Термическая и антикоррозийная обработка цветных металлов
Термической (тепловой) обработкой называются процессы, при которых металл нагревают или охлажда...
Цветные металлы
В последнее время цветные металлы и сплавы все более распространены в употреблении. Свое назван...
Эмали для металла
Эмаль, то есть суспензия из смол, красящих и стабилизирующих веществ и растворителя, является о...
Трансформаторы и дроссели в импульсных устройствах
Опубликовано: 06.09.2018
Постоянно пополняющаяся подборка книг для самодельщиков и не только.
| Поделиться этой страницей в: |
 |
Дана теория индуктивных элементов в высокочастотных импульсных схемах. 29.1 Импульсные трансформаторы. Приведены расчетные формулы и практические рекомендации по изготовлению ВЧ трансформаторов и дросселей. Полезная книга для инженеров, работающих в области радиоэлектроники. Изложены вопросы применения трансформаторов и дросселей в цепях формирования мощных прямоугольных импульсов. Показано, что использование трансформаторов дает возможность формировать сложные сигналы при помощи относительно простых устройств, создавать многоканальные импульсные системы, позволяет расширить пределы регулирования амплитуды и длительности выходных импульсов, повысить коэффициент полезного действия. Приведены расчеты и особенности проектирования таких устройств. Дроссель в преобразователе напряжения как ... Для инженерио-техническнх работников, специализирующихся в области радиоэлектроники, автоматики, связи. |
Скачать книгу - "Трансформаторы и дроссели в импульсных устройствах", Н.М. Грязнов - Москва - Радио и связь, 1986 г. - (1.2 Мб.)
Содержание:
Введение Глава первая. Нелинейные трансформаторы и дроссели 1.1. Магнитные материалы 1.2. Параметры ферромагнитных сердечников 1.3. Статическая характеристика намагничивания 1.4. Динамическая характеристика намагничивания 1.5. Измерение основных динамических магнитных параметров при намагничивании прямоугольными импульсами напряжения 1.6. Конструкции трансформаторов и дросселей 1.7. Схемы соединения обмоток Глава вторая. Импульсный трансформатор, работающий с малой скважностью 2.1. Число витков первичной обмотки 2.2. Сечение магнитолровода 2.3. Средняя длина магнитной линии 2.4. Цепь подмагничивания (перемагничивания) 2.5. Демпфирующая цепь Глава третья. Особенности проектирования и расчета импульсного трансформатора, работающего в импульсно-пакетном режиме 3.1. Эквивалентная схема импульсного трансформатора в момент отключения импульса (для случая, когда нет демпфирующей цели) 3.2. Эквивалентная схема с демпфирующей цепью 3.3. Токи намагничивания и размагничивания 3.4. Кривая намагничивания 3.5. Использование нелинейности импульсного трансформатора для корректировки слада амплитуд в пакете импульсов Глава четвертая. Коммутирующий импульсный трансформатор 4.1. Требования к переключателям импульсов 4.2. Механические переключатели 4.3. Электронные переключатели 4.4. Ионные переключатели 4.5. Переключатели на полупроводниковых приборах 4.6. Магнитные переключатели 4.7. Анализ электрических цепей с коммутирующими импульсными трансформаторами 4.8. Синтез электрических цепей с коммутирующими импульсными трансформаторами Глава пятая. Нелинейные трансформаторы и дроссели — формирователи прямоугольных импульсов напряжения 5.1. Импульсный генератор на тиратроне 5.2. Импульсный генератор на тиристоре Глава шестая. Импульсный генератор с формирующей искусственной линией и нелинейным дросселем 6.1. Формирующие линии 6.2. Пример расчета Список литературыВведение
Нелинейные магнитные элементы, т.е., элементы с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной, нашли широкое применение в различных областях техники. Бесконтактные элементы автоматики, вычислительной техники, элементы формирования импульсов в радиоустройствах позволили решить важные народнохозяйственные задачи. Непрерывное совершенствование характеристик многих электрических устройств, таких как надежность, быстродействие, масса, габариты, потребление мощности, в значительной степени определяется качеством входящих в их состав магнитных элементов, которые, в свою очередь, зависят от свойств магнитных материалов.
Магнитные элементы, такие как импульсные трансформаторы, дроссели, магнитные коммутаторы, нашли широкое применение в импульсных устройствах: в радиопередающих устройствах различного назначения, радиорелейных линиях, в силовых электроустановках и др. Особенностью работы импульсных устройств является апериодичность процессов. В настоящее время переходные процессы в магнитных цепях импульсных трансформаторов, дросселей и дросселей с насыщением достаточно хорошо изучены советскими учеными Я. И. Ицхоки, Л. А. Мееровичем и др.
В [2] импульсный трансформатор рассматривается как устройство с линейной характеристикой. Однако, как признает сам автор, характеристика намагничивания импульсного трансформатора носит нелинейный характер. Но если использовать только незначительный участок характеристики, то с достаточной степенью точности ее можно считать линейной и затем решать систему линейных уравнений.
В [3] была сделана попытка теоретического определения динамической характеристики ферромагнитных сердечников с учетом влияния вихревых токов на характеристики намагничивания и магнитной вязкости, но, по мнению самих авторов, выбор той или иной формы уравнения должен определяться характером задачи. Другими словами, авторы предложили уравнение динамической характеристики для случая воздействия на ферромагнитный сердечник токов и напряжений, возникающих в контурах магнитных генераторов импульсов.
Имеется ряд работ [4, 5], где создана методика получения динамических характеристик некоторых ферромагнитных материалов с прямоугольной петлей гистерезиса при перемагничивании импульсами тока. Но эта теория приемлема только к маломощным магнитно-импульсным устройствам. Даже такой краткий обзор поведения магнитных материалов при воздействии на них различных форм и скоростей изменения тока и напряжения позволяет сделать вывод, что уравнение динамической характеристики намагничивания при любой намагничивающей.силе получить весьма трудно. Поэтому для инженерных расчетов цепей с магнитными материалами обычно используют динамические характеристики, полученные для заданной схемы при воздействии на магнитное устройство конкретной намагничивающей силы.
После детального исследования поведения магнитных материалов при различной намагничивающей силе в технической литературе в 60-х и начале 70-х годов наблюдался интерес и к устройствам, которые содержат в своем составе нелинейные магнитные элементы и известны под названиями магнитные генераторы импульсов (модуляторы), магнитные усилители, магнитные регуляторы и др. Эти устройства широко используются для усиления, измерения, управления и регулирования различных электрических величии и находят применение как элементы регуляторов в различных промышленных установках. Однако к концу 70-х и в 80-х годах этот интерес заметно спал. Особенно спад наблюдается в технике конструирования магнитных генераторов импульсов, которые широко использовались в создании радиопередающих устройств, несмотря на то, что позволяют получать импульсы различной мощности (от сотен ватт до десятков мегаватт) и длительности (от десятков наносекунд до десятков микросекунд). Частота следования импульсов может быть от нескольких герц до десятков килогерц. Кроме того, возможна работа в режиме с внешней синхронизацией [3]. Попытаемся вскрыть причины этого спада.
Основными элементами магнитных импульсных генераторов и всех перечисленных устройств являются нелинейные дроссели и трансформаторы. Обычно этих элементов в каждом устройстве четыре и более. Как правило, магнитные генераторы импульсов имеют в своем составе формирующую линию, которая также должна иметь индуктивности (обычно регулируемые). Таким образом-, в типовой схеме расчету и регулированию подлежат более шести сложных магнитных элементов. Известно, что магнитные элементы (особенно нелинейные) от образца к образцу имеют значительный разброс: магнитной проницаемости как в ненасыщенной, так и в насыщенной областях; магнитной индукции; коэффициента прямоугольное; тепловых уходов [6]. И, естественно, чем больше подобных магнитных элементов в импульсном устройстве, тем больше нестабильность амплитуды напряжения, длительность выходных импульсов и период их следования. Чтобы устранить или уменьшить эти нестабильности, вводят дополнительные стабилизирующие цепи либо стабилизируют питающие напряжения и токи, что значительно усложняет устройство в целом и затрудняет процесс регулировки и эксплуатации. Это и является одной из причин нестабильности параметров и ограничения использования магнитных генераторов импульсов и других магнитных импульсных устройств в серийно выпускаемой аппаратуре.
Другой причиной спада интереса к импульсным устройствам с использованием нелинейных дросселей и трансформаторов явилось то, что к середине 70-х годов технология изготовления сердечников для указанных цепей была на стадии разработки и совершенствования. Отечественная промышленность выпускает не готовые сердечники из пермаллоевых сплавов, а широкую ленту заданной толщины. Сердечники из ленты изготовляет само предприятие-разработчик.
Изложим кратко технологию изготовления сердечников из ленты заданной толщины. Обычно сердечники для дросселей с насыщением (нелинейных дросселей) изготовляют из пермаллоевых сплавов витыми и неразрезными. Толщину ленты выбирают исходя из заданных потерь в сердечнике, которая может колебаться от 0,02 до 0,1 мм. Ширина ленты выбирается из условия конструктивной прочности дросселя. Ленту необходимой ширины нарезают на специальных ножницах. Затем с помощью сложного физико-химического процесса па ленту наносят электроизоляционное покрытие и производят навивку сердечника заданных размеров. После соответствующих контрольных проверок сердечники отжигают в специальных печах в вакууме или с водородным заполнителем при строгом температурном и временном режимах.
Сдерживающим фактором использования синхронизирующих магнитных импульсных генераторов является также отсутствие надежных мощных управляемых ключей. Чаще в технике (особенно в области радиопередающих устройств) используются синхронизируемые импульсные генераторы. В данном случае это магнитные импульсные генераторы, которые содержат управляемые ключи. Управляемый ключ входит в состав входного контура или первого звена магнитного генератора, что позволяет- максимально облегчить режим работы ключа. Но в синхронизируемых магнитных генераторах ряд параметров, таких как мощность, максимальная частота следования импульсов, габариты, температурный диапазон работы и другие, в значительной степени определяются свойствами управляемого ключа. Кроме того, эти ключи должны удовлетворять следующим дополнительным требованиям: достаточно большими допустимыми значениями напряжений и токов (средние, импульсные); малым, временем включения и выключения; высокой стабильностью времени включения и малой мощностью управления ключа.
Наиболее полно предъявляемым к управляемому ключу требованиям удовлетворяют полупроводниковые приборы: мощные транзисторы и тиристоры, а также газонаполненные приборы (тиратроны). Ранее допустимые напряжения мощных транзисторов не превышали 80 В, а тиристоров 1000 В, номинальный ток для транзисторов не превышал 10 А, для тиристоров 1000 А. Но, пожалуй, основными ограничивающими параметрами для этих приборов явились их частотные свойства. Например, тиристор ВКДУ-250 при среднем токе 250 А и напряжении 1000 В может работать на частотах до 500 Гц, а современные генераторы работают на более высоких частотах. Несколько лучше обстояло дело с газонаполненными ключами — тиратронами. В то время уже были разработаны тиратроны с удовлетворительными частотными и энергетическими характеристиками, например тиратрон ТГИ 1000/25, который принципиально мог работать при частоте следования импульсов до 10 кГц. Имея относительно большой импульсный и малый средний токи, тиратроны не получили широкого применения в синхронизируемых магнитных генераторах импульсов. Эффективнее применять их в импульсных генераторах с формирующей искусственной линией.
Настоящая книга ставит своей целью вновь вызвать интерес читателей-специалистов в области радиоэлектроники, автоматического регулирования, связи и энергетики к использованию нелинейных магнитных элементов в импульсных устройствах. Этому способствует то, что в настоящее время отечественной промышленностью освоено изготовление витых неразрезных сердечников для нелинейных дросселей и трансформаторов из пермаллоевых сплавов типа 34НКМП, 50НП, 50Н и др. Произошли значительные изменения и в области совершенствования ключей, особенно на полупроводниковых приборах.
Современные мощные транзисторы типа 2Т828А имеют следующие параметры: допустимое напряжение эмиттер — коллектор 800 В, максимальный средний ток 5 А, максимальный импульсный ток 7,5 А, предельную рабочую частоту до 1 мГц. Тиристоры типа ТИЧ 400-20-1 имеют: наибольшее импульсное напряжение 2000 В, средний ток 20 А, импульсный ток 400 А, максимальную частоту повторения импульсов 5000 Гц. Однако время выключения мощных импульсных тиристоров 100—150 мкс, а это определяет время спада формируемого импульса. Для большинства импульсных устройств такая длительность спада импульсов неприемлема. Это обстоятельство заставляет разработчиков искать различные схемные решения для уменьшения времени спада импульсов, формируемых устройствами, где в качестве ключа используется тиристор. Одно из таких устройств описано в данной книге (см. гл. 5). В устройстве в момент выключения к тиристору прикладывается импульс напряжения обратной полярности. При этом спад импульса напряжения на нагрузке будет определяться фронтом импульса обратной полярности.
Основным преимуществом рассмотренных в данной книге устройств является то, что они содержат в своем составе ограниченное число нелинейных дросселей и трансформаторов. В устройствах, где число дросселей и трансформаторов более одного, используется насыщенная либо ненасыщенная область кривой намагничивания; при этом влияние дестабилизирующих факторов минимально. Устройства, использующие для формирования импульсов насыщенный и ненасыщенный участки кривой намагничивания, имеют в своем составе только один дроссель или трансформатор. Поэтому уходы амплитуды, частоты и длительности импульсов, обусловленные разбросом параметров дросселя или трансформатора, могут быть сведены до минимума относительно простыми средствами.
Автор: nik34 Дата: 05.03.12 в 12:00 Прочтений: 10311