저전력 전원 공급 장치의 변압기 가열 감소. 계획, 설명

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저전력 전원 공급 장치의 변압기 가열 감소. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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저전력 주전원 전자 장치를 자체적으로 만들 때 라디오 아마추어는 종종 주전원 변압기가 장치의 유일한 눈에 띄는 가열 요소로 판명되어 열의 형태로 전력을 소산하며 때로는 유용한 것보다 몇 배 더 높은 상황에 직면합니다. 문제는 적절한 치수와 전압을 가진 산업적으로 제조된 변압기가 무부하 전류로도 가열될 정도로 "경제적으로" 만들어지는 경우가 있다는 것입니다.

특히 동남아시아에서 제조된 변압기에는 이러한 단점이 있습니다[1]. 주전원 전압이 220V이고 주파수가 60Hz인 국가에 더 적합하지만 주파수가 50Hz인 네트워크에서 정상적으로 작동하려면 주전원 권선의 권선 수가 충분하지 않습니다.

무화과. 1은 일부 변압기의 주전원 전압에 대한 무부하 전류의 의존성을 보여줍니다. 곡선 1은 5W 전력, 최대 부하 전류 300mA, 출력 전압 3 ... 12V, 단면적이 1,4cm2 인 자기 회로가있는 범용 어댑터 "SANWALL"및 "BELLSONIC"의 변압기에 해당합니다. 비교를 위해 곡선 2와 3은 자기 도체의 단면적이 각각 133와 321cm2 인 국내 생산 TP - 1,6 및 TP - 2의 변압기입니다.

저전력 전원 변압기의 발열 감소

특히 도시의 주전원 전압이 오랫동안 235V를 초과할 수 있고 공칭 전압 이상으로 전압이 증가하면 무부하 전류가 불균형적으로 크게 증가한다는 점을 고려할 때 특히 감독 없이 장기간 작동하도록 설계된 장치(타이머, 온도 조절 장치, 안테나 증폭기 등)에서 이러한 변압기를 사용하는 것은 매우 신중하게 접근해야 합니다.

이 상황에서 탈출구가 있습니다. 전압을 20 ~ 30V까지 줄이려면 주 변압기의 기본 회로에 활성 또는 반응성 안정기 저항을 포함해야합니다. 변압기의 무부하 전류 및 가열이 눈에 띄게 감소합니다. 물론 이것은 변압기의 XNUMX차 전압과 전력을 감소시킵니다. 그러나 장치가 소비하는 전력이 변압기의 전체 전력보다 훨씬 적다면 이는 상당히 수용 가능합니다.

일반적으로 저항이나 커패시터가 이러한 목적으로 사용됩니다[2]. 저항성 안정기의 주요 단점은 가열로 인해 이 방법의 범위가 제한됩니다. 또한 저 부하 변압기의 70 차 권선과 저항의 전압은 위상이 다르기 때문에 (위상 편이는 최대 80 ... 220도까지 도달 할 수 있음) 저항 양단의 전압은 일반적으로 예상보다 높습니다. 예를 들어 주전원 전압이 195V이고 무부하 변압기의 45차 권선이 XNUMXV인 경우 저항 양단의 전압은 최대 XNUMXV에 도달할 수 있습니다. 변압기의 부하가 공칭 값에 가까운 값으로 증가하면 위상 편이가 거의 XNUMX으로 감소합니다.

용량 성 안정기는 실제로 열을 발생시키지 않지만 실습에서 알 수 있듯이 변압기 권선의 전압을 25 ~ 30 % 이상 줄여야 할 때 커패시터를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 어쨌든 커패시터를 사용한다면 3차 회로에서 부하와 공급 전압이 변할 때 변압기 양단의 전압이 급격하게 증가할 수 있는 공진 현상이 없는지 확인해야 한다[XNUMX].

유도 안정기를 사용하는 경우 전압 위상이 거의 동일하기 때문에 등가 안정기 저항보다 몇 배 적은 안정기 권선의 활성 저항에서만 열이 방출되므로 이러한 현상이 발생하지 않습니다.

PCM, RES20, RES6, RES9 등과 같이 유도성 안정기로 작동 전압이 22V 이상인 DC 전자기 릴레이를 사용하는 것이 편리합니다. 크기를 줄이기 위해 릴레이를 분해하고 자기 회로가 있는 코일만 사용할 수 있습니다. 채터를 제거하려면 릴레이 전기자를 구부리거나 뾰족한 성냥과 접착제를 사용하여 조인 상태로 고정해야 합니다. 계전기를 선택할 때 계전기의 정격 작동 전류를 초과해서는 안 되는 변압기 XNUMX차 회로의 최대 전류를 고려해야 합니다.

그림의 곡선 4 1은 유도성 안정기(권선 저항이 1 옴, 정격 작동 전류가 1 mA인 전압 2V의 경우 릴레이 PCM-24)가 있는 변압기(그림 750의 종속성 35)의 무부하 전류 변화를 보여줍니다. 무화과. 2는 동일한 변압기의 부하 특성을 보여줍니다 (필터가있는 정류기의 출력 전압) : 곡선 1 - 안정기 없음; 2 - 유도성 안정기 포함(릴레이 PCM-2); 3 - 등가물 (부하 전류 20mA의 경우) 저항성 안정기 - 저항이 3kOhm이고 전력이 4W 인 저항.

저전력 전원 변압기의 발열 감소

등가 저항성 안정기에 비해 유도성 안정기를 사용한 변압기의 부하 용량이 큰 것은 흐르는 전류가 증가함에 따라 자기 회로의 포화로 인해 안정기 인덕턴스가 감소하기 때문인 것으로 보입니다. 이것은 2...1 mA의 부하 전류에서 그래프 3 및 150과 관련하여 종속성 200의 곡률의 특성 변화로 알 수 있습니다.

문학

Biryukov S. 네트워크 어댑터. - 라디오, 1998, 6번, p. 66, 67.
Biryukov S. 소형 원격 120V 전원 공급 장치를 220V 네트워크에 연결 - Radio, 1998, No. 7, 49.
Sadovskov B. 안정기 커패시터가 있는 변압기 블록. - 라디오, 2000, No. 1, p. 40, 41.

저자: V. Andreev, Tolyatti, Samara 지역.

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이러한 모든 담수화 기술에는 두 가지 주요 단점이 있습니다. 이러한 기술은 너무 비싸고 많은 에너지를 낭비하거나 정화 시스템이 빠르게 막혀 사용할 수 없게 됩니다. 이 모든 것이 경제적인 관점에서 담수화를 무의미하게 만듭니다.

2010년 노벨 물리학상을 수상한 Andrei Geim과 맨체스터 대학의 동료들은 2004년 Geim과 Konstantin Novoselov가 만든 새로운 탄소 기반 물질인 그래핀의 새로운 용도를 발견했습니다. 그들은 그래핀이 물 분자로 둘러싸여 있을 때 서로 다른 이온이 어떻게 행동하는지를 고려하여 특별한 원자 "체"로 변할 수 있음을 발견했습니다.

Geim의 팀은 XNUMX년 이상 동안 화학자들에게 알려진 물의 한 가지 단순한 특성, 즉 음전하 및 양전하를 띤 이온과 약한 수소 결합을 형성하는 능력에 주목했습니다. 물의 이 "기술"은 대부분의 염, 설탕, 산 및 기타 유기 및 무기 화합물을 자체적으로 용해시키는 이유를 설명합니다. 사실, 소금이 물에 용해된 후, 각각의 이온은 물 분자의 일종의 "모피 코트"로 둘러싸여 있습니다.

Game과 그의 동료들이 지적한 바와 같이 그러한 "모피 코트"의 이온은 크기가 물 분자 자체 또는 중성으로 하전된 원자보다 눈에 띄게 더 클 것입니다. 덕분에 물 분자는 통과할 수 있지만 더 큰 이온은 통과할 수 없는 체를 만들면 물에서 걸러낼 수 있습니다. 이온은 물 분자의 일부를 잃지 않고 단순히 "맞지"않기 때문에 지연될 것입니다. 이는 물리 법칙의 관점에서 에너지 관점에서 바람직하지 않습니다.

과학자들은 오랫동안 이러한 목적으로 "노벨 탄소"를 적용하려고 시도했지만 문제는 그래핀 필름이 물에 들어갈 때 팽창하여 물뿐만 아니라 마그네슘, 나트륨 및 기타 여러 물질 이온도 통과하기 시작한다는 것입니다. Game, Nyre와 동료들은 일반 에폭시 접착제를 사용하여 물과 접촉할 때 거의 팽창하지 않는 방식으로 그래핀의 단일 스트립을 접착하는 방법을 학습하여 이 문제를 해결했습니다.

이 형태에서 이러한 "그래핀 체"는 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 리튬 및 기타 이온의 2%만 통과하므로 실제로 외부 에너지원이 필요하지 않은 매우 효율적인 물 담수기로 바뀝니다. 그러한 필름이 오염에 어떻게 반응할지 아직 명확하지 않습니다. 물리학자들은 가까운 장래에 확인할 계획입니다.

어떤 이온과 그 중 얼마나 많은 이온이 그러한 "체"를 통과하는지에 따라 필름 사이의 거리가 달라지므로 담수화뿐만 아니라 불필요한 이온이나 분자의 다양한 샘플을 청소하는 데에도 사용할 수 있습니다. 과학자들이 바라는 대로 멤브레인의 제조 용이성, 저비용 및 고효율은 지구의 가장 가난한 구석까지 빠르게 침투하여 물에 대한 접근 문제를 해결하는 데 도움이 될 것입니다.

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