По мощности, коэффициенту полезного действия и анодному напряжению клистрона в номинальном режиме определяем эквивалентное сопротивление клистрона постоянному току в согласованном номинальном режиме:

R2 =

Pi/l 30-106

а) Щ = Щ1г? = 1047/24 = 1,82 ом;

б) Щ = АЪ,Ъ ом;

в) Щ = 0,073 ом;

По формуле (5-1) вычисляем необходимое значение индуктивности первичной обмотки (намагничивания) трансформатора:

(280-103)2

0,4= 1047 ом;

а) Ll

б) ii;

в) ii;

= 2,28-10-3 гн; = 3,64-10-6 гн.

2-10-6-1,82-1,82 (1,82-1-Т,82)-0,02

= 91-10-6 гн;

Определение допустимых значений суммарной индуктивности и емкости трансформаторной цепи производится из следующих соображений. Так как коэффициент трансформации во всех трех рассматриваемых вариантах значительно больше единицы, то для первого, приближенного, расчета примем эквивалентную схему трансформаторной цепи рис. 1-18, т. е. будем пока счита~ь а; = 0.

В соответствии с исходными данными выброс напряжения на фронте импульса должен отсутствовать. В соответствии с графиками переходных процессов на фронте импульса при нагрузке импульсного трансформатора клистроном (рис. 1-27), отсутствие выброса на фронте импульса имеет место при бс = 1. Выброс отсутствует также и при бс>- 1, однако при этом имеет место чрезмерное удлинение фронта импульса. Поэтому выбираем переходный процесс на фронте импульса, соответствующий значению бс = 1, которому соответствует безразмерная длительность фронта импульса Тфиа уровне 0,9и, приблизительно равная 3,25. Вычисляя коэффициент передачи напряжения а имеем для всех трех вариантов:

Рис. 7-1. Схема соединения секций обмоток импульсного трансформатора.

1.82

= 0,5.

R1+R2 1.82-Ь 1.82

По (5-2) находим допустимые значения суммарной индуктивности и емкости трансформаторной цепи:

а) Ls =

ф(б± V62-ba-l)(i?i-bP;)

0,3-10-6(1 ±/12-1-0,5-1) (1,82-Ь 1,82) / 0,575-10 б --3,25 ~ 1 0,099-10-6

6) Ls =

14,4-10-6 2,47-10-6

f 23-10- ) I 3.96-10-

a) C =

0,3.10-e

3,25(1 ± jAl2 + o,5- l) 1,82

29,7-10- j 173-10-s

f 1,17-10- - > = {б.9-.0-

r 0,74-10-6 ,

= {4.3.10-3

Меньшие значения Ls явно неприемлемы, так как индуктивность монтажа первичной цепи соизмерима с меньшим значением допустимой суммарной индуктивности трансформаторной цепи. Поэтому для дальнейших расчетов принимаем:

а) Ls = 0,575-10- гн; С = 29,7-10- ф;

б) Ls= 14,4-10-6 гн; С= 1,19-10- ф;

в) Ls = 23-10- гн; С = 0,74- 10-е ф.

Для отсутствия выброса на фронте импульса волновое сопротивление трансформаторной цепи должно иметь следующие величины:

l/i-s Т/0.575-10-6 . .

б) р = 110 ом;

в) р = 0,176 ом.

По найденным значениям Ls и С и заданным техническим условием паразитным параметрам первичной и вторичной цепей определяются допустимые значения индуктивности рассеяния и суммарной емкостй'собственно трансформатора. При этом допустим, что выводы первичной обмотки трансформатора могут иметь индуктивность такой же величины, как и индуктивность монтажа первичной цепи. Индуктивностями выводов вторичной обмотки пренебрежем, так как индуктивность рассеяния трансформатора, приведенная ко вторичной обмотке, имеет в большую величину, чем индуктивность рассеяния первичной обмотки н по сравнению с нею ирщуктивности выводов могут быть сделаны достаточно малыми. Тогда:

а) LsT= Ls -LiM -Lb= 0,575-10-6 -0,1-10-6 -0,1-10-6 =

= 0,375-10-6 гн;

б) LsT = 9,4-10-6 гн;

в) LsT= 15-10- гн.

а) = С - Ci - Ск = 29,7-10- - 2.5- Ю - 5-10-1-242 =

б) Сг= 0,974-10- ф;

в) Сг= 0.607-10-6 ф.

= 24.3-10- ф;

7-3. Выбор изоляции, изоляционных промежутков и проводов обмоток

Во всех трех вариантах расчета величина первичного напряжения вполне позволяет применить для изоляции первичной обмотки трансформатора, относительно сердечника, дешевые и надежные в эксплуатации электрокартон или кабельную бумагу. Однако имея в виду большую мощность трансформатора и

связанный с нею возможный напряженный тепловой режим сердечника и обмоток, целесообразней принять в первичной обмотке масляную изоляцию, так как сердечник и обмотки в этом случае хорошо охлан^даются, благодаря непосредственному контакту с трансформаторным маслом.

Конструктивно изоляцию первичной обмотки выполним в соответствии с рис. 4-22. Для удобства последующего сравнения характеристик трансформаторов всех трех вариантов, а также с целью улучшения условий теплоотвода от сердечника, толщину изоляционного промежутка для всех трех вариантов выберем одинаковой, исходя из максимального напряжения на первичной обмотке в 60 кв.

Основываясь на данных электрической прочности трансформатор юго масла, приведенных в табл. 4-3, при двухкратном запасе электрической прочности изоляционный промежуток Al может быть принят равным 0,85 см. В связи с тем, что при изготовлении сердечника на его поверхности неизбежно имеются неровности, увеличивающие неоднородность электрического поля в промежутке Aj из-за пониженной электрической прочности поверхности изоляционных угольников, а также желая создать возможно более благоприятные условия для охлаждения сердечника и первичной обмотки, примем Ai = 1,0 см. В качестве материала изоляционных угольников выберем органическое стекло марки СТ-1, хорошо поддающееся механической обработке и достаточно теплостойкое.

Высокое импульсное напряжение между вторичной и первичной обмотками обусловливает применение во вторичной обмотке также чисто масляной изоляции по причинам, изложенным в гл. 4. Дополнительным обоснованием для применения во вторичной обмотке масляной изоляции является еще и следующее соображение. При работе клистрона в нем воз.можны искрения или даже кратковременные пробои, следствием которых являются перенапряжения в схеме генератора импульсов и импульсном трансформаторе. В таких аварийных режимах возможны кратковременные пробои в изоляционном промежутке Ajg. Восстанавливаемость изоляционных свойств трансформаторного масла и возмонность произвести его замену, не вскрывая трансформатора, является в данном случае важным эксплуатационным фактором.

Так как электрическое поле в пространстве между обмотками в конструкции рис. 4-23 весьма однородно, то для выбора величины изоляционного промежутка воспользуемся данными по электрической прочности трансформаторного масла при высоких напряжениях, приведенными в [7], устанавливающими связь между пробивным напряжением масла при импульсах различной длительности и различных расстояниях между электродами. Для рассматриваемого случая наиболее характерны данные для волны 1/4 мксек. Согласно этим данным промежуток может быть принят размером в 2-2,5 см, что обеспечивает, примерно двухкратный запас по электрической прочности. С учетом старения и неизбежного загрязнения масла в процессе эксплуатации, примем Aj2 = Ъ см. Величина изоляционного промежутка Ajg определяется толщиной материала каркаса, которую по конструктивным соображениям примем равной 0,3 см. В качестве материала каркаса также выберем листовое органическое стекло марки СТ-1.

При выбранной конструкции изоляции трансформатора, провода обмоток находятся непосредственно в трансформаторном масле и поэтому хорошо охлаждаются. Это позволяет принять в проводах высокую плотность тока до 15- 20 а/жле^. Однако ввиду того, что трансформатор должен обладать высоким к. п. д. и во избежание большого падения напряжения за счет тока накала клистрона на проводах вторичной обмотки, примем плотность тока сравнительно небольшой: 5 а1мм. Для уменьшения тока накала понижающий накальиый трансформатор подсоединим к потенциальным концам групп секций I и П вторичной обмотки, а начала групп - к сети переменного тока. Тогда величина тока накала в каждой секции вторичной обмотки составит:

{/ / 12 30 2 а