Раздел: Документация
0 ... 31 32 33 34 35 « и2. С учетом этого из тех же исходных соотношений для расчета диаметра катушки и коэффициента трансформации одновиткового ВИТ можно получить формулы УС0кл e0eirFc и = "уР0(™ — •<9-25> Найденный по формуле (9.25) коэффициент трансформации должен быть увеличен с учетом предполагаемого КПД и принятого ступенчатого снижения напряжения. По завершении вычислений округляется число витков, производится расчет КПД ВИТ и искажений трансформированного импульса, вносятся необходимые уточнения, повторяются поверочные расчеты. Существенным при расчете ВИТ является то, что КПД и искажения формы импульса взаимосвязаны: попытки увеличения КПД влекут за собой увеличение искажений и наоборот. 9.4, ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ И РАСЧЕТА Цель приводимых ниже примеров - оценка возможностей повышения посредством ВИТ импульсного напряжения в различного рода импульсных установках. Поэтому расчеты сделаны в пренебрежении индуктивностью и емкостью монтажа трансформаторной цепи. Для определенности принято: ступенчатое снижение напряжения на вершине импульса 10%; время заряда линии равно длительности импульса; отношение диаметра к длине катушки равно 0,5 и КПД ВИТ составляет 0,85, что более или менее согласуетсяс опытными данными. При емкостной реакции трансформаторной цепи коэффициент рассеяния должен быть практически недостижимо малым для ВИТ. Поэтому предполагается индуктивная реакция трансформаторной цепи. В достаточно мощных импульсных устройствах именно такая реакция,- что подтверждают рассмотренные ранее примеры. Пример 9.1. Пусть требуется посредством ВИТ (см. рис. 9.3) повысить напряжение генератора на лампе ГМИ-34 с частичным разрядом накопительного конденсатора. Длительность импульса 1 мкс, мощность 2 МВт и напряжение 25 кВ. В данном случае ВИТ может быть выполнен с пленочной изоляцией, имеющей диэлектрическую проницаемость 2 при напряженности электрического поля 10 МВ/м. Параметр а для такой импульсной установки равен примерно 0,9. Значения конструктивных параметров ВИТ и удлинения фронта трансформированного импульса при разном вторичном напряжении приведены ниже, причем число витков округлено до ближайших целых: и2,кЪ......................... 406080100120 Д,мм......................... 1,53,55,57,59,5 А мм......................... 18714612210798 и>, . . . И>2 . . . Гф, МКС 46 52 57 61 64 96 164 238 319 402 0,035 0,105 0,196 0,302 0,418 Результаты расчета показывают, что до напряжения 80 кВ удлинение фронта импульса приемлемо, С дальнейшим повышением вторичного напряжения удлинение фронта возрастает. С известными оговорками ВИТ еще применим при напряжении 100 кВ, но при 120 кВ удлинение фронта становится недопустимо большим. Размеры ВИТ получились значительным!.. Аналогичный по своим параметрам ИТ с МС был бы гораздо меньше. Однако, учитывая конструктивную простоту, ВИТ с такими параметрами можно применять, и особенно для различных экспериментальных работ, когда важно быстро изготовить импульсную установку. Пример 9.2. Пусть требуется получить импульсы длительностью 10 мкс, мощностью 25 МВт и напряжением 100 кВ. В этом случае первичный генератор удобно выполнить линейным, с тиристорным коммутатором. Однако генераторы такого типа обычно дают небольшое, около 1 кВ, напряжение и необходимо повышать его примерно на два порядка- Эта задача может быть решена посредством одновиткового ВИТ. Если одновитковый ВИТ выполнен в соответствии с рис. 9.3, то он сравнительно легко реализуем с элегазовым заполнением изоляционной полости. В этом случае при напряженности электрического поля в элегазе 10 МВ/м размер изоляционного промежутка Д должен быть принят примерно 10 мм. Расчеты показывают, что соответствующий ВИТ имеет диаметр 0,71 ми число витков во вторичной обмотке 318. При таких конструктивных параметрах ВИТ для его нормальной работы необходимо напряжение генератора в согласованном режиме 0,4 кВ. Тогда ВИТ удлиняет фронт импульса на 1,7 мкс, что, учитывая относительно большую длительность импульса, можно считать хорошим результатом. Главный недостаток этого ВИТ - весьма большие размеры, вызывающие сомнения в целесообразности его применения. Пример 9.3. Особый интерес для импульсных систем большой мощности представляет повышение напряжения импульсов наносекундного диапазона при большой мощности импульса [ 1}. Оценим возможности ВИТ для решения соответствующих задач. Пусть требуется получить посредством ВИТ импульсы высокого напряжения длительностью 50 не при мощности 1 ГВт от линейного генератора на мощных водородных тиратронах (а = 0,5). При конструкции ВИТ по рис. 9.3 и пленочной изоляции с учетом малой длительности импульса можно допустить напряженность электрического поля в изоляции 20 МВ/м. Соответствующие значения конструктивных параметров и удлинения фронта трансформированного импульса при разном вторичном напряжении приведены ниже:
Данные расчета не уточнены, в частности не округлялись значения коэффициента трансформации. (Одновитковый ИТ невыполним с дробным числом витков во вторичной обмотке.). Тем не менее результаты наглядно свидетельствуют, что ВИТ позволяет повышать напряжение импульсов длительностью 50 не от 19 до 120 кВ с умеренным удлинением фронта. Размеры ВИТ, учитывая его весьма большую мощность, можно считать вполне приемлемыми. Из этого примера видно, что ВИТ перспективен для повышения напряжения мощных импульсов наносекунд-ного диапазона длительности. В целом следует отметить, что перспективы применения ВИТ еще недостаточно изучены, как и недостаточно разработана его теория. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.Физика и техника мощных импульсных систем: Сб. статей /Под ред. Е. П. Велихова. М.: Энергоатомиздат, 1987. 2.Детали и элементы радиолокационных станций: Пер. с англ./Под ред. А. Я. Брейтбарта. М.: Сов. радио, 1952. Ч. 2. 3.Ицхоки Я. С. Импульсные трансформаторы. М.: Сов. радио, 1949. 4.Розенблат М. А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М.: Наука, 1974. 5.Бабин СВ., Карасев В.В. Перемагничиваниё стали марки 3414 при повышенных частотах//Электротехника. 1986. № 7. С. 48-51. 6.Грязиов Н. М. Трансформаторы и дроссели в импульсных устройствах. М.: Радио н связь, 1986. 7.Вдовий С. С. Проектирование импульсных трансформаторов. Л.: Энергия, 1971. 8.Зирка С. Е. Схемы замещения импульсного трансформатора без ферромагнитного сердечника//Радиотехника. 1985. № 10. С. 86-89. 9.Вдовий С. С, Зирка С. Е. Расчет формы импульса в импульсном трансформаторе без ферромагнитного сердечника//Изв. вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника. 1986. Т. 29. № 5. С. 89-90. 10.Вдрвин С. С, Зирка С. Е. Упрощенные схемы замещения импульсного трансформатора без ферромагнитного сердечника//Электричество. 1986. № 8. С. 69-70. П.Матханов П. Н., Гоголицын Л. 3. Расчет импульсных трансформаторов. Л.: Энергия, 1980. 12.Вдрвин С. С, Зирка С. Е., Редькии Е. Г. Расчет искусственной линии, работающей на комплексную нагрузку // Радиотехника. 1980. № 3. С. 70-72. 13.Вдрвин С. С, Зирка СЕ. К расчету /?С-цепи для коррекции фронта импульса в импульсном трансформаторе//Электротехника. 1977. № 12. С. 19-20. 14.Вдрвин С. С, Зирка СЕ. Последовательная коррекция фронта импульса в импульсном трансформаторе//Динамика систем и устройств автоматического управления / Днепропетровский ун-т. Днепропетровск, 1975. С. 107-115. 15.А. с. № 503352 СССР, МКИ2 Н 03К 5/00. Устройство для коррекции импульсов/С. С. Вдовий, Б. И. Скорик, СЕ. Зирка//Открытия. Изобретения. 1976. № 6. 16.Вдрвин С С, Зирка С Е. К расчету RL -цепи для коррекции искажений вершины импульса, вносимых импульсным трансформатором//Изв. вузов MB и ССО СССР. Энергетика. 1975. № 10. С. 140-142. 17.Иванов А. Б., Сосновкни Л.Н. Импульсные передатчики СВЧ. М.: Сов. радио, 1956. 18.Евтяиов СИ., Редькнн Г. Е. Импульсные модуляторы с искусственной линией. М.: Сов. радио, 1973. 19.Русин Ю. С, Чепарухии А. М. Проектирование индуктивных элементов приборов. Л.: Машиностроение, 1981. 20.Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов! М.: Энергоатомиздат, 1986. 21.Высоковольтное испытательное оборудоиание и измерения / А. А. Воробьев, Г. А. Воробьев, Н. И. Воробьев и др. М.: Госэнергоиздат, 1960. 22.Вдрвин С С Сравнение параметров различных схем мощных импульсных трансформаторов // Радиотехника. 1965. № 9. 23.Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю. Д. Кориц-кого и др. М.: Энергоатомиздат, 1986: 24.Липштейи Р. А., Шахнович М. И. Трансформаторное масло. М.: Энергоатомиздат, 1983. 25.Полтев А. И. Конструкции и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения. Л.: Энергия, 1979. 26.Залесский A.M. Электрические аппараты высокого напряжения. М.: Госэнергоиздат, 1957. 27.Бачурии Н. И., Залесский А. М. Изоляция аппаратов высокого напряжения. М.: Госэнергоиздат, 1961. 28.Ицхоки Я. С Минимальный объем импульсного трансформатора // Радиотехника. 1957. № 10. С. 66-84. 29.Нейман Л. Р., Демирчяи К. С Теоретические основы электротехники. Л.: Энергия, 1981. Ч. 1. 30.Готтер Г. Нагревание и охлаждение электрических машин: Пер. с нем. М.: Госэнергоиздат, 1961. 31.Автоматизированное проектирование силовых трансформаторов / Ю. Б. Бо-родулин, В. А. Гусев, Г. В. Попов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 32.Зирка С Е. К расчету оптимальных конструктивных параметров мощного высоковольтного импульсного трансформатора//Электротехника. 1988. № 10. С. 72-76. 33.Бурман П. Г., Крайз А. Г. Производство магкитопроводов трансформаторов. М.: Госэнергоиздат, 1959. 34.Магнитопроводы силовых трансформаторов / А. И. Майорец, Г. И. Пшеничный, Я. 3. Чечелюк и др. М.: Энергия, 1973. 35.Стрелец П. Л. Технология изготовления и термическая обработка ленточных тороидальных сердечников и магнитомягких материалов. М.: Судпром-гиз, 1957. 36.Хайков А. 3. Клистронные передатчики. М.: Связь, 1967. 37- Калиш П. Р., Ярочкнн Н. И. Усилительные клистроны. М.: Сов. радио, 1967. 38.Быстрнцкий Н. П. Магнетронные усилители (амплитроны). М.: Сов. радио, 1966. 39.Вдовий С С. Мощный высоковольтный импульсный трансформатор // Приборы и техника эксперимента. 1979. №4. С. 164-167. 40- Вдрвин С. С Мощный высоковольтный импульсный трансформатор // Приборы и техника эксперимента. 1981. № 3. С. 116-118. 41. Вдовий С С Конструкции мощных импульсных трансформаторов. Днепропетровск, 1978. Деп. в Информэлектро 23.07.78, № 155-Д/78. 42.А. с. № 803021 СССР, МКИ* Н 01Р 19/08. Высоковольтный импульсный трансформатор/С. С. Вдовий, Ю. Ю. Шамрай // Открытия. Изобретения. 1981. № 5. 43.А. с. № 989596 СССР, СКИ3 Н 01F 19/08. Высоковольтный импульсный трансформатор /С. С. Вдовий, Ю. Ю. Шамрай//Открытая. Изобретения. 1983. № 2. 44.А. с. № 1007138 СССР. МКИ3 Н 01F 19/08. Высоковольтный импульсный трансформатор / С. С. Вдовий, А. А. Макаренко, Ю. Ю. Шамрай//Открытия. Изобретения. 1983, № 11. 45.А. с. № 1107181 СССР, МКИ3 Н 01F 19/08. Мощный-, высоковольтный импульсный трансформатор / С. С. Вдовий // Открытия. Изобретения. 1984. № 29. 46.А. с. № 159570 СССР, класс 21а4, 68. Одновитковый дроссель насыщения / С. С. Вдовий // Открытия. Изобретения. 1964. № 1. 47- Вдовий С. С. Повышение напряжения мощных электрических импульсов посредством импульсного трансформатора//Электротехника. 1985. № 7. С. 27-29. 48.Вдовий С. С. Минимальный объем мощного импульсного трансформатора // Радиотехника. 1987. № 5. С. 89-91. 49.Ельчанинов А. С, Месяц Г. А. Трансформаторные схемы питания нано-секундных импульсных генераторов //Физика и техника мощных импульсных систем / Под ред. Е. П. Велихова. М.: Энергоатомиздат, 1986. 50.Электротехника СССР. Полупроводниковые приборы//Каталог Информ-электро, 1987. 51.Вдовий С. С. Импульсный трансформатор без ферромагнитного сердечника//Радиотехника. 1980. № 8. С. 20-24. 52.Вдовий С. С. Мощный импульсный трансформатор без сердечника//Изв. вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника. 1981. № 1. С. 96-98. 53.А. с. № 828226 СССР, МКИ3 Н 01F 19/08. Импульсный трансформатор/ С. С. Вдовий, Ю. Ю. Шамрай//Открытия. Изобретения. 1981. № 17. 54.А. с. № 892484 СССР, МКИ3 Н 01F 19/08. Импульсный трансформатор/ С. С. Вдовий, Ю. Ю. Шамрай//Открытия. Изобретения. 1981. № 47. 55.А. с. N" 892485 СССР, МКИ3 Н 01F 19/08. Высоковольтный импульсный трансформатор/С. С. Вдовий, Л. 3. Цыпко, Ю. Ю. шамрай //Открытия. Изобретения. 1981. № 47. Производственное издание ВДОВИН СЕРГЕЙ САМОЙЛОВИЧ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Редактор С. С. Полигноюва Художник переплета Л. Г. Угнич Художественный редактор Т. Ю. Теплицкая Технический редактор Н. А. Минеева Корректор М. С. Мордашева ИБ№1812 Подписано в печать с оригинала-макета 15.05.91. Формат 60 X 88/i6 • Бумага типографская № 2. Гарнитура Пресс-Роман. Печать офсетная. Усл. печ. л. 12,74. Усл. кр.-отт. 12,97. Уч.-изд. л. 13,64. Тираж 3000 экз. Заказ1564. Цена 1 р. 80 к. Энергоатомиздат. Ленинградское отделение. 191065, Ленинград, Марсово поле, 1. Отпечатано в Московской типографии № 9 МПО "Всесоюзная книжная палата" Госкомиздата СССР. 109011, Москва, Волочаевская ул., 40. 0 ... 31 32 33 34 35
|
