Иванов-Цыганов 6-37 (775182), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Ток в первичной обмотке 10. Площади сечения проводов обмоток: 5,~~ =1~//=0,27/2,7=0,1 мм'; 5~= Ц1=1,35/2,7=0,5 мм'. !1. Для первичной обмотки выбираем провод ПЗЛ с 5,р~ — — 0,113 мм2 и д,.~= =0,42 мм. Для вторичной обмотки выбираем провод с 5. 2=0,541 мм2; И„,~=0,89 мм. 12.
Определим число витков в обмотках трансформатора. Чтобы амплитуда магнитной индукции оказалась равной 1,3 Тл, число витков в первичной обмотке должно быть в соответствии с (1.11) ж~=Е,-104/(4йф,~5,,8„)=220 10'(4.1,11Х. Х50 5,7.1,3)=1350. Во вторичной обмотке а=228. 13. Проверим, уместится ли данная обмотка в окне магнитопровода. Положим толщину одного слоя первичной обмотки с изоляционной прокладкой равной 0,45 мм, вторичной — 0,9 мм. Тогда, разместив в одном слое по длине катушки 110 витков первичной и 51 виток вторичной обмотки, найдем толщины этих обмоток: се!= и~~.0,45/щ1сл — — 1350 0,45/'110=5,5 мм; аи = ~аз «0,9/ы2„=228 ° 0,.9/51 =4,25 мм. Общая толщина катушки а~+а~ получилась меньше ширины окна.
Следовательно, катушка свободно разместится в окне магйитопровода. 14. По эскизному чертежу катушки (рис. 1.17) определим длину среднего витка обмотки 1„,р. Для первичной обмотки 1„,. =0,127 м, для вторичной (намотана поверх первичной) 1.,р —— 0,157 м. 15. Сопротивление провода первичной обмотки. г~ =р1,,ри~/5, ~ =1,72.10 'Х Х0,127 ! 350/0,113=25,4 Ом. Сопротивление провода для вторичной обмотки г~=1„2 Ом.
Сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, г,р — — и'г~+гд=(37,5/220) 25,4+1,2=2 Ом. 16. Потери мощности. на сопротивлениях обмоток Р„= ф', + 1~~г = 0,24~ ° 25,4 + 1,35~ * 1,2 = 3,5 Вт. 17. Проверим тепловой 'режим трансформатора. Перегрев магнитопроводв от- носительно окружающей среды для открытого трансформатора Л Тс = 750 Р~ч/$охл м = 750 ' 2,2/ 1 48 = 1 1 „2 С, где 5,„,, — площадь открытой поверхности магнитопровода, определенная по эскизу трансформатора (рис. 1.17), см'. Перегрев катушки ЬТ,'=1000 Р,/8„,,=1000 3,6/110=33 С.
4 Тепловок режим получился ненапряженным, что явилось следствием выбора малых амплитуд магнитной индукции и плотности тока в обмотках трансформатора. 18. Индуктивность рассеяния трансформатора, приведенная ко вторичной об- мотке, согласно (1.50), Я) +й2 1., =р — "' аР а + = 4л ° 10 ~ ' 1+ ' ' ' ° 2422= 1,04 мГн, , 156,5 5;5 +.4,25 48. 3 где а~~=1 мм — толщина прокладки между обмотками; 6„— высота катушки. ГЛАВА 2 Ш ИРОКОПОЛОСНЫЕ И ИМПУЛЬСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ $ 2.1.
Широкополосные трансформаторы В тех случаях, когда необходимо согласовать в широкой полосе частот источник колебаний с его нагрузкой, применяют трансформатор, называемый согласующим. Оценить полосу частот, в которой происходит удовлетворительная передача мощности от источника в нагрузку, можно по эквивалентной схеме рис. 2.1, а, где источник представлен элементами Е„й„а нагрузка — элементом К, приведенным к первичной обмотке. Поскольку.
влияние элементов эквивалентной схемы проявляется поразному в зависимости от частоты колебаний источника Е„то'возможно отдельное рассмотрение упрощенных моделей на низких (рис. 2.1, б), средних (рис. 2.1, в) и верхних (рис. 2.1, г) частотах. В области средних частот можно пренебречь влиянием индуктивности рассеяния трансформатора Е„собственной емкости Со и сопротивлением потерь мощности в магнитопроводе трансформатора 1/д,. Тогда коэффициент. передачи К, =К~Я,+г,+г,+Я„). (2.1) Чтобы коэффициент передачи был близок к единице, необходимы малое сопротивление источника Я, и малые потери мощности в сопротивлениях обмоток г~ и г2. Рис. 2.! Если не удается сделать малым сопротивление источника, то для передачи наибольшей мощности в нагрузку прибегают к согласованию нагрузки и выходного сопротивления источника.
В согласованном режиме пересчитанное в первичную обмотку сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника Р,. При этом коэффициент трансформации а =~Я~я,. ~.О~)— ) где т,тЕО/Д, — постоянная времени трансформатора в области нижних частот. Для получения значений ~К„Ць)~, близких к единице, требуется увеличивать эту постоянную времени, что достигается как увеличением индуктивности Ео, так и уменьшением сопротивления источника Я,. В области верхних' частот можно пренебречь индуктивностью Ео, но учесть индуктивность рассеяния 1.„собственную емкость Со и проводимость потерь мощности в магнитопроводе у,.
Последнее обстоятельство связано с тем, что с ростом частоты потери в магнитопроводе растут, несмотря на уменьшение амплитуды магнитной индукции. При расчете по модели В таком режиме от источника к нагрузке передается максимально возможная мощность. Если установкой дополнительных. приборов можно снизить выходное сопротивление источника, то согласование не обязательно, что облегчает получение малых значений нижней граничной частоты полосы передачи трансформатора. Коэффициент передачи на низкой частоте снижается из-за влияния индуктивности намагничивания трансформатора Ьо..
— ~'Рн ~~н (2.3) рис. 2.1, г коэффициент передачи в области верхних частот 1 М~ Ф КО ) р~ (2 ) + ь~(т + тД где К=К,+г~+г~., б=ф.+1/Й„'; т =1.,6 — постоянная времени, связанная с индуктивностью рассеяния„тс — — ЙСΠ— постоянная времени,' связанная с собственной емкостью. В зависимости от конкретных значений т„ и т на верхних частотах возможен как подъем частотной характеристики, так и ее спад.
(рис. 2.2). Подбирая конструкцию трансформатора (его обмоток и магнитопровода), добиваются необходимой полосы частот, в которой ~ Кфо) ~ равномерен. !кМ Рис. 2.2 Наибольшие трудности возникают с обеспечением высокой верхней граничной частоты.
Она определяется проводимостью д., учитывающей потери мощности в магнитопроводе, индуктивностью рассеяния Х, и собственной емкостью обмоток Со. Чтобы проводимость потерь в магнитопроводе не шунтировала индуктивность трансформатора и нагрузку, необходимо выполнение условий д, 1/(ь|.о)~1/К'„. В противном случае основная часть энергии источника будет тратиться на разогрев магнитопровода. Снижение активных потерь мощности в магнитопроводе достигается выбором магнитного материала и толщины ленты, если он витой. В:широкополосных трансформаторах находят применение магнитопроводы из пермаллоев, аморфного железа и ферритов.
Наименьшими потерями мощности на частотах 100 кГц и выше обладают ферриты. Они и оказываются наиболее предпочтительными в радиодиапазоне. Что касается собственной емкости обмоток и индуктивности рассеяния, то меры, предпринимаемые для их снижения, должны носить комплексный характер. Связано это с тем, что некоторые конструктивные меры уменьшения Е приводят к росту Со, и наоборот. Для оценки влияния тех или иных конструктивных мер следует воспользоваться более сложными моделями, учитывающими собственную емкость обмоток полнее (рис. 2.3). Емкость Со есть некий эквивалент энергии, запасенной в распределенных емкостях между внутренним слоем обмотки и магнитопроводом С~ ~ — С~4 и витками и слоями обмотки С~1 — С~4, пересчитанных на первичную обмотку.
При несекционированной двухслойной обмотке (рис. 2.3, а) и линейном распределении потенциала вдоль обмотки . (рис. 2.3, б) каждый элемент распределенной емкости между обмоткой и магнитопроводом увеличивает собственную емкость, зависящую как от напряжения У„, так и от г) коэффициента пересчета на всю обмотку. Наибольшее влияние на собственную емкость оказывает емкость С~4, находящаяся под наибольшей разностью потенциалов, равной (l /2, а на межвитковые емкости— емкость С2~. При выполнении двухслойной обмотки из двух секций (рис. 2.3, в) каждая из емкостей Си — С~4, хотя и остается такой же, как и ранее, но потенциал, до которого заряжаются емкости С~3 — С~4, становится больше (рис. 2.3, г).
Это повышает их вклад в общую емкость СО. Вместе с тем емкости С~э и С 4 оказываются подсоединенными к большему числу витков первичной обмотки, чем при односекционной обмотке. Последнее обстоятельство сн:ижает их вклад в Со. Межвитковые емкости С2~, С24 в секционированной обмотке оказываются под потенциалом заметно меньшим, чем в несекционированной обмотке; их вклад в эквивалентную собственную емкость СО существенно снижается. Как показывают расчеты по усложненным моделям, секционирование многослойной обмотки снижает межвитковые емкости пропорционально квадрату числа секций и увеличивает емкости внутреннего слоя обмотки на магнитопровод.
Вместе с тем секционирование обмоток приводит к снижению индуктивности рассеяния трансформатора при некоторых вариантах его конструктивного исполнения. Наименьшее значение индуктивности рассеяния достигается при тороидальной конструкции трансформатора с обмотками, расположенными по всей поверхности тора одна над другой. ~ 2.2.
Импульсные трансформаторы Особенностью импульсных трансформаторов является то, что колебания, передаваемые ими от источника в нагрузку, являются однополярными импульсами, в результате чего магнитопровод такого трансформатора ра- Рис.
2.4 ботает с постоянным подмагничиванием. Рабочая точка перемещается не по симметричной петле гистерезиса, а по частной (кривая аЬ на рис. 2,4). Для передачи импульсов с широким спектром с малыми искажениями требуются малые индуктивности рассеяния 1.„ емкости трансформатора Со и значительная индуктивность намагничивания 1-о. Рис. 2.5 В установившемся режиме при подаче на первичную обмотку трансформатора колебания е(1) в виде прямоугольных импульсов (рис.
2.5 а, б) во вторичной обмотке получаем импульсы напряжения с отрицательными выбросами, которые возникают из-за рассеяния энергии, накопленной в магнитопроводе во время действия импульса е (~) (рис. 2.5, в). Поскольку после окончания действия импульса цепь первичной обмотки оказывается разомкнутой, ток намагничивания проходит по вторичной обмотке, из-за чего и создается послеимпульс. Магнитная индукция В(~) линейно нарастает на интервале Π— т и спадает со скоростью, определяемой индуктивностью Ео и нагрузкой Й„после окончания импульса (рис. 2.5, г). Ток первичной обмотки имеет трапецеидальную форму, так как содержит в себе не только ток, трансформируемый в нагрузку, но и ток намагничивания магнитопровода (рис. 2.5, д), Для того чтобы определить стационарную петлю частного цикла перемагничивания, рассмотрим процесс установления магнитного состояния: магнитопровода при возбуждающей ЭДС в виде прямоугольных импульсов амплитудой У, длительностью т и периодом повторения Т (рис.
2.6, а).:. Будем считать, что к началу процесса магнитопровод размагничен,- т. е. рабочая точка, отражающая его состояние, находится в начале коор-', динат (рис. 2.6, г). При появлении первого импульса рабочая точка смеща-: ется по кривой первоначального намагничивания и к концу импульса;.'-': достигает положения, соответствующего индукции В ~, причем т 0 т и(1)й = —. ы,5 1 8,=— ш и Я (2.5) После окончания действия импульса рабочая точка смещается по частной петле гистерезиса в точку с индукцией В,~.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
