Расчет импульсного трансформатора (напряжение на вторичной обмотке трансформатора - 20,6 кВ, частота следования импульсов - 400 имп/с)

Рассчет импульсного трансформатора

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора U₂,кВ                   20,6

Ток во вторичной обмотке трансформатора I₂ ,А                                    16

Длительность импульса τ,мкс                                                                    3,5

Частота следования импульсов F, имп/с                                                        400

Требования к форме выходного импульса:

τ_ф                                                                                                          0,12τ

τ_с                                                                                                        0,4τ

∆U₂                                                                                                    0,05U₂

Коэффициент трансформации n                                                                1,8

Волновое сопротивление линии ρ_л , Ом                                                     50

Эффективный зарядный ток линии I_{эфф .з} , А                                              0,2   

Ток накала магнетрона I_нак, А                                                                      2       

1.Определение электрических параметров трансформатора.

Выбираем параметр к= 0,7  и определяем безразмерное время t

t=2.8-0.4=2.4

Внутреннее сопротивление модулятора

R₁= ρ_л=50 Ом и сопротивление нагрузки модулятора, приведенное к первичной обмотке трансформатора

R^`₂= ρ_л=50 Ом

Определяем

                                                                                  (2.69)

            

В результате решения двух уравнений получаем

       

Индуктивность намагничивания, обеспечивающая необходимое снижение напряжения на вершине импульса,

                      (2,70) где

                                                       (2,71)

Индуктивность намагничивания, обеспечивающую необходимую длительность спада импульса, определяем из уравнения

                                                               (2,73)

где

                                                      (2,74)

Для определения величины  воспользуемся графиком для определения . При  получаем , тогда

                                                      (2,75)

                            (2,76)

Окончательно выбираем

2. Расчет режима работы сердечника трансформатора.

Охлаждение - масляное. Материал сердечника – сталь Э310. Толщина листа .

Допустим, что максимальный зарядный ток линии  мал для того, чтобы обеспечить в паузе между импульсами достаточно заметное размагничивающее поле Вспомогательную размагничивающую цепь не создаем. Поэтому дальнейший расчет производим с помощью кривой намагничивании, снятой для случая .

Относительная магнитная проницаемость

                                                 (2,77)

Постоянная времени установления вихревых  токов

                                        (2,78)

Тогда

                                                                                         (2,79)

Задаемся  По кривой (график для определения ) для  получаем  тогда

                                                     (2,80)

                                    (2,81)

Уточняем

                                                 (2,82)

По кривой (график для определения ) для  получаем  откуда

                                                                    (2,83)

3. Выбор схемы и расчет диаметра провода

Выбираем схему обмоток трансформатора №8. Тогда эффективные расчетные токи в обмотках:

                              (2,84)

где

                                        (2,85)

                         (2,86)

где

                                         (2,87)

Диаметр проводов обмоток:

                                                 (2.88)

где

Выбираем провод ПЭШО:

4 Расчет толщины межслоевых прокладок.

Задаемся

Материал изолирующих прокладок – шелковая лакоткань:

Характеристическое сопротивление трансформатора

                                                   (2,89)

Наибольшие межслоевые напряжения:

                                             (2,90)

                                              (2,91)

Величина отношения

Подставляем значения всех величин в формулу

В результате решения последних двух уравнений получаем

Проверяем расстояние  и  с точки зрения их электрической прочности. Для шелковой лакоткани:

5. Ориентировочный выбор размеров окна сердечника.

Задаемся расстояниями:

Определяем величины:

                          (2,92)

                          (2,93)

Тогда ширина окна

Выбираем с=50мм.

Задаемся расстоянием

Определяем:

принимаем

В формулах

Тогда высота окна

выбираем

6.Объем сердечника трансформатора

          (2,94)

где           

Задаемся шириной ленты сердечника  Решаем уравнение

        относительно величины  Тогда

7. Число витков  обмоток трансформатора:

Проверяем электрическую прочность межвитковых расстояний:

                                                              (2,95)

8. Потери в трансформаторе:

          (2,96)

где

где

При расчете  и  приняты значения

9. К.п.д. трансформатора

                                                                       (2,97)

где

Потери на вихревые токи и намагничивание сердечника можно уменьшить, выбирая тоньше ленту сердечника и увеличивая индуктивность намагничивания. При этом выполняют необходимый пересчет режима трансформатора.

10. Расчет режима охлаждения.

Охлаждающая поверхность трансформатора

                                       (2,98)

Охлаждающая поверхность бачка

                                                                                         (2,99)

Перепад температуры между обмоткой и маслом

                                           (2,100)

где

Перепад температуры между бачком и воздухом

                                              (2,101)

где

Суммарный перепад температуры

                                                        (2,102)

Для получения допустимого теплового режима выбрана несколько увеличенная поверхность масляного бачка.