Импульсные трансформаторы

Особенностью импульсных трансформаторов является то, что колебания, представляемые ими от источника в нагрузку, являются однополярно импульсными, в результате чего магнитопровод такого трансформатора работает с постоянным подмагничиванием. Рабочая точка перемещается не по симметричной петле гистерезиса, а по частной.

Для передачи импульсов с широким спектром с малыми искажениями требуются малые индуктивности рассеняния L_s, ёмкости трансформатора С₀ и значительная индуктивность намагничивания L₀.

В установившемся режиме при подаче на первичную обмотку трансформатора колебания e(t) в виде прямоугольных импульсов, во вторичной обмотке получаются импульсы напряжения с отрицательными выбросами, которые возникают из-за рассеяния энергии, накопленной в магнипроводе во время действия импульса. Поскольку после окончания действия импульса цепь первичной обмотки оказывается разомкнутой, ток намагничивания проходит по вторичной обмотке, из-за чего и создаётся послеимпульсная скорость.

Нарастание и спад магнитной индукции B(t) определяется индуктивностью L₀ и нагрузкой R_н. Ток первичной обмотки имеет трапецеидальную форму, так как содержит в себе не только ток, трансформируемый в нагрузку, но и ток намагничивания магнитопровода.

Для того, чтобы определить стационарную петлю частного цикла перемагничивания, рассмотрим процесс установления магнитного состояния магнитопровода при возбуждающимся ЭДС в виде прямоугольных импульсов амплитудой U_m, длительностью τ и периодом Т. Считаем, что вначале магнитопровод размагничен.

При появлении первого импульса рабочая точка смещается по кривой первоначального намагничивания в положение, соответствующее индукции B_m, причём

При дальнейшем перемагничивании каждый из импульсов смещает рабочую точку вверх на B_m; установившемуся циклу соответствует частная петля гистерезиса, у которой B_mi-B_ri=B_m1. Изменения напряжённости магнитного поля имеют вид треугольных импульсов с нарастающей амплитудой. Стационарному процессу соответствует амплитуда H_mi. Средняя за время действия импульса магнитная проницаемость

определяется индуктивностью намагничивания трансформатора L₀. Отсюда следует, что для импульсных трансформаторов выгодно иметь малое значение B_r и большое значение B_m. В качестве магнитопровода в импульсных трансформаторах используют тонкие ленты трансформаторных сталей и пермаллоев (витые магнитопроводы), а также ферриты с прямоугольной петлёй гистерезиса.

Полная эквивалентная схема трансформатора, обеспечивающего передачу импульсов от источника (E_u,R_u,C_u) к нагрузке(R`<sub>н</sub>,С`_н).

Из-за конечного значения постоянной составляющей в области низких частот τ_n=L₀/R_эк, где R_эк=RнR`н/(Rн+R`н), вершине импульса и за импульсом следует выброс противоположной полярности.

Оценить относительно скалярные вершины при малой его величине можно с помощью простого соотношения

Длительность фронтов выходного импульса

,где ξ=0,5(d₁+d₂)- параметр трансформаторной цепи;

К_ср=R`<sub>н</sub>(R<sub>н</sub>+R`_н)- коэффициент передачи в область средних частот;

-затухание, связанное с нагрузкой; -затухание, связанное с источником; C`=C<sub>н</sub>+С`₀+C`_н – полная ёмкость трансформаторой цепи;

Параметр цепи ξ полностью определяется и амплитудой выбросов, возникающих на переднем и заднем фронтах:

Приведённые соотношения связывают искажения импульса с параметрами трансформатора. Получить малые искажения возможно лишь при отрицательном проектировании трансформатора.