Рис. 2-5. Схема соединения секций вторичной обмотки автотр ансформатор а.

Подобным методом может быть вычислена индуктивность рассеяния при произвольном взаимном расположении элементов цилиндрических обмоток. Можно также показать, что при автотрансформаторном включении обмоток (рис. 2-5) индуктивность рассеяния уменьшается в [(п - 1)/п] раз по сравнению с рассмотренными случаями трансформаторного включения. ~

Следует отметить, что полученные формулы справедливы, когда суммарный габарит намотки + А12 +

+ S (AgK + <2к) < Л и когда все слои первичной и вторичной обмотки расположены строго один над другим. В случае взаимного смещения слоев в направлении намотки, индуктивность рассеяния увеличивается, что крайне нежелательно.

Отметим также некоторые, трудно учитываемые при аналитическом расчете факторы, влияющие на if ){ величину индуктивности рас- сеяния. Как показывает опыт, величина индуктивности рассеяния почти не зависит от магнитной проницаемости сердечника. Однако само наличие сердечника с р > 1 несколько увеличивает величину индуктивности рассеяния. Это увеличение индуктивности рассеяния различно для разных схем соединения обмоток и конструкций трансформаторов и составляет обычно 10-30% от расчетных значений.

При уменьшении отношения диаметра провода к шагу намотки /г„ при неизменной длине катушки также происходит увеличение индуктивности рассеяния, трудно поддающееся аналитическому

учету. о 0.2 0.1 0.6 0,8 1,0

Некоторое представление

о впиянии кочЛЛштиентя за- Рис. 2-6. Зависимость индуктивности рас-

о влиянии коэффициента за сеяния и статической емкости от коэффи-

полнения намотки проводом циента заполнения проводом цилиндриче-на величину индуктивности ской обмотки.

рассеяния дает нормализованная кривая графика рис. 2-6, построенная на основании экспериментально определенных значений индуктивности рассеяния в цилиндрической однослойной обмотке без сердечника.

В процессе измерений индуктивности рассеяния коэффициент заполнения первичной обмотки проводом kd = di/hui 0,9 оставался постоянным. Длина намотки, средний периметр намотки, количество витков обмоток и толщина изоляционного промежутка Д12 между обмотками также оставались постоянными. Изменение коэффициента заполнения вторичной обмотки /е^, = d2lhn2 производилось уменьшением количества параллельно включенных проводов во вторичной обмотке. Нормализация произведена по отношению к значению индуктивности рассеяния при kd, = 0,9. Ход кривой указывает на резкий рост индуктивности рассеяния при kd < 0,5.

Влияние различных трудноучитываемых факторов придает особое значение экспериментальному определению индуктивности рассеяния импульсных трансформаторов.

2-3. Динамические емкости обмоток

Расчет распределенных емкостей обмоток импульсного трансформатора как сосредоточенных параметров основывается на том же энергетическом принципе, что и расчет индуктивности рассеяния. Если известны геометрические размеры всех элементов обмоток и распределение действующих между ними напряжений, то может быть подсчитана электрическая энергия W, сосредоточенная в электрическом поле изоляционных промежутков обмоток. Приравнивая вычисленную таким образом энергию к 0,5Ст1 или к 0,5CtUI, можно определить распределенную емкость трансформатора в виде энергетически эквивалентной сосредоточенной емкости С^, называемой динамической емкостью импульсного трансформатора.

В качестве примера вычислим динамические емкости трансформаторов с многослойными цилиндрическими обмотками, соединенными по схемам рис. 2-3 и 2-5. При этом будем считать^, что сердечник трансформатора соединен с началами первичной и вторичной обмоток, т. е. имеет нулевой потенциал.

Вычислим вначале емкость первичной обмотки относительно сердечника. Если между обмоткой и сердечником действует постоянное напряжение, то при Л > А электрическое поле в промежутке Д практически однородно, так как в этом случае обмотка и сердечник могут рассматриваться, как эквипотенциальные поверхности конденсатора с параллельными пластинами. Емкость такого конденсатора выражается известной формулой:

--~sr Д

где е - диэлектрическая проницаемость материала изоляции. 46

Вследствие наличия на обмотке импульсного напряжения, пластины конденсатора уже не являются эквипотенциальными поверхностями и поэтому при расчете емкости необходимо учитывать распределение напряжения в обмотке.

При равенстве потенциалов начала первичной обмотки и сердечника напряжение между витками обмотки и сердечником равномерно нарастает от О до f/, как показано на рис. 2-7. На произвольном расстоянии от начала намотки х это напряжение будет иметь величину = Uxlh.

Элементарная емкость участка dx составит:

, ВрЕр dx

Рис. 2-7. Распределение напряжения между первичной обмоткой и сердечником в импульсном трансформаторе.

а энергия, сосредоточенная в емкости dCi,,

epUfi-dx 2Д,

Полная энергия, сосредоточенная в пространстве между первичной обмоткой и сердечником, при этом будет иметь величину:

откуда Cix = SoSph/SAi.

Таким образом, динамическая емкость первичной обмотки имеет величину в три раза меньшую статической емкости.

Вычислим теперь динамическую емкость между обмотками для случая трансформаторного включения обмоток по схемам рис. 2-3. При этом возможны два способа включения вторичной обмотки:

1. Направление намотки витков вторичной обмотки совпадает с направлением намотки витков первичной, и напряжения на