Импульсный трансформатор
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ствия импульса напряжения сравнительно мало влияет на переходные процессы в трансформаторе, поэтому данное сопротивление практически можно принимать активным, равным некоторому постоянному среднему значению Rн. Ввиду такого характера нагрузки отдаваемая импульсным трансформатором мощность обычно измеряется в ваттах или киловаттах.
По конструкции сердечников импульсные трансформаторы бывают стержневого и броневого типов.
Особенностью конструкции трансформаторов является компактность их сердечника и обмоток для обеспечения возможно меньших значений индуктивности рассеяния и распределенной емкости. В связи с этим при очень малых мощностях в импульсе нередко приходится применять неразрезные тороидальные сердечники.
Сердечники изготовлены из листовой горячетканной электротехнической стали марки Э44 и холоднокатаная сталь марок Э310 и Э340 толщиной листа 0,10ч0,20 мм. Применяются также специальные магнитные сплавы той же или меньшей толщины, как, например, пермаллой разных марок и т.д. Эти материалы выпускаются, как в листах, так и в виде ленты. Они обладают повышенными магнитными качествами в направлении прокатки, поэтому сердечники импульсных трансформаторов часто изготавливаются из длинной ленты навитого типа по пути магнитного потока.
Прошкообразная окись кремния или магния служит в качестве изоляции между листами сердечника трансформатора. Из-за малой толщины листов коэффициент заполнения поперечного сечения сердечника сталью в импульсных трансформаторах несколько меньше, чем в обычных, и составляет величину kз=0,80ч0,90.
Для сердечников малых импульсных трансформаторов, предназначенных для преобразования импульсов длительностью менее микросекунды при больших частотах их следования, применяют магнитный материал - феррит. По своим магнитным свойствам ферриты относятся к низкокоэрцитивным магнитным материалам. Благодаря высокому удельному электросопротивлению ферритов потери на вихревые токи в них в переменных полях при больших частотах получаются небольшими. Ферриты имеют мелкозернистую структуру, обладают значительной твердостью и поэтому плохо обрабатываются обычным режущим инструментом. Их обработка возможна только с помощью абразивов.
В целях уменьшения индуктивности рассеивания обмотки малых импульсных трансформаторов выполняются обычно одно- или двухслойными цилиндрического типа.
2.Расчетная часть
Средняя мощность и токи трансформатора
Среднюю отдаваемую мощность импульсного трансформатора определяем следующим образом:
Pср=СУn?uP2 , (2.1)
где P2=13000 Вт - заданная мощность вторичной обмотки; СУn=650 Гц - заданная частота следования импульсов; ?u=1.8?10-6 сек - заданная длительность импульсов.
Подставив значения в формулу (2.1), получим:
Pср= 650?1,8?10-6?13?103 = 15,21 Вт.
Токи первичной и вторичной обмоток в импульсе:
где U1= 600 В, U2 = 1800 В - заданные напряжения в импульсе.
Эффективные, или действующие значения токов первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора определяются из условия, что потери в этих обмотках при прохождении через них коротких прямоугольных импульсов тока обуславливаются не только омическими сопротивлениями обмоток, но также явлением поверхностного эффекта в проводах и явлением токов обмотки в них. С учетом этих явлений действующие значения первичного и вторичного токов импульсного трансформатора можно представить так:
Iэф=I1vСУп?иkн kп1 (2.2)
Iэф=I2vСУп?иkн kп2 (2.3)
где СУп - заданная частота следования импульсов, Гц; ?и - заданная длительность импульса, сек; kн = 2,4 - коэффициент, учитывающий ток наводки в проводах обмоток при прямоугольном импульсе токов; kп1 и kп2 - коэффициенты поверхностного эффекта в голых медных проводах кругового сечения, которые предварительно принимаем следующими: kп1= 1,4 и kп2= 1,1
Подставив значения в формулы (2.2) и (2.3), получим:1эф=21,67v6501,810-62,41,4=1,36 А2эф=7,2v6501,810-62,41,1=0,4 А
Тип трансформатора
Выбираем сердечник трансформатора стержневого типа с однослойной первичной и двухслойной вторичной обмотками цилиндрического типа, расположенным на одном стержне.
Материал сердечника - горячетканная листовая электротехническая сталь по ГОСТу 802-58 марки Э44, толщина которой определяется ниже. Охлаждение трансформатора воздушное.
Выбор приращения индукции и толщины материала сердечника
Принимаем, что приращение индукции за импульс ?Вс= 0,2 Тл и затем по кривой, изображенной на рис. 39 (Ермолин Н.П.) находим ?Н=2 А/см. Магнитную проницаемость материала найдем по формуле (2.4).
(2.4)
Подставив значения получим, что
Далее примем Твх?1/3?и=0,3 мксек, тогда толщину листов сердечника найдем из формулы:
(2.5)
Подставив значения получим:
где pс=0,510-4 Омсм2/см - удельное электрическое сопротивление материала сердечника.
Размеры сердечника трансформатора
Поперечное сечение стержня сердечника определим по формуле (2.6)
(2.6)
Подставив значения получим:
Средняя длина магнитопривода вычисляется по формуле (2.7)
(2.7)
Подставив значения получим:
где ?=0,2
Размеры поперечного сечения стержня рассчитаем по формулам (2.8), (2.9)
(2.8)
(2.9)
Кз=0,85 - коэффициент заполнения сталью сечения стержня, Я=1,5
Подставив значения получим:
Число витков первичн?/p>