DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.5.08

ВЛИЯНИЕ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК ИМПУЛЬСНОГО ТРАНСФОРМАТОРА НА ПАРАМЕТРЫ ФОРМИРУЕМЫХ НА ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКЕ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ

A. G. Gurin, I. A. Kostiukov

Анотація


Цель. Анализ влияния активного сопротивления первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора на напряжение на нагрузочной емкости на основании разработанной методики анализа переходных процессов, вызванных разрядом накопительной емкости в первичной обмотке. Методика. Модель для расчета переходных процессов разработана с применением преобразования Лапласа. Моделирование переходных процессов проводилось в программном пакете MATLAB. Результаты расчетов переходных процессов сравнивались с экспериментальными результатами. Результаты. Разработана методика расчета переходных процессов в испытательных установках с импульсными трансформаторами, позволяющая учитывать влияние потерь мощности в первичной и вторичной обмотках на напряжение на нагрузочной емкости. Получены расчетные соотношения, позволяющие учитывать влияние активного сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора на напряжение на нагрузочной емкости, токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора, а также на падение напряжения на индуктивности первичной обмотки трансформатора. Научная новизна. Разработана математическая модель для расчета переходных процессов в первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора с учетом влияния активного сопротивления обмоток при его изменении в широком диапазоне возможных значений. Практическое значение. Использование предложенной методики позволяет определять параметры разрядной цепи, при которых на нагрузочной емкости происходит формирование тестовых импульсов напряжения без искажений формы фронта импульсов. 

Ключові слова


импульсный трансформатор; емкостная нагрузка; активное сопротивление обмоток; импульс испытательного напряжения; испытания электрической изоляции

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS

Посилання


Baranov M. I., Koliushko G. M., Kravchenko V. I. Generation of standard switching aperiodic impulses of high and superhigh voltage for full-scale tests of electrical power objects. Electrical engineering & electromechanics, 2013, no.2, pp. 52-56. (Rus). doi: 10.20998/2074-272X.2013.2.10.

Baranov M.I., Bocharov V.A., Ignatenko N.N., Kolobovsky A.K. Powerful generators of pulse voltages and currents with top parameters for testing of power electroenergetic equipment. Electrical engineering & electromechanics, 2003, no.2, pp. 75-80. (Rus).

Baranov M.I., Buriakovskyi S.G., Rudakov S.V. The metrology support in Ukraineof tests of objects of energy, aviation and space-rocket engineering on resistibility to action of pulses of current (voltage) of artificial lightning and commutation pulses of voltage. Electrical engineering & electromechanics, 2018, no.5, pp. 44-53. doi: 10.20998/2074-272X.2018.5.08.

Ivanov V.M. High voltage pulsed transformers with low leakage inductance. Electrical engineering & electromechanics, 2010, no.5, pp. 17-20. (Rus). doi: 10.20998/2074-272X.2010.5.04.

Liu Z., Winands G.J.J, Van K., Pemen A.J.M., van Heesch E.J.M. A high-voltage pulse transformer with a modular ferrite core. Review of Scientific Instruments. 2008, vol.79, no.1. pp. 625-630. doi: 10.1063/1.2830943.

Bortis D., Biela J., Kolar J. W. Optimal design of a DC reset circuit for pulse transformers. Proceedings of the IEEE Twenty-Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition APEC 07 (Cat. No.99TH8475), 2007, pp. 1171-1177. doi: 10.1109/APEX.2007.357663.

Lee Li, Chaobing Bao, Xibo Feng, Yunlong Liu, Lin Fochan. Fast switching thyristor applied in nanosecond-pulse high-voltage generator with closed transformer core. Review of Scientific Instruments. 2013, vol.84, no.2. pp. 425-432. doi: 10.1063/1.4792593.

Corum J., Daum J. Moore H. L. Tesla coil research. NewJercey,US army armament research, development and engineering center Publ., 1992, 38 p.

Kontorovich M.I. Operatsionnoe ischislenie i nestatsionarnye iavleniia v elektricheskikh tsepiakh [Operational calculus and non-stationary phenomena in electrical circuits].Moscow, Gostekhizdat Publ., 1955. 277 p. (Rus).

Smith P.W. Transient electronics. Pulsed circuit technology. New-York, John Wiley & Sons Publ, 2011. 288 p.

Batygin Yu.V., Chaplygin E.A., Shynderuk S.A., Sobokar O.S. Resonance in the secondary circuit of the Tesla transformer excitated by the harmonic voltage. Bulletin of NTU «KhPІ», 2017, no.30(1252), pp. 21-27. (Rus).

Denicolai M. Optimal performance for Tesla transformers. Review of Scientific Instruments. 2002, vol.73, no.9. pp. 3332-3336. doi: 10.1063/1.1498905.

Reed J.L. Note: Tesla transformer damping. Review of Scientific Instruments. 2012, vol.83, no.7. pp. 76101-76103. doi: 10.1063/1.4732811.

Vavriv L.V., Ivanov V.M., Martsenyuk V.E., Mirzoev R.S. Devices for obtaining high voltage pulses in electrotechnologies. Bulletin of NTU «KhPІ», 2017, no.15(1237), pp. 23-30. (Ukr).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Баранов М.И., Колиушко Г.М., Кравченко В.И. Получение стандартных коммутационных апериодических импульсов высокого и сверхвысокого напряжения для натурных испытаний электроэнергетических объектов // Електротехніка i електромеханіка. – 2013. – №2. – С. 52-56. doi: 10.20998/2074-272X.2013.2.10.
  2. Баранов М.И., д.т.н., Бочаров В.А., Игнатенко Н.Н., Колобовский А.К. Мощные генераторы импульсных напряжений и токов предельных параметров для тестирования силового электроэнергетического оборудования // Електротехніка i електромеханіка. – 2003. – №2. – С. 75-80.
  3. Баранов М.И., Буряковский С.Г., Рудаков С.В. Метрологическое обеспечение в Украине испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсов тока (напряжения) искусственной молнии и коммутационных импульсов напряжения // Електротехніка i електромеханіка. – 2018. – №5. – С. 44-53. doi: 10.20998/2074-272X.2018.5.08.
  4. Иванов В.М. Высоковольтные импульсные трансформаторы с низкой индуктивностью рассеяния // Електротехніка i електромеханіка. – 2010. – №5. – С. 17-20. doi: 10.20998/2074-272X.2010.5.04.
  5. Liu Z., Winands G.J.J, Van K., Pemen A.J.M., van Heesch E.J.M. A high-voltage pulse transformer with a modular ferrite core // Review of Scientific Instruments. – 2008.– vol.79. – no.1. – pp. 625-630. doi: 10.1063/1.2830943.
  6. Bortis D., Biela J., Kolar J. W. Optimal design of a DC reset circuit for pulse transformers // Proceedings of the IEEE Twenty-Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition APEC 07 (Cat. No.99TH8475). – 2007. – pp. 1171-1177. doi: 10.1109/APEX.2007.357663.
  7. Lee Li, Chaobing Bao, Xibo Feng, Yunlong Liu, Lin Fochan. Fast switching thyristor applied in nanosecond-pulse high-voltage generator with closed transformer core // Review of Scientific Instruments. – 2013. – vol.84. – no.2. – pp. 425-432. doi: 10.1063/1.4792593.
  8. Corum J., Daum J. Moore H.L. Tesla coil research. –New Jersey,USarmy armament research, development and engineering center Publ., 1992. – 38 p.
  9. Конторович М.И. Операционное исчисление и нестационарные явления в электрических цепях. – М.: Гостехиздат, 1955. – 277 с.
  10. Smith P.W. Transient electronics. Pulsed circuit technology. – New-York, John Wiley & Sons Publ., 2011. – 288 p.
  11. Батыгин Ю.В., Чаплыгин Е.А., Шиндерук С.А., Сабокарь О.С. Резонанс во вторичном контуре трансформатора Тесла при возбуждении гармоническим напряжением // Вісник НТУ «ХПІ». – 2017. – №30(1252). – С. 21-27.
  12. Denicolai M. Optimal performance for Tesla transformers // Review of Scientific Instruments. – 2002. – vol.73. – no.9. – pp. 3332-3336. doi: 10.1063/1.1498905.
  13. Reed J.L. Note: Tesla transformer damping // Review of Scientific Instruments. – 2012. – vol.83. – no.7. – pp. 76101-76103. doi: 10.1063/1.4732811.
  14. Ваврів Л.В., Іванов В.М., Марценюк В.Є., Мірзоєв Р.С. Пристрої для отримання імпульсів високої напруги в електротехнології // Вісник НТУ «ХПІ». – 2017. – №15(1237). – С. 23-30.




Copyright (c) 2019 A. G. Gurin, I. A. Kostiukov


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)