ТРАНСФОРМАТОРЫ МОДУЛЯЦИОННЫЕ И НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
Эпоксидная изоляция широко применяется в высоковольтных трансформаторах с амплитудой напряжения до 40 кВ, работающих в диапазоне частот до 25 кГц и при фиксированной частоте до 5... 15 кГц. В таком диапазоне частот работают мощные трансформаторы модуляционных устройств передатчиков и выходных вещательных, усилителей. По характеру нагрузки они могут различаться наличием у модуляционных трансформаторов телеграфного режима работы.
При фиксированной частоте эксплуатируются трансформаторы инверторов в закалочных, плавильных и других промышленных установках токов высокой частоты (ТВЧ). Появилась необходимость создания маломощных и мощных высоковольтных трансформаторов для статических преобразователей постоянного тока, работающих при частоте 3... 10 кГц с прямоугольной формой кривой напряжения (меандр), и для других радиотехнических устройств.
Для передачи поданного на входную обмотку сигнала с допустимыми искажениями на самой низкой частоте модуляционный трансформатор должен обладать индуктивностью холостого хода не менее заданного значения. Этот параметр зависит, главным образом, от выбранных и рассчитанных характеристик активных материалов трансформатора.
В области высоких частот на искажения оказывает большое влияние индуктивность рассеяния, измеренная со стороны первичной обмотки при замкнутой накоротко вторичной. Ее значение ограничивается десятыми, а иногда и сотыми долями генри. Индуктивность рассеяния для стержневых модуляционных трансформаторов определяется следующим выражением:
(10.3)
из которого следует, что уменьшение индуктивности Ls может быть достигнуто увеличением высоты намотки Λ, снижением средней длины витков /ср и расстояний в радиальном направлении между обмотками bi2, уменьшением· толщины намотки первичной (Ь\) и вторичной (62) обмоток.
Полагая, что в мощных модуляционных и в выходных трансформаторах вещательных усилителей оптимальные габариты определяются из соотношения активных материалов, и в том числе количества витков первичной обмотки W\, рассмотрим, исходя из уравнения (10.3), возможность снижения индуктивности рассеяния.
Увеличение высоты обмотки h может привести к неоправданному росту габаритов трансформатора. Среднее значение индуктивности Ls зависит от площади сечения магнитопровода и значений величин, заключенных в скобках формулы (10.3). В работе [3] показано, что в зависимости от размещения обмоток значение индуктивности рассеяния можно изменить в несколько раз. Наиболее рациональным является разбивка каждой первичной и вторичной обмоток на четыре части и симметричное размещение их на обоих кернах в соответствии с рис. 10.8.
При таком размещении при намотке каждой четвертой части пирамидкой в один слой достигается наименьшая толщина bi и Ь2 обмоток. Дальнейшее снижение индуктивности Ls можно получить уменьшением межобмоточной изоляции благодаря применению бумажно-эпоксидной или литой изоляции.
Рис. 10.8. Модуляционный трансформатор с высоковольтными выводами локального типа (а) и схема соединения обмоток (б)
1-высоковольтный вывод; 2 — залитая компаундом катушка; 3 — магнитопровод; н — начало обмоток; к — конец обмоток
Недостатки вследствие разбивки обмоток на четыре части связаны с трудностью изоляции выводов начала и конца каждой четвертушки относительно друг друга и относительно магнитопровода. Наиболее надежным является вывод их на торцевую часть катушки и соединение посредством внешнего монтажа. Высоковольтные выводы четвертушек обмоток имеют локальную защиту. Предложенная конструкция выводов позволяет разместить их на ограниченном торцевом пространстве вблизи магнитопровода.
На трансформаторе установлен разрядник, который исключает появление между обмотками перенапряжения выше (1,2... 1,5)
К трансформаторам инверторов в установках ТВЧ предъявляются требования, аналогичные требованиям к модуляционным и выходным трансформаторам.
Однако условия работы, связанные с повторно-кратковременным режимом нагрузки, накладывают дополнительные требования к электродинамической стойкости конструкции и ее способности выдерживать перенапряжения.
Промышленное использование таких трансформаторов в больших количествах требует повышенного внимания к улучшению КПД.
В установках для поверхностной закалки трансформаторы нередко размещают) на самой закалочной машине, которая при работе выделяет большое количество пара. Поэтому помимо уменьшения габаритов требуется обеспечить влагостойкость конструкции.
Все указанные особенности эксплуатации удачно учитываются применением литой эпоксидной изоляции, которая обеспечивает высокую электрическую и механическую прочность конструкции и ее герметичность.
Работа трансформаторов при фиксированных повышенных частотах требует более тщательного учета явлений вытеснения тока в поверхностные слои проводника и связанных с этим поверхностным эффектом, круговым и эффектом близости.
Мощные высоковольтные трансформаторы для статических преобразователей постоянного тока не отличаются по характеру своей работы и по конструкции от рассмотренных образцов.
Маломощные высоковольтные трансформаторы, например серии ТВЧ1, для усилителей мощности выпускаются на мощности 25 и 50 В-A на напряжения 1000, 1250, 1600, 2000 и 2500 В частотой 1000, 3000, 5000, 10 000, 15 000 и 20 000 Гц (рис. 10.9).
В них используются кольцевые магнитопроводы из пермаллоя марки 79НМ толщиной 0,05 и 0,02 мм. Использование кольцевых (тороидальных) магнитопроводов обеспечивает минимальную индуктивность рассеяния.
В качестве межобмоточной изоляции применяют бумагу ЭИП-63В, фторопластовую пленку толщиной 0,04 мм. Чаще всего между обмотками укладывают гибкий стеклослюдинит. Затем предварительно пропитанный трансформатор устанавливают в кожух из пресс-материала и заливают эпоксидным компаундом.
Рис. 10.9. Малогабаритный высоковольтный трансформатор питания статических преобразователей типа ТПр (Uр=2,5 кВ; f=20 кГц)
Малогабаритные высоковольтные трансформаторы низкой частоты типа ТВМ выполнены на П-образном ферритовом магнитопроводе 2000НМ. Высоковольтная обмотка напряжением до 4 кВ разбита на четыре катушки, которые соединены последовательно и расположены на боковых стержнях. Намотка осуществлена медным микропроводом на каркасе. Половинки низковольтных обмоток располагаются на поперечнике. Напряжение обмотки 40 В, частота 16 кГц. Напряжение вторичной обмотки может быть 2000, 2500 и 3150 В, ток 10 А. Масса изделия 220 г, габариты 55X58X34 мм.
Трансформатор полностью заливается эпоксидным компаундом. Выводы высоковольтной обмотки сделаны кабелем марки ПВСТ или ПВТФ-5.
