n и Г2 - активные сопротивления первичной и вторичной обмоток;

Lsi и Ls2 - индуктивности рассеивания первичной и вторичной обмоток соответственно;

Гпот - сопротивление потерь в первичной обмотке; Ll - индуктивность первичной обмотки;

Ci, и Сг - эквивалентные межслоевые емкости первичной и вторичной обмоток соответственно;

Ci,2 - емкость между первичной и вторичной обмотками.

Рис. 4.5. Эквивалентная схема замещения трансформатора

Емкости Ci, Сг и Ci,2 являются распределенными, однако для практических расчетов их можно представить сосредоточенными.

У высоковольтного трансформатора в отличие от низковольтного наибольшее влияние оказывают индуктивность рассеивания Ls = = Lsi + Ls2, паразитная емкость вторичной обмотки Сг и паразитная емкость Ci,2 между первичной и вторичной обмотками.

При этом полная собственная емкость Со = Сг + Ci,2.

Индуктивность рассеивания Ls трансформатора с цилиндрическими обмотками, конструкция которого представлена на рис. 4.4, определяется из соотношения [35]:

Ls =

Но Wf Пср.о

ho кр

hi + hz

(4.2)

Пср.о

магнитная постоянная; количество витков первичной обмотки; средний периметр обмотки; высота обмотки; толщина изоляции слоя;

коэффициент Роговского, обычно равный 0,7...0,9; hi и h2 - толщины первичной и вторичной обмоток соответственно.

Значение емкости между обмотками трансформатора зависит от многих факторов: размеров трансформатора, близости обмоток к заземляющему основанию, наличия экранной обмотки и т. д. Стро-

гий расчет емкости между обмотками сложен и зависит от выбранной эквивалентной схемы трансформатора. Для инженерного расчета можно воспользоваться следующими соотношениями [37].

Емкость между слоями вторичной обмотки в пикофарадах:

= 4ereorWncp., (4ai - 7cr) (N - 1)

где er - относительная диэлектрическая проницаемость изоляции (для большинства изолирующих материалов ег = 3...4); Ео - электрическая постоянная, равнгш 8,85-10 Ф/см; г - радиус неизолированного провода, см; W - число витков в одном слое вторичной обмотки; Пср.в - средний периметр витка, см;

2ai - расстояние между осями витков провода в соседних слоях, см;

N - число слоев. Емкость между обмотками в пикофарадах:

4 £г Ео Гер Wcp Пср.в Cl,2 =---*- ,

(4ai, 2 - лгср)

где Гср - средний радиус неизолированного провода смежных обмоток, см;

Wcp - среднее число витков в смежных слоях обмоток; 2ai,2 - расстояние между осями проводов смежных слоев соседних обмоток.

Отмеченные особенности высоковольтных источников электропитания должны учитываться при выборе способа стабилизации выходного напряжения. Существует ряд способов стабилизации. На рис. 4.6 приведены структурные схемы, реализующие эти способы.

В большинстве случаев для стабилизации выходного напряжения используется схема с регулятором во входной цепи преобразователя и с обратной связью со стороны высоковольтной выходной цепи (рис. 4.6, а). Регулятор представляет собой низковольтный стабилизатор напряжения, на вход которого поступает сигнал рассогласования с высоковольтного делителя напряжения, установленного на выходе схемы умножения. Этот способ стабилизации позволяет получить высокую стабильность напряжения (порядка 0,05...0,1%),

спвялиэатор

ТТршсфорыатер

Умножитель напряжения

Делитель напряжения

регулируемой -частоты-

Делитель нАпряжекня I

Иитертор

zie:

Устройство

уПр&ЯАСШи

трансформатор

Умнож1ггель

HKPJtMJt ЧИП

Уснлнтель рассоглАСояаиня

Делитель напряжешис

Инвертор

Устройство упрлвленяя

Трансформаторно -высрямительяый

Делитель напряжения

Инвертор

Трансформатор

Устройство управления

Делитель наоряження

Рис. 4.6. Структурные схемы стабилизации высоковольтных источников электропитания

однако при этом снижается КПД источника электропитания. Подобная стабилизация напряжения используется в маломощных источниках высокого напряжения.

Если выбрать частоту преобразования близкой к резонансной частоте контура, образованного индуктивностью рассеивания высоковольтного трансформатора и эквивалентной паразитной емкостью, то возможно регулирование выходного напряжения методом частотно-импульсной модуляции (ЧИМ). В этом случае частота преобразования выбирается выше резонансной частоты коммутиру-