Грязнов Н. М.
Трансформаторы и дроссели в импульсных устройствах
Изложены вопросы применения трансформаторов и дросселей в цепях формирования мощных прямоугольных импульсов. Показано, что использовзоние трансформаторов дает возможность формировать сложные сигналы при помощи относительно простых устройств, создавать многоканальные импульсные системы, позволяет расширить пределы регулирования амплитуды и длительности выходных импульсов, повысить коэффициент полезного действия. Приведены расчеты и особенности проектирования таких устройств.
Для инженерно-технических работников, специализирующихся в области радиоэлектроники, автолгатики, связи.
Грязнов Н. М. Трансформаторы и дроссели в импульсных устройствах. Москва: Радио и связь, 1986.
Рецензенты: канд. техн. наук Е. И. Каретникова и канд. техн. наук А. И. Юрченко
Редакция литературы по электронной технике
Заведующий редакцией Ю. Н. Рысев
Редактор Г. Н. Астафуров
Художественный редактор Н. С. Шеин
Технический редактор Г. И. Колосова
Корректор Н. В. Козлова
© Издательство "Радио и связь"
Содержание книги
Трансформаторы и дроссели в импульсных устройствах
Введение
Глава первая. Нелинейные трансформаторы и дроссели
1.1. Магнитные материалы
1.2. Параметры ферромагнитных сердечников
1.3. Статическая характеристика намагничивания
1.4. Динамическая характеристика намагничивания
1.5. Измерение основных динамических магнитных параметров при намагничивании прямоугольными импульсами напряжения
1.6. Конструкции трансформаторов и дросселей
1.7. Схемы соединения обмоток
Глава вторая. Импульсный трансформатор, работающий с малой скважностью
2.1. Число витков первичной обмотки
2.2. Сечение магнитопровода
2.3. Средняя длина магнитной линии
2.4. Цепь подмагничивания (перемагничивания)
2.5. Демпфирующая цепь
Глава третья. Особенности проектирования и расчета импульсного трансформатора, работающего в импульсно-пакетном режиме
3.1. Эквивалентная схема импульсного трансформатора в момент отключения имлульса (для случая, когда нет демпфирующей цели)
3.2. Эквивалентная схема с демпфирующей цепью
3.3. Токи намагничивания и размагничивания
3.4. Кривая намагничивания
3.5. Использование нелинейности импульсного трансформатора для корректировки спада амплитуд в пакете импульсов
Глава четвертая. Коммутирующий импульсный трансформатор
4.1. Требования к переключателям импульсов
4.2. Механические переключатели
4.3. Электронные переключатели
4.4. Ионные переключатели
4.5. Переключатели на полупроводниковых приборах
4.6. Магнитные переключатели
4.7. Анализ электрических цепей с коммутирующими импульсными трансформаторами
4.8. Синтез электрических цепей с коммутирующими импульсными трансформаторами
Глава пятая. Нелинейные трансформаторы и дроссели - формирователи прямоугольных импульсов напряжения
5.1. Импульсный генератор на тиратроне
5.2. Импульсный генератор на тиристоре
Глава шестая. Импульсный генератор с формирующей искусственной линией и нелинейным дросселем
6.1. Формирующие линии
6.2. Пример расчета
Список литературы
Введение
Нелинейные магнитные элементы, т.е. элементы с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной, нашли широкое применение в различных областях техники. Бесконтактные элементы автоматики, вычислительной техники, элементы формирования импульсов в радиоустройствах позволили решить важные народнохозяйственные задачи. Непрерывное совершенствование характеристик многих электрических устройств, таких как надежность, быстродействие, масса, габариты, потребление мощности, в значительной степени определяется качеством входящих в их состав магнитных элементов, которые, в свою очередь, зависят от свойств магнитных материалов.
Магнитные элементы, такие как импульсные трансформаторы, дроссели, магнитные коммутаторы, нашли широкое применение в импульсных устройствах: в радиопередающих устройствах различного назначения, радиорелейных линиях, в силовых электроустановках и др. Особенностью работы импульсных устройств является апериодичность процессов. В настоящее время переходные процессы в магнитных цепях импульсных трансформаторов, дросселей и дросселей с насыщением достаточно хорошо изучены советскими учеными Я. И. Ицхоки, Л. А. Мееровичем и др.
В [2] импульсный трансформатор рассматривается как устройство с линейной характеристикой. Однако, как признает сам автор, характеристика намагничивания импульсного трансформатора носит нелинейный характер. Но если использовать только незначительный участок характеристики, то с достаточной степенью точности ее можно считать линейной и затем решать систему линейных уравнений.
В [3] была сделана попытка теоретического определения динамической характеристики ферромагнитных сердечников с учетом влияния вихревых токов на характеристики намагничивания и магнитной вязкости, но, по мнению самих авторов, выбор той или иной формы уравнения должен определяться характером задачи. Другими словами, авторы предложили уравнение динамической характеристики для случая воздействия на ферромагнитный сердечник токов и напряжений, возникающих в контурах магнитных генераторов импульсов.
Имеется ряд работ [4, 5], где создана методика получения динамических характеристик некоторых ферромагнитных материалов с прямоугольной петлей гистерезиса при перемагничивании импульсами тока. Но эта теория приемлема только к маломощным магнитно-импульсным устройствам. Даже такой краткий обзор поведения магнитных материалов при воздействии на них различных форм и скоростей изменения тока и напряжения позволяет сделать вывод, что уравнение динамической характеристики намагничивания при любой намагничивающей.силе получить весьма трудно. Поэтому для инженерных расчетов цепей с магнитными материалами обычно используют динамические характеристики, полученные для заданной схемы при воздействии па магнитное устройство конкретной намагничивающей силы.
После детального исследования поведения магнитных материалов при различной намагничивающей силе в технической литературе в 60-х и начале 70-х годов наблюдался интерес и к устройствам, которые содержат в своем составе нелинейные магнитные элементы и известны под названиями магнитные генераторы импульсов (модуляторы), магнитные усилители, магнитные регуляторы и др. Эти устройства широко используются для усиления, измерения, управления и регулирования различных электрических величии и находят применение как элементы регуляторов в различных промышленных установках. Однако к концу 70-х и в 80-х годах этот интерес заметно спал. Особенно спад наблюдается в технике конструирования магнитных генераторов импульсов, которые широко использовались в создании радиопередающих устройств, несмотря на то, что позволяют получать импульсы различной мощности (от сотен ватт до десятков мегаватт) и длительности (от десятков наносекунд до десятков микросекунд).
Частота следования импульсов может быть от нескольких герц до десятков килогерц. Кроме того, возможна работа в режиме с внешней синхронизацией [3]. Попытаемся вскрыть причины этого спада.
Основными элементами магнитных импульсных генераторов и всех перечисленных устройств являются нелинейные дроссели и трансформаторы. Обычно этих элементов в каждом устройстве четыре и более. Как правило, магнитные генераторы импульсов имеют в своем составе формирующую линию, которая также должна иметь индуктивности (обычно регулируемые). Таким образом, в типовой схеме расчету и регулированию подлежат более шести сложных магнитных элементов. Известно, что магнитные элементы (особенно нелинейные) от образца к образцу имеют значительный разброс: магнитной проницаемости как в ненасыщенной, так и в насыщенной областях; магнитной индукции; коэффициента прямо-угольности; тепловых уходов [6]. И, естественно, чем больше подобных магнитных элементов в импульсном устройстве, тем больше нестабильность амплитуды напряжения, длительность выходных импульсов и период их следования.
Чтобы устранить или уменьшить эти нестабильности, вводят дополнительные стабилизирующие цепи либо стабилизируют питающие напряжения и токи, что значительно усложняет устройство в целом и затрудняет процесс регулировки и эксплуатации. Это и является одной из причин нестабильности параметров и ограничения использования магнитных генераторов импульсов и других магнитных импульсных устройств в серийно выпускаемой аппаратуре.
Скачать книгу "Трансформаторы и дроссели в импульсных устройствах". Москва, издательство "Радио и связь", 1986
|
