в результате эксперимента, описанного в предыдущем параграфе. На том же графике построена кривая = z.*c. показывающая, что при изменении шага намотки произведение LsjC остается практически постоянным.

Таким образом, изменение шага намотки не приводит к существенному изменению высокочастотной постоянной времени трансформатора и по этой причине не вызывает дополнительного увеличения удлинения фронта импульса. Однако в результате изменения шага намотки резко изменяется отношение Lt/Cj, определяющее величину коэффициента затухания трансформаторной цепи б. Это изменение отношения L/Cj на рис. 2-6 характеризуется кривой Ag.

В связи с тем, что параметр б существенно влияет на характер переходного процесса в трансформаторной цепи, изменение искажений импульса при изменении шага намотки связано именно с изменением этого параметра. С другой стороны, изменяя шаг намотки, можно получить необходимое значение б без существенного изменения величины постоянной времени.

2-4. Сопротивление обмоток

Обычно число витков в импульсном трансформаторе относительно невелико и поэтому сопротивление меди обмоток значительно .меньше внутреннего сопротивления генератора импульсов, особенно в мощных импульсных трансформаторах. Поэтому, вообще говоря, вопрос о величине сопротивления обмоток при проектировании импульсного трансформатора имеет второстепенное значение. Сопротивление обмоток приходится принимать в расчет, в основном, в связи с необходимостью обеспечения соответствующего теплового режима обмоток.

При весьма коротких импульсах, говоря о сопротивлении обмоток, следует различать: омическое сопротивление обмоток Ги и Гог; активное сопротивление обмоток, соответствующее рабочей части импульса и г^, активное сопротивление обмоток, соответствующее интервалу времени между импульсами r i и r 2-

Активное сопротивление обмоток в свою очередь определяется следующими факторами: омическим сопротивлением обмоток; явлением поверхностного эффекта, с которым приходится считаться при протекании через обмотку коротких импульсов тока; эффектом близости или так называемым поверхностным эффектом обмотки.

Рассмотрим каждый из этих факторов в отдельности. Омическое сопротивление обмоток (сопротивление постоянному току) может быть определено, исходя из элементарной формулы:

R = Pt-, (2-8)

где Р/ = Ро П + 0,004 (t - to)] учитывает зависимости удельного сопротивления р от температуры обмотки.

Применительно к трансформатору из (2-8) следует, что: Гои-Ро[1 +0,004 (-o)]-f;

Го2/=Ро [1 +0,004 (-о)]-о

->

где ро = 1,75 10~® ом-м - удельное сопротивление меди при температуре 15° С.

Полагая рабочую температуру обмотки 90° С получим:

Гои -2,28.10-е-i;

:2,28-10- -f

->Ы2

ч

о,?. ом 0.Б 0,д 1,0

Рис. 2-9. Зависимость коэффициента близости от параметров цилиндрической однослойной катушки.

90° С относительное

увеличение = =1 + 2,18

Увеличение сопротивления уединенного провода в связи с явлением поверхностного эффекта исследовалось детально в работах многих авторов. Основываясь на данных [1 ], ниже приводится приближенная формула, позволяющая с достаточной для целей проектирования точностью вычислить относительное увеличение активного сопротивления круглого провода обмотки с учетом явления поверхностного эффекта. При температуре обмоток сопротивления составляет:

Определение относительного увеличения сопротивления обмотки, вызываемого эффектом близости, является значительно более сложной задачей, чем определение увеличения сопротивления уединенного прямого провода за счет поверхностного эффекта.

Физическая картина влияния проводов обмотки на какой-нибудь один виток этой же обмотки заключается в следующем. Магнитное поле, определяемое током, протекающим в остальных витках обмотки, индуктирует в рассматриваемом витке вихревые токи. Последние протекают по продольным элементам витка параллельно оси проводника, причем в одной половине сечения витка, внешней по отношению к сечению всей обмотки, вихревой ток совпадает с направлением рабочего тока, а в другой половине се-

чения витка - противоположен рабочему току. В результате плотность тока во внутренней части сечения витка оказывается меньшей, а во внешней - большей. Ток как бы смещается по сечению витка обмотки в сторону внешних витков обмотки.

Весьма приближенно увеличение сопротивления однослойной обмотки за счет эффекта близости может быть уточнено при помощи графиков рис. 2-9, заимствованных в несколько измененном виде из [ 1 ].

Что касается трансформатора, то в нем необходимо учитывать влияние не только поля витков данной обмотки, например первичной, но и влияние поля витков других обмоток трансформатора. Обычно изоляционные промежутки между цилиндрическими катушками, по крайней мере в мощных импульсных трансформаторах, значительно больше расстояния между витками. Это обстоятельство позволяет приближенно определять увеличение сопротивления двухслойной обмотки З'З счет эффекта близости по кривым рис. 2-9 для однослойной катушки, что и рекомендуется в [1] с введением некоторого расчетного коэффициента запаса k 1,5.

Кривые рис. 2-9 показывают, что увеличение отношения диаметра провода к шагу намотки и уменьшение отношения длины намотки к периметру увеличивают сопротивление катушки. В конечном итоге сопротивление обмотки из круглого провода во время действия импульса при температуре 90° С можно представить в следующем виде:

r=3,42.10- -P-fl+2,18--U6, (2-10)

где kc определяется по графикам рис. 2-9.

Что касается определения сопротивления обмотки в интервале между импульсами, то оно может быть принято равным омическому сопротивлению, так как токи заряда наполнительного элемента медленно изменяются во времени.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СЕРДЕЧНИКЕ ИМПУЛЬСНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

3-1. Общие предпосылки к рассмотрению электромагнитных процессов в сердечнике

Общая картина электромагнитных процессов в сердечнике импульсного трансфороматора определяется теми же законами и явлениями, что и в любом другом трансфоматоре со стальным сердечником, а именно: