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]

зажимами эквивалентной схемы. Однако такая эквивалентная схема оказалась бы в большинстве случаев неоправданно сложной, тогда как схема рис. I. 31 дает обычно хорошее совпадение с экспериментом.

Величина емкости Со должна быть такова, чтобы мгновенное значение запасенной в ней энергии было равно мгновенному значению энергии электрического поля реального трансформатора. Емкость Со можно измерить или рассчитать по заданной конструкции трансформатора.

В качестве примера определим эквивалентную емкость для трансформатора с обмотками одинаковой длины /п и одинакового направления намотки (рис. 1.32с). Если расстояние между обмотками мало по сравнению с толщиной сердечника, что обычно имеет место, то два слоя обмоток можно рассматривать как обкладки плоского конденсатора, общая статическая емкость между которыми

С,2--

где емкость дана в фарадах, р - средняя длина витка; ео = 1/4л-9-10 Ф/м, е -относительная диэлектрическая проницаемость изоляции.

Емкость Ci2 имеет наиболее суще-; ственное значение, так как статические емкости обмоток относительно корпуса и меж-витковые емкости каждой из обмоток обычно незначительны и в дальнейшем не учитываются.

Найдем энергию электрического поля емкости Ci2. Примем потенциалы нижних концов обмоток равными нулю. Тогда потенциалы точек обмоток, отстоящих от этих концов на расстоянии к, будут соот-

ветственно равны: их - - х, Щх =

«

= - X, где k - напряжение на первичной обмотке. Разность потенциалов между , двумя противостоящими точками первичной и вторичной обмоток Ux = U2x -

\ ~Щх = Е(п-\) -f-.

в элементе объема между обмотками высоты dx запасена электрическая 2 "

энергия dr,2=--dH Г,2= J dW,2 = -i(n-I)=.

Энергия, запасенная в емкости Со эквивалентной схемы, Wo == СоЕ/2. При- равняв tto = Wii, получим

Со = -(«-1) (1.62>

Аналогично можно определить значение Со для обмоток других типов и Других способов их включения. Например, для трансформатора, изображенного, на рис. I. 326, в, получим соответственно:


Рис. 1.32

(1.63)-

Во всех случаях следует выбрать такой тип обмоток и такой способ их соединения, при которых эквивалентная паразитная емкость Со получается



меньшей. Так, из двух трансформаторов, изображенных на рис. 1.326, в, изменяющих полярность напряжения, меньшей емкостью Со обладает трансформатор, изображенный на рис. I. 32в.

Рассмотрим теперь более подробно процесс импульсного пере-магыичивания сердечника.

Пусть Ui{t)-прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой Urn и длительностью В таком случае согласно ф-ле (1.57) во время действия импульса индукция В нарастает по линейному

закону В if) = t + Во> и за время /„ (О изменяется . на величину АВ = UmtJwiS.

Если до воздействия этого импульса сердечник был полностью размагничен (Бо = 0), то к моменту t рабочая точка, изображающая магнитное состояние сердечника, переместится по основной кривой намагничивания (рис. 1.33) в положение, где индук-дия Bi = АВ. Соответствующее изменение напряженности поля

Яредельноя петля гистерезиса


О Щ ННс Н„ Рис. 1.33

равно Н. По окончании импульса напряженность поля постепенно уменьшается до нуля, а индукция вследствие гистеризиса и:ше-няется до некоторого остаточного значения Вп.

При воздействии следующего импульса приращение индукции будет снова АВ и по его окончании установится новое остаточное значение индукции Вгг > Sri- После воздействия нескольких импульсов остаточная индукция в сердечнике достигнет значения Вг на предельной петле гистерезиса. Теперь очередные импульсы будут вызывать перемагничивание сердечника по частному циклу OA. В стационарном режиме за время действия входного импульса индукция сердечника изменяется на величину АВ (от Вг до Вт = = Бг + АБ), а напряженность поля изменяется от О до Нт- Поэтому в стационарном режиме импульсная магнитная проницаемость равна:

[ХД = АВ/Нгп.

S4



Импульсная магнитная проницаемость рд значительно меньше статической проницаемости .i = Вт/Нт, и поэтому импульсная индуктивность намагничивания оказывается значительно меньше индуктивности намагничивания L, измеренной при воздействии на трансформатор напряжения симметричной формы.

Однако для воспроизведения импульсов с малыми искажениями всегда желательно иметь по возможности большую импульсную индуктивность намагничивания. Как будет показано ниже, нем больше La, тем меньше завал вершины передаваемого импульса. Для получения больших значений [лд и Lд следует применять материал сердечника с возможно большим значением АБмакс = s - Br, где Bs - индукция насыщения.

Хороших результатов можно добиться путем создания в сердечнике постоянного подмагничивающего поля Нет, смещающего начальную рабочую точку в область значений Н, обратных по знаку тому полю, которое создает импульс (рис. 1.33, точка Р), При этом можно получить весьма значительный перепад индукции Ai5 за время действия импульса. Особенно эффективен этот метод при использовании материалов с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ)-, у которых насыщение наступает при небольших значениях Нт- В этом случае максимальное значение АБмакс достигает 2Bs.

Другим фактором, влияющим на магнитное состояние трансформатора, является размагничивающее действие вихревых токов в сердечнике. Его можно учесть заменой рд кажущейся магнитной проницаемостью !а.каж(ркаж < Ц.д) и соответст-вующей заменой Lд кажущейся индуктивностью намагничивания Ькаж(£каж <. д). Заметим, что экспериментально определяются всегда именно кажущиеся величины [Лкаж и Ькаж-

Для уменьшения влияния вихревых токов сердечники набираются из весьма тонких изолированных друг от друга пластин или навиваются из тонкокатаного ленточного материала, например пермаллоя. Хорошими качествами обладают сердечники из мар-ганцево-цинкового феррита, удельное сопротивление которого весьма велико (в Ш раз больше удельного сопротивления пермаллоя). Вследствие большого удельного сопротивления вихревые токи невелики, и кажущаяся магнитная проницаемость [Лкаж ферритов достигает значений порядка 1000 для микросекундных импульсов, что превосходит значения ркаж Для многих ленточных Материалов. Кроме того, вследствие большого удельного сопротивления феррита активные потери на вихревые токи в сердечнике малы.

1.7.3. ИСКАЖЕНИЯ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ ИМПУЛЬСОВ



[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]

0.0013