9.7. Потери в сердечниках

Потери в сердечнике возникают при его перемагничивании и включают в себя главным образом потери на гистерезис и вихревые токи:

.

Потери на гистерезис:

,

(9.25)

где: ‑ частота повторения импульсов;

Q ‑ объем стали сердечника.

Потери на вихревые токи:

(9.26)

где ‑толщина листов стали сердечника;

‑ скважность последовательности импульсов.

Можно отметить, что чем меньше толщина листовой стали и больше ее удельное сопротивление , тем ниже . Эти и другие параметры необходимо учитывать при выборе материала сердечника ИТ. Для сердечников ИТ используют холоднокатанные текстурованные ленточные стали толщиной от 0,08 мм и менее, в основном, пермолои. В качестве межлистовой изоляции может служить окисел металла самого сердечника.

Лекция 10 импульсные конденсаторы

10.1. Специальные требования к высоковольтным импульсным конденсаторам

По назначению и применению конденсаторы можно разделить на 4 группы:

- формирующие конденсаторы – схемотехника;

‑ конденсаторы фильтров - в системах выпрямления и преобразования;

‑ косинусные конденсаторы ‑ в силовой энергетике;

‑ импульсные конденсаторы ‑ в импульсной технике.

В данном разделе рассматриваются параметры и особенности конструкций и эксплуатации конденсаторов, применяемых в высоковольтной и мощной импульсной технике, в которой конденсаторы служат накопителями энергии и устройствами, формирующими импульсы напряжения и тока. Это генераторы импульсного напряжения (ГИН) и генераторы импульсного тока (ГИТ).

Конденсаторы, применяемые в импульсных генераторах, особенно в ГИТ, работают

в режимах, близких к короткому замыканию: колебательный разряд на малую индуктивность при высокой частоте колебаний и малом затухании. Основным требованием к таким конденсаторам является высокая удельная энергоемкость – количество энергии, запасаемой в единице объема конденсатора. Она определяется значением рабочей напряженности, при которой работает изоляция и диэлектрической проницаемостью диэлектрика изоляции. Напомним, что запасаемая энергия и емкость для плоского конденсатора равны:

,

(10.1)

где - диэлектрическая проницаемость диэлектрика ( - диэлектрическая постоянная);

и - площадь обкладок конденсатора и расстояние между ними.

При выборе рабочей напряженности между обкладками конденсаторов руководствуются режимом их эксплуатации. Если конденсаторная установка работает с большой частотой повторения импульсов, (больше 1 Гц) необходимо учитывать тепловой режим его работы и возможность теплового пробоя изоляции конденсатора. В самом деле, конденсатор имеет внутренние потери: это омический разогрев обкладок и вводов при протекании по ним тока, потери в диэлектрике на поляризацию, а также потери при протекании токов утечки.

Если тепловой режим не является определяющим при эксплуатации, рабочая напряженность изоляции конденсатора выбирается из значений устойчивости диэлектрика к частичным разрядам в толще диэлектрика и на закраинах секций.

Амплитуда импульсного тока через конденсатор может достигать многих тысяч ампер, поэтому (особенно при колебательном разряде) контактные соединения секций конденсатора, его выводы и секции должны иметь высокую динамическую устойчивость.

И так, конденсаторы, предназначенные для генераторов больших импульсных токов должны обладать следующими качествами:

1. Высокая удельная энергоемкость. (Дж/см³).

2. Малая внутренняя индуктивность.

3. Малые тепловые потери.

4. Высокая динамическая устойчивость внутренних соединений секций, групп секций, контактных соединений.

5. Конструкция, обеспечивающая возможность соединения конденсаторов в батареи с малой индуктивностью.

6. Высокий ресурс (большое число циклов заряд – разряд).