Імпульсні трансформатори

В електронних пристроях для узгодження повних опорів, зміни знаку і амплітуди імпульсів, а також для розмноження імпульсів використовують імпульсні трансформатори. Однією з головних вимог, що пред’являються до імпульсних трансформаторів, — мінімальне спотворення форми трансформуючих імпульсів.

image002

Рис. 2.2.4. Графіки напруги імпульсного трансформатора

Для з’ясування принципової можливості перетворення короткочасних однополярних імпульсів розглянемо ідеальний трансформатор (без втрат і паразитних ємностей), що працює без навантаження. Нехай на вхід цього трансформатора подаються однополярні імпульси прямокутної форми протяжністю tі з періодом Т (рис.2.2.4,а). Первинний контур трансформатора з активним опором r1 має деяку постійну часу t = L1/r1, що має індуктивність цього контуру L1.

Розглянемо випадок, коли постійна часу первинного контура набагато менша протяжності імпульса, тобто t << tі. При цьому графік первинного струму і1 = f(t) має вигляд кривої, що відрізняється від прямокутника, а крива вторинної напруги u2 = f(t) значно спотворена: в інтервалі часу 1-2 напруга u2 = 0, так як при і2 = const ЕРС е2 = М(di/dt) = 0, де М-взаємна індуктивність обмоток. Отже, при t << tі трансформування імпульсів супроводжується їх значним спотворенням.

Розглянемо випадок, коли постійна часу набагато більша тривалості імпульса, тобто t >> tі. Цей випадок більш реальний, так як протяжність імпульсів, як правило, не перевищує 10-4с. Тепер, коли імпульс напруги u1 закінчується ще до закінчення перехідного процесу в первинному колі, імпульси напруги u2 на виході трансформатора не мають значних спотворень (рис.2.2.4,б). Виникаюча від’ємна частина імпульса u2 легко усувається ввімкненням напівпровідникового діода у вторинне коло трансформатора.

Розглянені явища визначають лише принципову можливість перетворення короткочасних однополярних імпульсів без особливого спотворення їх форми. При більш детальному розгляненні роботи імпульсного трансформатора електромагнітні процеси набагато складніші, так як на них впливають: гістерезис матеріалу магнітопроводу, вихреві струми, паразитні ємнісні зв’язки між витками і обмотками, а також індуктивності розсіювання обмоток. Для послаблення небажаного впливу імпульсні трансформатори проектують так, щоб в робочому режимі їх магнітопровід не був насичений, тобто з таким значенням магнітної індукції в магнітопроводі, при якому робоча точка розташована нище зони магнітного насичення трансформатора. Крім того, матеріал магнітопровода повинен володіти малою коерцетивною силою (мати вузьку петлю гістерезису). Для зниження індукції магнітопровід імпульсного трансформатора виконують з невеликим повітряним проміжком, іноді використовують підмагнічування імпульсного трансформатора постійним струмом, полярність якого протилежна полярності трансформуючих однополярних імпульсів. Остання міра дозволяє понизити магнітну індукцію в магнітопроводі трансформатора в інтервалі між імпульсами.

Магнітопроводи імпульсних трансформаторів виготовляють з магнітних матеріалів з підвищеною магнітною проникністю при товщині стрічки 0,02-0,35 мм. В деяких випадках магнітопровід виготовляють з фериту.

Для зменшення паразитних ємностей і індуктивності розсіювання обмоток остані роблять з невеликим числом витків. При цьому мала протяжність трансформуючих імпульсів дозволяє виконувати обмотки імпульсних трансформаторів проводом зменшеного поперечного перерізу, не викликаючи недопустимих перегрівів. Це сприяє зменшенню габаритних розмірів і маси імпульсних трансформаторів.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”

Оставьте комментарий к статье