Работа магнитопровода силового трансформатора

Трансформатор силового каскада является специфическим индуктивным элементом, характерные особенности работы которого определяются выбранным типом импульсного преобразователя - ОПНО.

С точки зрения трансформации напряжений и токов из первичной обмотки  во вторичную  трансформатор TV схемы рис. 4 представляется классическим трансформатором, к которому применимы рассматриваемые в курсе ТОЭ формулы приведения.

В классическом трансформаторе тока или напряжения, включая импульсный, индуктивность намагничивания  является паразитной и для повышения энергетической эффективности трансформатора она должна быть максимальной, так как при этом уменьшается бесполезный ток холостого хода.

Магнитопровод трансформатора силового каскада ОПНО работает в режиме однополярного намагничивания, как и импульсный трансформатор. Одновременно с этим, индуктивность его намагничивания должна быть не максимально возможной, а иметь строго определенную величину. Это обусловлено тем, что на этапе включенного состояния транзистора VT_S амплитуда импульса тока стока  определяет процессы переноса энергии из первичного источника  в нагрузку и определяет уровень напряжения .

На рис. 9 приведена график кривой намагничивания

.

Рис. 9. График кривой намагничивания магнитопровода.

Как следует из временных диаграмм рис. 5 и приведенных уравнений, для требуемого функционирования силового каскада ОПНО все изменения токов обмоток  и  трансформатора должны иметь линейный характер, что обеспечивается при  и . В общем виде индуктивность любой из обмоток трансформатора может быть выражена обобщенной функцией

 (1.5)

где - коэффициент, определяемый геометрическими размерами сердечника магнитопровода;  - магнитная проницаемость материала сердечника, геометрическая интерпретация величины которой показана на графике рис. 9.

При изменении тока, протекающего через индуктивность, рабочая точка перемещается по кривой намагничивания, рис. 9, в направлениях, показанных стрелками. Так как трансформатор TV работает в режиме однополярного намагничивания, то рабочей областью функции  является первый квадрант графика рис. 9. Для выполнения условия неизменности индуктивности L необходимо, чтобы рабочая точка при изменении магнитного поля Н, которое соответствует подмагничивающим ампервиткам , не выходила бы за пределы линейного участка функции . Это соответствует показанной на графике величине индукции . Только в этом случае обеспечивается равенство . Одновременно с этим график рис. 9 показывает, что если ампервитки , то действующая индукция будет равна В_нас (индукции насыщения сердечника), обусловливая значение , а это, в соответствии определяет значение .

Изложенное определяет необходимость применения в трансформаторе силового каскада ОПНО специальных магнитопроводов и выбора определенных режимов работы, которые существенно отличаются от традиционных, используемых при проектировании классических трансформаторов тока или напряжения. По существу процессов трансформатор силового каскада ОПНО является многообмоточным сглаживающим дросселем. Поэтому в таких трансформаторах используются сердечники с воздушным зазором или специальные магнитодиэлектрики с малой магнитной проницаемостью: .