Termeni asociați:

  • Ingineria energetică
  • Semiconductor
  • Amplificator
  • Rezistențe
  • Impedanță
  • Oscilatoare
  • Tranzistoare
  • Amplitudini
  • Cifră binară

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Amplificatorul de putere

Stereo versus masă

Autorul a început prelucrarea metalelor și dispunerea amplificatorului Crystal Palace ca amplificator stereo înainte de a cumpăra cântare precise. La peste 90 lb, acesta nu este un amplificator pentru cei slabi.

Motivul pentru construirea amplificatorului ca amplificator stereo este că topologia audio complet echilibrată face ca amplificatorul să fie insensibil la zgomotul alimentării. Prin urmare, nu este necesar să existe surse de alimentare separate stânga și dreapta și se poate realiza o reducere considerabilă a circuitelor de susținere. Nu în ultimul rând, autorul avea multe dintre piesele necesare pentru a obține un amplificator stereo, dar o pereche de șasiuri mono ar fi dublat lucrările metalice și ar fi necesară achiziționarea a două bobine mari HT. S-ar putea să aveți o opinie diferită despre beneficiile unui șasiu stereo.

Circuite electronice: liniare/analogice

Răspuns în frecvență

Aceasta este o măsură a gamei de frecvențe pe care o acoperă amplificatoarele. Amplificatoarele de curent continuu pot acoperi numai curentul continuu până la câteva sute de Hz. Amplificatoarele audio pot acoperi frecvențe vocale de la 300 la 3000 Hz sau amplificatoare stereo care acoperă 20 Hz - 20 kHz. Amplificatoarele IF pot acoperi doar o anumită bandă, să zicem, 455 kHz, 9 MHz, 45 MHz, 70 MHz sau o altă valoare IF populară. Amplificatoarele op amplifică semnalele de la DC până la o frecvență foarte ridicată de până la câteva sute de MHz în unele cazuri.

Amplificatoarele RF acoperă frecvențe radio ridicate de la câțiva MHz până la microunde de la 1 la 100 GHz. Frecvența și domeniul de acoperire al acestora sunt de obicei setate de un filtru sau de un circuit acordat LC.

FIG. 4.13A arată curba de răspuns pentru un amplificator operațional cu o ieșire până la curent continuu și până la frecvența de întrerupere (fco) sau 5 MHz. FIG. 4.13B este curba de răspuns a unui amplificator stereo cu un interval de 20 Hz - 20 kHz.

prezentare

Figura 4.13. Curbele frecvență-răspuns arată ieșire versus frecvență de intrare. Curba în (A) este un răspuns al amplificatorului operațional care se extinde de la DC la frecvența de întrerupere de 5 MHz. Curba în (B) este un răspuns al amplificatorului audio stereo comun.

Amplificatoare și comenzi de tensiune

Semnalele false

În plus față de defectele armonice, IM și tranzitorii ale canalului de semnal, care vor apărea la testarea instrumentală normală, există o gamă întreagă de semnale false care ar putea să nu apară în astfel de teste. Cea mai comună dintre acestea este cea a intruziunii zgomotului și a semnalelor extraterestre, fie de la linia de alimentare, fie prin preluarea directă a radioului.

Acest din urmă caz ​​este o problemă aleatorie și capricioasă care poate fi rezolvată doar prin pași corespunzători proiectării circuitului în cauză. Cu toate acestea, intrările de linie de alimentare, fie că sunt datorate semnalelor nedorite de la sursa de alimentare, fie de la celălalt canal dintr-un sistem stereo, pot fi reduse foarte mult prin utilizarea proiectelor de circuite care oferă o imunitate ridicată la fluctuațiile de tensiune pe sursa de curent continuu.

Alți pași, cum ar fi utilizarea surselor de curent continuu stabilizate electronic sau utilizarea surselor de alimentare separate într-un amplificator stereo, sunt utile, dar trebuie solicitat nivelul ridicat necesar de respingere a semnalului liniei de alimentare ca o caracteristică de proiectare înainte de aplicarea altor paliative . IC modern op. amplificatorii oferă un raport tipic de respingere a tensiunii de alimentare de 90 dB (30000: 1). Proiectele de componente discrete bune ar trebui să ofere cel puțin 80 dB (10.000: 1).

Această cifră tinde să se degradeze la frecvențe mai ridicate, iar acest lucru a condus la utilizarea tot mai mare a condensatoarelor de bypass ale liniei de alimentare cu o rezistență de serie eficientă (ESR). Această caracteristică este fie un rezultat al proiectării condensatorului, fie este realizată în circuit prin adoptarea de către proiectant a grupurilor de condensatori conectați în paralel, astfel încât impedanța de curent alternativ să rămână scăzută pe o gamă largă de frecvențe.

O problemă specială în ceea ce privește semnalele false, care apare la amplificatoarele de putere audio, se datorează difuzorului care acționează ca un generator de tensiune, atunci când este stimulat de undele de presiune din interiorul dulapului și injectează componente audio nedorite direct în bucla de feedback negativ a amplificatorului. Este puțin probabil ca această problemă specifică să apară în circuitele de semnal mici, dar proiectantul trebuie să ia în considerare efectul pe care îl pot avea caracteristicile sarcinii de ieșire/linie - în special în ceea ce privește marja de stabilitate redusă într-un amplificator de feedback.

În toate sistemele de amplificare există o probabilitate de efecte microfonice datorită vibrației componentelor. Acest lucru este probabil să aibă o importanță crescândă la intrarea în trepte de pre-amplificator de „nivel scăzut”, sensibilitate ridicată și poate duce la colorarea semnalului atunci când echipamentul este utilizat, care este trecut cu vederea în laborator într-un mediu liniștit.

Concepte fundamentale: Transformatoare

George Patrick Shultz, în Transformers and Motors, 1989

Clasificare

Multe tipuri diferite de transformatoare sunt disponibile pe piață astăzi. Catalogele producătorilor le listează în funcție de evaluările și caracteristicile lor de construcție și sunt adesea clasificate în funcție de:

serviciu sau aplicație.

metoda de răcire.

număr de faze.

tipuri de izolație.

metoda de montare.

Cerere

Cea mai comună metodă de clasificare a transformatoarelor este prin aplicarea lor. De exemplu, transformatoarele mari de putere sunt cele de peste 500 kVA utilizate de compania de utilități în sistemele de distribuție de peste 67 kilovolți. Transformatoarele de distribuție sunt utilizate pentru livrarea nivelurilor adecvate de tensiuni și curenți în întregul sistem. Transformatoarele pot fi transformatoare de semne, utilizate cu semne de neon sau un transformator de lampă cu descărcare gazoasă utilizat pentru iluminatul exterior. Transformatoarele pot fi desemnate ca control, semnalizare, sonerie și așa mai departe. Atunci când sunt utilizate în circuite electronice, sunt utilizate denumiri precum transformatoare flyback utilizate în circuitul de înaltă tensiune al televizoarelor, transformatoare de cuplare utilizate pentru a transfera semnale de la un circuit la altul, transformatoare de impuls utilizate pentru a dezvolta un semnal de amplitudine și formă adecvate.

Lista este aproape interminabilă și trebuie să fii familiarizat cu domeniul de studiu pentru a putea vizualiza dispozitivul. Unele transformatoare pot fi mai mari decât un cap de ac, în timp ce altele sunt la fel de mari ca o cameră.

Materialul de bază se modifică cu frecvența. Miezurile de ferită și de aer sunt utilizate cu transformatoare la frecvență mai mare înlocuind miezurile de oțel cu permeabilitate ridicată utilizate la frecvențele de putere. Miezurile de ferită sunt adesea reglabile, astfel încât circuitele să poată fi reglate prin schimbarea inductanței bobinei.

Scop

Transformatoarele de uz general sunt de obicei transformatoare de tip uscat de 600 volți sau mai puțin utilizate pentru descărcarea tensiunii până la tensiunile de utilizare pentru energie și iluminat. Aceste transformatoare pot fi de tensiune constantă sau variabilă sau tipuri de transformatoare de curent constante sau variabile în funcție de cerințele sarcinilor.

Transformatoarele Buck-boost sunt folosite pentru a reduce sau ridica tensiunea liniei care alimentează un transformator de putere sau o sarcină. Scopul transformatorului este de a intensifica sau descrește o tensiune.

Transformatoarele de izolare sunt utilizate pentru a izola sistemul de împământare al liniei electrice de zona sau dispozitivul deservit. De exemplu, trebuie să fie izolate sălile de operație din spitale. Atunci când este utilizat cu dispozitive electronice, acesta împiedică alimentarea șasiului la masă în linia de alimentare atunci când ștecherul dispozitivului nu este polarizat.

Un alt scop ar putea fi utilizarea unui transformator pentru a se potrivi impedanței. Ieșirea unui amplificator stereo are o impedanță relativ mare, spre deosebire de sarcina sa, un set de difuzoare. Un transformator cu o impedanță primară egală cu ieșirea amplificatorului și o impedanță secundară egală cu impedanța difuzorului, va asigura transferul maxim de putere.

Sisteme de răcire

O altă modalitate de clasificare a transformatoarelor este în funcție de tipul de sistem de răcire utilizat. Cele două clasificări generale ar fi răcite cu aer sau lichid.

Transformatoarele răcite cu aer sunt în mod normal mici și depind de circulația aerului peste sau prin carcasele lor. Ele pot fi fie ventilate, fie neventilate. Poate fi folosit aer forțat furnizat de ventilatoare. Ventilatoarele pot fi parte a transformatorului în sine sau pot fi instalate într-o structură pentru a asigura circulația generală a aerului pentru o zonă mai mare care include transformatorul (transformatoarele). Transformatoarele pot avea suprafețe netede sau pot fi echipate cu aripioare pentru a oferi o suprafață mai mare pentru îndepărtarea căldurii de pe ele.

Transformatoarele răcite cu ulei au bobinele și nucleul transformatorului scufundate în lichid. Lichidul poate fi ulei mineral, silicon sau un material sintetic înregistrat de producătorul respectiv. Circulația naturală a uleiului datorită căldurii este utilizată în unele dintre transformatoare. Aripioarele sunt furnizate în mod normal pentru a disipa căldura în aerul înconjurător. Ventilatoarele pot fi utilizate pentru a facilita îndepărtarea căldurii din transformator. Alteori, în interiorul carcasei transformatorului se poate introduce o cămașă cu apă rece care circulă pentru a răci uleiul. O altă metodă ar fi să pompăm uleiul prin aripioare sau radiator și să nu depindem de curenții naturali de circulație. Oricare dintre aceste metode sau combinații ale acestora poate face parte din proiectarea oricărui transformator particular. Figura 1-9 ilustrează unele dintre aceste metode.

FIGURILE 1-9. Metode de răcire pentru transformatoare de putere.

Un sistem eficient de răcire poate crește capacitatea transformatorului de la 25% la 50%. În aceste condiții, un transformator de 1000 kVA poate funcționa până la 1500 kVA fără a provoca deteriorarea dispozitivului.

Orice măsură pe care o poate face întreținerea electricianului pentru a reduce temperaturile de funcționare a echipamentelor electrice va asigura eficiență mai mare și timpi de funcționare prelungiți fără defecțiuni ale echipamentului. Precauții simple pentru a asigura un flux adecvat de aer pot fi tot ceea ce este necesar.

Etape

Transformatoarele sunt, de asemenea, clasificate în funcție de numărul de faze. În general, acestea ar include transformatoare monofazate și trifazate. Se poate întâlni, de asemenea, transformatoare cu două faze sau chiar cu șase faze.

Izolatie

Asociația Națională a Producătorilor de Electrice (NEMA) a desemnat patru clase de izolații cu specificații și limite de temperatură pentru transformatoarele de tip uscat. În fiecare caz, baza temperaturii a fost setată la 40 ° C sau 104 ° F. Echipamentul nu trebuie instalat în zone cu temperaturi ambientale care depășesc această valoare fără a avea o putere de ieșire redusă. Clasificările NEMA sunt

Clasa A. Permite o creștere de cel mult 55 ° C pe bobină. Acest lucru este aproape de punctul de fierbere al apei, dar materialele combustibile pot fi prezente în zona cu transformatorul.

Clasa B. Creșterea temperaturii nu poate depăși creșterea de 80 ° C pe bobină. Aceste transformatoare sunt mai mici decât tipurile clasei A și cântăresc aproximativ jumătate. Aceste transformatoare devin mai puțin populare decât clasele F și H pentru sistemele de distribuție.

Clasa F. Această clasificare permite creșterea temperaturii pe bobine până la 115 ° C. Aceste transformatoare sunt mai mici decât tipurile clasei B și sunt disponibile până la 25 kVA pentru aplicații monofazate sau trifazate.

Clasa H. La înfășurări este permisă o creștere maximă a temperaturii de 150 ° C. Materialele izolante utilizate cu aceste transformatoare sunt sticla la temperaturi ridicate, silicon și azbest. Aceste unități au un rating de 30 kVA sau mai mare.

Creșterea excesivă a temperaturii este principala cauză a defectării transformatorului. Transformatoarele sunt proiectate să aibă creșteri de temperatură permise mai mari. Sorgel Transformers, de exemplu, folosește o construcție de tip butoi pe transformatoarele lor de putere care permite creșterea de 220 ° C. Aceste transformatoare sunt încă operate în cadrul clasificărilor NEMA, dar această metodă de construcție permite o marjă de temperatură pentru a compensa eventualele puncte fierbinți care pot apărea.

Timpul de înjumătățire al izolației care a fost expus la temperatura maximă din momentul în care este pusă în funcțiune este de aproximativ 20.000 de ore sau 2,3 ​​ani. Transformatoarele care sunt expuse la funcționare continuă pot fi proiectate pentru a rezista acestor condiții la un cost de aproximativ 10% peste proiectarea standard. Acest lucru poate fi realizat folosind conductori mai mari pentru a reduce pierderile de cupru și îmbunătățirea sistemului de răcire.

Montare

Metoda finală de clasificare a transformatoarelor este metoda prin care sunt montați. Acestea pot fi montate pe platformă, adică pot sta pe propria bază pe o structură cu o rezistență suficientă pentru a le ține. Pot fi montate pe stâlp, atașate la un perete sau instalate într-un metrou sau într-o seif. Este important să specificați metoda de montare atunci când comandați un transformator.