Физические процессы в трансформаторе

Выясним, как должен изменяться магнитный поток Ф в сердеч­нике, чтобы ЭДС е в обмотке Wн изменялась, как показано на рис.235. При этом будем иметь в виду, что ЭДС пропорциональна скорости изменения потока:

Для того чтобы обеспечить, например, линейное нарастание фронта импульса е = t (т. е. нарастание ЭДС с постоянной скоро­стью), поток Ф должен изменяться пропорционально квадрату вре­мени: Ф= t², т. е. нарастать с возрастающей скоростью. Только в этом случае e иФ будут связаны зависимостью (4.12).

Аналогичные рассуждения приводят к тому, что при формиро­вании плоской вершины (е= const) магнитный поток должен нарас­тать с постоянной скоростью (Ф =t), а при формировании среза им­пульса — с убывающей скоростью. В последнем случае индуцируемая ЭДС в каждый последующий момент времени будет меньше, чем в предыдущий, что и соответствует срезу импульса.

Когда магнитный поток спадает {dФ/dt < 0), ЭДС в обмотках трансформатора меняют полярность.

Магнитный поток в сердечнике трансформатора определяется результирующим действием токов в разных обмотках, причем ток в питающей обмотке оказывает намагничивающее действие, а в дру­гих обмотках — размагничивающее. Так, в трансформаторе блокинг-генератора, приведенном на рис. 235, намагничивающая сила (н.с.) коллекторной обмотки t_КW_К компенсирует размагничивающие действия базовой i_БW_K и нагрузочной t_НW_H обмоток и создает н.с. i_MW_K которая обусловливает магнитный поток

Разделив обе части этого равенства на W_K, получаем

i_К=i_Б n_Б + i_Нn_Н +i_M

где n _Б = W_h/W_K, п_Н = W_Н/ W_K — коэффициенты трансформации.

Токи i_Б n_Б и i_Н n_Б называют токами, приведенными к коллекторной обмотке, соответственно базовым

(i׳_Б) и нагрузочным (i'_H).

В новых обозначениях равенство запишется к следующем виде

Откуда

i_M = i_K - i ׳ _Б - i_Н

Если сердечник не насыщается, то магнитный поток пропор­ционален намагничивающему току

Ф = Li_M,

Принимая во внимание два последних равенства, можно прийти к выводу, что поток нарастает и при неизменном токе i_к впитающей обмотке, если ток в размагничивающей обмотке (например, i_Б) будет уменьшаться. Необходимо учитывать, что намагничивающий ток i_M изме­няется по экспоненциальному закону с постоянной времени

где L — индуктивность питающей обмотки; R_ЭК — эквивалентное активное сопротивление цепи.

Параллельно обмоткам трансформатора действуют паразитные емкости (межвитковые емкости, емкость нагрузки и т. д.). Однако в транзисторных блокинг-генераторах из-за малых сопротивлений применяемых резистора и незначительных сопротивлений откры­тых переходов паразитные емкости сказываются незначительно. По­этому длительность фронтов импульсов в транзисторных блокинг-ге­нераторах определяется в основном инерционностью транзистора.

Блокинг-генераторы, как и другие релаксационные генераторы, могут работать в различных режимах: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации и деления частоты.