Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
5.2. МИНИМАЛЬНЫЙ ОБЪЕМ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫОбъем МС можно связать либо с искажениями фронта, либо с искажениями вершины трансформированного импульса. Практика проектирования ИТ показывает, что труднее всего обеспечить приемлемый уровень искажений фронта импульса; в большинстве случаев именно искажения фронта являются критическим функциональным параметром ИТ. Что касается искажений вершины, то достаточно низкий уровень их обычно почти автоматически обеспечивается благодаря высокой магнитной проницаемости применяемых в ИТ трансформаторных сталей и пермаллоев. Дополнительный резерв уменьшения искажений вершины — в применении более тонких листов стали МС или магнитных материалов более высокого качества. Кроме того, в случае необходимости посредством введения в трансформаторную цепь корректирующих двухполюсников искажения вершины могут быть сравнительно легко уменьшены почти в 10 раз, чего принципиально нельзя сделать с удлинением фронта импульса. По изложенным причинам объем МС целесообразно связывать именно с удлинением фронта трансформированного импульса. Исходя из этих соображений функциональная зависимость между объемом МС и основными параметрами трансформированного импульса, трансформаторной цепи, свойствами и режимом работы магнитных и изоляционных материалов, схемными и конструктивными особенностями обмоток и МС может быть получена в использованием формул (2.3), (3.8), (3.15), (3.18), (4.7)-(4.9), (4.18)-(4.20). Объем МС выразится одной из двух эквивалентных формул
Формула (5.1) позволяет установить общую картину зависимости объема от перечисленных параметров, а (5.2) - оценить объем при минимальных достижениях в ИТ искажениях фронта трансформированного импульса. Из формулы (5.1) видно, что объем МС пропорционален энергии, примерно пропорционален квадрату напряжения и обратно пропорционален относительному удлинению фронта трансформированного импульса. Таким образом, увеличение объема - эта та цена, которую необходимо платить за увеличение энергии и напряжения, а также за уменьшение удлинения фронта трансформированного импульса, т. е. за повышение главных функциональных показателей ИТ. Предел увеличения объема МС определяется особенностями конструкции ИТ, а также технологическими возможностями промышленного производства крупногабаритных МС из тонких листов или лент трансформаторных сталей или пермаллоев. По этой причине уменьшение объема МС важно для повышения не только технико-зкономических, но также и функциональных показателей ИТ, т. е. имеет принципиальное значение, так как позволяет расширить область применения ИТ для преобразования параметров электрических импульсов. Формула (5.1) показывает, что при заданных параметрах трансформированного импульса для уменьшения объема МС необходимо следующее: увеличивать приращение индукции до максимального возможного, определяемого явлением насыщения стали МС, т. е. до коэффициентов Увеличение площади сечения МС ограничено необходимостью выполнения соотношений (1.4)-(1.9) между площадью, формой сечения и длиной МС. Из этих формул видно, что максимальная площаль сечения может быть получена при тороидальной МС, чем, в частности, и определяется целесообразность МС этого типа для ИТ при большой энергии импульсов. По этой причине, а также с целью определенности дальнейшая оценка технико-экономических и функциональных показателей, предельно достижимых в ИТ, производится применительно к ИТ с тороидальными МС. Сравнивая объем МС при индуктивной и емкостной реакции трансформаторной цепи, можно установить, что в первом случае при наиболее целесообразном (оптимальном) значении коэффициента затухания объем МС почти на порядок меньше, чем во втором. При усилении индуктивной реакции эта разница еще возрастает. Поэтому важно установить, как уменьшение объема МС влияет на возможности получения индуктивной реакциц. Признаком индуктивной реакции является знак
возрастает. Как видно из формулы (5.1), при уменьшении объема МС увеличивается значение индуктивность рассеяния и уменьшается емкость обмоток ИТ, т. е. индуктивная реакция усиливается. Преобразуя выражения (5.2) с учетом соотношений (2.3) и (3.19), можно установить общие тенденции изменения характера реакции трансформаторной цепй. Введение этих соотношений позволяет выражение (5.2) привести к неравенству
ограничивающему энергию импульса, при которой имеет место индуктивная или емкостная реакция трансформаторной цепи. Энергия импульса пропорциональна второй степени напряжения. С увеличением энергии (напряжения), поскольку степень левой части соотношейия (5.3) выше степени правой, неравенство усиливается, что свидетельствует об усилении индуктивного характера трансформаторной цепи. Наоборот, при уменьшении энергии неравенство ослабевает и при достаточно малой энергии перестает выполняться. Невыполнение неравенства свидетельствует об емкостном характере трансформаторной цепи. Из соотношения (5.3) видно, что главным параметром ИТ, влияющим на характер реакции трансформаторной цепи, является напряжение, приходящееся на один виток в обмотках ИТ. Изменяя витковое напряжение, можно в широких пределах регулировать степень индуктивной реакции или получать емкостную реакцию. При этом энергия импульса прямо пропорциональна витковому напряжению. Таким образом, кроме большого объема МС для мощных ИТ характерно также и высокое витковое напряжение. В целом же можно констатировать, что при большой энергии, импульсов цепям с ИТ свойственна индуктивная реакция, а при малой — емкостная. По известным конструктивным параметрам ИТ, генератора и нагрузки формула (5.3) позволяет установить характер реакции трансформаторной цепи и тем полезна при поверочных расчетах. Из формул (2.3), (2.13), (3.32) и (4.3) можно установить связь снижения напряжения на вершине импульса с энергией потерь в МС и энергией импульса:
Так как и энергия импульса, и потери энергии в МС пропорциональны объему МС, то снижение напряжения на вершине не зависит от объема МС. Однако если каким-либо способом удается уменьшить объем МС, не снижая при этом энергии импульса, тогда вследствие уменьшения потерь в МС снижается уровень искажений вершины импульса. Таким образом, уменьшать объем МС полезно и с целью уменьшения искажений вершины импульса. Составляя на основании формул (1.13), (2.3) и (4.24) выражение для приведенного сопротивления обмоток ИТ, получим
откуда видно, что факторы, способствующие уменьшению объема МС, способствуют также уменьшению сопротивления обмоток ИТ, а следовательно, и потерь в обмотках. Таким образом, уменьшение объема МС целесообразно и для уменьшения потерь в обмотках. Из формулы (5.1) видно, что все меры уменьшения объема повышают напряжение импульса или снижают удлинение его фронта, т. е. улучшают функциональные показатели ИТ. Поэтому с учетом влияния уменьшения объема МС на искажения вершины импульса и потери в обмотках имеются все необходимые основания для того, чтобы критерием качества ИТ считать минимум объема его МС, а в основу проектирования ИТ положить все перечисленные принципы уменьшения объема МС. Формула (5.2) позволяет оценивать объем МС. Это целесообразно для ИТ с минимальными достижимыми искажениями формы фронта трансформированного импульса, т. е. при оптимальном значении коэффициента затухания трансформаторной цепи Следует отметить, что при проектировании собственно ИТ в большинстве случаев удается обеспечить индуктивную реакцию. Емкостная реакция в трансформаторных целях возникает обычно вследствие значительной емкости нагрузки и монтажа стороны высшего напряжения трансформаторной цепи. Поэтому при проектировании импульсных установок, в которых предполагается применение В заключение установим связь между объемом МС и реализуемостью ИТ. Как следует из критерия осуществимости ИТ, главным фактором, определяющим реализуемость собственно ИТ, является его коэффициент рассеяния. Составляя из соотношений (4.3) и (4.8) с учетом формулы (2.19) выражение для коэффициента рассеяния, получим
Сопоставляя полученное выражение с формулами (5.1) и (5.2), можно заключить, что все факторы, способствующие уменьшению объема МС, таким же образом влияют и на коэффициент рассеяния ИТ. Следовательно, условия получения минимального объема МС совпадают как с условиями реализуемости ИТ, так и с условиями получения высоких функциональных показателей ИТ, поскольку целевая функция (3.53) с уменьшением коэффициента рассеяния убывает.
|
1 |
Оглавление
|