Раздел: Документация
0 ... 28 29 30 31 32 33 34 35 щения вторичной обмотки или для того, чтобы обеспечить необходимую продольную электрическую прочности вторичной обмотки. В этом случае приходится принимать длину МС, соответствующую емкостной реакции, что приводит примерно к шестикратному увеличению объема МС. 2.Длина МС достаточна для обеспечения необходимой продольной, электрической прочности при обоих видах реакции, но отношение l2lh меньше предельного допустимого. В этом случае можно допустить некоторое увеличение длины МС для достижения необходимого отношения l2/li- Тогда ослабится индуктивная и усилится емкостная реакция. Если первоначально реакция была индуктивной, уменьшится коэффициент затухания, увеличится удлинение фронта и выброс напряжения на фронте. Если реакция первоначально была емкостной, то увеличится коэффициент затухания и удлинение фронта, но выброс на фронте уменьшится или его не будет. В обоих случаях увеличение длины намотки приведет к увеличеию объема МС. 3.Длина МС достаточна для обеспечения необходимой электрической прочности и размещения вторичной обмотки при индуктивной реакции и отношение l2lh < 1,5. Целесообразно принять максимальное допустимое отношение 1211\ = 1,5 и рассчитать ОИТ на заведомо достижимую в этом случае индуктивную реакцию, т. е. в пренебрежении всеми емкостями трансформаторной цепи. Этот случай самый благоприятный, так как позволяет получить минимальный объем МС ОИТ. При этом для определения оптимальной площади сечения МС из формул (1.4), (3.23), (8.4) и (8.7) можно получить уравнение вида (5.15), где х=Тя/ f°Z;(8.11) А = к, + Ь 4*0*2 ]ц tkjabhlg*A32 V « Оптимальная площадь сечения МС (8.12)  *-* tl **f;*«y>i(8ЛЗ) где хх — единственный действительный положительный корень уравнения (5.15), определяемый по графику на рис. 5.1. Оптимальное первичное напряжение рассчитывается по формуле (8.7) при подстановке в нее выражения (8.13). 8.3. КОНСТРУКЦИИ Характерная практическая конструкция ОИТ приведена на рис. 8.3. Конструктивной основой является герметичный масляный или элега-зовый бак из проводникового алюминия с дном 1, внутренней и наружной обечайками 3 и 9 и крышкой 7. Периферийная часть крышки стыкуется с наружной обечайкой через изоляционную прокладку 6. Таким образом бак образует охватывающий МС 5 и вторичную обмотку 4 виток первичной обмотки. Крепится МС в баке на попарно  Рис. 8.3. Мощный одновнтковый ИТ с тороидальной магнитной системой н обмотками с вводом посредине расположенных нижних и верхних опорах 2. Вторичная обмотка образована четырьмя (или тремя) одинаковыми, параллельно соединенными секциями с вводом посредине и закреплена на секторах из органического стекла. Применение секций с вводом посредине позволяет исключить краевой эффект. Первичное напряжение прикладывается между крышкой и фланцем обечайки в нескольких симметрично расположенных точках и подводится от автономных генераторов-модулей, энергия импульсов которых суммируется в ОИТ. Высокое вторичное напряжение снимается с четырех масляных вводов 8, которые соединены между собой вне бака. Такая конструкция ОИТ наиболее проста, но при импульсах большой энергии требует МС большого диаметра, что ограничивает применение ОИТ. В ОИТ на рис. 8.4 конструктивной основой служат нижний и верхний полубаки 1 из проводникового алюминия, герметизированные изоляционным уплотнением 2. Внутри полубаков установлены магнито-лроводы 3 с наложенными на них секциями вторичной обмотки 4. Число магнитопроводов в каждом полубаке одинаковое и может достигать 10. Полубаки скреплены стяжкой 5, фиксация и герметизация магнитопроводов обеспечивается упругими изоляционными прокладками 6. Первичное напряжение прикладывается к фланцам полубаков в нескольких точках, вторичное выводится через масляный ввод 7, Нижняя и верхняя секции вторичной обмотки соединены с концами стяжек, секции каждого полубака соединены друг с другом последовательно, обе группы секций - параллельно. Вторичное напряжение  Рис. 8.4. Одновитковый ИТ с тороидальной магнитной системой и двойным секционированием вторичной обмотки равномерно распределено между секциями, что существенно упрощает изоляцию каждой секции и вторичной обмотки в целом. Вследствие симметрии конструкции и равномерного роста напряжения от нижней и верхней секции к середине краевой эффект вторичной обмотки устра-188 ней, чем обеспечивается высокая электрическая прочность ОИТ. Кроме того, в данной конструкции легко реализуется более совершенная коническая обмотка [43, 45]. Наиболее существенный недостаток — повышенный расход., проводникового материала вторичной обмотки. Развитием вышеописанных конструкций является приведенная на рис. 8.5, в которой как первичная обмотка, так и параллельно соединенные секции вторичной обмотки содержат по одному витку. Конструктивная основа ОИТ - фундаментальная плита 2. На плите установлены: изолирующая прокладка 3, несколько 9 10 11,  Рис. 8.5. Мощный ИТ с одновитковыми первичной и вторичной обмотками (на рисунке три) секций первичной обмотки 4 в виде полых тороидов прямоугольного поперечного сечения с разомкнутой периферийной частью, внутренняя часть 1 витка вторичной обмотки в виде усеченного конуса, внешняя часть 8 витка вторичной обмотки в виде полого тонкостенного цилиндра с дном 9. Между верхним витком первичной обмотки 4 и дном 9 установлен высоковольтный изолятор 10, а между верхней частью усеченного конуса 1 и дном 9 установлен потребитель импульсной энергии 11, например ионизационная камера. Внутри витков первичной обмотки 4 уложена изоляция 7 и намотаны тороидальные магнитопро-воды 6. Витки первичной обмотки изолированы друг от друга прокладками 5. К виткам первичной обмотки напряжение подводится через симметрично располо- женные отверстия во внешней части 8 витка вторичной обмотки - от автономных генераторов-модулей, равномерно расположенных вокруг ОИТ. Полость между частями витков 7. и 4, дном 9, изолятором 10 и потребителем энергии 11 герметизируется н заполняется трансформаторным маслом или элегазом. В зависимости от конструктивных особенностей н условий эксплуатации потребителя энергии его можно располагать ниже, внутри витков первичной обмотки, замещая нм конус 1. Наиболее благоприятное положение потребителя 11 - когда он полностью замещает собой конус: в этом случае индуктивность рассеяния ОИТ минимальна, что позволяет спроектировать его с минимальным объемом МС. Преобразованная энергия выводится через специальное отверстие в дне 9. Плита 2, конус 1, обечайка 8 н дно 9 изготовляются нз проводниковых материалов.  Рис. 8.6. Одновитковый ИТ со стержневой магнитной системой Работа ОИТ протекает следующим образом. При одновременной подаче напряжения от автономных генераторов иа секции 3 первичной обмотки во вторичном контуре наводится напряжение, в п раз большее, где п. - число секций первичной обмотки. Таким образом, коэффициент трансформации равен числу секций первичной, а не вторичной обмотки н ОИТ фактически представляет собой компоновку нескольких одинаковых ОИТ простейшего типа (рис. 8.1), имеющих по одному витку как в первичной, так и во вторичной обмотке. По отношению к первичному напряжению эти ОИТ соединены параллельно, а по отношению ко вторичному - 190 последовательно. В такой конструкции удачно решаются задачи надежности изоляции н уменьшения диаметра МС. Данный ОИТ позволяет получать электрические импульсы с улучшенными параметрами. Известна установка, где посредством ОИТ такого типа получены импульсы тока 2 МА при напряжении 2 MB длительностью 0,1 мкс, т. е. мощность и энергия импульса составляли 4 ТВт и 0,4 МДж [49]. При вторичном напряжении менее 100 кВ вполне пригодны упрощенные конструкции ОИТ, описанные в работе [41]. Отметим также, что ОИТ с никель-цинковыми ферритами могут применяться для трансформации импульсов наносекунд-ного диапазона. При длительности импульсов более 100 мкс ОИТ могут изготовляться с МС стержневого типа (рис. 8.6). На стержне МС 1 установлен бакелитовый цилиндр 2 с вторичной обмоткой 3. Первичная обмотка образована витком 4, ввод 6 первичного напряжения представляет собой полосковую двухпроводную линию. Вторичное напряжение снимается с конца вторичной обмотки через вывод 5. В ОИТ такого типа легко реализуются спиральные и конические обмотки. 8.4. ПРИМЕР РАСЧЕТА МОЩНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОДНОВИТКОВОГО ИМПУЛЬСНОГО ТРАНСФОРМАТОРА Для иллюстрации преимуществ ОИТ при системном подходе к их проектированию рассмотрим расчет ОИТ с теми же исходными данными, что и для ИТ в § 6.3. Особенность расчета при системном подходе состоит в том, что, хотя индуктивности и емкости монтажа заданы исходными данными, ввести в расчет их нельзя, так как в начале расчета неизвестны первичное напряжение и коэффициент трансформации ОИТ. -Поэтому на первом этапе расчета приходится принимать их равными нулю и затем, после определения коэффициента трансформации, вводить необходимые уточнения. Итак, на первом этапе расчета в формулах (8.9) и (8.10) коэффициенты и кс принимаются равными 1. Тороидальная МС может быть легко изготовлена из тонкой ленты, например толщиной 0,08 мм, что позволит уменьшить потери на вихревые токи и благодаря этому уменьшить искажения вершины импульса и расширить частотный диапазон работы ИТ. Поэтому в расчетах принято, что МС изготовлена из ленты (сталь 3425) толщиной 0,08 мм, имеет квадратное сечение и коэффициент заполнения сечения сталью ка = 0,9. С учетом этого расчеты по формулам (8.7) ... (8.9) дают следующие предварительные значения параметров: А = 3,83 • 10~2 м; 5 = 212- Ю-4 м2; Ui = 286 В; h = 795 м. Рассмотрение полученных результатов показывает, что, во-первых, ОИТ со столь большой длиной намотки технически нереализуем, так как МС должна иметь диаметр около 250 м, и, во-вторых, отношение /2 //1 близко к 1. Второе означает, что допустимо увеличить отношение до 1,5, чем будет обеспечена глубокая индуктивная реакция й минимальный объем МС. Поэтому далее.расчет ориентирован на индуктивную 191 0 ... 28 29 30 31 32 33 34 35
|
