Классификация импульсных трансформаторов

Применение импульсных трансформаторов способствует уменьшению размеров, веса и стоимости конечного устройства, для работы в котором они предназначены. Однако в этом случае возникает паразитное воздействие на вид импульса. Это обусловлено увеличением длины среза, фронта и неравномерности формы вершины. Поэтому при выборе или проектировании импульсных трансформаторов необходимо учитывать требования к форме и мощности импульса, напряжению, а также к эксплуатационным и технико-экономическим характеристикам.

Области эксплуатации

Импульсные трансформаторы предназначены для работы:

• газовых лазеров – для возбуждения газовой среды высоким напряжением;
• дифференцирующих трансформаторов – для получения коротких импульсов из длинных;
• магнетронов – для подачи повышенного напряжения на анод;
• импульсных источников питания – для повышения или понижения напряжения, а также для разделения потенциалов цепей;
• компьютеров – для передачи данных по интерфейсам;
• телевизоров – в блоках питания кинескоп.

Еще одной областью эксплуатации является защита от короткого замыкания, повышенного напряжения и перегрева оборудования.

Требования

Подобные трансформаторы должны соответствовать ряду требований. Эти требования можно разделить на 3 группы:

1. Технико-экономические. К ним относятся габариты, масса, стоимость, трудоемкость производства, а также доступность материалов и технологий.
2. Эксплуатационные. К этой категории относятся прочность, термостойкость, а также устойчивость к механическим нагрузкам и воздействию окружающей среды.
3. Функциональные. Эта категория требований касается мощности и формы импульса, коэффициента трансформации и т.д.

На технико-экономические требования влияют характеристики используемых материалов и уровень технологического процесса. Эксплуатационные требования определяются условиями функционирования. В соответствии с этими требованиями, должна быть обеспечена надежная и безопасная работа устройства в любых режимах и условиях эксплуатации.

Наконец, функциональные требования определяются задачами преобразования. В соответствии с данными требованиями, должно обеспечиваться минимальное искажение формы на выходе при заданных параметрах входного сигнала и нагрузки.

Конструктивные особенности

В соответствии с особенностями конструкции можно выделить 4 основных вида импульсных трансформаторов:

1. Стержневой. Он состоит из стержня из магнитного материала (обычно используется феррит), на который намотаны первичная и вторичная обмотки. Такой тип имеет простую конструкцию и низкую индуктивность рассеяния.
2. Ш-образный и его производные. Данный тип состоит из замкнутого магнитопровода из магнитного материала (также, как правило, используется феррит), который охватывает обмотки. Он имеет высокую индуктивность намагничивания и низкую распределенную емкость, но большую индуктивность рассеяния. Броневой трансформатор также защищает обмотки от механических повреждений.
3. Бронестержневой. Этот трансформатор является комбинацией стержневого и броневого типов. Он состоит из двух стержней из магнитного материала, соединенных боковыми ярмами, на которые намотаны обмотки. Такой тип имеет среднюю индуктивность намагничивания и рассеяния, а также среднюю распределенную емкость.
4. Тороидальный. Данный трансформатор состоит из кольца из магнитного материала, на которое намотаны обмотки. Он имеет наименьшую индуктивность рассеяния и распределенную емкость, но наибольшую индуктивность намагничивания. Тороидальный трансформатор имеет наименьшие габариты и вес, но наиболее сложен в изготовлении и намотке.

В заключение можно отметить, что существует два вида подключения обмоток импульсных трансформаторов – автотрансформаторное и трансформаторное. Автотрансформаторное подключение предполагает, что первичная и вторичная обмотки имеют общий участок. При трансформаторном подключенииони полностью разделены.

Автотрансформаторное подключение позволяет уменьшить число витков и потерей в обмотках. Однакооно не обеспечивает разделения потенциалов источника и приемника импульсов. Трансформаторное подключение гарантирует разделение потенциалов и больший коэффициент трансформации. Однако в этом случаетребуется большее числа витков. К тому жевозникают большие потери в обмотке. Выбор типа подключения зависит от конкретных условий применения импульсного трансформатора.