Проектирование мощных импульсных трансформаторов желательно сопровождать макетированием катушек, в процессе которого могут быть уточнены значения индуктивности рассеяния и динамических емкостей. В связи с трудностью комплексных испытаний при номинальных мощности и напряжении, иногда целесообразно производить предварительные испытания трансформатора в лабораторных условиях на низком уровне мощности и напряжения.

Только после окончания предварительных испытаний и проведения необходимой конструктивной доработки по их результатам, целесообразно проводить комплексные испытания в составе штатной аппаратуры. Таким образом, макетирование и все виды предварительных испытаний в какой-то мере дополняют проектирование, тесно с ним связаны и в некоторых случаях позволяют значительно сократить сроки и повысить качество разработки трансформатора. Поэтому в настоящей главе кратко описаны некоторые методы измерения параметров ферромагнитных материалов, катушек трансформатора и искажений трансформируемых импульсов.

6-2. Измерения параметров ферромагнитного материала сердечника

В литературе описано много методов и приборов для измерения параметров ферромагнитных материалов. При проектировании импульсного трансформатора интерес представляют только некоторые параметры, существенные для импульсного режима работы. К ним относятся: индукция насыщения, остаточная индукция и магнитная проницаемость в импульсном режиме при выбранном приращении индукции. Некоторый интерес представляет коэрцитивная сила. Поэтому при испытании ферромагнитного материала для сердечника импульсного трансформатора основной интерес представляет измерение уменно этих параметров. Естественно, что предпочтение следует отдать таким методам испытаний, которые позволяют достаточно быстро, точно и с применением только стандартной измерительной аппаратуры получить необходимые сведения о характеристиках ферромагнитного материала.

Основные характеристики петли гистерезиса удобно получить ее осциллографированием на промышленной частоте. Для этого собирается схема, изображенная на рис. 6-1, в которую входят: автотрансформатор AT, позволяющий плавно изменять напряжение, эталонное сопротивление величиной 0,1-1 ом, интегрирующий контур из сопротивления R и конденсатора С^, амплитудный милливольтметр U (например МВЛ-1М) и электронный осциллограф О любого типа. Для испытаний на образец ИО, желательно тороидальной формы, наносятся две обмотки с количеством витков Wi и W2, которые подсоединяются согласно схемы.

р

Можно показать, что при испытаниях в такой схеме максимальные значения индукции и напряженности магнитного поля определяются формулами:

В,п= RCUJwSkc, тл; Нт~ UinWjRil, ав/м,

где f/gm - напряжение на конденсаторе С^; Uim - напряжение на сопротивлении R, а прочие обозначения соответствуют принятым ранее.

Достаточная точность измерений В^ и обеспечивается при выполнении условий:

2nfL2R2, mnfCR,

где - индуктивность вторичной обмотки испытываемого образца.

Зависимость B i = f (Нт) снимается при изменении напряжения при помощи автотрансформатора. При этом на экране осциллографа наблюдается петля гистерезиса, из которой могут быть определены все необходимые параметры: остаточная индукция, индукция насыщения, коэрцитивная сила,средняя и дифференциальная магнитные проницаемости на любом участке петли. Однако полученные таким

способом значения магнитной проницаемости будут иметь значительно большие значения, чем в импульсном режиме работы, так как снятая на низкой промышленной частоте петля гистерезиса близка к статической.

Так как величина магнитной проницаемости в импульсном режиме зависит от длительности импульса и приращения индукции, то ее измерение должно производиться в условиях, максимально приближающихся к реальным. Такие измерения могут быть произведены в схеме рис. 6-2, где ГИ - генератор прямоугольных импульсов напряжения. При подаче на обмотку испытываемого образца импульса напряжения прямоугольной формы, напряжение на обмотке будет изменяться по экспоненте, как показано на рис. 6-3.

Связь между индуктивностью испытьшаемого образца, имеющего Wi витков, его конструктивными параметрами и параметрами напряжения на обмотке определяется соотношением:

Рис. 6-1. Схема установки для измерения параметров ферромагнитного материала сердечника.

- 1п

После измерения на осциллографе (Jo и Ut при известных конструктивных параметрах испытываемого образца и сопротивления R может быть определена магнитная проницаемость в импульсном режиме:

=--ё - (6-1)

AnziSkc In 4

Значением р, интересуются при некотором фиксированном приращении индукции и поэтому образец должен испытываться в соответствующем режиме.

В схеме рис. 6-3 при подаче от генератора напряжения прямоугольной формы напряжение на обмотке меняется по закону:

Ut=U откуда =

In Ut/Uo

Рнс. 6-2. Схема установки для измерения магнитной проницаемости в импульсном режиме.

Рис. 6-3. Эквивалентная схема установки для измерения магнитной проницаемости в импульсном режиме.

Для получения заданного приращения индукции за время импульса необходимое количество витков на образце составит:

Wi -

0

ABSkc

О

SkcAB In

(6-2)

Подставляя значение Wi из (6-2) в (6-1), получим:

RlSkc In 10

Получение необходимого значения АВ при заданной длительности импульса достигается намоткой на испытываемый образец количества витков, вычисленного по (6-2).

В процессе измерений удобно иметь отношение Uf/Uo = 0,5 и устанавливать его изменением R. Поэтому сопротивление R должно быть переменным и измеряться после установления UjUo = 0,5.