Impulzus transzformátor

Az impulzustranszformátor (IT) egy olyan transzformátor , amelyet az impulzusjelek áramának és feszültségének átalakítására terveztek az eredeti impulzus alak minimális torzításával a kimeneten.

Leírás

A rövid impulzusok minimális torzítással történő átalakítására tervezett, tranziens üzemmódban működő impulzustranszformátorokat különféle impulzuskészülékekben alkalmazzák [1] [2] . Az impulzustranszformátorok lehetővé teszik a generált feszültség- vagy áramimpulzus szintjének és polaritásának megváltoztatását, az impulzusgenerátor ellenállásának a terhelési ellenállással való összehangolását, az impulzusok forrásának és vevőjének potenciáljának elkülönítését, impulzusok fogadását egy generátortól több különálló terhelésen. , és hozzon létre visszacsatolást az impulzuskészülék áramkörének áramköreiben. Az impulzustranszformátor átalakító elemként is használható , például differenciáló transzformátorként .

A modern paraméterek erős impulzusainak előállítása lehetetlen nagyfeszültségű impulzustranszformátorok használata nélkül. A kimeneti impulzusok eredő alakját nagymértékben meghatározzák az IT tulajdonságai, különösen nagy transzformációs arány esetén. Az output step-up IT-k alkalmazása lehetővé teszi az előállító eszközök méretének, tömegének és költségének drasztikus csökkentését [3] , bár negatívan befolyásolja a kvázi téglalap alakú impulzusok alakját, növelve a front, cutoff relatív időtartamát, és felső egyenetlenségek. Ebben a tekintetben a modern kimeneti IT transzformációs arányának értéke egységnyi impulzusidővel és több tíz mikroszekundumban 10-20 vagy többre nő.

A legszélesebb körben használt informatikai, téglalap alakúhoz közeli transzformáló impulzusok, amelyek meredek fronttal és állandó impulzuscsúcs feszültséggel rendelkeznek, amelyek széles terhelési osztály működéséhez szükségesek. A téglalap alakú impulzust kis torzítással kell transzformálni, az impulzusfront időtartamának lényegesen rövidebbnek kell lennie, mint az impulzus időtartama, és külön figyelembe kell venni az impulzus eleje és tetejének transzformációja során bekövetkező tranziens folyamatokat. Az IT ekvivalens áramkörei a tranziensek külön figyelembe vételekor leegyszerűsödnek, és lehetővé teszik az ekvivalens áramkörök paraméterei és az IT tervezési paraméterei közötti kapcsolat megállapítását, valamint olyan kapcsolatok megtalálását közöttük, amelyek kielégítik az impulzustető felfutási idejére és ferdeségére vonatkozó követelményeket [4]

Egyenértékű áramkörök

Az impulzusfront alacsony torzítású átalakítása a transzformátor szivárgási induktivitásának és elosztott kapacitásának alacsony értékeinél érhető el , amelyek csökkennek a tekercsek fordulatszámának és az IT mágneses áramkör keresztmetszetének csökkenésével. Ugyanakkor az impulzuscsúcs kis csillapítással történő átalakításához törekedni kell a transzformátor mágnesezési induktivitásának növelésére, amely a fordulatok számának és a mágneses áramkör keresztmetszetének növekedésével nő.

Több követelmény egyidejű kielégítése az IT számításánál kompromisszumos megoldást igényel. Egy adott követelmény jelentőségétől függően kell elfogadni.

Az informatikai számítások egy hozzávetőlegesen egyenértékű áramkör alapján , csomózott paraméterekkel készülnek . Az induktív hatás és a veszteségek a tekercsvezetékekben a jól ismert T-alakú ekvivalens áramkörrel vehetőek figyelembe.

Sematikus lehetőségek:

${\displaystyle L_{\mu ))$ - a transzformátor mágnesezési induktivitása , figyelembe véve az energia tárolását a mágneses áramkör kölcsönös indukciójának fő fluxusában, amikor feszültséget kapcsolnak az elsődleges tekercsre. A magban lévő fluxushoz kapcsolódik a primer tekercsen átfolyó mágnesező áram;

$L_{{s1}},L_{{s2}}$ - a tekercsek szivárgási induktivitása, figyelembe véve az energia tárolását a szivárgási fluxusokban, amelyek a terhelési áram tekercseken keresztül történő áramlásával kapcsolatosak;

$R_{{1}},R_{{2}}$ - a tekercsvezetékek aktív ellenállása, figyelembe véve a veszteségeket, amikor a terhelési áram áthalad rajtuk;

$R_{{B}}$ - egyenértékű ellenállás, figyelembe véve a mágneses áramkör energiaveszteségét hiszterézis és örvényáramok esetén .

Az energia mágneses mezőkben való tárolása, valamint a tekercsek huzaljaiban bekövetkező veszteségek mellett számításba kell venni az energia tárolását a tekercs és a mágneses áramkör közötti, valamint a tekercsrétegek közötti elektromos mezőkben. tekercsek. Ezt az energiát három U-alakú szerkezetet alkotó kapacitás bevezetésével számolják el: - a primer tekercs kapacitása, - a szekunder tekercs kapacitása, - a tekercsek közötti kapacitás. $C_{1}$ $C_{2}$ $C_{{1,2}}$

Az eredményül kapott IT ekvivalens áramkört egy magasrendű egyenlet írja le, ami megnehezíti az általános elemzést:

Azonban észrevehető hiba nélkül leegyszerűsítheti az áramkört, ha szem előtt tartja a következőket:

1. A mágnesező áram általában a terhelési áram kis része, ezért a szivárgási fluxusra gyakorolt hatása elhanyagolható. Ez lehetővé teszi, hogy az induktív ágak T-alakú áramköréről L-alakú áramkörre váltson.

2. Mivel az elektromos energia arányos a feszültség négyzetével, fő része a magasabb feszültségű tekercsben tárolódik. Ezért a kapacitív elemek U-alakú áramkörét egy ekvivalens, a nagyobb feszültségű tekercseléssel párhuzamosan kapcsolt kapacitás váltja fel.

3. Az IT tekercsek menetszáma kicsi, ezért a tekercselési ellenállás elhanyagolható a legfontosabb elektromos jellemzők számításánál, feltételezve, hogy . A veszteségek meghatározásakor figyelembe veszik a tekercsellenállást. $R_{{1}}=R_{{2}}=0$

Ezen egyszerűsítések eredményeként a front elemzése egy másodrendű ekvivalens áramkör alapján történik , energiamegfontolások alapján meghatározott induktivitással és kapacitással:

Bár matematikai leírásnak kényelmes, nem tükrözi teljes mértékben az impulzus átvitele során fellépő folyamatokat, mivel feltételezzük, hogy a parazita kapacitás elektromos energiájának nagy része a nagyobb feszültségű tekercsben tárolódik.

Eközben egy ilyen séma alkalmazása elfogadhatatlan, ha a tekercsek csökkentett kapacitása arányos, beleértve a terhelés és a generátor parazita kapacitását, mivel egyik kapacitás sem előnyös. Ezen túlmenően, a csökkentett kapacitások éles különbségével, amikor úgy tűnik, hogy az egyikre korlátozódhat, lehetséges egy front kialakítása parazita oszcillációkkal , amelyek magán az elülső részen helyezkednek el, és nem a tetején. Az ilyen oszcillációkat ki kell zárni, például nagy teljesítményű magnetrongenerátorok impulzusmodulációja esetén. De a másodrendű séma nemcsak hogy nem teszi lehetővé megjelenésük feltételeinek meghatározását, de még a létezésüket is kizárja. A fent említett szerzők munkáiban a téglalap alakú impulzus elülső részének ilyen jellegű torzítása hiányzik. Ezért legalább figyelembe kell venni a tekercsek kapacitásának a szivárgási induktivitás általi elválasztását. Ezért célszerű egy 3. rendű ekvivalens áramkört fontolóra venni, amint az [5]-ben történik :

$L$ — szivárgási induktivitás;

$R$ - tekercsellenállás, beleértve a szekunder tekercs csökkentett ellenállását;

$R_{i}$ - az impulzusgenerátor ellenállása;

$C_{1}$ - a primer tekercs egyenértékű kapacitása, beleértve a generátor kimeneti kapacitását is;

$C_{2}$ a szekunder tekercs egyenértékű csökkentett kapacitása, beleértve a parazita terhelési kapacitást is.

Az impulzustranszformátorok típusai

Minden konstruktív séma négy főre redukálható [2] :

Rúd
Páncélozott
Páncélozott rúd
toroid alakú

Források

↑ Matkhanov P. N., Gogolitsyn L. Z. Impulzustranszformátorok számítása. - Energia, 1980.
↑ 1 2 Vdovin S. S. Impulzustranszformátorok tervezése 2. kiadás. átdolgozva és további - Energoatomizdat. Leningrád. Tanszék, 1991. - 208 p. Val vel. — ISBN 5-283-04484-X .
↑ Kashtanov V.V., Saprygin A.V. A nagy teljesítményű mikro-milliszekundumos impulzusmodulátorok tömegének és méreteinek csökkentésének lehetőségei // Az alkalmazott fizika problémái. - 1997. - T. 3 . - S. 75 - 78 .
↑ Yitzchoki Ya. S. Impulzuskészülékek. - Szov.Rádió, 1959. - 729 p.
↑ Kashtanov V.V. A transzformátor kimeneti impulzusainak elejének elemzése. - Rádiótechnika, 1995. - T. 12. - S. 38 - 40.