不闭合磁芯的Ｔｅｓｌａ变压器初次级线圈电感估算
2019-07-15 07:46:01 点击：
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Ｔｅｓｌａ变压器是一种双谐振脉冲变压器，由Ｎ．Ｔｅｓｌａ于１８９１年首次提出［１］。把Ｔｅｓｌａ变压器与脉冲形成线结合起来的想法是由俄罗斯科学院Ｇ．Ａ．Ｍｅｓｙａｔｓ院士和他的同事们［２］提出来的。采用Ｔｅｓｌａ变压器构造技术，结构紧凑，体积和质量较小，能量传输效率高，并能够实现大变比升压，可以降低初级回路工作电压，使初级回路控制相对比较容易，但其结构复杂，技术难度大［３－６］。在Ｔｅｓｌａ变压器的设计中，初、次级线圈电感等是很重要的参数，文献［７］对空芯Ｔｅｓｌａ变压器的初、次级线圈电感等参数进行了计算，但对不闭合磁芯的Ｔｅｓｌａ变压器的初、次级线圈电感研究较少。本文研究了Ｔｅｓｌａ变压器磁路中磁力线分布以及各处磁感应强度分布，分析了在理想情况下Ｔｅｓｌａ变压器不闭合磁芯对初、次级线圈电感的影响，并给出了初、次级线圈电感的估算公式。
１ 磁路分析
磁路概念的建立是基于磁性（铁磁）材料的磁导率远远大于非铁磁材料的磁导率，也就是说，由磁导率大的导磁体构成磁路的路径，则磁通主要在这种路径———磁路中通过。电路中导电材料的电导率一般是周围绝缘材料的电导率的１０８倍以上，而磁路中导磁材料的磁导率一般是周围非导磁材料的磁导率的１０２～１０４倍，二者相差较大。因此，在实际的磁路中漏磁现象比漏电现象要显著得多。漏磁通的计算比较困难，在大多数情况下忽略漏磁通。
由于高压绝缘和结构要求，将Ｔｅｓｌａ变压器的初级线圈、次级线圈置于脉冲形成线内部，次级线圈一般为锥形结构，两端分别与脉冲形成线内外筒相连，Ｔｅｓｌａ变压器采用的是不闭合磁芯，是两个不同半径的圆筒状磁芯，同轴安装在形成线的内外筒导体上，如图１所示。