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空芯带绕式脉冲变压器参数计算及电场分布特性初步研究

作　者: 张洪波
导　师: 刘金亮
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 物理电子学
关键词: 空芯带绕式脉冲变压器电感匝间电压电场分布使用寿命
分类号: TM417
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 22次
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内容摘要

空芯带绕式脉冲变压器具有体积小、重量轻和造价低、不存在磁饱和效应等特点,在脉冲功率领域获得广泛的应用。特别在强流电子加速器中,常用其给脉冲形成线充电,使加速器系统结构紧凑。本论文提出了一种计算空芯带绕式脉冲变压器参数的方法,并对变压器内部电场分布和影响其寿命的因素等进行了分析。论文的主要工作体现在如下三个方面:1.在介绍空芯带绕式变压器初、次级线圈电感的通常的计算方法的基础上,提出了一种更精确的计算方法—平均电磁场法。并详细推导了变压器初、次级线圈电感,互感和耦合系数的计算公式。用该方法和通常的计算方法对已研制的变压器参数进行计算,并与实验结果比较,该方法计算结果误差最小。此外,根据平均电磁场法的计算公式,对影响空芯带绕式变压器的耦合系数的因素进行了分析。2.根据已知变压器的结构和几何参数,建立理论模型,采用Pspice和CST分别对次级线圈的匝间电压分布进行了模拟计算,并对模拟结果进行了理论分析和实验验证。3.研制了一个小型空芯带绕式变压器以及方波脉冲发生器,对变压器进行实验研究。实验测量了次级线圈电阻和电感的频率响应,并在200V的低电压下,测量了变压器次级线圈的匝间电压分布。验证了理论分析、模拟计算的正确性。此外,初步分析了杂质和变压器结构对其寿命的影响。并从理论、模拟和实验三个方面具体分析了不同电阻负载变化对其寿命的影响。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-18
  1.1 空芯带绕式脉冲变压器的原理及应用  11-13
  1.2 课题研究的现状  13-16
  1.3 论文的研究意义及研究内容  16-18
    1.3.1 论文的研究意义  16
    1.3.2 论文的研究内容  16-18
第二章空芯带绕式脉冲变压器参数的理论计算  18-26
  2.1 空芯带绕式脉冲变压器参数的传统计算方法  18-20
  2.2 空芯带绕式脉冲变压器参数的平均电磁场计算方法  20-24
  2.3 耦合系数  24-25
  2.4 小结  25-26
第三章空芯带绕式脉冲变压器内部电磁场分布的理论分析和模拟计算  26-32
  3.1 变压器次级线圈的匝间电压分布  26-29
    3.1.1 匝间电压分布的Pispice 模拟  27-28
    3.1.2 匝间电压分布的CST 模拟  28-29
  3.2 变压器次级线圈内部电场分布的模拟计算  29-31
  3.3 小结  31-32
第四章空芯带绕式脉冲变压器的实验研究  32-44
  4.1 变压器的制作  32-33
  4.2 变压器电感的测量  33-37
    4.2.1 LCR 仪测量电感的误差分析  33-36
    4.2.2 测量结果与理论计算结果比较  36-37
  4.3 脉冲变压器的频率响应  37-40
    4.3.1 变压器电阻的频率响应  37-38
    4.3.2 变压器电感的频率响应  38-39
    4.3.3 变压器频率响应结果的分析  39-40
  4.4 变压器匝间电压的实验研究  40-42
    4.4.1 实验装置  40
    4.4.2 方波脉冲发生器  40-41
    4.4.3 测量结果与分析  41-42
  4.5 小结  42-44
第五章影响空芯带绕式脉冲变压器寿命因素的分析  44-58
  5.1 变压器内气泡、杂质和尖端对寿命的影响  44-45
  5.2 变压器结构对寿命的影响  45-47
  5.3 负载变化对变压器寿命的影响  47-57
    5.3.1 理论分析与计算  48-52
    5.3.2 电路模拟分析  52-55
    5.3.3 实验研究  55-57
  5.4 小结  57-58
第六章总结  58-61
  6.1 主要工作成果和结论  58-59
  6.2 今后工作展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
作者在学期间取得的学术成果  65

空芯带绕式脉冲变压器参数计算及电场分布特性初步研究

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