Типы импульсных трансформаторов

По конструкции сердечников импульсные трансформаторы, как и обычные маломощные силовые трансформаторы, могут быть стержневого и броневого типов. Однако маломощные импульсные трансформаторы, применяемые, например, для блокинг-генераторов или в качестве межкаскадных трансформаторов в усилителях и других случаях, в большинстве своем выполняются стержневого типа.

Материалом для сердечников импульсных трансформаторов обычно служит листовая электротехническая сталь марки Э44 и холоднокатанная сталь марок Э310 и Э340 толщиной листа 0,10–0,20 мм. Применяются также специальные магнитные сплавы той же или меньшей толщины, как, например, пермаллой разных марок и др. Эти материалы выпускаются как в листах, так и в виде ленты. Они обладают повышенными магнитными качествами в направлении прокатки, поэтому сердечники импульсных трансформаторов часто изготовляются из длинной ленты навитого типа по пути магнитного потока.

В качестве изоляции между листами сердечника трансформатора служит порошкообразная окись кремния или магния и оксидная изоляция. Ввиду малой толщины листов коэффициент заполнения поперечного сечения сердечника сталью в импульсных трансформаторах несколько меньше, чем в обычных, и составляет k₃ = 0,80 ÷ 0,90.

В некоторых случаях для сердечников маломощных импульсных трансформаторов, предназначенных для преобразования импульсов длительностью менее одной микросекунды при больших частотах их следования применяются ферриты. По своим магнитным свойствам ферриты относятся к низкокоэрцитивным магнитным материалам, занимающим про межуточное положение между указанными выше металлическими магнитными материалами и магнитодиэлектриками. Благодаря высокому удельному электросопротивлению ферритов потери на вихревые токи в них в переменных нолях при больших частотах получаются небольшими.

Применение данного материала для сердечников маломощных импульсных трансформаторов может быть целесообразным только при частотах следования импульсов порядка нескольких десятков килогерц. Так, например, имеется миниатюрный импульсный трансформатор, предназначенный для передачи импульсов длительность менее 0,1 мкс, состоящий из двух ферритовых колец с намотанными на них несколькими витками провода.

Обмотки маломощных импульсных трансформаторов выполняются обычно одно- или двухслойными цилиндрического типа в целях уменьшения индуктивности рассеяния.

Различные типы сердечников маломощных импульсный трансформаторов стержневого типа представлены на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Типы сердечников импульсных трансформаторов

Импульсные трансформаторы на рабочие напряжения 6 кВ обычно выполняются с воздушным охлаждением, а при напряжениях свыше 6 кВ, по условиям изоляции обмоток, они делаются с масляным охлаждением.

Особенностью конструкции маломощных импульсных транс форматоров является компактность их сердечника и обмоток для обеспечения возможно меньших значений индуктивности рассеяния и распределенной емкости этих трансформаторов, В связи с этим при очень малых мощностях в импульсе для этой цели нередко приходится применять неразрезные тороидальные сердечники.

3.2.3. Выбор приращения индукции
и толщины листов материала сердечника

Задаются величиной приращения индукции ΔВ_с за импульс зависимости от мощности в импульсе и по магнитных характеристикам материала сердечника находят проницаемость μ_Δ по соотношению (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Кривая намагничивания на частном цикле стали марок Э310 и Э44

Выбор ΔВ_с предварительно производится по табл. 12.

Табл. 12

Приращение индукции ΔВ_с в зависимости от мощности в импульсе
(справочные данные)

Приращение индукции ΔВс, гс	Мощность в импульсе Рэ, кВт
100 – 500	до 0,005
500 – 1 000	0,005 – 0,05
1 000 – 3 000	0,05 – 50
3 000 – 5 000	50 – 500

Далее выбираются толщина листов сердечника из условия , при этом постоянная времени контуров вихревых токов в сердечнике определяется уравнением

[мкс],

где δ_с – толщина листа сердечника, см;

ρ_с – удельное электрическое сопротивление материала сердечника, Ом·см²/см.

Так, например, для холоднокатаной стали марок Э310 и Э340:

Ом·см²/см.

3.2.4. Определение поперечного сечения стержня
и средней длины магнитопровода сердечника трансформатора

Соотношение между поперечным сечением стержня сердечника импульсного трансформатора S_c и средней длиной магнитопровода его l представляется в следующем виде:

,

откуда объем сердечника трансформатора будет равен:

[см³].

Так как размеры сердечника импульсного трансформатора должны быть, возможно, минимальными, причем средняя длина магнитопровода его l близка к средней длине витка обмоток l_w, то отношение поперечного сечения стержня S_c к длине магнитопровода l в маломощных трансформаторах стержневого типа обычно находится в следующих пределах:

[см],

хотя в отдельных случаях встречаются отступления от указанных значений ψ в меньшую или большую стороны.

После этого поперечное сечение стержня будет равно

[см²]

и средняя длина магнитопровода сердечника равна

[см],

где δ₂ – мощность трансформатора в импульсе (Вт) по заданию, λ и τ_и берутся из задания, ΔВ_с и μ_Δ – из пункта 3.2.3.

Рис. 3.7. Форма поперечного сечения стержня импульсного трансформатора

Поперечные сечения стержней и ярем импульсного трансформатора выполняются одинаковыми и прямоугольной формы (рис. 3.7), при этом отношение .

Размеры поперечного сечения стержней и ярем сердечника трансформатора будут:

[см],

[см],

где k₃ = 0,8 ÷ 0,9 – коэффициент заполнения сталью сечения стержня.