методики расчета, преследовалась цель сделать ее максимально простой, но не содержащей произвольных допущений. Естественно, что при такой постановке задачи, проектирование не удается произвести в один этап. Проектирование неизбежно производится в несколько этапов, на каждом из которых уточненные конструктивные параметры трансформатора все более и более приближаются к оптимальным. Таким образом, в результате ряда последовательных расчетных приближений определяется конструкция, удовлетворяющая всем или, по крайней мере, главным из предъявляемых к трансформатору требований.

Наиболее трудно преодолимое противоречие состоит в увеличивающейся напряженности теплового режима трансформатора при уменьщении искажений фронта импульса и объема используемого металла трансформатора. Известны работы, например [6], в которых рещена задача получения минимума объема меди и стали трансформатора при заданных искажениях и обеспечении приемлемого теплового режима. Однако рассчитанные по разработанной в [6] методике трансформаторы неконструктивны и нетехнологичны. Кроме того, методика не учитывает специфических особенностей трансформаторов на весьма высокие напряжения и в некоторых своих моментах основывается на трудноучитываемых факторах. Все это вместе взятое не привело к ее распространению.

Излагаемая ниже методика в качестве исходных предпосылок содержит допустимые искажения, минимум объема стали и меди трансформатора без попытки непосредственно связать эти характеристики с тепловым режимом. Тепловой режим определяется после окончания конструктивного расчета и в случае необходимости принимаются меры для его нормализации. Этот главный недостаток методики расчета компенсируется ее последовательностью и простотой и, как показывает практика проектирования импульсных трансформаторов, в целом методика себя оправдывает.

Кроме того, при проектировании мощных импульсных трансформаторов, представляется нелогичным отдавать предпочтение требованиям нормального теплового режима по сравнению с такими принципиально важными требованиями, как допустимые искажения и минимум объема. Представляется более целесообразным изыскать впоследствии методы нормализации теплового режима при удовлетворении прочих требований. Эти соображения положены в основу рассматриваемого ниже порядка проектирования импульсного трансформатора.

Излагаемая методика разработана применительно к расчету импульсных трансформаторов средней и большой мощности. Маломощные трансформаторы, за исключением некоторых специальных случаев, не проектируются, а выбираются из нормализованных и серийно выпускаемых промышленностью. Тем не менее методика пригодна и для расчета маломощных трансформаторов.

5-2. Исходные данные на проектирование

Перед началом проектирования импульсного трансформатора должны быть известны параметры входного и выходного импульсов, параметры генератора импульсов, параметры нагрузки, а также параметры соединительных цепей. Исходные данные можно разделить на параметры, характеризующие первичную и вторичную цепи трансформатора.

Параметры первичной цепи:

Напряжение генератора импульсов, в.......... Ui

Внутреннее сопротивление генератора импульсов, ом ...

Длительность импульса, сек......... . . . .

Длительность фронта импульса, сек........... <ф1

Спад напряжения на вершине импульса, в........ At/i

Частота повторения импульсов, гц ........... F

Индуктивность монтажа первичной цепи, гн ...... Lu

Емкость монтажа первичной цепи, ф........... Cim

Ел1кость генератора импульсов, ф............ Сг

Параметры вторичной цепи:

Напряжение на нагрузке, в............... t/j

Сопротивление нагрузки, ом ..............R

Длительность фронта импульса, сек ...........

Выброс напряжения на фронте импульса, в....... б£/а

Длительность среза импульса, сек............ <с

Спад напряжения на вершине импульса, в....... Д&а

Индуктивность монтажа вторичной цепи . . ...... LgM

Емкость монтажа вторичной цепи, ф .......... Сам

Емкость нагрузки, ф................. Сн

Если сопротивление нагрузки нелинейно, то должна быть задана вольт-амперная характеристика нагрузки.

Напряжение генератора импульсов обычно характеризуется импульсом, близким к идеально прямоугольному. Поэтому при расчете импульсного трансформатора можно предположить, что /ф1 = О и AUi = 0. Кроме перечисленных электрических параметров, оговаривается еще желательное значение коэффициента полезного действия трансформатора, возможность работы при различных климатических условиях, требования к механической прочности, виброустойчивости и т. д.

5-3. Выбор схемы трансформатора

Проектирование импульсного трансформатора начинается с выбора схемы обмоток. Исходными данными для выбора схемы обмоток является прежде всего необходимый коэффициент трансформации. Определенное значение имеют также длительность импульса, величины напряжений на обмотках и частота повторения. Так, при больших длительностях импульса и высоких напряжениях, количество витков в обмотках может оказаться весьма большим и для их нормального размещения приходится применять многослойные обмотки, несмотря на их относительно

большую конструктивную сложность. Однако эта необходимость выясняется после окончания первого ориентировочного расчета, в процессе проведения которого отправным пунктом для выбора схемы обмоток приходится считать все же коэффициент трансформации.

Значение коэффициента трансформации определяется из выражения:

п = и^/и ir]j.

По найденному значению п и графикам рис. 4-5-4-16 выбирается схема трансформатора или автотрансформатора, обладающая при данном значении п минимальным значением паразитной постоянной времени. При этом должны приниматься в расчет и такие факторы, как сложность схемы и ее относительные преимущества с точки зрения величины по сравнению с другими, более простыми схемами.

В тех случаях, когда нагрузкой является генераторный прибор, например магнетрон, обычно предъявляются определенные, иногда весьма жесткие, требования к постоянству скорости нарастания напряжения в точке возбуждения. Поэтому на фронте импульса весьма нежелательны какие-либо неравномерности нарастания напряжения в виде наложенных колебаний или ступенек. Для устранения этих нежелательных явлений следует применять схемы трансформаторов, в которых отсутствует емкостная связь между первичной и вторичной обмотками. Такими свойствами обладают трансформаторы с дисковыми обмотками при автотрансформаторном включении обмоток (схема рис. 4-20) и все трансформаторы, имеющие между первичной и вторичной обмотками электростатический экран.

В связи с тем, что введение электростатического экрана увеличивает паразитную постоянную времени трансформатора, экранирование обмоток следует применять только в тех случаях, когда трансформатор должен изменять полярность импульсов напряжения, т. е. тогда, когда устранить емкостную связь между обмотками другими способами не представляется возможным.

При использовании вторичной обмотки трансформатора для питания цепи накала генераторного прибора нередко эффективное значение тока накала намного превышает эффективное значение тока импульса, что приводит к значительному увеличению сечения проводов вторичной обмотки. Увеличение сечения проводов приводит, в свою очередь, к увеличению индуктивности рассеяния трансформатора, что обычно крайне нежелательно.

Избежать чрезмерного увеличения сечения проводов можно следующими образом. Так как напряжение накала имеет обычно небольшую величину (порядка 6-30 е), целесообразно через обмотки подавать более высокое напряжение питающей сети и затем снижать его понижающим накальным трансформатором, подключенным к потенциальным концам вторичной обмотки. Таким cnocoj бом можно уменьшить ток, протекающий в проводах вторичной