книги из ГПНТБ / Фролкин В.Т. Импульсная техника учебное пособие для радиотехнических факультетов высших учебных заведений

Формирование переднего фронта. За время формирования переднего фронта импульса тф1 напряжение на конденса­ торе С можно считать неизменным и равным Uc„ = ^сА~

= Ega, а намагничивающий ток zM трансформатора равным нулю.

Таким образом, формирование переднего фронта опре­

процесс будет происходить при перемещении рабочей точки

~Е8О

Вычисление интеграла (4. Юба) может быть проведено любым из графоаналитических методов. Если приближённо

основными процессами: нарастанием намагничивающего тока и увеличением отрицательного потенциала на конден­ саторе С за счет протекания сеточного тока. Оба эти процесса ведут к понижению напряжения Ug на сетке лампы и умень­ шению разностного тока /.

Для построения динамической характеристики работы схемы при формировании вершины могут быть использованы уравнения:

Исключая время, получаем следующее дифференциальное нелинейное уравнение:

200

где

матора. Если считать динамическую характеристику в пер­ вом приближении линейной, а напряженнее за время форми­ рования вершины неизменным (е = еА), то уравнение динами­ ческой характеристики будет

Наклон этой прямой, зависящий от характеристической проводимости о, в значительной степени определяет форму напряжений и токов в схеме при формировании вершины импульса.

Формирование вершины закончится в некоторой точке В (см. рис. 4. 54), где ток намагничивания iMs будет равен максимальному разностному току /т лампы. Таким обра­

зом, конечная точка В вершины может быть определена, как точка пересечения динамической характеристики (4. 108) с линией В, соединяющей максимумы е-линий.

Длительность вершины импульсов может быть определена по формулам (4. 106) с использованием начальных и конеч­ ных значений входящих в эти формулы величин в точках А и В:

VcA

Интегрирование в формулах (4. 109) может быть прове­ дено графоаналитическими методами с использованием дина­ мической характеристики.

Если принять, что напряжение е меняется мало, то фор­ мула (4. 109а) упрощается:

(4. 109в)

201

мало, более точные результаты могут быть получены при

ность заднего фронта можно получить интегрированием раз­ ности токов i'иВ — /

-иг св

UgB

Время восстановления. В течение времени восстановле­ ния происходят два нестационарных процесса — уменьше­ ние намагничивающего тока и уменьшение отрицательного напряжения на конденсаторе С.

Амплитуда етв отрицательного перепада напряжения е

за счет первого нестационарного процесса приблизительно равна

е тВ — R =~ •

202

За счет разряда емкости напряжение Ug на сетке будет

быстро. Поэтому длительность восстановления тв опре­

и расчета параметров блокинг-генератора можно заключить, что импульсный трансформатор наряду с лампой является элементом, определяющим параметры генерируемых импуль­ сов. Рассмотрим основные свойства маломощных импульсных трансформаторов, применяющихся в обычных схемах блокинггенераторов.

Основное требование, предъявляемое к импульсным трансформаторам, заключается в минимальных искажениях формы импульсов. Для обеспечения этого требования импульс­ ный трансформатор должен иметь минимальные значения паразитных параметров — индуктивности рассеяния, шун­ тирующих емкостей и омических сопротивлений обмоток. Необходимо также, чтобы сердечник обладал высокой импульсной магнитной проницаемостью.

Это достигается применением специально сконструиро­ ванных обмоток, а также витых сердечников из тонкой сталь­ ной ленты с высокой магнитной проницаемостью.

Если на вход трансформатора с пренебрежимо малыми паразитными параметрами поступает прямоугольный импульс длительностью т и амплитудой Е, то при разомкнутой вто­ ричной обмотке приложенное напряжение будет уравнове­

В — среднее (по сечению сердечника) значение магнит­ ной индукции, гс.

203

Интегрируя (4. 115), получаем следующее выражение для приращения магнитной индукции в сердечнике

о

Если сердечник собран из тонких листов и влиянием вих­ ревых токов можно пренебречь, то согласно закону полного тока можно получить следующее выражение для изменения намагничивающего тока AiM

гLt

Если замкнуть вторичную обмотку на сопротивление У?,

При этом возникнет размагничивающее поле, величина которого определяется ампервитками i2w2. Для компенса­ ции этого поля необходимо возрастание тока в первичной цепи на величину Дй так, чтобы t^Wi — i2w2.

Таким образом, протекающий по первичной цепи ток й будет состоять из двух частей: линейно нарастающей iM и постоянной ni2

цесс намагничивания сердечника оказывает явление гисте­ резиса.

204

Верхняя половина типовой кривой намагничивания при­ ведена на рис. 4. 55. Если, как и прежде, к трансформатору подводится напряжение е (t) = Е в виде периодически по­ вторяющихся импульсов длительностью т, то при поступле­ нии первого импульса рабочая точка переместится в точку Bi, а затем в точку BOl и образуется остаточное намагничива­ ние. При поступлении второго импульса рабочая точка пе­ реместится по второй частной петле гистерезиса (В01, Въ

Рис. 4. 55. Явление гистерезиса в импульсных транс­ форматорах.

В2, Во,) и т. д. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока магнитное состояние железа не достигнет точки О', соот­ ветствующей остаточной индукции Во предельного цикла. После этого при подаче очередных импульсов рабочая точка,

205

Для того чтобы избежать искажений формы импульса, максимальное приращение ДВт индукции за время импульса

не должно превышать величины ДВмакс (см. рис. 4. 55). Материал сердечника импульсных трансформаторов должен обладать возможно более низкой величиной остаточ­ ной индукции Во, высоким значением индукции насыщения

Интегрируя для случая прямоугольного импульса, полу­ чаем

(4.123)

Подставляя сюда значение £т из (4. 116) и значение AiM из (4. 117), получаем

Вихревые токи. Образование вихревых токов в сердечни­ ках импульсных трансформаторов приводит к потерям энер­ гии и к неравномерной намагниченности листов сердечника.

Так как в импульсных трансформаторах скорость изме­ нения магнитного потока велика, то потери, вызванные вихревыми токами, весьма велики.

Установление вихревых токов в сердечнике можно рас­ сматривать как процесс в бесконечно большом числе элемен­ тарных контуров. Приближенно можно считать (см., напри­ мер, [1]), что при передаче ступенчатого напряжения Е

206

магнитопровода /ж [ел].

Из соотношения (4. 1266) видно, что потери на вихревые токи резко увеличиваются с увеличением толщины листов

идлины магнитопровода. Если длительность импульса т по крайней мере не меньше постоянной времени Тв , то влия­ ние вихревых токов будет аналогично влиянию дополни­ тельной нагрузки, подключенной к трансформатору.

Вредное воздействие вихревых токов заключается также

ив том, что они обусловливают неравномерную величину напряженности магнитного поля по сечению листа железа, что может привести к перенасыщению внешних слоев сердеч­

ника.

Для предотвращения этого явления толщина листов сер­ дечника должна выбираться в соответствии со следующим соотношением:

т>(2-3)Тв.

Вследствие этого при работе с короткими импульсами применяют сердечники, составленные из очень тонких сталь­

ных лент или пластин.

Эквивалентная схема. Схема импульсного трансформа­ тора с двумя обмотками приведена на рис. 4. 56, а, где использованы следующие обозначения: Lr, л и L2, г2— индуктивности и омические сопротивления обмоток, М —коэффициент взаимоиндукции, Ci, С2 — эквивалентные емкости, состоящие из динамических емкостей обмоток тран­ сформатора Сд, и С<?2 и емкостей Си источника и Сп на­

грузки.

Динамические емкости определяются конструкцией обмо­ ток трансформатора. Их вычисляют, исходя из равенства электростатической энергии, запасаемой реальной и экви­ валентной емкостями при некотором значении напряжения на концах обмоток (см., например, [2]).

Для анализа и расчетов схему рис. 4. 56, а обычно при­ водят к эквивалентной схеме цепей первичной или вторич­ ной обмоток, используя свойства идеального трансформи­ рующего четырехполюсника^

’207

На рис. 4. 56, б представлена такая схема, где параметры вторичной цепи приведены к первичной, в соответствии со еле.

При рассмотрении формирования прямоугольных импуль­ сов в схеме рис. 4. 56, б влиянием омических сопротивлений

щие соответственно форму фронтов и вершины импульса.

или два менее существенных элемента из числа Лр, Сх, С2.

Особенности конструкции. В качестве материала сердеч­ ника для импульсных трансформаторов применяются крем-

208

нистые и никелевые стали с высокой магнитной проницае­ мостью (гиперсил—сталь ХВП, пермаллой).

Для уменьшения потерь на вихревые токи толщина отдельных листов пластинчатых сердечников или ленты витых сердечников делается очень малой — порядка десятых и сотых долей миллиметра. В последнее время в качестве мате­ риала сердечника начали применяться ферриты — никелевые, цинковые и марганцевые соли окислов железа, обладающие высоким значением удельной проводимости и малыми поте­

рями на вихревые токи.

Для уменьшения индуктивности рассеяния и паразитных емкостей необходимо максимально уменьшать размеры сер­ дечника и число витков в обмотках, которое обычно выби­

рается в пределах 50—200.

Первичная и вторичная обмотки трансформатора распо­ лагаются обычно на одном керне и являются однослойными. Толщина изоляции выбирается компромиссно, так как при ее увеличении уменьшаются межслоевые емкости, но увели­ чивается индуктивность рассеяния.

Конденсатор С в цепи сетки. Емкость С конденсатора в цепи сетки, характеризующая совместно с индуктивностью намагничивания LM характеристическую проводимость, влияет на форму и длительность вершины и заднего фронта импульса, а также на частоту повторения импульсов.

Фильтр Сф7?ф. Поскольку ток в импульсе, потребляемый лампой блокинг-генератора намного превышает среднее зна­ чение тока, потребляемого от источника, то для предотвра­ щения перегрузки источника Е3, в анодную цепь блокинггенератора обычно ставится фильтр Сф7?ф. Величина емко­ сти конденсатора и сопротивления этого фильтра выби­ раются из условий обеспечения необходимого импульсного тока и восстановления заряда в промежутках между импуль­

сами.

Способы запуска и синхронизации блокинг-генератора.

Схемы запуска и синхронизации блокинг-генератора разли­ чаются по удобству их практического осуществления по сте­ пени взаимного влияния источника пусковых импульсов и блокинг-генератора, а также по величине запаздывания импульса блокинг-генератора по отношению к пусковому.

нением амплитуды пускового импульса с крутыми фронтами