Импульсные трансформаторы

Импульсные трансформаторы (ИТ) получили свое развитие при применении радиолокации. Причем в радиолокационной технике используются мощные ИТ. Малогабаритные ИТ (МИТ) нашли применение в дискретных счетно-решающих устройствах и в трансформаторных преобразователях электроэнергии. ИТ используются как для согласования параметров цепей (рисунок 13а), так и для управления транзисторами посредством изменения величины полярности импульсов (рисунок 13б). Форма импульса вторичного напряжения показана на (рисунок 14). В МИТ, как правило, используются ферритовые кольцевые или металлические (ленточные) сердечники со средней длиной 7 – 18 мм.

Рисунок 13 –Схемы импульсных трансформаторов

Рисунок 14 – форма импульса вторичного напряжения импульсного трансформатора

Для получения неискаженной формы импульса (без колебательных процессов) необходимо максимально уменьшить паразитную емкость и индуктивность рассеяния обмоток трансформатора. С этой целью уменьшают размеры сердечника и число витков обмоток.

Основные соотношения

Напряжение обмоток трансформатора можно рассчитать по формулам:

(6)

(7)

где – напряжение первичной и вторичной обмоток, В;

– число витков первичной и вторичной обмоток, шт;

– ЭДС первичной и вторичной обмоток, В;

– коэффициент трансформации

(8)

– магнитный поток, Вб;

– частота тока, Гц.

В формулах (6) и (7) напряжение приблизительно равно ЭДС ( и , если пренебречь потерями напряжения в обмотках).

Мощность трансформатора определяется по формуле:

(9)

где – количество фаз;

– фазные напряжения первичной и вторичной обмоток, В;

- фазные токи первичной и вторичной обмоток, А.

Потери короткого замыкания трансформатора:

(10)

где и – активное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное соответственно к первичной и вторичной обмоткам, Ом.

Схема замещения (Т – образная) трансформатора приведена на рисунке 15.

Рисунок 15 - Т–образная схема замещения трансформатора

На рисунке 15 приняты следующие обозначения: - фазное напряжение первичной обмотки трансформатора, В; - сопротивления первичной обмотки, Ом; - приведенные сопротивления вторичной обмотки, Ом; - сопротивления намагничивающей ветви, Ом; - ток первичной обмотки, А; - намагничивающий ток, А; - приведенный ток вторичной обмотки, – приведенное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В.

Параметры схемы определятся из опыта короткого замыкания и холостого хода. При коротком замыкании вторичной обмотки:

(11)

где – потери короткого замыкания, Вт;

– номинальный ток первичной обмотки трансформатора, А;

– фазное напряжение короткого замыкания первичной обмотки, В;

– индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное к первичной обмотке, Ом.

При коротком замыкании первичной обмотки:

(12)

где - приведенный номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, А;

- приведенное фазное напряжение короткого замыкания вторичной обмотки, В;

– полное сопротивление короткого замыкания приведенное ко вторичной обмотке, Ом;

– индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, Ом.

Если нет других данных, можно считать сопротивления первичной и приведенное вторичной обмоток приблизительно одинаковыми, т.е.

(13)

Параметры намагничивающей ветви:

(14)

где - потери холостого хода, Вт;

- холостой ток трансформатора, А;

– полное сопротивление намагничивающей ветви, Ом;

– фазное напряжение холостого хода (номинальное), А.

Следует помнить, что номинальное напряжение трансформатора определено в режиме холостого хода. При нагрузке трансформатора напряжение уменьшается на значение напряжения короткого замыкания. К примеру, напряжение на вторичной стороне при номинальной нагрузке определяется следующим образом:

(15)

Суммарная нагрузка параллельно работающих трансформаторов определяется по формуле:

= , (16)

где – нагрузка первого и второго трансформаторов, А;

– уравнительный ток, появляющийся при несоблюдении условий параллельной работы, А.

где – фазные напряжения первого и второго трансформаторов, определяются по формулам (6), (7), (15);

– сопротивления короткого замыкания первого и второго трансформаторов, Ом.

Уравнительный ток при неодинаковых группах соединения обмоток трансформаторов определяется по формуле:

(18)

где - напряжение между второй парой одноименных вводов трансформатора, при соединенной первой паре, В; (определяется по векторной диаграмме).

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется по формуле:

(19)

где: – степень загруженности трансформатора;

(20)

и - соответственно реальный и номинальный токи вторичной стороны трансформатора, А;

– фазное напряжение вторичной стороны трансформатора, В;

– коэффициент мощности на нагрузке трансформатора;

– потери короткого замыкания трансформатора при номинальной нагрузке, Вт;

– потери холостого хода трансформатора, Вт.