Неонові трансформатори з різними коефіцієнтами обмеження струму
Неонові трансформатори Tecnolux
Думаю, для початку варто прояснити, що ж таке неонові трансформатори і в чому їхня відмінність від інших видів трансформаторів. Існує кілька типів трансформаторів, кожен з яких створений для виконання конкретних завдань, пов'язаних зі зміною (трансформацією) параметрів електричного струму. Неонові трансформатори були сконструйовані спеціально для харчування трубчастих газорозрядних ламп з холодним катодом. Жоден інший тип трансформатора для цієї мети не підійде.
Трансформатори для неону - це підвищувальні трансформатори, на вторинних обмотках яких створюється висока напруга, необхідне для створення електричного пробою в інертному газі, яким заповнені трубки. Після пробою в газі встановлюється стійкий канал провідності або тліючий розряд, напруга при цьому значно знижується.
Оригінальна конструкція сердечника неонового трансформатора не дозволяє силі струму в трубці неконтрольовано зростати зі збільшенням напруги. Величину сили струму необхідно утримувати в певному, досить вузькому, діапазоні, так як значне відхилення сили струму від розрахункової (як в більшу, так і меншу сторону) призведе до зміни інших розрахункових параметрів газорозрядної трубки, що неминуче позначиться на її працездатності.
Наприклад, якщо сила струму у вторинному ланцюзі буде занадто велика, то газ в трубці буде нагріватися сильніше, в свою чергу, нагріваючи скло вище розрахункової температури, що зовсім не бажано для газорозрядної трубки даної конструкції.
Електроди також будуть перегріватися, швидше зноситься та втрачаючи свої робочі якості, при цьому значно скоротиться загальний ресурс газорозрядної лампи.
У той же час, робота на зниженій силі струму помітно знижує інтенсивність світіння трубок.
При нормальному перебігу процесу, робоча температура трубки зазвичай не перевищує 38 - 45 оС, температура електродів при цьому становить приблизно 70 - 80 оС, яскравість світіння номінальна (залежить від світлової віддачі люмінофора).
Для того, щоб електроди працювали в оптимальному режимі, сила струму, що протікає через них, повинна бути приблизно на 25 - 30% менше заявленого номіналу електродів. При дотриманні цієї умови електроди не нагріваються вище розрахункової температури, а віддача емісійного шару близька до максимуму.
Як же відбувається обмеження сили струму вторинної ланцюга трансформатора? Технічно це здійснюється за допомогою магнітних шунтів (див. Рис. 1), вбудованих в сердечник трансформатора, і розсіюють частина електромагнітної енергії, виробленої первинної котушкою і розповсюджується по металевому сердечника.
В результаті, в тих ділянках сердечника, на які намотані вторинні обмотки, інтенсивність магнітного потоку значно слабкіше, відповідно і інтенсивність струму в цих обмотках значно нижче.
Мал. 1 Відмінності трансформаторів для неону
Трансформатори для неону діляться на дві великі підгрупи відповідно до методу обмеження струму у вторинному ланцюзі.
У світовій неонової індустрії широко застосовуються в основному два способи обмеження сили струму вторинної ланцюга, відповідні так званим європейської та американської (або азіатської) традиціям.
Європейські виробники трансформаторів традиційно дотримуються моделі, в якій сила струму короткого замикання вторинних обмоток на 30% - 40% вище, ніж робочий струм (коефіцієнт 1,3). Американські та азіатські виробники воліють іншу модель, в якій струм короткого замикання лише на 20% вище, ніж робочий струм (коефіцієнт 1,2).
Початкова прихильність до тієї чи іншої традиції, цілком ймовірно, обумовлена перш за все міркуваннями доцільності, які, в свою чергу, є наслідком специфіки умов зовнішнього середовища різних регіонів, що визначають сформовані там вимоги до електробезпеки, а також зі специфіки менталітету населення цих регіонів.
На перший погляд відмінність між коефіцієнтами не настільки велика, але при найближчому розгляді реальне їх вираження виявляється вельми значно. Так як у трансформаторів європейського стилю (коеф. 1,3) струм короткого замикання вище, вони більш ефективні, ніж трансформатори американського типу (коеф. 1,2). У числовому вираженні трансформатори європейського стилю ефективніше на 15 - 25%, в залежності від номіналу. Саме велика ефективність трансформаторів європейського стилю і робить їх використання найкращим в переважній більшості випадків.
У той же час, вимоги до точності розрахунку довжини електричного навантаження вторинного ланцюга для трансформаторів європейського стилю більш жорсткі, так як діапазон оптимальної довжини електричного навантаження більш вузький, ніж для трансформаторів американського стилю. Втім, виконати точне узгодження навантаження нескладно, потрібно лише витратити трохи часу, щоб виміряти силу струму у вторинному ланцюзі трансформатора після підключення навантаження. Замір необхідно проводити спеціально призначеним для цього приладом.
Для трансформаторів з коефіцієнтом 1,3 (європейський стиль) сила струму у вторинному ланцюзі не повинна бути нижче 10%, і бути вище 5% від номінальної сили струму трансформатора (див. Таблицю). Допустимий робочий діапазон становить 15%, що не так уже й мало, тому підібрати навантаження таким чином, щоб струм вторинної ланцюга знаходився в робочому діапазоні, зазвичай не складає труднощів.
Максимальний струм короткого замикання (мА)
Якщо за показаннями приладу видно, що сила струму у вторинному ланцюзі трансформатора перевищує максимально допустиме значення діапазону (див. Таблицю), то це означає, що довжина трубок, підключених до трансформатора, занадто мала, тобто, трансформатор недовантажений.
Виправити становище можна двома способами: або збільшити кількість трубок, підключених до трансформатора, або встановити трансформатор з меншим номіналом напруги, після чого повторно виміряти силу струму вторинної ланцюга трансформатора.
Попередньо трансформатор для наявної навантаження можна підібрати, використовуючи дані з таблиці навантажень. При цьому не слід забувати, що в таблиці наводяться усереднені значення довжини навантаження в електричних метрах для прямих трубок. Наприклад, для трубок складної форми, з великою кількістю згинів і переходів буде потрібно трансформатор з великим номіналом напруги вторинної обмотки.
Вибір потрібного трансформатора не пов'язаний з будь-якими труднощами, так як товарна лінійка трансформаторів Технолюкс європейського стилю зроблена досить широкою. Трансформатори Технолюкс європейського стилю випускаються з інтервалом напруг вторинних обмоток в 1000 вольт. Це створює достатній ступінь свободи при підборі трансформатора практично під будь-яку довжину навантаження.
Кількість теплоти, що виробляється обмотками трансформаторів європейського і американського стилів з однаковими номіналами, при правильно узгодженому навантаженні приблизно однаково, так як сила струму, що протікає в мідному дроті, перетин якого майже збігається, відрізняється незначно.
У той же час, шунти трансформатора європейського стилю в меншій мірі розсіюють магнітний потік в сердечнику, саме завдяки цій обставині трансформатори європейського стилю більш ефективні і більш економічні, так як менша кількість електроенергії переробляється в тепло і витрачається даремно, муздрамтеатр при цьому гріється трохи менше.
Таким чином, при більшій загальній довжині електричного навантаження споживається менша кількість електроенергії з меншим виділенням тепла.
На малюнках 2 і 3 показані вольт-амперні характеристики трансформаторів європейського і американського стилів.
На малюнку 2 пунктирними лініями відзначені діапазони допустимих навантажень трансформаторів з різним коефіцієнтом обмеження струму вторинної обмотки. Діапазон допустимого навантаження для трансформатора з коефіцієнтом 1,2 трохи ширше.
При уважному розгляді і порівнянні графіків на малюнках 2 і 3 стає зрозуміло, що причиною збільшення діапазону допустимого навантаження є не стільки різний коефіцієнт обмеження струму, скільки різну напругу на вторинних обмотках, так як на діаграмі представлені графіки трансформаторів не тільки з різними коефіцієнтами, а й з різними номіналами. Що показово, довжина електричного навантаження для цих двох трансформаторів приблизно однакова.
Для трансформатора 10 кВ / 25 мА оптимальне навантаження варіюється в межах від 15,1 до 18,7 електричних метрів (див. Рис. 2). Для трансформатора 12 кВ / 30 мА навантаження того ж діаметру і з тим же заповненням варіюється в більш широкому діапазоні: від 14,3 до 19,3 електричних метрів.
На графіках рис. 3 видно, що діапазон оптимальної довжини електричного навантаження для трансформаторів з однаковою напругою вторинної обмотки, але різним коефіцієнтом обмеження струму вже не так сильно відрізняється, але довжина електричного навантаження відрізняється значно і на користь трансформатора з коефіцієнтом 1,3.
Незважаючи на те, що трансформатори американсько-азіатського стилю (коеф. 1,2) програють трансформаторів європейського стилю (коеф. 1,3) по потужності і економічності, в деяких випадках їх використання є більш доцільним, так як завдяки вищому значенню вторинного напруги при меншій довжині електричного навантаження, вони мають велику гнучкість щодо навантаження.
Нижче наводяться найбільш поширені ситуації, в яких використання трансформаторів американського стилю є кращим, ніж використання трансформаторів європейського стилю. В основному це стосується випадків, коли використовується навантаження у вигляді трубок, заповнених чистим неоном.
1. Якщо напруга живлення в міській мережі зі стабільною періодичністю протягом доби знижується, то використання трансформаторів американського стилю доречніше, так як допоможе уникнути мерехтіння або згасання трубок з чистим неоном. Це так, тому що при однаковій довжині підключеної електричного навантаження трансформатор з коефіцієнтом 1,2 має більшу номінальну напругу, отже, навіть значне зниження напруги в міській мережі не призведе до падіння напруги на його вторинних обмотках, яке буде критично для навантаження у вигляді трубок з неоном.
2. Якщо трубки, заповнені чистим неоном, не можуть бути виготовлені професійно. Наприклад, коли трубки виготовляються на обладнанні, яке давно не обслуговувалося або завідомо низької якості. В цьому випадку мають місце непередбачувані градації величини опору у кожної окремо взятої трубки і, як наслідок, зміна загального опору навантаження в процесі експлуатації з плином часу. Використання трансформаторів американського стилю в даному випадку дасть кращі результати.
3. Якщо трансформатори для живлення трубок, заповнених чистим неоном, обов'язково повинні перебувати в захисних коробках з недостатньою вентиляцією. У цьому випадку бажано максимально знизити тепловіддачу. Для цього потрібно підтримувати струм вторинної ланцюга на рівні нижче номінального, щоб зменшити теплоутворення в ядрі трансформатора. Щоб цього досягти, потрібно збільшити метраж навантаження. Зниження сили струму вторинної ланцюга, в свою чергу, призведе до збільшення напруги, що зменшує ризик мерехтіння або згасання трубок з чистим неоном.
У всіх інших випадках використання трансформаторів європейського зразка видається найбільш доцільним і вигідним як з технічної, так і з економічної точки зору.
При правильному розрахунку і подальшому контролі правильності узгодження навантаження, трансформатори європейського стилю (з коефіцієнтом 1,3) жодним чином не поступаються в надійності трансформаторів американського стилю (з коефіцієнтом 1,2).
кількість показів: 2204