Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) ( 22 ) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (125) (126) (127) (128) (129) (130) (131) (132) (133) (134) (135) (136) (137) (138) (139) (140) (141) (22)

лизе АЧХ и определении рабочей полосы частот трансформатора потерями в гь и Rc обычно пренебрегают и схему рис. 3.1 5uj упрощают для НЧ области до вида рис. 3.156, а для области ВЧ - до вида рис. 3.15б. Нижняя граница полосы о>н определяется шунтированием сопротивлением coh-i нагрузки генератора. Верхнюю границу мв определяют величиныLs; Сь Сг. Для работы в широкой полосе частот необходимо обеспечить [3.36; 3.38; 3.43] условия:

<»„ > (2 4)/?;; a,Ls < 1,2/?;;:» С < (3.76)

Для обеспечения широкой полосы частот следует увеличивать Li и одновременно уменьшать Ls и Ci и Сг (и также Ci 2). Требования эти противоречивы, однако при рациональном конструировании ШПТ удается обеспечить полосу частот порядка 1-30 МГц и даже более. Отметим наиболее удачные приемы и конструкции:

- ферритовые сердечники с наибольшей возможной величиной и>1 и наименьшими потерями tg6 на рабочих частотах [3.46]. При х;:1 требуемая из (3.76) величина Li обеспечивается при наименьшем количестве витков Wi,-

- форма сердечников обычно тороидальная, витки наносятся равно.мерно по окружности; при этом будут меньше Ls (чему способствует также (xl) и небольшие межвитковые емкости (на рис. 3.16г показана часть обмотки);

- витки вторичной обмотки W2 могут располагаться между витками первичной Wi (при малом их количестве), что снижает Ls;

- потенциальные концы обмоток выводят в противоположные стороны для снижения влияния емкостей (рис. 3.16);

- для уменьшения индуктивности рассеяния Ls обмотка часто выполняется лентой (рис. 3.16г) так, чтобы уменьшить зазоры между витками, однако это приводит к возрастанию емкостей;

- намотанный трансформатор целесообразно поместить в экран (рис. 3.16а) из хорошего проводника (медь, латунь) [3.38; 3.43], что значительно уменьшает Ls- Однако во избежание резкого увеличения емкостей следует обеспечить зазор А2-3 мм между экраном и обмотками. В ШПТ небольшой мощности (до 10 Вт может быть использована конструкция с «объемным витком» 3.39] (рис. 3.166), в которой практически устранена емкость Ci 2 между обмотками, намотанными на двух отдельных торах 1 и 2, благодаря электростатическому экрану-шайбе 4. Сильная электромагнитная связь первичной и вторичной обмоток осуществляется за счет протекания тока по внутренней поверхности экрана 3 к центральному стержню 5, образуюйхим «объемный виток» (рис. 3.16б). Такие ШПТ обеспечивают ©в/юнЮО при значениях согласуемых сопротивлений 50-100 Ом и более.

В мощных ШПТ требуются сердечники большого объема, и одной из основных проблем является отвод тепла, рассеиваемого в феррите. Сердечники выполняются наборными из ряда более мелких, разделенных зазорами б для увеличения поверхности охлаждения (см. рис. 3.16г). Возможны конструкции ШПТ с сердечником



из прямоугольных брусков [3.36]. Распространенный вариант конструкции мощного ШПТ приведен на рис. 3.16(9, где ферритовые торы 1-/ перемежаются пластинами 2 из алюминия, играющими роль радиаторов охлаждения и одновременно экранов уменьшающих рассеяние. Такие конструкции для диапазона KB изготовляются на мощность до 30 кВт [3.44]. При необходимости в ШПТ можна применить более эффективное жидкостное охлаждение, поместив, конструкцию ШПТ в резервуар с маслом или кремнийорганически-ми жидкими диэлектриками. По изложенным выше принципам удается создать ШПТ мощностью до 30 кВт на весь KB диапазон, лишь когда величины согласуемых сопротивлений составляют более 50-100 ом.

Расчет обычных трансформаторов можно произвести следующим образом [3.36; 3.43].

Исходные данные к расчету - Р~. Zbx, Zbhx (или Rbx, Рвых)у допустимые искажения-Мя.доп, Лв.доп, "Птр, /Сбв1.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

1. Коэффициент трансформации на средних частотах

2. Индуктивность первичной обмотки трансформатора

> --. . (3.78)

где Rn=RJti - приведенное ко входу сопротивление нагрузки; Ri - сопротивление источника (генератора), питающего трансформатор.

При Мн3 дБ можно пользоваться соотношением [3.36; 3.41] Ll(2-4)?;/c0н. (3.78а)

3. Индуктивность рассеяния определяется из схемы рис. 3.19б при Мв 3 дБ

Z.s< 1.2/?вх/<»в. (3.79)

4. Собственные емкости обмоток

4>в Явх

где RbxRI,. (3.80)

5. При /Сбв<1 сопротивление нагрузки принимает экстремальные значения:

Янмт = Rbo Кбв, нмакс =-но/бв- (3.81)

И соответственно напряжения t/вх и (Увых, а также токи /вх и /вых могут изменяться во столько же раз, что заставляет сечение провода обмоток и сечение ферритового сердечника выбирать с за-



пасом по максимально возможным токам и напряжениям. Реализация ШПТ не вызовет затруднений [3.36], если значение коэффициента рассеяния

<т = is/1 > 3-4-5%. (3.82)

КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ

6. Выбираются тип (марка) феррита и размеры выпускаемых из этого феррита сердечников [3.46-3.48]. Наиболее подходящие для трансформаторов KB диапазона марки ферритов и ях параметры приведены также в табл. 3.2, причем для транс-Таблица 3.2

Марка феррита

Параметры для полей

слабых

сильных

W„a,. •/

f„„, МГЦ

Добротность Q прн

75 ГС

100 гс

200 гс

1500НМ

1500

юоонм

1000

700НМ

2000НН

2000

1С0ОНН

1000

600НН

1

400}ffl

400НН-11)

ЗООНН

200НН-21)

200ВЧ1)

150НН

>60

150ВЧ1)

>100

>100

ЮОНН

ЮОВЧ)

>100

>180

90НН1)

90ВЧ1)

>220

>150

60НН

бОВЧ-2

бОВЧ-31)

«320

) Рекомендуется для применения в сильных ВЧ полях.

форматоров с Ргк ~ 0,51 кВт и более следует предпочесть ферриты, способные работать при больших значениях амплитуд ВЧ индукции В, так как при заданном объеме сердечника РооВ.

7. Выбирается рабочее значение fi.pa6 из соображений обеспечения стабильного теплового режима феррита. Удельные тепло-



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) ( 22 ) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (125) (126) (127) (128) (129) (130) (131) (132) (133) (134) (135) (136) (137) (138) (139) (140) (141)