обмотки, в несколько десятков раз и соответственно уменьшить сечение проводов. Под одинаково высоким напряжением импульса при этом оказываются обе обмотки накального трансформатора. Поэтому изоляция его обмоток рассчитывается на напряжение первичной сети. Как импульсный, так и накальный трансформатор составляют при этом единую конструкцию, что позволяет избежать значительного увеличения емкости вторичной цепи.

5-4. Определение электромагнитных параметров эквивалентной схемы трансформаторной цепи и трансформатора

Определение индуктивности намагничивания трансформатора в случае линейной нагрузки производится по формуле:

где Ri = Ri + П + ri

Значения п и гг становятся известными только после окончания конструктивного расчета трансформатора. Однако, как правило, Ri > ri -- Г2 и поэтому допустимо принять Ri = Rc. В случае нелинейной нагрузки, после апроксимации ее вольт-амперной характеристики определение величины индуктивности намагничивания должно производиться по (1-9).

Определение допустимых значений суммарной индуктивности и емкостей Ci и Сг представляет несколько неопределенную задачу. До тех пор, пока не произведен полный конструктивный расчет

трансформатора, емкости Cit, Ci2t. C2T. входящие в Ci и Сг остаются известными. Поэтому в процессе первого ориентировочного расчета представляется возможным определить только допустимое значение суммарной емкости трансформаторной цепи С = Ci -Ь Сг, т. е. строить расчет на приближенных эквивалентных схемах рис. 1-17 или 1-18.

Вопрос о том, какую из этих схем целесообразно положить в основу расчета, решается величиной коэффициента трансформации. При п < 1 можно считать, что большая часть емкости трансформаторной цепи сосредоточена со стороны первичной обмотки и поэтому схему рис. 1-17 следует принять как более точную. При п > 1 из тех же соображений следует принять схему рис. 1-18. Для обеих этих схем форма фронта трансформируемого импульса определяется графиками переходных процессов рис. 1-19.

На основании заданной техническим заданием предельно допустимой величины 6U2 по этим графикам выбирается тот или иной вид переходного процесса и тем самым становится известным коэффициент затухания трансформаторной цепи 6. Подставляя значения у из (1-20) и (1-21) в (1-22), (1-23), (1-24) и (1-25), получим

формулы для определения необходимых значений Lg и С: при л: = О

= -- (б ± 1/б^ + а-1) {R, + 72), гн; Тф +(б± 1Аб2 + а-1)/?2

при л: = 1

= (б ± 1/) {R, + i?2). гн; С =

(5-2)

(5-3)

В (5-2) и (5-3) Тф - безразмерная длительность фронта импульса, определяемая по графикам рис. 1-19 на уровне 0,9 по кривой, соответствующей выбранному значению б. В случае нелинейной нагрузки в виде магнетрона или усилительного клистрона надлежит пользоваться графиками переходных процессов на фронте импульса рис. 1-27 и 1-28.

После определения Lj. и С вычисляются допустимые значения индуктивности рассеяния и суммарной динамической емкости собственно трансформатора:

Lsr= Ls - Liu - LJn = Ls - Lj:, гн; = C-Cim-C,-(Qm + С„) = С-С„ ф,1

где Ln = LiM + LJn; С„ = Cim + + (С^м + С„) для краткости в дальнейшем будут называться паразитной индуктивностью и емкостью внещних цепей.

В связи с наличием ферромагнитного сердечника действительное значение индуктивности рассеяния всегда оказывается несколько большим рассчитанного по формулам табл. 4-1 и 4-2. Поэтому расчетное значение индуктивности рассеяния следует уменьшить в соответствии с данными § 2-2 в 1,1-1,3 раза. Примем коэффициент запаса 1,25. Тогда:

sT = - L,)/l,25 = 0,8 (L,- L,), гн. (5-5)

Если в результате произведенных по формулам (5-4) и (5-5) вычислений окажется, что Lj-j- или Ст имеют отрицательное значение, то это означает, что при заданных и С„ трансформатор с заданными искажениями реализован быть не может.

В вопросе выбора одного из двух возможных значений у следует руководствоваться указаниями § 1-4.

5-5. Выбор материала изоляции и размеров изоляционных промежутков

Выбор материала изоляции осложняется тем обстоятельством, что в соответствующих технических условиях и ГОСТ на изоляционные материалы обычно отсутствуют сведения о параметрах

изоляции, работающей под воздействием импульсных напряжений. При ориентировочном расчете трансформатора могут использоваться усредненные значения параметров изоляционных материалов, приведенные в § 4-5. Впоследствии эти данные должны быть уточнены на основании соответствующих технических условий или ГОСТ на выбранный материал. Подробные сведения о свойствах изоляционных материалов приведены в [7]. Там же содержатся некоторые данные о свойствах трансформаторного масла при воздействии импульсных напряжений.

Ориентировочно можно считать, что при импульсах длительностью более 10-15 мксек свойства изоляционных материалов такие же, как и при их испытаниях на промышленной частоте. При импульсах длительностью порядка 1 мксек пробойные напряжения для большинства изоляционных материалов примерно в 2 раза выше, чем на промышленной частоте. В интервале длительностей 1-10 мксек пробойные напряжения изоляционных материалов уменьшаются примерно линейно с увеличением длительности импульсов. Исходя из этих данных могут выбираться рабочие напряженности электрического поля в изоляционных промежутках и сами размеры изоляционных промежутков.

Наименьшие значения напряженности электрического поля должны приниматься в тех изоляционных промежутках, где действуют максимальные напряжения. Это связано с тем, что как уже отмечалось ранее, относительная электрическая прочность изоляции уменьшается с повышением напряжения. Если все изоляционные промежутки выбрать исходя из этого минимального значения напряженности электрического поля, то это гарантирует электрическую прочность конструкции трансформатора в целом. При этом, естественно, происходит несколько повышенный расход изоляционных материалов. Однако требование электрической прочности трансформатора является одним из главных, поэтому такой метод выбора размеров изоляционных промежутков, по крайней мере при ориентировочном расчете, следует считать оправданным.

5-6. Определение сечения проводов обмоток

Сечения проводов обмоток выбираются исходя из допустимой плотности тока с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости. Допустимая плотность тока определяется эффективностью теплоотвода от обмоток и может варьироваться в широких пределах. В трансформаторах, работающих при малых скважностях, кроме того, приходится принимать во внимание еще и абсолютную величину потерь в обмотках, так как она может существенно влиять на к. п. д. трансформатора и его тепловой режим. В этих случаях может оказаться необходимым принять весьма низкую плотность тока - порядка 1-3 а/мм.