дроссель трансформатор что это
Дроссель-трансформаторы на ЖД: устройство и работа
Устройство дроссель-трансформатора
Дроссель-трансформатор — прибор, обеспечивающий прохождение тягового тока в обход изолирующего стыка.
Устройство ДТ представляет собой Ш-образный сердечник с ярмом, изготовленные из электротехнической стали. Основная и дополнительная обмотки располагаются на среднем стержне сердечника. Вся конструкция помещёна в чугунный корпус, заполненный трансформаторным маслом и закрытый крышкой. На крышке имеются пробки, через которые осуществляется контроль уровня масла.
В устройстве ДТ для участков с электротягой постоянного тока между ярмом и сердечником предусмотрена гетинаксовая пластина, обеспечивающая немагнитный (воздушный) зазор в магнитной цепи ДТ.
Основная обмотка (ОО) рассчитана на прохождение тягового тока и имеет 3 вывода, 2 из которых (крайние) подключаются к рельсовым линиям. Средний вывод подключается к среднему же выводу ДТ смежной РЦ.
Дополнительные обмотки (ДО) ДТ обеспечивают подключение приборов релейного и питающего концов РЦ. А так как эти приборы соединены с рельсовой линией индуктивно, снижается воздействие на работу РЦ постоянной составляющей тягового тока. Как правило, число витков в дополнительных обмотках больше количества витков в основных обмотках.
Дроссель-трансформатор: принцип работы
Дроссель-трансформаторы — согласующие трансформаторы, что обеспечивает независимость работы рельсовой цепи от величины сопротивления соединительных проводов. Это особенно ценно при длинных РЦ.
Принцип работы ДТ заключается в следующем: часть тягового тока Iт1, проходя по одному из рельсов, оказывается в одной полуобмотке ДТ. В это время другая часть тягового тока Iт2 течёт через вторую полуобмотку ДТ. Через перемычку суммарный ток Iт1+ Iт2 попадает в среднюю точку ОО смежного ДТ и, разделившись на 2 части, проходит по рельсовым нитям соседней РЦ.
Создаваемые токами, протекающими в полуобмотках, потоки направлены в разные стороны. По этой причине при Iт1= Iт2 разностный поток в сердечнике ДТ=0. В результате в ДО тяговый ток не наводит электродвижущую силу (ЭДС).
Сигнальный ток от источника питания рельсовой цепи попадает в обмотку реле так: ДО ДТ на питающем конце обтекается сигнальным переменным током. Это создаёт в сердечнике переменный магнитный поток, под воздействием которого в ОО индуктируется переменная ЭДС.
Это, в свою очередь, приводит к возникновению в рельсовой линии сигнального тока Iс, который, проходя через ОО релейного ДТ, индуктирует в его ДО ЭДС. Под действием этой силы происходит срабатывание путевого реле И (в приведённой схеме РЦ — импульсное реле переменного тока). При этом сам ДТ на питающем конце РЦ выполняет роль понижающего, а на релейном — повышающего (токи Iс и Iт должны быть разными по частоте).
Устройство и принцип работы путевого дроссель-трансформатора, методика расчета
Путевой дроссель-трансформатор – это агрегат, пропускающий ток тяги, обходя изолирующий стык. Устройство напоминает катушку индуктивности, отличающуюся конструкцией, принципом функционирования, техническими характеристиками, методикой расчёта, предназначением и областью применения. Дроссельный трансформатор подразделяется на виды в зависимости от частотности и функций.
Конструкция и принцип работы
Устройство ДТ выглядит, как сердечник формы Ш со стальным остовом. Расположение главной и второстепенной обмотки – средний стержень сердечника. Все составляющие механизма погружены в корпус из чугуна. Он в свою очередь наполнен маслом трансформатора и закрыт крышкой. Уровень масляной жидкости контролируется через пробки, находящиеся на крышке. Конструкция имеет защиту от:
В данном приборе находится пластина из гетинакса, расположенная посередине сердечника и остова. С её помощью происходит обеспечение воздушного зазора в магнитной цепи ДТ. Главная обмотка необходима для пропускания тягового тока. Она обладает 3 выводами. К линиям рельс присоединяются 2 из них, расположенные по краям, а оставшийся по середине – к среднему выводу дроссельного трансформатора смежной РЦ.
За включение приборов релейного и питающего концов РЦ отвечают дополнительные обмотки. Из-за индуктивного соединения приборов с рельсовой линией на работу РЦ меньше влияет константная составная часть тягового тока.
Дроссель-трансформатор на постоянном токе функционирует, согласно принципу самоиндукции катушки. Это происходит следующим образом:
Прибор может выдерживать диапазоны колебаний от низких до высоких. Первые могут быть от 20 Гц до 20 кГц. Средние значения составляют 20-100 кГц, а высокие – более 100 кГц. Конструкция дросселей высокой частотности совсем не похожа на конструкции ДТ низкой и средней частотности.
Назначение и область применения устройства
Дроссельный трансформатор используется в области электротехники. Он предназначен для установки на ЖД пути, оснащённые автоматической блокировкой переменного и электротягой постоянного тока. Подобное оборудование используют, чтобы стыковать системы электрической тяги. Также дроссели внедряют в трамваи, поезда метро и современные скоростные дрезины.
Их составляющие специально созданы для суровых условий окружающей среды, возникающих при эксплуатации на ЖД транспорте.
Если рассматривать устройство по назначению, то оно делится на следующие виды:
Помимо прочего, аналогичные устройства распространены в сварке, в блокировочных, сигнализационных и совмещенных централизованных системах.
Основные технические характеристики
В характеристиках содержится информация о количестве витков, полном сопротивлении и показатель трансформации главной обмотки и второстепенных. Показатели дросселя-трансформатора ДТ 500:
Его масса составляет 132 кг, объём масла – 29 л. Может прослужить не больше 30 лет. Согласно правилам, температура сердечника не должна превысить 95 С. Она определяется по температуре верхних слоёв масла.
Разновидности дроссельных трансформаторов
Чаще всего встречаются следующие разновидности дроссельных трансформаторов:
Наличие сердечника в дросселе увеличивает его размеры. Без него он весит намного меньше.
Методика расчета
ДТ рассчитывается по методе нечёткой логики, нейронных сетей, резольвента Ла-Гранджа и другим. Разработаны специальные программы, производящие вычисление параметров устройства за считанные минуты. Основные этапы расчёта:
Применив особую формулу, можно своими силами рассчитать воздушный зазор в устройстве. Она выглядит следующим образом L*I²/V. индуктивность обмотки дросселя – это L, а сила постоянного тока на обмотке – это I. Буква V обозначает объём сердечника из железа.
Примеры расчетов
Например, можно рассчитать LO² для сердечника Е42х21х20 (B66329-G1000-X127) с воздушным зазором 2 мм, сделанного из материала N27. Известные следующие параметры сердечника, с которыми придётся работать:
Для начала необходимо найти краевой коэффициент F по формуле. Она выглядит следующим образом:
В итоге получается 1,42.
После этого нужно приступить к вычислению µe. Это эффективная проницаемость. Она находится по формуле:
Значение будет равно 68.
Теперь потребуется рассчитать AL – коэффициент индуктивного сопротивления. Формула вычисления:
Полученный результат будет равен 208.
Зная все эти данные, можно приступить к расчёту LO². Для этого существует следующая формула:
Схема подключения дросселя и его обозначение
Дроссель — это разновидность катушки индуктивности. В электрических схемах элемент используется для снижения влияния токов в определенном диапазоне. Эта деталь применяется при создании аппаратуры, она пассивна, но при этом обеспечивает стабильность работы всей схемы. Электронный дроссель обладает простым механизмом, но подходит для постоянного и переменного тока.
Что такое дроссель?
Деталь используется при составлении электроцепи для предотвращения нагрева и перегрузки. Катушка индуктивности задерживает влияние тока, при этом резкие перепады исключаются из-за закона самоиндукции. Так создается дополнительное напряжение.
Дроссель состоит всего из 4 элементов:
Электронный дроссель похож на железный трансформатор, отличается он обмоткой. Сердечник состоит из стали, а пластины располагаются так, чтобы они не соприкасались друг с другом. Индуктивность достигает 1Гн, катушка ограничивает резкие скачки тока в цепи. Если уровень снижается, то деталь поддерживает его на минимальных показателях, а при сильном повышении дроссель в устройстве ограничивает скачок. Элемент также используется для сглаживания, отделения определенных участков схемы, накапливания энергии и устранения помех.
Разбираясь в том, что такое дроссель, стоит уточнить, что его в основном ставят для сбора энергии и задержки тока в выбранном диапазоне. Некоторые виды люминесцентных ламп неспособны работать без такой детали. Это относится к уличным фонарям и домашним светильникам. Дроссель в контакте с ними выступает ограничителем, который передает электроды на лампу.
Созданные по этому принципу механизмы формируют напряжение, оно нужно для получения разряда. После этого загорается лампа. Процесс протекает настолько быстро, что напряжение создается всего через несколько долей секунды, без детали невозможна стабильная работа и включение предмета.
Функционирование
Электропроводная катушка, ограничивающая ферромагнитный сердечник, работает по принципу самоиндукции. При детальном рассмотрении прибора становится понятно, что он функционирует как электрический трансформатор, но при этом оснащен дополнительной обмоткой. Сердечник специально изолируют, чтобы в электронике не создавались дополнительные помехи.
Катушка обладает высокой индуктивностью, но весь механизм считается низкочастотным. Диапазон колебания тока составляет от 20 до 100 кГц. По этому критерию дроссели делят на низкие, ультразвуковые и сверхвысокие. В последних отсутствует сердечник, вместо него используется обычный резистор или пластиковый каркас.
Устройство
Дроссель-трансформатор имеет вид проводника, который наматывается по спирали. В зависимости от сферы использования его делают одно- или многожильным. Иногда в устройство добавляют диэлектрический каркас или оставляют деталь без него. В некоторых элементах дополнительно используется основание с круглым, квадратным или прямоугольным сечением.
Деталь состоит из множества витков, во время создания используется прогрессивная или универсальная намотка. При использовании первого вида они плавно меняются по всей длине, второго — расстояние между витками остается одинаковым.
Прогрессивная намотка используется в электрике, когда требуется сконструировать высокочастотное устройство. Для достижения результата приходится уменьшать паразитную емкость. Намотку выполняют в один или несколько слоев, из материалов подходит только медь, поскольку она выступает проводником.
Чтобы повысить индуктивность, используют ферромагнитный сердечник. В зависимости от места применения используют разные виды материала, поскольку некоторые из них подходят для подавления сильных помех, а другие берут при фильтрации звука. Когда требуется дросселирование механизмов на сверхвысоких частотах, то используют в основном латунь.
Во время производства производитель учитывает требуемую индуктивность, способности к выдерживанию тока и особенности индукции, поскольку иначе произойдет насыщение. Сначала определяется размер зазора, количество витков и сила тока, а потом высчитывается диаметр проволоки. В мелких машинах или электронных устройствах дроссель делают плоским, тогда проводник располагают в виде круга или зигзага.
Дроссель-трансформаторы выпускают в двух вариациях:
Детали с сердечниками занимают меньше места, поэтому подходят для малогабаритных приборов.
Также элементы классифицируют по назначению:
Помимо этого, есть модели, которые работают на вторичных импульсных источниках. Для этого устройство сначала накапливает энергию в своем поле, а потом переводит ее в нагрузку.
Обозначение дросселя на схеме
Такие детали всегда изображают по единому принципу, поэтому достаточно один раз в нем разобраться, чтобы потом регулярно читать такие схемы. При этом число полуокружностей выбирают почти любым, чаще оно составляет 3 или 4 единицы для удобного сопряжения с остальными элементами. Выводы обмотки направляют в одну или разные стороны, здесь все зависит от конфигурации схемы. Если нужно изобразить отвод, то рисуют рядом друг с другом сочленения полуокружностей, точку между ними не ставят.
Также есть цветная маркировка деталей, которая соответствует показателям индуктивности. Первые несколько меток указывают на показатели индуктивности в мкГн. Третья — множитель, а последняя — имеющийся допуск. Дроссели маркируют, используя 3 или 4 полоски, иногда их меняют на точки. Если на детали есть три метки, то допуск по умолчанию составляет 20%.
Дроссели используются не только в разных видах лампочек, но и во время сбора импульсных блоков питания, в которых выступают фильтром. В электрических цепях его чаще называют реактором, но принцип устройства остается прежним. Деталь также ставят в сварочные аппараты и применяют в промышленных целях.
Дроссель-трансформатор
Источник:
«ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАЗЕМЛЕНИЮ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ»
(утв. МПС РФ 10.06.1993 N ЦЭ-191)
Смотреть что такое «Дроссель-трансформатор» в других словарях:
дроссель-трансформатор — дроссель трансформатор, дросселя трансформатора … Орфографический словарь-справочник
дроссель-трансформатор — дро/ссель трансформа/тор, дро/сселя трансформа/тора … Слитно. Раздельно. Через дефис.
Дроссель-трансформатор тяговой рельсовой сети — дроссель трансформатор (тяговой рельсовой сети): устройство тяговой рельсовой сети железной дороги, предназначенное для одновременного пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков и трансформации сигнальных токов рельсовых цепей. Источник … Официальная терминология
дроссель-трансформатор (тяговой рельсовой сети) — Устройство тяговой рельсовой сети железной дороги, предназначенное для одновременного пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков и сигнальных токов автоблокировки. [ГОСТ Р 53685 2009] Тематики электрификация, электроснабж. железных дорог … Справочник технического переводчика
дроссель-трансформатор путевой — 3.6.8 дроссель трансформатор путевой: Индуктивная катушка из двух полуобмоток значительного реактивного и малого активного сопротивления, включаемая в тяговую рельсовую сеть на электрифицированных участках для пропуска обратного тягового тока в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Дополнительный дроссель-трансформатор — дроссель трансформатор, используемый только для подключения отсасывающих линий, заземляющих устройств, междупутных перемычек и т.п. Источник: ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАЗЕМЛЕНИЮ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ (утв. МПС… … Официальная терминология
Трансформатор — У этого термина существуют и другие значения, см. Трансформатор (значения). Трансформатор силовой ОСМ 0,16 Однофазный сухой многоцелевого назначения мощностью 0.16 кВт … Википедия
Автоблокировка — (АБ) автоматическая система регулирования движения поездов. При АБ перегон между станциями делится на один или несколько блок участков длиной обычно от 1 до 3 км. В начале каждого блок участка устанавливается автоматически действующий… … Википедия
Словарь метротерминов — Эта страница глоссарий. Приведены основные понятия, термины и аббревиатуры, встречающиеся в литературе о метрополитене и железной дороге. Подавляющее большинство сокращений пришли в метрополитен с железной дороги напрямую или образованы по… … Википедия
Принцип работы дросселя
Катушка индуктивности – устройство, основным компонентом которого является проводник скрученный в кольца или обвивающий сердечник.
При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электротехнике.
К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания.
В последнее время применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.
Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера, карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.
Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.
Как работает дроссель
Устройство дросселя
Это явление легче всего понять, поставив несложный опыт.
Для этого требуется собрать простейшую электрическую цепь, состоящую из низковольтного источника постоянного тока (батарейки), маленькой лампочки накаливания, на соответствующее напряжение и достаточно мощного дросселя (можно взять дроссель от лампы ДРЛ-400 ватт).
У катушки, намотанной на сердечник, кроме реактивного(Xl) имеется и активное сопротивление(R). Таким образом, полное сопротивление катушки индуктивности равно сумме активной и реактивной составляющих.
Как работает трансформатор
Для чего нужен дроссель
Дроссель используется вместо последовательного резистора, потому что обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточной пульсации переменного тока на источнике питания, что означает меньшее гудение на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения. «Идеальный» индуктор будет иметь нулевое сопротивление постоянному току.
При использовании резистора большего размера, вы быстро достигаете точки, где падение напряжения возрастает до пиковых величин, и, кроме того, «провал» питания становится значительным, потому что разность токов между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть немалой, особенно в усилителе класса AB.
Существует две распространенные конфигурации источника питания: конденсаторный вход и дроссельный вход.
Входной фильтр конденсатора не обязательно должен иметь дроссель, но для дополнительной фильтрации тот необходим. Источник питания дросселя по определению обязан оснащаться дросселем.
Источник питания с дросселем
На входе конденсатора будет конденсатор фильтра, следующий непосредственно за выпрямителем. Тогда он может иметь или не иметь второго фильтра, состоящего из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор. Сеть «колпачок – индуктор – колпачок» обычно называется сетью «пи-фильтр». Преимущество входного фильтра конденсатора заключается в более высоком выходном напряжении, но он имеет более низкое регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя.
Источник питания дросселя будет иметь дроссель, следующий сразу за выпрямителем. Основное преимущество входного питания дросселя – лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него для поддержания регулирования.
Дроссель в собранном приборе
Пример:
Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть трансформатор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель.
Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное напряжение постоянного тока без нагрузки в 424 вольт, которое снизится до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток.
Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет составлять 270 В и будет гораздо более строго регулироваться, чем входной фильтр конденсатора (меньше перемен напряжения питания с изменениями тока нагрузки).
Как обозначается дроссель на схеме
Условные обозначения:
Условное графическое обозначение дросселей
Из чего состоит дроссель
Есть схожесть с трансформатором, но слой обмотки всего один. Такая конструкция помогает стабилизировать сеть, а также исключить шанс резкого скачка напряжения.
Как подключить дроссель
Схема подключения очень простая и представляет собой цепь последовательно соединённого дросселя и самого устройства ДРЛ 250. Подключение идёт через сеть 220 вольт и работает при обычной частоте. Поэтому их без труда можно поставить в домашнюю сеть. Дроссель работает как стабилизатор и корректировщик напряжения.
Схема подключения дросселя
Как отличить резистор от дросселя
По внешнему виду: от резисторов отличаются обычно толщиной (дроссели толще), от конденсаторов – неправильной формой «капельки».
Более точный способ – сопротивление. У дросселя оно почти нулевое.