются тестером. Перед тем как проверить дроссель лампы дневного света мультиметром, следует отключить напряжение и разрядить конденсаторы. Затем переключатель прибора устанавливается в режим прозвонки или на минимальный предел измерения сопротивления и определяются:
- целостность обмотки катушки;
- электросопротивление обмотки;
- межвитковое замыкание;
- обрыв в обмотке катушки.
В отзывах предлагается проверять дроссель, подключив его к сети через лампу накаливания. При межвитковом замыкании она горит ярко, а исправная - вполнакала.
При обнаружении неисправности дроссель проще заменить, поскольку ремонт может обойтись дороже.
Чаще всего в схеме выходит из строя стартер. Для проверки его работоспособности вместо него подключают заведомо исправный. Если лампа так и не зажигается, значит, причина в другом.
Дроссель также проверяют с применением исправной лампы, подключив от него два провода к ее цоколю. Если лампа загорится ярко, значит, дроссель работоспособен.
Заключение
Дроссель для ламп дневного света совершенствуется в направлении улучшения технических характеристик. Электронные устройства начинают вытеснять электромагнитные. Вместе с тем продолжают применяться старые варианты моделей в связи с их простотой и низкой ценой. Необходимо разбираться во всем многообразии типов, правильно их эксплуатировать и подключать.
fb.ru
Зачем нужны сетевые дроссели в силовых преобразователях?
Зачем вообще нужны сетевые дроссели? Это — очень важный элемент силовой схемы мощного статического преобразователя, который служит буфером между питающей сетью и самим преобразователем. Сетевой дроссель выполняет несколько очень существенных функций: он повышает коэффициент мощности статического преобразователя в среднем на 30…35 %, не прибегая к сложным схемотехническим ухищрениям; подавляет высшие гармоники входного тока преобразователя, возникающие в неуправляемом выпрямителе; выравнивает линейные напряжения на входе преобразователя при некотором перекосе фаз
Рис. 2.4.6. Внешний вид некоторых типовых дросселей фирмы «Elhand»
питающего напряжения; подавляет быстрые изменения напряжения на входе преобразователя вследствие коммутационных воздействий стороннего оборудования на питающую сеть; снижает скорость нарастания токов короткого замыкания. Тот, кто мало-мальски сталкивался с силовой техникой, знает, что питающее сетевое напряжение под влиянием работы высокочастотных преобразователей, потребляющих ток от сети в импульсном режиме, подвержено искажениям. Сетевые дроссели призваны гасить эти помехи и снижают риск попадания гармоник в питающую сеть. Более того, если в качестве силовых ключей используются тиристоры, сетевые дроссели гарантированно обеспечивают защиту их от лавинного нарастания тока проводимости вплоть до момента переключения [37].
где 1{ — ток основной гармоники;
/5, /7, /и — токи гармоник высших порядков.
Мы уже говорили ранее, что любой статический преобразователь характеризуется определенным значением коэффициента мощности, связанным с его схемотехническим построением. За счет чего снижается коэффициент мощности? За счет появления реактивной составляющей потребляемой мощности и увеличения потребления полной мощности по сравнению с активной. В потребляемом от сети токе появляются, кроме основной, высшие гармоники — 5, 7, 11, 13, 17, 19. В соответствии с известным соотношением коэффициент мощности:
Нетрудно заметить, что чем больше действующие значения высших гармоник тока, тем меньше коэффициент мощности, и тем больше влияние статического преобразователя на питающую сеть. Однако здесь есть одно важное обстоятельство, которое нас выручает: реактивное сопротивление, присутствующее в питающей сети (это могут быть различные реактансы трансформаторов питающих подстанций), может существенно подавлять высшие гармоники. К сожалению, трансформаторных реактансов далеко не всегда хватает для эффективного подавления гармоник, поэтому приходится для преобразователей эти реактансы увеличивать, искусственно вводя сетевые дроссели.
Выбрать соответствующий дроссель фирмы «Elhand» для установки в разрабатываемый преобразователь достаточно просто. Главным условием выбора является соотношение индуктивности подводящих проводов (с учетом реактанса питающего генератора или трансформатора) Ls и собственно индуктивности сетевого дросселя Ld\
где UT — величина напряжения на силовом приборе в момент его коммутации, В;
diT/dt — крутизна нарастания тока проводимости силового прибора, А/с.
Оценить параметры UT и diT/dt в случае использования IGBT приборов несложно — эти данные можно получить из анализа величины выпрямленного питающего напряжения, а также скорости нарастания тока при переключении, который определяется характером нагрузки преобразователя (активная, индуктивная, комбинированная) и скорости коммутации IGBT приборов.
Значительно сложнее оценить значение Ls, так как заранее неизвестно, как будет питаться преобразователь, от какого источника, какой длины окажутся питающие проводники, какой будет их длина и конфигурация. Поэтому фирма «Elhand» рекомендует в любом случае устанавливать в разрабатываемый преобразователь сетевой дроссель, ориентируясь по величине тока, потребляемой от сети. С этой целью, для облегчения такого выбора, специалисты «Elhand» разработали типовой ряд трехфазных дросселей типа ED3N. Некоторые типономиналы из этого ряда приведены в табл. 2.4.1.
Основным проектировочным критерием здесь является допустимое падение напряжения на дросселе в нагруженном состоянии, которое не должно превышать нескольких процентов от номинального напряжения сети:
где UL — падение напряжения на дросселе;
/— частота напряжения сети;
| Тип | Параметры, мГн/А | Длина, мм | Ширина, мм | Высота, мм | Масса, кг |
| ED3N | 8,5/3,3 | 125 | 85 | 105 | 2,3 , |
| 0,5/70 | 230 | 170 | 200 | 18 | |
| 0,15/150 | 240 | 190 | 207 | 24_ | |
| 0,05/400 | 340 | 200 | 295 | 47 | |
| 0,03/800 | 360 | 245 | 360 | 78 |
Ld — проектная индуктивность дросселя;
/ — номинальный ток обмотки дросселя.
Следует отметить, что фирма «Elhand» выпускает также моторные трехфазные дроссели ряда ED3S, предназначенные для обеспечения непрерывности протекания тока в обмотках двигателей [38], а также однофазные дроссели компенсации гармоник частоты 100 Гц и 300 Гц типа EDlN и EDlW. Трехфазные моторные дроссели типа ED3S, в принципе, можно использовать в качестве сетевых, а однофазные типа EDlN и EDlW — в качестве сглаживающих элементов сетевых LC-фильтров.
Конечно, дроссели как таковые, являются достаточно тривиальными элементами, которые можно изготавливать в условиях даже очень небольших производственных фирм. Почему же все-таки рекомендуется ориентироваться на покупные дроссели? Ответ очень прост: действительно, теоретически разработать и изготовить любой дроссель несложно, однако не будем забывать о трудозатратах на изготовление, о технологической стороне вопроса, о длительных сроках эксплуатации преобразовательной техники, которая зачастую вынуждена функционировать в жестких климатических и механических условиях среды. Дроссели промышленного изготовления, в частности, поставляемые фирмой «Elhand», полностью отвечают этим требованиям: они производятся фирмой со специализированной отработанной технологией, имеют низкую стоимость, прочны механически, пропитаны вакуумным способом (что позволяет сохранить высокое сопротивление изоляции в условиях повышенной влажности), оснащаются удобными для монтажа клеммами, оптимизированы по габаритам. К сожалению, на момент выхода этой книги из печати полные отечественные аналоги таких дросселей отсутствовали, что ставит в затруднительное положение отечественных разработчиков спецтехники.
Но вернемся к вопросу использования сетевых дросселей для ограничения пусковых токов. Автором книги с помощью компьютерного моделирования в пакете MicroCAP 7.0 была проанализирована реальная схема входной части статического преобразователя мощностью
12 кВт, с сетевым дросселем ED3N и дросселями подавления пульсации 300 Гц типа EDlW, показанная на рис. 2.4.7.
Рис. 2.4.7. Схема входного звена с использованием дросселей «Elhand»
Дроссель L1 — сетевой, дроссели L2, L3 входят в состав LC-фильтpa. Диодный мост типа 160MT120KB (производитель — «International Rectifier»), емкостная часть фильтра составлена из 12 конденсаторов типа B43586-A5687-Q (производитель — «Epcos») с эквивалентной емкостью 1020 мкФ. Фильтр радиопомех, в силу его незначительного влияния на процесс ограничения сверхтоков, из модели исключен. Результаты моделирования показаны на рис. 2.4.8. Из представленного графика видно, что пусковой ток, протекающий через диоды VDl…VD6, не превышает допустимого для диодов, а переходный процесс длится не более 10 мс, что не приведет к срабатыванию установленного на входе преобразователя автоматического выключателя типа АК-50Б (максимальная токовая защита) с номинальным током 25 А и уставкой 121н.
Рис. 2.4.8. Результаты моделирования пусковых токов
Таким образом, сетевой дроссель L1 выполняет две функции: в момент включения он совместно с дросселями L2 и L3 защищает диодный мост от возникновения сверхтоков, а в режиме продолжительной работы осуществляет подавление высокочастотных гармоник.
Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.
nauchebe.net
