Главная  Совершенствование радиолокационных систем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

метного влияния на искажения вершины и фронта импульса, его индуктивность должна быть достаточно большой, а собственная емкость малой. Обычно оказывается достаточным, чтобы. Lflp (10-20) Li. Блокировочный конденсатор Cg вводится для того, чтобы предотвратить падение импульсного напряжения на внутреннем сопротивлении источника размагничиваюп],его тока.

В схеме рис. 3-5 можно создать произвольно большое размаг-ничиваюп],ее поле. Если под действием этого поля в исходном состоянии сердечник находится в состоянии отрицательного насыщения, характеризуемого точкой (-В^, -Я^), то становится возможным реализовать максимальное приращение индукции АВ = 2Bs, т. е. полностью использовать магнитные свойства сердечника. Однако при этом значение средней магнитной проницаемости рд = 2BJiif)2Hs оказывается сниженным и поэтому обычно ограничиваются введением размагничивающего поля, несколько большего величины коэрцитивной силы Не- Это позволяет получить высокое значение рд и незначительно снижает возможное приращение индукции ЛВ.

Введение таких элементов как дроссель, источник размагничивающего тока и блокировочный конденсатор естественно усложняет схему и делает ее применение целесообразным только в мощных импульсных трансформаторах.

3-4. Потери энергии в сердечнике при перемагничивании

Одним из важных вопросов, возникающих при проектировании мощных импульсных трансформаторов, является получение максимально высокого коэффициента полезного действия. Основным фактором, определяющим к. п. д. трансформатора, являются потери энергии в сердечнике при его перемагничивании. Эти потери энергии складываются из потерь на гистерезис, вихревые токи, потерь, вызываемых магнитным последействием, и потерь, связанных с несовершенством междулистовой изоляции.

Опыт показывает, что аналитический учет всех этих видов потерь чрезвычайно сложен и не обеспечивает высокой точности. Более того, потери энергии, связанные с несовершенством междуслоевой изоляции, вообще не поддаются аналитическому учету, так как определяются технологией изготовления сердечников, котора? может быть разной. Поэтому потери энергии в сердечнике импульсного трансформатора наиболее целесообразно определять на основании экспериментально снятых в заданном режиме характеристик намагничивания используемого в сердечнике ферромагнитного материала. По таким характеристикам может быть наиболее точно определено и среднее значание магнитной прони ще-мости. Однако экспериментальное снятие таких характеристик для всех возможных режимов работы сердечников при большом разнообразии применяемых магнитных материалов представляется



громоздкой задачей и такие характеристики сняты только для некоторых частных режимов. Поэтому ниже упрощенно рассмат-.риваются только наиболее существенные виды потерь - на гистерезис и вихревые токи.

Полученные в результате введенных упрощений расчетные формулы дают завышенные по сравнению с действительно имеющими место потери, что в какой-то мере компенсирует трудно-учитываемые потери, связанные с явлением магнитного последействия и несовершенством листовой изоляции. Такой подход к определению потерь энергии в сердечнике при его перемагничивании неизбежно приводит к неточностям. Тем не менее практика проектирования импульсных трансформаторов указывает на допустимость приближенного учета потерь только на вихревые токи и гистерезис, поскольку такой учет грубыми просчетами не сопровождается .

Энергия, затрачиваемая на перемагничивание единицы объема стали сердечника, т. е. удельные потери энергии на гистерезис, выражается формулой:

Wr = §HdB.

В сердечниках современных мощных импульсных трансформаторов почти исключительно применяются высоколегированные стали, форма статического гистерезисного цикла которых близка к прямоугольной. Для того чтобы наиболее полно использовать ферромагнитные свойства сердечника в -таких трансформаторах вводится размагничивающее поле. Поэтому

Wr = §HdBABAH,

причем точность формулы тем выше, чем больше приращение индукции АВ и чем меньше форма статического гистерезисного цикла отличается от прямоугольной. Если частота повторения импульсов F и объем стали сердечника Q, то мощность потерь в сердечнике выразится формулой:

Pr = QFABAHkc. (3-7)

Для определения потерь, вызываемых эффектом вихревых токов, рассмотрим поперечное сечение сердечника, набранного из тонких листов трансформаторной стали, показанное на рис. 3-6, а, и поперечное сечение одного из листов на рис. 3-6, б. Элементарный контур, показанный на рис. 3-6, б в заштрихованном виде, характеризуется длиной 2а, так как б С а и, следовательно, поперечным сечением = 2а dx. Лист стали сердечника имеет толщину б и удельное сопротивление р.

Э. д. с, индуктированная в элементарном контуре переменным магнитным потоком, будет

е = 2ах

dt 64



а сопротивление элементарного контура

Полная мгновенная мощность потерь в одном листе сердечника будет

6/2 6/2

> -. - (3-8)

Скорость изменения индукции в различных точках сечения листа не одинакова и меняется во времени. Однако по истечении


Рис. 3-6. Поперечное сечение: а) сердечника; б) листа.

некоторого промежутка времени после начала действия импульса напряжения на первичную обмотку трансформатора величина dBJdt становится приблизительно постоянной и соглаЬно (3-3) ее усредненное значение равно:

(3-9)

Такая скорость изменения индукции по истечении некоторого промежутка времени относится ко всем точкам сечения листа, но сама индукция в различных точках листа может быть различной. Подставляя соотношение (3-9) в (3-8) и учитывая, что число листов в сердечнике равно S/a6, получим следующие выражения для импульсной мощности потерь во всем сердечнике:

ISkcAB QkcAB / 2 I 12р^ \wi )

Средняя мощность потерь энергии в сердечнике, которой определяется его тепловой режим, будет меньше в q = l/t F раз, где q - скважность импульсов и равна:

QkABF I (3-10)

12р^и

\2pqSkc

5 с. с. Вповин




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49