ГЛАВА ПЕРВАЯ. ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР В УСТАНОВКАХ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

1.1. ИМПУЛЬСНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ

В современных электротехнических устройствах и при проведении различных электрофизических экспериментов необходимы электрические токи, достигающие сотен килоампер при напряжениях до нескольких мегавольт. При таких больших токах и напряжениях мощности измеряются гигаваттами, что лежит далеко за пределами технических возможностей современных электрогенераторов, если иметь в виду длительную их эксплуатацию. Поэтому единственным доступным способом получения столь больших мощностей является кратковременность режима работы соответствующих устройств. Такой режим, когда мощность генерируется и потребляется в течение небольшого интервала времени, принято называть импульсным. Собственно импульсы могут иметь разную форму — близкую к прямоугольной, трапецеидальную, треугольную, колоколообразную и др. Характер последовательности импульсов также может быть разным — строго периодическим, с переменным периодом, с периодом, изменяющимся по случайному закону, с импульсами разной длительности и с разным периодом. В, некоторых случаях необходимы одиночные импульсы, и тогда говорят о моноимпульсном режиме работы импульсного устройства. Мощности и напряжения импульсов могут изменяться в весьма широких пределах. Однако в целом в развитии прикладной физики и техники прослеживается общая тенденция к увеличению импульсных мощностей и напряжений, которые, в перспективе, могут достигать нескольких тераватт и мегавольт [1]

При изложении будут рассматриваться импульсные режимы, в которых длительность импульса мала по сравнению с периодом их повторения, а форма близка к прямоугольной. Именно в таком режиме большей частью работают мощные импульсные устройства. При этом периодичность импульсов не оказывает существенного вдияния на конструкцию импульсного трансформатора (ИТ), которая определяется прежде всего параметрами собственно трансформированного импульса: длительностью, напряжением, мощностью, допустимыми отклонениями формы от заданной. Главное влияние периодичность оказывает на количество выделяющейся в активных частях ИТ — его магнитной системе (МС) и обмотках — теплоты. По изложенным причинам изменение периода повторения импульсов может не приниматься во внимание.

Рис. 1.1. Основные характеристики импульсного режима работы

Общее представление об импульсном режиме работы, когда период повторения импульсов не изменяется, дает рис. 1.1. Основные характеристики такого режима: амплитуда напряжения импульсов длительность импульсов период повторения импульсов Т и производные величины — частота повторения скважность и коэффициент усреднения . В мощных импульсных устройствах скважность обычно характеризуется значениями При такой большой скважности ИТ обычно успевает восстановить свои свойства в интервале между импульсами, и поэтому форма импульсов в последовательности одинакова. Длительность импульсов также может лежать в широких пределах — от нескольких наносекунд в лазерной технике до сотен микросекунд в радиолокации. Свойства магнитных материалов, доступных и пригодных для применения в МС, таковы, что не позволяют реализовать мощные ИТ на длительность импульсов менее 50 не. Поэтому далее имеются в виду импульсные режимы с большей длительностью импульсов.