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1、第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 第第4章章 脉冲脉冲(michng)(michng)变压器变压器 4.6 脉冲脉冲(michng)变压器变压器 思考题与习题思考题与习题 第一页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 4.6 脉脉 冲冲 变变 压压 器器 产产生生脉脉冲冲波波电电动动势势的的变变压压器器叫叫做做脉脉冲冲变变压压器器。脉脉冲冲变变压压器器是是晶晶闸闸管管触触发发电电路路的的常常用用元元件件之之一一。它它在在自自动动(zdng)控控制制系系统统中中主主要要用用途途是是：升升高高或或降降低低脉脉冲冲电电压压；建建立立负负载载或或信信号号源源之之间间的的匹匹配配关关系系；改
2、改变变输输出出脉脉冲冲的的极极性性；有有时时还还用用它它来来隔隔离离信信号号源源和和负载之间的直流电位。负载之间的直流电位。 脉脉冲冲变变压压器器在在自自动动控控制制系系统统的的脉脉冲冲技技术术中中，常常常常是是输输入入直直流流方方波波。它它是是一一种种宽宽频频带带变变压压器器，亦亦即即要要有有足足够够的的脉脉冲冲宽宽度度，而而且且脉脉冲冲前前沿沿要要陡陡，后后沿沿下下降降要要快快，只只有有如如此此才才能能准准确确(zhnqu)可可靠靠地地触触发发晶晶体管。体管。第二页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 脉脉冲冲变变压压器器的的结结构构和和一一般般控控制制变变压压器器类类似似，
3、由由导导电电的的绕绕组组和和导导磁磁的的铁铁心心构构成成了了脉脉冲冲变变压压器器的的核核心心部部分分。 不不过过绝绝大大多多数数脉脉冲冲变变压压器器铁铁心心做做成成环环形形， 材材料料一一般般为为坡坡莫莫合合金金或或锰锰锌锌铁铁淦淦氧氧磁磁性性瓷瓷等等； 其其绕绕组组是是双双边边或或三三边边的的， 第第三三边边绕绕组组一一般般是是为为改改善善某某种种性性能能而而设设置置的的， 绕绕组组特特点点是是通通过过(tnggu)改变副绕组的改变副绕组的绕向绕向来改变输出端脉冲信号的极性。来改变输出端脉冲信号的极性。4.6.1 4.6.1 脉冲脉冲脉冲脉冲(michng)(michng)变压器结构变压器结
4、构变压器结构变压器结构第三页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图 4 - 18 变压器输入(shr)方波电压 返 回一、原边加直流方波信号一、原边加直流方波信号(xnho)的脉冲变压器的脉冲变压器 第四页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图 4 - 19 磁滞回线返 回第五页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 4.6.24.6.2如何如何如何如何(rh)(rh)增大脉冲宽度增大脉冲宽度增大脉冲宽度增大脉冲宽度（影响脉动宽度的参数）（影响脉动宽度的参数） 若若在在脉脉冲冲变变压压器器初初级级连连续续输输入入方方波波电电压压U1时时(图图4-18)，
5、初初级级绕绕组组中中的的励励磁磁电电流流i0及及其其所所建建立立的的磁磁通通之之间间的的关关系系， 可可用用磁磁滞滞回回线线B=f(H)来来说说明明，如如图图4-19 所所示示。当当i0降降为为零零时时， H由由Hm也也降降到到零零。由由于于铁铁心心的的磁磁滞滞现现象象，B并并不不为为零零，而而为为剩剩磁磁磁磁密密Br。当当i0重重新新增增加加或或再再度度减减少少时时，B将将沿沿着着Br到到Bm(或或Bm到到Br)而而上上升升或下降，如图或下降，如图4 - 19的箭头方向所示。的箭头方向所示。 在原绕组所加方波电压在原绕组所加方波电压(diny)U1的的 0tK时间内，时间内， 铁心中磁密的变
6、铁心中磁密的变化量是化量是B=Bm-Br。第六页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 次级绕组输出脉冲次级绕组输出脉冲(michng)电势为电势为E2K视为常数，视为常数， 则有则有故得故得 (4 - 33)式中，式中， tK 为脉冲为脉冲(michng)宽度宽度(s)， 即输出脉冲的持续时间；即输出脉冲的持续时间； A 为脉冲变压器的铁心截面积。为脉冲变压器的铁心截面积。 结论结论(jiln)(jiln)：采用采用Bm大，大，Br小的磁心材料可增加脉冲宽度小的磁心材料可增加脉冲宽度。第七页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图 420 有去磁绕组(roz)的脉冲变压
7、器一般通过去磁绕组来改变脉冲宽度。去磁磁动势一般通过去磁绕组来改变脉冲宽度。去磁磁动势F3=I3W3，当磁场当磁场强度强度(cchng qingd)H由由Hm降到零时，通过去磁绕组产生的磁动势使降到零时，通过去磁绕组产生的磁动势使磁通密度降到磁通密度降到B=f(H)曲线的曲线的“-B0”处。调节处。调节I3,即可以获得所需的脉冲宽即可以获得所需的脉冲宽度。度。第八页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 利利用用变变压压器器的的简简化化(jinhu)等等值值电电路路，如如图图4-21所所示示，接接上上电电阻阻负负载载 ， 则脉冲变压器的电势平衡方程为则脉冲变压器的电势平衡方程为解此微
8、分方程解此微分方程(wi fn fn chn)， 并代入并代入t=0 时时i=0 的边界条件得的边界条件得4.6.3 提高脉冲前沿的陡度提高脉冲前沿的陡度（影响（影响(yngxing)脉冲前沿陡度的参数）脉冲前沿陡度的参数）第九页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 故脉冲变压器的输出故脉冲变压器的输出(shch)电压电压U2为为 (4 - 34) 式中，式中， T为脉冲为脉冲(michng)波前沿上升的时间常数，波前沿上升的时间常数， T越小，脉冲前沿上升越快，即脉冲的陡度越大。增加变越小，脉冲前沿上升越快，即脉冲的陡度越大。增加变压器电阻压器电阻Rk，或减小变压器电抗，或减小变
9、压器电抗Xk，即减小漏电感，即减小漏电感Lk。由于增。由于增大大Rk会降低输出脉冲的幅值，所以会降低输出脉冲的幅值，所以(suy)减小减小T的的合理措施合理措施是减小漏是减小漏电感电感Lk。结论：结论：第十页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图图 4 - 21 简化简化(jinhu)等值电路等值电路 返 回第十一页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 在在前前述述分分析析负负载载电电阻阻RL上上的的电电流流i和和电电压压U2情情况况时时， 由由于于XmXK， 即即LmLK， 认认为为励励磁磁支支路路断断路路， 故故XK起起主要主要(zhyo)作用。作用。图4-224
10、.6.4 4.6.4 减少脉冲后沿的时间减少脉冲后沿的时间（影响影响影响影响(yngxing)(yngxing)脉冲平顶下倾参数脉冲平顶下倾参数脉冲平顶下倾参数脉冲平顶下倾参数） 现在我们现在我们分析分析(fnx)脉冲的平顶部位脉冲的平顶部位，电流变化慢，频率低，电流变化慢，频率低，脉冲变压器可用低频等效电路，可忽略漏电感的影响，励磁电感脉冲变压器可用低频等效电路，可忽略漏电感的影响，励磁电感Lm起主要作用，则脉冲变压器的等值电路如图起主要作用，则脉冲变压器的等值电路如图4-22(a)所示。所示。再将该电路图简化为图再将该电路图简化为图 4-22(b)所示，则其电势平衡方程式如所示，则其电势平
11、衡方程式如下：下：第十二页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图图 4- 22 计算计算(j sun)脉冲变压器脉冲变压器i0的等值电路的等值电路返 回第十三页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 解解此此微微分分方方程程(wi fn fn chn)并并代代入入边边界界条条件件： 当当t=0 时，时， i0=0， 可得可得(4 - 35)第十四页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 式式中中, T0为为脉脉冲冲(michng)波波平平顶顶部部分分下下降降的的时时间间常常数数， 且且 由由图图4-22(a)可可知知(k zh)，RL上上的的端端电电压压U2就
12、就是是励励磁磁电电抗抗Xm上上的的电电势势 , 故有故有 (4 - 36) 或者或者(huzh) 第十五页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 电电压压(diny)U1 , U2分分别别随随时时间间t的的变变化化如如图图4-23 所所示示。由由图图知知，输输出出电电压压U2随随时时间间增增加加而而下下降降，这这种种情情况况又又叫叫顶顶部部失失真真。 输输出出电电压压的的降降落程度用落程度用U表示：表示： (4 - 37) 图4-23结论结论结论结论(jiln)(jiln)： 要要 小，小， 就要小，当就要小，当 不变时，不变时，T0就得大，故当就得大，故当 、W1与与 R1 均为常
13、数时，可通过采用高导磁率铁心材料，并减少均为常数时，可通过采用高导磁率铁心材料，并减少(jinsho)磁路长度和增加铁心截面积以达到增大磁路长度和增加铁心截面积以达到增大Lm或或T0，减少，减少 的目的目的。的。第十六页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图 4 23 U1和U2的波形(b xn) 返 回第十七页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 励磁电抗励磁电抗Xm(或电感或电感Lm)将随饱和程度增加而减小将随饱和程度增加而减小。假设脉冲变压器的磁路较饱和时，假设脉冲变压器的磁路较饱和时，U2实际值将沿图实际值将沿图4-23虚线规律变化，显然脉冲宽度减少且电压变化
14、率增加，虚线规律变化，显然脉冲宽度减少且电压变化率增加，这是不允许的。而且磁路饱和后，次级和初级绕组电流将这是不允许的。而且磁路饱和后，次级和初级绕组电流将很大，有可能损坏脉冲变压器。故很大，有可能损坏脉冲变压器。故脉冲变压器尤其是直脉冲变压器尤其是直流方波脉冲变压器的铁心要设计在不饱和状态，或者流方波脉冲变压器的铁心要设计在不饱和状态，或者使用使用(shyng)时时U1不能过高，要符合规定值不能过高，要符合规定值。注意注意(zh y)(zh y)! !第十八页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 思考题与习题思考题与习题(xt) 1. 某台变压器， 额定电压(diny)U1n/U
15、2n=220/110 (V)， 额定频率fn=50 Hz， 问原边能否接到下面的电源上? 试分析原因。 (1) 交流380 V, 50 Hz; (2) 交流440 V, 100 Hz; (3) 直流220 V。第十九页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 2. 用硅钢片制作变压器铁心， 铁心型式为环形(即C形)， 若装配时没将两个半环压紧而留下了一段气隙如图 4 - 26 所示， 问这时的励磁电流I0比两个半环压紧时的情况(qngkung)有何变化?第二十页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 3. 某台单相变压器原边有两个额定电压为 110 V的线圈， 如图 4 -
16、27 所示，图中副边绕组未画。 若电源电压为交流(jioli) 220 和 110 V两种， 问这两种情况分别将1 , 2 , 3 , 4 这四个端点如何联接， 接错时会产生什么后果?第二十一页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图 4 - 26 第二十二页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 图 4 - 27 第二十三页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 4. 如何正确使用单相(dn xin)自耦调压变压器? 5. 变压器归算后的等值电路是如何得来的? 归算的目的和条件是什么? 各参数的物理意义是什么? 6. 脉冲变压器中如何增加脉冲宽度和提高脉冲波前
17、沿的陡度? 7. 画出容性负载时变压器的相量图。第二十四页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 8. 有一台单相变压器， U1n/U2n=35/6.0(kV), fn=50 Hz， 铁心柱的有效(yuxio)截面积A=1120 cm 2, 磁密Bm=1.45 T， 试求高、 低压绕组的匝数和变压器的变比。(970、 166、 5.833)。 9. 一台电源变压器， 原边额定电压 220 ， 副边有两个绕组， 一个绕组的额定电压为 450 V， 额定电流为 0.5 A； 另一个绕组的额定电压为 110 V， 额定电流为 2 A。 问原边的额定电流约为多少?第二十五页，共二十八页。第第
18、三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 10. 已知一台变压器原边额定电压为 220 V, 额定电流为 0.5 A， 原边绕组电阻为 15 ， 漏抗为 2 , 副边绕组电阻为160 ， 漏抗为 25, 1=704匝， W2=2080匝。 当副边短路时， 为使原边电流不超过额定电流， 原边电压最大不能超过多少伏? (提示： 计算(j sun)副边短路的I1时可以忽略I0。)第二十六页，共二十八页。第第三三章章 脉冲脉冲变压器变压器 11. 已知一台单相变压器的各参数(cnsh)如下： R1=0.4 , X1=2.0 , Xm=110 , R2=0.25 , X2=0.8 , 变比k=2， 铁耗引起的等值电阻Rm=7.5 ， 已知该变压器接一纯电阻负载RL=1.8 。 要求： (1) 画出T形等值电路并标出各参数值； (2) 定性画出相量图。第二十七页，共二十八页。内容(nirng)总结第4章 脉冲变压器。4.6 脉 冲 变 压 器。图 4 - 18 变压器输入方波电压。图 4 - 19 磁滞回线。图 4 - 21 简化等值电路。由图4-22(a)可知(k zh)，RL上的端电压U2就是励磁电抗Xm上的电势 , 故有。图 4 23 U1和U2的波形第二十八页，共二十八页。脉冲变压器
