Импульсные трансформаторы

Особенностью работы импульсных трансформаторов является то, что входной сигнал – однополярные импульсы и, в отличие от широкополосных трансформаторов, сердечник работает с постоянным подмагничиванием. Рассмотрим работу импульсного трансформатора, схема включения которого приведена на рис.2.39а, а на рис 2.39б – наиболее характерные эпюры.

Рисунок 2.39 – Схема включения (а) и эпюры для (б) импульсного

трансформатора

Если на вход поступает сигнал е(t), то индукция линейно нарастает на интервале и спадает на интервале () со скоростью, определяемой постоянной времени . Перепад индукции в сердечнике равен

(2.51)

Рабочая точка на петле гистерезиса перемещается по частному циклу перемагничивания, как показано на рисунке 2.40.

Рисунок 2.40 – Перемещение рабочей точки в сердечнике импульсного

трансформатора

Напряжение на нагрузке U₂ имеет отрицательный выброс, так как в сердечнике накапливается энергия (ток намагничивания ). Ток первичной обмотки – трапецеидальный, поскольку к прямоугольному току нагрузки добавляется линейный ток намагничивания сердечника.

На интервале напряжение на входе постоянно и равно . Тогда

, (2.52)

где – потокосцепление

s – сечение магнитопровода.

Так как производная неизменна, то индукция нарастает линейно. Переходим к конечным приращениям и получаем

, (2.53)

где

Тогда выражение (2.53) переписываем в виде

. (2.54)

Выражение (2.54) показывает площадь импульса, передаваемого в нагрузку – основной параметр импульсного трансформатора и чем она больше, тем лучше. Поэтому, чем больше перепад индукции , тем больше площадь импульса.

Индуктивность первичной обмотки определяется магнитной проницаемостью

; (2.55)

Она и определяет основную индуктивность трансформатора. Поэтому на кривой намагничивания предпочтительным является участок с максимальным μ_а. Остаточная индукция В_r должна быть возможно меньшей. Из магнитных материалов лучше всего подходят тонкие ленты трансформаторных сталей и пермаллой с малым коэффициентом прямоугольности . Реже используются ферриты, поскольку они обладают низкой индукцией, хотя и малыми динамическими потерями.