9.3. Искажение фронта импульса

Наличие реактивных элементов в цепи замещения ИТ определяет сложный переходный процесс при подаче на ИТ импульса с крутым фронтом. Из упрощенных схем замещения (рис. 9.6А, 9.6Б) следует, что этот процесс имеет колебательную форму.

При рассмотрении процессов в ИТ на фронте импульса можно сделать следующие допущения. Поскольку  , то шунтирующим действием индуктивности намагничивания можно пренебречь. Отношение называют коэффициентом рассеяния. Его величина лежит в пределах: Если принять, что нагрузка линейна, эквивалентная схема ИТ для анализа процессов на фронте может быть упрощена до вида, приведенного на рисунках 9.7. С учетом упрощений для повышающего ИТ ( 1) упрощенная схема имеет вид, приведенный рис. 9.7А, для понижающего ( 1) - на рис. 9.7Б.

Рис. 9.7. Эквивалентные схемы цепи ИТ при формировании фронта для повышающего (А) и понижающего (Б) ИТ.

Уравнения, описывающие процессы в схемах (рис. 9.7) имеют второй порядок:

(9.3)

Графическое представление решения уравнения в относительных единицах приведено на рис. 9.8. При фронт имеет колебательную форму. При - экспоненциальную.

Рис. 9.8. Зависимость формы фронта от величины .

9.4. Искажение плоской части импульса

При рассмотрении процессов на плоской части импульса можно пренебречь влиянием емкостей и , и индуктивности . Это допустимо потому, что после окончания формирования фронта напряжение на этих емкостях и ток в индуктивности практически не меняются. С учетом этого схема замещения, отражающая процессы на плоской части импульса приведена на рис. 9.9. Если нагрузка линейна, то к началу формирования вершины импульса ток в индуктивности намагничивания можно считать равным нулю, поскольку >> . С течением времени ток через возрастает.

Рис. 9.9. Эквивалентная схема цепи ИТ при формировании вершины.

Процессы в схеме рис. 9.9 описываются уравнениями:

(9.4)

Начальное условие при :

Решение уравнений:

,

(9.5)

где , ‑ постоянная времени.

Напряжение на нагрузке спадает по экспоненциальному закону. Уравнение для можно разложить в ряд и оставить два значимых члена:

.

(9.6)

Если ‑ длительность импульса, то за это время относительный спад вершины составит:

(9.7)

Для снижения скорости спала плоской части импульса и, соответственно, меньшего искажения импульса необходимо, чтобы значение Т было максимальным.

9.5. Процессы в ит после окончания импульса

Поскольку в момент окончания импульса (на срезе) во всех реактивных элементах запасена электрическая и магнитная энергия, окончание импульса сопровождается ее выделением в нагрузке в колебательном режиме. Эквивалентная схема, сравнительно точно описывающая процессы на срезе импульса, приведена на рис. 9.10.

Рисунок 9.10. Эквивалентная схема цепи ИТ при анализе процессов на срезе импульса.

Для снижения уровня колебаний должны приниматься меры, не приводящие к искажению фронта и вершины. Из схемы видно, что энергия, занесения в реактивных элементах, может выделяться только в и , где - сопротивление, отражающее потери в сердечнике.

Решение может быть упрощено при рассмотрении двух накладывающихся процессов: «быстрого» и «медленного». Их схемы замещения приведены на рис. 9.11, позволяющие понять процессы на срезе импульса.

Рис. 9.11. Упрощенные эквивалентные схемы цепи ИТ для анализа "медленной" (А) и "быстрой" (Б) составляющей среза импульса.

Здесь ,

Из схем видно, что имеется две частоты. Низкочастотная составляющая, период которой равен:

и высокочастотная составляющая:

При проектировании ИТ задаются относительным выбросом напряжения на срезе в противоположную полярность импульса. Обычно эта величина лежит в пределах 10%.

Возможны схемные решения среза выброса, например, установка параллельного диода в цепи нагрузки. В мощных ИТ задача рассеяния мощности выброса бывает значительно сложнее и решается в зависимости от конкретных параметров.