к третьей группе импульсных трансформаторов можно отнести трансформаторы на напряжения выше 50 ке. При высоких напряжениях главным фактором, определяющим конструкцию обмоток, является достаточная электрическая прочность изоляции. При высоких напряжениях на электрическую прочность изоляции сильное влияние оказывают неоднородности электрического поля и поэтому обмотки должны конструироваться так, чтобы электрическое поле в пространстве между обмотками и в точках высокого потенциала было по возможности однородным.

Кроме того, в связи с тем, что по поверхности изоляции пробой развивается намного легче, чем в поперечном направлении, конструкция обмоток должна быть такой, чтобы отсутствовали пути поверхностному пробою. В связи с этим конструкции обмоток

Рис. 4-22. Вариант конструкции обмоток с масляной изоляцией на напряжения до 50 кв.

Рис. 4-23. Схематическая конструкция импульсного трансформатора на весьма высокое напряжение.

на весьма высокие напряжения имеют специфические особенности, позволяющие получить однородные электрические поля и ликвидировать пути поверхностному пробою. В качестве примера на рис. 4-23 приведена схематическая конструкция трансформатора на весьма высокое напряжение.

На сердечник / наносится низковольтная, первичная обмотка 2. Так как напряжение на первичной обмотке обычно не превышает 50 ке, то ее конструктивное исполнение не отличается от описанных ранее. Вторичная высоковольтная обмотка состоит из четырех параллельно соединенных однослойных секций, имеющих начала у ярма сердечника и концы в средней части стержней. Благодаря этому точки высокого потенциала оказываются максимально удаленными от точек нулевого потенциала и отпадает необходимость в весьма больших изоляционных расстояниях у концов секций. Равномерный рост напряжения по длине секций (от начал секций до концов и затем плавное его уменьшение от концов к началам) обеспечивает относительную однородность поля на всех участках изоляционных промежутков Ag. 7* 99

Вторичная обмотка 4 наносится на жесткие коробчатые каркасы 3 из органического стекла, не имеющие распорок. Этим обеспечивается отстутствие поверхностей, по которым мог бы происходить поверхностный пробой. Каждый каркас состоит из четырех щек, которые фиксируются витками вторичной обмотки. Постепенное уменьшение изоляционных промежутков (от концов к началам секций) уменьшает постоянную времени обмотки и повышает жесткость конструкции.

Как следует из рис. 4-23, значительная часть длины магнитопровода остается при такой конструкции обмоток неиспользован-

Рис. 4-24. Схематическая конструкция импульсного трансформатора на весьма высокое напряжение с тороидальным сердечником.

ной. От этого недостатка в некоторой степени свободна конструкция обмоток рис. 4-24.

На плите / и башмаке 2 крепится тороидальный сердечник 3, на который накладьшается первичная низковольтная обмотка 4. Каркасом для вторичной обмотки служат щеки 5 из органического стекла с двумя рядами концентрических отверстий для фиксации витков вторичной обмотки. Между щеками на периферии могут быть установлены распорки для придания конструкции жесткости. Вторичная обмотка 6 состоит из двух секций, которые наматываются в секторах а.

В такой конструкции также обеспечивается относительно высокая однородность электрических полей и отсутствие путей поверхностному пробою. Магнитопровод по длине здесь используется более полно, но конструкция трансформатора в целом оказывается более сложной и менее жесткой.

Приведенными примерами, естественно, далеко не исчерпываются возможные конструктивные решения. Тем не менее они могут считаться наиболее типичными.

ГЛАВА ПЯТАЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

5-1. Задачи проектирования

При проектировании импульсного трансформатора необходимо выбрать наиболее экономичную конструкцию трансформатора, материал сердечника, тип изоляции, провода обмоток, определить количество витков в обмотках, геометрические размеры элементов сердечника и обмоток так, чтобы спроектированный трансформатор удовлетворял предъявляемым к нему требованиям. Эти требования можно разделить на несколько категорий, а именно:

а) искажения формы трансформируемых импульсов не должны превышать допустимых пределов или быть вполне определенными; трансформатор является частью схемы, формирующей импульсы на нагрузке и поэтому электромагнитные параметры эквивалентной схемы трансформатора должны иметь вполне определенные величины;

б) трансформатор должен обладать достаточной эксплуатационной надежностью, которая в первую очередь определяется электрической прочностью и нормальным тепловым режимом отдельных элементов и конструкции в целом;

в) трансформатор должен иметь приемлемые габариты, вес и возможно более высокий коэффициент полезного действия.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации к трансформатору может предъявляться целый ряд дополнительных требований, таких как возможность работы в определенных климатических условиях, при наличии различных механических воздействий и т. д.

Перечисленные требования отличаются чрезвычайной противоречивостью. Так, например, требование минимальных искажений приводит к необходимости уменьшать габариты трансформатора, что увеличивает тепловую нагрузку отдельных элементов и конструкции трансформатора в целом. Сами требования к искажениям импульса, вносимым трансформатором, внутренне противоречивы: уменьшение искажений фронта неизбежно приводит к увеличению искажений вершины и наоборот.

Противоречивость требований, которым должен удовлетворять проектируемый трансформатор, усложняет задачу проектирования, состоящую в отыскании оптимальной конструкции трансформатора. В принципе возможно разработать методику расчета, которая будет учитывать все предъявляемые требования и позволит найти для определенных условий оптимальную конструкцию. Однако большое количество разнообразных требований приводит к тому, что такая методика становится неприемлемой для практического применения. Поэтому, при разработке излагаемой ниже