Совершенствование радиолокационных систем, ускорителей элементарных частиц и други-х импульсных радиотехнических и электротехнических устройств сопровождается непрерывным ростом мощности высоких и сверхвысоких частот (СВЧ). Опубликованные данные советских и зарубежных образцов генераторных приборов СВЧ показывают, что уже сейчас промышленностью освоен или осваивается выпуск таких приборов на мощности до 30 Мет в импульсе. Тенденции развития техники СВЧ позволяют считать реальным освоение в ближайшем будущем импульсных мощностей порядка сотен мегаватт.

Повышение импульсных мощностей генераторов СВЧ сопровождается повышением требований к параметрам генерируемых ими радиоимпульсов, что приводит к повышению требований и к параметрам генераторов модулирующих видеоимпульсов. Важным элементом генератора видеоимпульсов - модулятора почти всегда является мощный импульсный трансформатор. На выходе импульсного трансформатора, т. е. на нагрузке в виде генератора СВЧ, обычным становится требование иметь импульс с обшей неравномерностью вершины порядка 0,5-2% и длительностями фронта и среза 5-15% от длительности импульса.

Повышение требований к параметрам импульсных трансформаторов приводит к необходимости совершенствовать методы их расчета. Увеличение импульсных напряжений и мощностей требует разработки новых конструкций импульсных трансформаторов с высокими значениями коэффициентов трансформации и полезного действия. Большое значение приобретают требования получения минимальных веса и габаритов, простота и технологичность конструкции, возможность применения дешевых и доступных материалов. При высоких напряжениях особое значение имеют требования высокой электрической прочности и надежности конструкции. Все это вместе взятое вынуждает рассматривать импульсный трансформатор как энергетическое устройство, как элемент импульсной энергетики. В настоящей книге делается попытка рассмотреть проектирование импульсного трансформатора с точки зрения удовлетворения требований, предъявляемых к энергетическим устройствам, с учетом основнз1х радиотехнических требований, а также

систематизировать расчет и обеспечить получение в результате расчета конструкции импульсного трансформатора возможно более близкой к оптимальной.

Теории к расчету импульсных трансформаторов посвящена обширная литература, в которой центральное место занимают исследования советских ученых - Ф. В. Лукина, П. Н. Мат-ханова, Я. С. Ицхоки. Наиболее полно вопросы теории импульсных трансформаторов изложены в капитальной монографии профессора Я. С. Ицхоки [1]..,К сожалению, эта монография, изданная в 1950 г. небольшим тиражом, в настоящее время стала библиографической редкостью, а в других статьях и книгах вопросы теории и расчета импульсных трансформаторов освещены, как правило, недостаточно полно. Поэтому при написании настоящей книги автором ставилась задача изложить не только методы расчета, ной наиболее важные, в практическом отношении, вопросы теории импульсного трансформатора.

Для максимального облегчения и упрощения расчетов в книге приведены необходимые графики, основные справочные сведения по ферромагнитным и изоляционным материалам, что не исключает, однако, необходимости использования при проектировании и специальной литературы по этим вопросам.

В книге приведен пример подробного расчета мощного импульсного трансформатора на весьма высокое напряжение для иллюстрации применения изложенной методики расчета. Ограниченный объем книги не позволил подробно остановиться на конструктивном оформлении импульсных трансформаторов и методах их испытаний.

Автор надеется, что книга окажется полезной инженерам и студентам старших курсов электротехнических и радиотехнических специальностей при проектировании различного рода мощных импульсных устройств.

Все отзывы и замечания просьба направлять по адресу: Ленинград, Д-41, Марсово поле, д. 1, Ленинградское отделение издательства Энергия .

Автор

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ИСКАЖЕНИЯ ИМПУЛЬСА, ВНОСИМЫЕ ИМПУЛЬСНЫМ ТРАНСФОРМАТОРОМ

1-1. Общие сведения о трансформаторах со стальным сердечником

Трансформатором называют статическое устройство, служащее для преобразования переменных напряжений и токов и состоящее в простейшем случае из двух обмоток, связанных электромагнитно. Схематически такой трансформатор показан на рис. 1-1.

В технике обычно применяют трансформаторы, обмотки которых расположены на общем сердечнике из трансформаторной стали. Цель, которую преследуют, применяя стальной сердечник, состоит в уменьшении магнитного сопротивления пути, по которому замыкается основной магнитный поток трансформатора, сцепляющийся с обеими его обмотками. Уменьшение этого сопротивления достигается вследствие высокой магнитной проницаемости трансформаторной стали, что позволяет значительно уменьшить магнитодвижущую силу, необходимую для установления заданного потока. Вместе с тем уменьшение магнитного сопротивления для основного потока трансформатора позволяет увеличить электромагнитную связь между обмотками и создать благоприятные условия для передачи энергии из первичной обмотки во вторичную.

Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник трансформатора изготовляют из специальной трансформаторной стали и с повышением частоты уменьшают толщину листов. Сами листы каким-либо способом изолируют друг от друга. По характеру устройства магнитной цепи различают два основных типа трансформаторов: стержневые, имеющие неразветвленную магнитную цепь, и броневые, имеющие разветвленную магнитную цепь. По характеру устройства обмоток различают трансформаторы с цилиндрическими и дисковыми обмотками. При цилиндрических обмотках обмотку высшего напряжения обычно располагают над обмоткой низшего напряжения. Для усиления изоляции и улучшения охлаждения трансформатор иногда погружают е бак, наполненный маслом.