Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14 ] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

дросселей, намотанных на ферритовые стержни диаметром 2 мм и длиной 6 мм, и конденсаторов, обеспечивают = 1 мкс при р = = 1000 Ом и == 0,1 Ч-0,15 мкс (при длительности передаваемого импульса 0,3 мкс). У выпускаемых промышленностью ЛЗ с более высокими значениями U и р диаметр сердечника и его длина больше указанных, например, диаметр - 20 мм, длина сердечника - 135-160 мм.

1.7. ИМПУЛЬСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

1.7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Импульсный трансформатор (ИТ) является трансформатором с ферромагнитным сердечником (рис. 1.30); он используется для:

- изменения (увеличения или уменьшения) амплитуды импульсов;

- изменения полярности импульсов;

- согласования сопротивлений;

- связи между каскадами импульсного усилителя;

- развязки по постоянному току источника импульсов и цепи нагрузки и др.

Основное требование, предъявляемое к ИТ,- передача импульса без искажения формы. Наличие в реальном ИТ паразитных емкостей, индуктивности рассеяния, а также конечная величина индуктивности намагничивания приводят к ббльшим или меньшим искажениям формы импульса. Следует отметить, что при передаче

коротких импульсов скорость изменения г магнитного поля в сердечнике трансфор-

матора велика, вследствие чего могут появиться сильные вихревые токи и свя-/j) занные с ними искажения формы им-" пульсов и активные потери энергии в сер-деч-нике.

Конструкция импульсного трансфор-Рис. 1.30 матора должна обеспечивать, помимо

малых искажений передаваемых импульсов, высокий кпд (для мощных трансформаторов). Трансформатор должен иметь возможно меньшие ггабариты. Для установления связи между параметрами трансформатора и искажениями трансформируемых импульсов воспользуемся его эквивалентной схемой.

1.7.2. ПАРАМЕТРЫ И ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ИТ

Пусть к первичной обмотке трансформатора (рис. 1.30) приложено некоторое напряжение Если не учитывать активное сопротивление в цепи первичной обмотки, то согласно закону элек-



т-ромагнитной индукции

uAt) = w,, (1.56)

где Wi - число витков первичной обмотки, Ф - магнитный поток, сцепляющийся с витками первичной обмотки.

Поток Ф почти полностью замыкается по сердечнику и сцепляется с витками W2 вторичной обмотки; поток рассеяния Фе (и соответственно индуктивность рассеяния Ls) в ИТ мал (обычно не более 5% общего потока) и в инженерных расчетах не учитывается.

Из ур-ния (1.56) следует, что поток Ф изменяется за время t по закону

где Фо - начальный поток при / = 0. Напряжение на вторичной обмотке

с1Ф ( do \

где п = W2/W1 - коэффициент трансформации. Ток во вторичной обмотке to = U2/Rn - nui/R.

Если предположить, что поток Ф распределен по сечению S сердечника равномерно, т. е. индукция В во всех точках сечения одинакова, то

Ф = В8, Ui(t) = WiS

Bit)--\ щШ + В,

(1.57)

Согласно закону полного тока в предположении, что напряженность поля Н во всех точках средней линии / сердечника одинакова, можно записать HI - Wiii - Шгг, где tl и ta - токи в первичной и вторичной обмотках, или HI = Wij, где

/ = ii -«4 (1.58)

-намагничивающий ток.

Отношение Ф = L называется индуктивностью намагничивания. Нетрудно заметить, что практически индуктивность намагничивания равна индуктивности первичной обмотки Lj:

LLi. (1.59)

Действительно, при разомкнутой вторичной обмотке (в режиме холостого хода) магнитный поток Ф согласно ур-нию (1.56) остается при том же III таким, как и при работе с нагрузкой; поэтому и в режиме холостого хода магнитная индукция В и пропорциональная ей напряженность поля Я = fi/jo. в сердечнике



сохраняют свои значения и, следовательно, сохраняет свое значение намагничивающий ток /. Вследствие этого отношение Ф практически постоянно и равенство (1.59) справедливо.

Индуктивность намагничивания L зависит как от геометрии сердечника и числа витков Wi, так и от магнитной пронидаемости сердечника [х. Например, для тороидального сердечника

L = ixliwls/l. (1.60)

Все величины в ф-ле (1.60) взяты в системе единиц СИ, в которой магнитная постоянная ixo - 4я10~ Гн/м.

В соответствии с ур-нием зированного трансформатора


Рис. 1.31

мотки: i2 = n/g, "2 = - "2-противление нагрузки:

(1.58) эквивалентная схема идеали-(без учета потерь, обусловленных гистерезисом и вихревыми токами) представлена на рис. 1.31; на этой схеме пунктиром показаны паразитные параметры ~ индуктивность рассеяния Ls, учитывающая потоки рассеяния, сцепляющиеся с витками одной обмотки, и емкость Со, учитывающая распределенную емкость трансформатора. Величины i и и представляют собой приведенные ток и напряжение вторичной об-

Через R обозначено приведенное ео-

1 «2

«2

Заметим, что индуктивность рассеяния можно определить экспериментально или расчетным путем. Так, например, для простой конструкции, в которой на тороидальном сердечнике однослойная вторичная обмотка намотана на однослойную первичную той же длины 1в,

(1.61)

где р - средняя длина витка, d - толщина изоляции между обмотками, Ai, А2 - диаметры проводов первичной и вторичной обмоток.

Из выражения (I. 61) следует, что для уменьшения is при заданном числе витков Wi необходимо уменьшать расстояние между обмотками, увеличивать длину обмотки и применять обмоточные провода возможно меньшего диаметра.

Емкость Со учитывает паразитные емкости между обмотками, а также емкости обмоток относительно корпуса. Эти емкости являются распределенными, и их влияние нельзя точно учесть включением в эквивалентную схему одного или нескольких конденсаторов. Однако хорошее совпадение с экспериментом дает эквивалентная схема (рис. 1.31), в которой параллельно L включена одна, определяемая ниже, емкость Со. При таком включении Со амплитудно-частотная характеристика эквивалентной схемы может иметь подъем на высоких частотах, а при ш -> оо стремится к нулю. Именно такой характер имеет амплитудно-частотная характеристика реального трансформатора.

Более точные результаты исследования получаются, если емкость Со разделить, включив одну ее часть между входными, а другую - между выходными



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14 ] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0011