脉冲变压器设计

论文编号:JD129 字数:17747,页数:48

前言
脉冲变压器是电子变压器一种特殊类型，它所变换的不是正弦电压，也不是交流方波，而是接近矩形的单极性脉冲；脉冲变压器现已极其广泛地应用于各种电子设备之中。
脉冲变压器与一般普通变压器的区别
所有脉冲变压器其基本原理与一般普通变压器(如音频变压器、电力变压器、电源变压器等)相同，但就磁芯的磁化过程这一点来看是有区别的，分析如下:
(1) 脉冲变压器是一个工作在暂态中的变压器，也就是说，脉冲过程在短暂的时间内发生，是一个顶部平滑的方波，而一般普通变压器是工作在连续不变的磁化中的，其交变信号是按正弦波形变化.
(2) 脉冲信号是重复周期，一定间隔的，且只有正极或负极的电压，而交变信号是连续重复的，既有正的也有负的电压值。
(3) 脉冲变压器要求波形传输时不失真，也就是要求波形的前沿，顶降都要尽可能小，然而这两个指标是矛盾的，
脉冲变压器的主要用途是：
脉冲变压器广泛用于雷达、变换技术；负载电阻与馈线特性阻抗的匹配；升高或降低脉冲电压；改变脉冲的极性；变压器次级电路和初级电路的隔离应用几个次级绕组以取得相位关系；隔离电源部分的直流成分；在晶体管(或电子管)脉冲振荡器中使集电极(阳极)和基极(栅极)间得到强藕合；采用若干个次级绕组，以便得到几个不同幅值的脉冲，使电子管的板极回路和栅极回路，或晶体管的集电极与基极间形成正反馈，以便产生自激振荡；作为功率合成及变换元件等。
在不同的脉冲设备中，广泛地应用着各种各样的脉冲变压器它们的参数包括：脉冲电压从几伏到几百干伏；脉冲电流从若干从毫微秒到数百毫秒；重复频率从几赫到几十干赫。其中高压大功率脉冲变压器主要应用在雷达、高能物理、量子电子学、变换技术等领域的设备中。低压小功率脉冲交压器主要应用在自动控制、计算技术、电视设备及工业自动化等方面的线路上。
高压大功率脉冲变压器有自己的特点：
大脉冲的特点(同小功率脉冲变压器(以下简称:小脉冲)相比)虽 然所 有的大脉冲的工作物理过程大体相同，而与功率无关，但大脉冲与小脉冲各有特点:
电压高，则绝缘要求。高大脉冲一般工作在很高的电压下，脉冲电压达几万伏甚至几十万伏，绝缘成了主要问题，我们要对绝缘材料做充分的分析和测试，如何保证和次级及绕组与铁芯的绝缘可靠，如何引出高压端将是工作重点。
损耗大、散热要求好。脉冲变压器的功率取决于平均功率而不是脉冲功率，为了减少脉冲变压器的体积和重量，就须解决好脉冲变压器的散热问题。
大脉冲要求磁感应增量要高大 脉冲 需 要很高的，一般需达数千高斯到数万高斯，这是因为越高，磁芯体积越小。
由上述儿点可知，大脉冲的体积是由散热情况、材料绝缘性能和磁心的值所决定的，一般情况下，使用油浸式以提高大脉冲的绝缘性能和散热性能，而小脉冲的结构既不取决全散热情况也不取决于绝缘强度，而是取决于制造上的可能性，值对小脉冲也并不重要，大部分情况下，它要求的值不超过几十高斯，甚至只有几高斯。
现在为了提高电子设备的技术指标，目前大功率脉冲变压器正向高功率、高压、高变比方向发展。脉冲功率为几十到几百兆瓦；电压一般达到几百干伏，个别达1兆伏；变比可从几十到几百。小功率脉冲变压器正向微型化、组装比、系列化方向发展。与此同时，对脉冲波形的要水边越来越高。脉冲平顶降落一般不超过0.5--2％；前后沿应不超过脉冲宽度的5—15％；不允许有上冲和反峰。此外还希望脉冲变压器重量轻、体积小、效率高。

目  录
前言..................................................................... 1
1 脉冲变压器设计要求和原始数据........................................... 3
1.1 脉冲变压器计算程序设计要求 ...........................................3
1.2 计算原始数据......................................................... 6
2 脉冲变压器的设计....................................................... 8
2.1 线路的计算 .......................................................... 8
2.2 绝缘的设计 ......................................................... .11
2.3 铁心和绕组的选择 .....................................................14
2.3.1铁心的设计要求 ..................................................... 14
2.3.2铁心的去磁电路.......................................................16
2.3.3 绕组的选择 .........................................................20
2.4 脉冲变压器的脉冲的计算............................................... 25
2.4.1 脉冲平顶降落的验算 .................................................25
2.4.2 脉冲的前沿畸变验算 .................................................26
2.4.3 脉冲后沿宽度的检查..................................................30
2.5 脉冲变压器的整体结构 .................................................31
2.6 脉冲变压器的温升与经济指标 ...........................................34
2.6.1脉冲变压器的温升和经济指标 ..........................................34
2.6.2 脉冲变压器的温升和经济指标的验......................................35
3 脉冲变压器的试验 .......................................................38
3.1 脉冲变压器的初次试验 .................................................38
3.1.1 加压试验............................................................38
3.1.2 改变回路参数的试验..................................................39
3.1.3 “+／-极性”的试验 .................................................39
3.2 脉冲变压器的负荷试验..................................................40
3.2.1 脉冲波形的检查..................................................... 40
3.2.2 漏感和电容 .........................................................41
3.2.3 变比的测量 .........................................................42
总结.....................................................................43
致  谢 ......................................................... .........45
参考文献 ......................................................... .......46