Мощный дисковый высокочастотный трансформатор. Трансформаторы высокочастотныеТрансформаторы высокочастотныеТРАНСФОРМАТОРЫ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ТВТрансформаторы высокочастотные ТВ предназначены для использования в радиоэлектронной аппаратуре при частоте до 200 кГц. Трансформаторы ТВ подключаются к источнику питания напряжением не более 1000 В и частотой не менее граничного значения fгр. В трансформаторах использованы витые магнитопроводы кольцевой формы ГМ 414, ГМ 14ДС и др. изготовленные с использованием аморфных и нанокристаллических сплавов. Магнитопроводы размещены в защитных контейнерах из электроизоляционного материала, а магнитопроводы типа ДС покрыты изоляционным материалом. Тип исполнения трансформатора, межобмоточная и внешняя изоляция и другие технические требования - по документации заказчика. При необходимости производится расчет и оптимизация конструкции трансформатора в соответствии с техническим заданием. Гарантийный срок хранения – 5 лет, гарантийный срок эксплуатации – 2 года.
*Ток во вторичной обмотке соответствует напряжению на вторичной обмотке. www.gammamet.ru Высоковольтный высокочастотный трансформатор
Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным высокочастотным трансформаторам с твердой изоляцией и интенсивным охлаждением, преимущественно жидкостным, которые могут быть использоваться в качестве высоковольтных источников питания различного применения. Высоковольтный высокочастотный трансформатор содержит, по меньшей мере, один тороидальный магнитопровод, заключенный в полые охладители, образующие магнитную систему, на которой расположены обмотки с твердой изоляцией и сектором, не занятым, по крайней мере, одной обмоткой, в котором расположены выводы одной из обмоток и патрубки для ввода и вывода хладоагента. Согласно изобретению полые охладители выполнены в виде диамагнитных полых колец, установленных на внешних торцах тороидального магнитопровода, полости которых имеют поперечную перегородку и отверстия. При этом отверстия расположены по обе стороны перегородки на внешней образующей кольца, а полости охладителей соединены между собой последовательно. Технический результат от использования данного изобретения состоит в повышении надежности, уменьшении габаритов и упрощении изготовления высоковольтного высокочастотного трансформатора. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным высокочастотным трансформаторам с твердой изоляцией и интенсивным охлаждением, преимущественно жидкостным, которые могут использоваться в качестве высоковольтных источников питания различного применения. РИСУНКИ Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7Похожие патенты:
Изобретение относится к электротехнике
Изобретение относится к электротехнике и энергетике, в частности к трансформаторам, содержащим охлаждающую жидкость и охлаждающую систему
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в конструкциях трансформаторов с водяным охлаждением
Изобретение относится к электротехнике , преимущественно к катушечным обмоткам силовых масляных трансформаторов с направленной циркуляцией масла
Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для изготовления обмоток термоядерных установок, реакторов и трансформаторов, индуктивных накопителей энергии
Изобретение относится к электротехнике , а более конкретно к катушечным обмоткам силовых масляных трансформаторов с направленной циркуляцией масла
Изобретение относится к силовым трехфазным трансформаторам
Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки металлов, плавки, пайки, закалки и т.д
Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторам, и может быть использовано в индукционных установках повышенной частоты
Изобретение относится к области электротехники, в частности к высокочастотным трансформаторам
Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки металла, плавки, пайки, закалки и других операций
Изобретение относится к радиотехническим устройствам, работающим в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн и обеспечивает переход от несимметричного относительно общей шины ("земли") входа к симметричной (балансной) нагрузке или наоборот
Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в блоках строчной развертки телевизионных приемников и видеомониторов Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным высокочастотным трансформаторам с твердой изоляцией и интенсивным охлаждением, преимущественно жидкостным, которые могут быть использоваться в качестве высоковольтных источников питания различного применения www.findpatent.ru ТрансформаторыТрансформатором называется элемент РЭА, предназначенный для получения различных по амплитуде и мощности переменных напряжений. Условно-графическое обозначение трансформаторов приведено на рис.3.1.
Малогабаритные трансформаторы классифицируют по ряду признаков. По функциональному назначению трансформаторы подразделяются на:
По рабочей частоте трансформаторы подразделяются на:
По электрическому напряжению трансформаторы подразделяют на: 1. Низковольтные трансформаторы - напряжение любой обмотки менее 1 кВ. 2. Высоковольтные трансформаторы - напряжение любой обмотки более 1 кВ. По количеству обмоток трансформаторы подразделяются на: 1. Однообмоточные или автотрансформаторы. У автотрансформатора отсутствует гальваническая развязка между входной и выходной цепью. 2. Многообмоточные трансформаторы. Многообмоточный трансформатор имеет одну первичную и одну или более вторичную обмотки. По виду магнитного сердечника различают трансформаторы с пластинчатым, ленточным и прессованным сердечниками.
По конструктивному исполнениютрансформаторы подразделяются на:
studfiles.net Диссертация на тему «Силовые высокочастотные трансформаторы для преобразовательной техники» автореферат по специальности ВАК 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты1. Дворников С.М. Вопросы оптимального проектирования авиационных трансформаторов повышенной частоты.: Диссертация канд. техн. наук. М., 1975. - 293 с, 2. Дульнев Г.Н. Теплообмен в радиоэлектронных устройствах.- М.: Госэнергоиздат, 1963. 288 с. 3. Ермолин Н.П. Расчет трансформаторов малой мощности. 2-е изд. перераб.и доп. Л.: Энергия, 1969. - 190 с. 4. Иоссель Ю.Я. и др. Расчет электрической емкости. /Ю.Я. Иос-сель, Э.С. Кочанов, М.Г. Струнский. 2-е изд. перераб.и доп. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 288 с. 5. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей: Справочная книга.-- 3-е изд. перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат. Ленинград, отд-ние, 1986. 488 с.к 6. Каретникова Е.Л., Рычина Т.А., Ермаков А.И. Трансформаторы питания и дроссели фильтров для радиоэлектронной аппаратуры. М.: Советское радио, 1973. - 180 с. 7. Кирюхин Ю.А. Определение безразмерного коэффициента геометрии для кругового трансформатора. //Магнитно-вентильные пре123образователи параметров электрической энергии. Томск: Издательство Томского университета, 1977, с. 85-88. 8. Кирюхин Ю.А. Сравнительный анализ удельно-экономичоских показателей стержневого, броневого и кругового однофазных высокочастотных трансформаторов. //Магнитно-вентильные устройства. Томск: Издательство Томского университета, 1978, с. II6-I22. 9. Кирюхин Ю.А. Расчет сечения провода силового высокочастотного трансформатора. //Микропроцессорная техника и электрические устройства в автоматических системах. Томск: Издательство Томского университета, 1987, с. 105-107. 10. Наседкин Л.П. Исследование и расчет теплостойких маломощных трансформаторов с оптимальными соотношениями: Диссертация канд. техн. наук. Л,: ЛЭИ им. В.И. Ульянова (Ленина), 1964.с. 11. Обрусник В.П., Кобзев A.B., Завацкий Э.Г. Стабилизированный источник питания для вентильных преобразователей. Электротехника, Л 9, 1971,- С .11-13 12. Обрусник В.П., Житков М.П., Завацкий Э.Г. Стабилизированный трзхфазный источник напряжения для питания ванн элэктролит• ного нагрева деталей. Изв. ТЛИ, Томск, т. 243, 1972.- С 46-51 13. Обрусник В.П., Кобзев A.B., Земан С.К. Автоматизированный агрегат АЗАТ-2М для зарядки автомобильных аккумуляторов.1.. Изв. ТЛИ, Томск, т. 243, 1971. 2) Информац. листок II--72 Томского ЦНТИ, 1972. 14. Обрусник В.Д., Кобзев A.B., Хайдурова Г.П., Кошевец В.Ф. Стабилизатор напряжения с расширенным диапазоном стабилизации для радиоэлектронной аппаратуры. Информ. листок 31-72 Томского ЦНТИ, 1972. 15. Обрусник В.П., Кобзев A.B., Завацкий Э.Г., Кучин И.П., Шадрин Г.А. Статический преобразователь напряжения мощностью 150 кВт. Информ. листок % 30-72 Томского ЦНТЙ, 1972; 16. Обрусник В.П., ХайдуроЕа Г.А. Расчет электромагнитных параметров высокочастотных силовых трансформаторов малой мощности. //Известия ТЛИ, т. 285. Томск: Издательство Томского университета, 1975, с. 75-81.126. 17. Обрусник В.П., Силкин А.Д. и др. Регулятор зарядного напряжения и тока высоковольтного емкостного накопителя генератора импульсных напряжений ГИН-6МВ. Информ. листок, JS 60-76 Томского ЦНТИ, 1976. 18. Обрусник В.П., Кирюхин Ю.А. Расчет оптимальной геометрии кругового трансформатора методом базисного сечения: /Д1агни-тно-вентильные преобразователи параметров электрической энергии. Томск: йзд-во Томского университета, 1977, с. 52-60. 19. Обрусник В.П., Бальян Р.Х., Вахитова Х.З. Основные положения расчетов силовых высокочастотных трансформаторов //Электропривод и электропитание автоматизированных установок.Томск: Издательство Томского университета, 1984., с. 16. 20. Обрусник В.П., Кирюхин Ю.А., Киселев Н.Я. Расчет основных Ееличин силовых высокочастотных трансформаторов по программе для микро-ЭШ "Электроника БЗ-34". Депонир. в Инфорэлектро 09.07.87, $ 855-ЭТ. 21. Пястолов A.A., Яглоеский Ф.А., Счастный Е.Ф. Уменьшение нагрева магнитопроеодов силовых трансформаторов при работе на повышенной частоте тока. //Электроустановки повышенной частоты. Челябинск, 1978, с. 127-130. 22. Ромаш Э.М. и др. Высокочастотные транзисторные преобразователи /Э.М. Роыаш, Ю.И. Дробович, H.H. Юрченко, П.Н. Шевченко. ¿1.: Радио и связь, 1988. - 288 с. 23. Рудаков S.A. Трансформаторы минимального веса. //Электротехника и автоматика, 1958, Ii 2, с. 24. Русин Ю.С. Трансформаторы звуковой и ультрозвуковой частоты. I.: Энергия, 1973. - 152 с. 25. Слухоцкий А.Е., Вологдин В.В. Трансформаторы для высокочастотного нагреЕа. LI.: Машгиз, 1975, - с. 26. Станков Е.И. Разработка и исследование тиристорных и исполнительных систем управления режимами работы вакуумных индукционных печей: Диссертация канд. техн. наук. Уфа, 1981. -192 с, 27. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: Учебное пособив для вузов. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976. -544 с. 28. Федосеев Д.Н. Технология изготовления силовых трансформаторов и дросселей, применяемых в радиотехнике. М. : ГЭИ, 1955. - 156 с, 29. Федосеев Д.Н., Технология изготовления силовых трансформатоаров и дросселей. М.: Госэнергоиздат, IS53. - с; 30. Харьковский В.В., Зверев Ю.А., Лапин А.Н. Исследование параметров и характеристик трансформаторов для высокочастотных преобразователей: Тезисы докл. итоговой научно-технической конференции. Иваново, 1977. - 122 с. 31. Цыкин Г.С. Трансформаторы низкой частоты. -М.: Связь, 1965. 430 е., 1956. - 418 с. 32. Штерн Г.И. Параметрический метод проектирования трансформаторов . //Электротехника, 1975, té II, с. 34. 33. Штерн Г.'/î. Определение параметров трансформаторов на основе энергетических показателей. //Электротехника, 1977, të 12, с. 133-135. 34. Выбор параметров, проектирование и изготовление трансформаторов. " ^pectjjcng , cUsi^îùng cuiA manujathutinj-UusJutn^tS .„hutoro and Unit" f 1986, 17,të 7, 19, 22, 23, 26. 35. Развитие трансформатора с 900-х годое до настоящего времени. // aidclCung des i-unsjoinia-tmdftttkundeiufônciç Êis heirU ^¿eliieh «iethet128.hcf( 1986, 107, i' 22-23, 1080-1085. 36. Норденберг Г.М. Трансформаторы для радиоэлектронной аппаратуры. М.: Энергия, 1070. - 239 с, 37. Гарбарино X. Некоторые аспекты оптимального проектирования силовых трансформаторов. " Troni Ш1 w, 1954, Jé 12.у 38. Добеллер Ц. Малые трансформаторы, " EM^ÍSche Müshinen ^ 1958, № 9, 10, II. 39. Ли Р. Электронные схемы и их трансформаторы. York 40. Моррис А. Трансформаторы малой мощности для электрооборудования самолетов. " Рм>С Iii 1949, т. 96, & 42, 51 www.dissercat.com Мощный дисковый высокочастотный трансформатор
Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки металла, плавки, пайки, закалки и других операций. Сущность: трансформатор содержит расположенные соосно дисковые первичную многовитковую спиральную обмотку, выполненную из ленты с входным и выходным штуцерами на концах и вторичную одновитковую обмотку. Между обмотками расположен диэлектрик, в котором выполнен внутренний канал. Первичная обмотка размещена в канале диэлектрика в плоскости симметрии, равноудаленной от дисков. 2 ил. Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки металла, плавки, пайки, закалки и других операций. Известен мощный трансформатор с дисковыми первичной и вторичной обмотками, разделенными диэлектриком (Л. Тир "Трансформаторы для установок индукционного нагрева повышенной частоты", М. -Л. гос. энергет. изд. 1961, с. 134). Недостатком известного трансформатора является увеличенный расход меди. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятый за прототип является трансформатор, содержащий дисковую многовитковую первичную обмотку (см. там же, рис. 5 4, с. 135), выполненную из медной профилированной трубки, покрытой изоляцией, и одновитковую вторичную дисковую обмотку. Недостатком известного устройства является повышенный расход меди и высокая трудоемкость изготовления первичной дисковой обмотки. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в снижении расхода меди и улучшении технологичности конструкции высокочастотного трансформатора. Поставленная задача решается за счет того, что в мощном дисковом высокочастотном трансформаторе, содержащем расположенные соосно дисковые первичную многовитковую спиральную обмотку с входным и выходными штуцерами на концах и вторичную одновитковую обмотку с размещенным между ними диэлектриком, согласно изобретению, диэлектрик выполнен с внутренним каналом, первичная обмотка выполнена из ленты и размещена в канале диэлектрика в плоскости симметрии, равноудаленной от дисков вторичной обмотки. В мощных высокочастотных трансформаторах из-за поверхностного эффекта ток протекает по тонкому поверхностному слою обмотки, например, на частоте 440 кГц. Глубина проникновения тока в меди составляет 0,11 мм, плотность тока в обмотке достигает 100 А/мм2, удельные потери, отнесенные ко всему конструкционному весу обмоток, достигают 2000 Вт/кг. Столь высокие удельные потери неизбежно требуют особо интенсивных методов охлаждения, в связи с чем обмотки трансформаторов повышенных и высоких частот выполнены из медных профилированных (прямоугольного сечения) трубок, по которым пропускают воду с гарантированным расходом. Именно так выполнены обмотки у аналога (книга Л. Тира, с. 134) и прототипа (см. там же, рис. 5 4, стр. 135). Профилирование и намотку медной трубки производят на специальном оборудовании (см. там же, с. 217 220), что приводит к увеличению производственных (технологических) затрат, особенно в единичном производстве. В то же время рабочие поверхности первичной обмотки, выполненной из медной прямоугольной трубки, имеют значительную неплоскостность из-за прогиба стенок и скруглений углов, что требует увеличения ширины рабочей поверхности профиля, зазоров между витками и зазоров между рабочими поверхностями первичной и вторичной обмоток и, как следствие, увеличения общих габаритов и веса. Кроме того, снижается КПД из-за худшего сцепления электромагнитных потоков между первичной и вторичной обмотками. Предлагаемая конструкция свободна от указанных недостатков, позволяет изготовить трансформатор с высокой точностью и при меньших трудозатратах и расходе цветного металла, а также повысить КПД. Согласно предлагаемому изобретению, многовитковая первичная обмотка высокочастотного трансформатора изготавливается из листа меди, при массовом производстве штампуется, при единичном вручную ножницами, либо фрезеровкой в пакете на общепромышленном оборудовании. Выполнение первичной обмотки из ленты в виде плоской спирали позволяет значительно сократить расход меди и снизить производственные затраты. Для обеспечения интенсивного охлаждения первичной обмотки диэлектрик выполнен с внутренним каналом, в котором обмотку размещают в осевой плоскости симметрии таким образом, чтобы проточная вода, подаваемая в канал через входной штуцер, омывала ленту обмотки с двух сторон, а расстояние от плоскости спиральной обмотки до плоскости дисков вторичной обмотки задают равными и минимально допустимыми по пробою. По электрическим параметрам первичная обмотка, выполненная из медной профилированной трубки и из медной ленты, одинаковы, поскольку из-за эффектов "близости" и "поверхностного" высокочастотный ток протекает только по поверхностям обмоток, обращенным друг к другу. Поверхности "ребер" обмоток как из трубки, так и из ленты в токопроводности не участвуют, расход же меди на изготовление обмотки из ленты в 3 4 раза меньше, чем из трубки, а в пересчете на всю конструкцию трансформатора расход меди меньше в 1,5 2,0 раза. Кроме того, для изготовления предлагаемого трансформатора нет необходимости использовать специальное оборудование, что ведет к снижению производственных затрат. Заявляемая конструкция трансформатора компактна, имеет меньшие габариты, что позволяет легче встраивать его в технологическую линию. Таким образом, именно указанные существенные признаки предлагаемого изобретения позволяют снизить расход меди и улучшить технологичность конструкции трансформатора как в изготовлении, так и при эксплуатации. На фиг. представлена конструкция дискового высокочастотного трансформатора. На фиг. 1 представлен вид сбоку, на фиг. 2 представлен вид сверху. Трансформатор состоит из первичной четырехвитковой обмотки 1, выполненной из медной ленты, которая размещена в осевой плоскости симметрии водоохлаждаемого канала 2 диэлектрика. Диэлектрик выполнен из двух симметричных частей 3 и 4, герметично соединенных между собой, например, с помощью клея, после размещения первичной обмотки 1 в канале 2. На концах обмотки 1 приварены входной 5 и выходной 6 штуцеры, служащие для подачи и слива воды, а также являющиеся электрическими зажимами для подключения первичной обмотки к источнику высокочастотного напряжения. Диэлектрик 3, 4 с первичной обмоткой 1 размещен соосно между дисками вторичной обмотки 7, 8. Диски вторичной обмотки через выводные шины 9, 10 соединены между собой параллельно, а к выводным шинам подключается технологическая цепь (на фиг. не показана), индуктор, кондуктор и т.д. На фиг. не показаны также крепеж и охлаждение вторичной обмотки. Трансформатор работает следующим образом. При подаче высокочастотного напряжения на зажимы 5, 6 по первичной обмотке 1 протекает ток, который по закону электромагнитной индукции возбуждает ток во вторичной обмотке (при подключенной нагрузке), при этом напряжение на нагрузке зависит от отношения витков первичной и вторичной обмоток, а также от характера нагрузки. Тем самым нагрузка согласуется с источником высокочастотной энергии по параметрам, в чем заключается суть применения высокочастотного трансформатора. Высокочастотный ток, протекая по обмоткам, нагревает последние. Для охлаждения первичной обмотки в штуцер 5 подают воду под небольшим давлением - до 2 кг/см2. Вода, протекая в диэлектрике по каналу 2, омывает ленту первичной обмотки 1 с двух сторон, интенсивно охлаждает последнюю и через штуцер 6 происходит слив воды в систему охлаждения. Охлаждение вторичной обмотки 7, 8 происходит по медным трубкам (не показаны), напаянным на наружную поверхность дисков вторичной обмотки. Предлагаемая конструкция высокочастотного трансформатора позволяет ввиду высокой точности (по плоскостности) первичной отмотки обеспечить равномерное распределение тока по поверхностям и магнитных потоков сцепления при минимальных затратах, исключить локальную концентрацию тока и исключить пробой диэлектрика при значительном увеличении плотности тока. Высокочастотный трансформатор испытан на трубоэлектросварочном стане ТЭСА 20-114 Челябинского завода "Сантехдеталь" при производстве труб водопроводных диаметром 45 мм. Использование высокочастотного трансформатора заявляемой конструкции позволяет снизить общий расход меди до 20 25% сократить производственные затраты.Формула изобретения Мощный дисковый высокочастотный трансформатор, содержащий расположенные соосно дисковые первичную многовитковую спиральную обмотку с входным и выходным штуцерами на концах и вторичную одновитковую обмотку с размещенным между ними диэлектриком, отличающийся тем, что диэлектрик выполнен с внутренним каналом, первичная обмотка выполнена из ленты и размещена в канале диэлектрика в плоскости симметрии, равноудаленной от дисков вторичной обмотки.РИСУНКИ Рисунок 1, Рисунок 2MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе Дата прекращения действия патента: 23.05.2006 Извещение опубликовано: 10.05.2007 БИ: 13/2007 www.findpatent.ru электрический высокочастотный трансформатор - патент РФ 2337423Рисунки к патенту РФ 2337423Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электрических высокочастотных трансформаторов для устройств передачи электрической энергии. Известен трансформатор напряжения - электромагнитный статический преобразователь электрической энергии, содержащий первичную и вторичную обмотки. Мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным полем. Для усиления связи обмотки располагают на ферромагнитном сердечнике - магнитопроводе. В трансформаторах имеет место высокий коэффициент электромагнитной связи С=0,93-0,999.
где M - взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмоткой, L1, L 2 - индуктивности первичной и вторичной обмоток. Для создания магнитного поля в трансформаторе используется реактивная мощность, которая затрачивается на создание поля взаимной индукции и полей рассеяния первичной и вторичной обмоток. Часть активной мощности расходуется на потери в меди в первичной и вторичной обмотке (Копылов И.П. Электрические машины. М.: Логос, 2002 г., стр.131-239). Недостатком известного устройства является симметрия напряжения на выводах вторичной обмотки, что не позволяет использовать электрический трансформатор для передачи электрической энергии по однопроводниковой линии. Известно устройство для преобразования и передачи электрической энергии по однопроводной линии на большое расстояние, разработанное Н.Тесла в 1897 году. Согласно изобретению Н.Тесла устройство состоит из двух трансформаторов, один для повышения, а другой для уменьшения потенциала тока, указанные трансформаторы имеют вывод обмотки с проводом большой длины, соединенный с линией, и другой вывод этой обмотки, примыкающий к обмотке из провода более короткой длины, соединен электрически с ней и с землей. Известен электрический трансформатор, который имеет первичную обмотку, соединенную с электрическим генератором повышенной частоты. Первичная обмотка намотана на вторичную высоковольтную обмотку, длина провода которой значительно больше длины первичной обмотки и приблизительно равна четверти длины волны электромагнитного поля в линии. В этом случае потенциал одного внутреннего вывода высоковольтной обмотки равен нулю, а потенциал другого наружного вывода будет максимальный. Внутренний конец высоковольтной вторичной обмотки соединен с линией передачи электрической энергии, а наружный конец вторичной обмотки и прилегающий вывод первичной обмотки в целях электробезопасности соединен с землей (Н.Тесла Электрический трансформатор. Пат. США №593138 от 02.11.1897 г.). Недостатком известного устройства являются потери мощности на высокой частоте из-за потерь на сопротивлении высоковольтной обмотки. Известен высоковольтный высокочастотный трансформатор, содержащий однослойную спиральную катушку, которая выполнена однослойной с электрической длиной, равной четверти длины волны, и подключена к генератору и нагрузке несимметрично (Пат. РФ 2033651 от 22.04.1988 г.). Недостатком известного устройства является использование для получения резонансных колебаний собственной емкости спиральной обмотки. Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования и передачи электрической энергии. Технический результат заключается в снижении потерь на сопротивлении обмоток трансформатора при работе на повышенной частоте и увеличении добротности высоковольтной обмотки. Указанный результат достигается тем, что в электрическом высокочастотном трансформаторе, содержащем низковольтную и высоковольтную обмотку, выполненные в виде спиральной катушки с длиной высоковольтной обмотки, равной четверти длины волны тока и напряжения, спиральная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций изолированного проводника, площадь сечения которого различна для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала спиральной обмотки согласно уравнению:
где cos В варианте исполнения электрического высокочатотного трансформатора в качестве нормированного тока I-ой секции используют среднее значение тока в секции и соответствующее среднему току сечение проводника в секции. В другом варианте конструкции электрического высокочастотного трансформатора в качестве нормированного тока i-й секции используют максимальное значение тока в этой секции и соответствующее максимальному току максимальное сечение проводника секции. Сущность изобретения иллюстрируется на фиг.1, 2. На фиг.1 представлена электрическая схема устройства и на фиг.2 показано распределение тока в секциях высоковольтной обмотки высокочастотного трансформатора. Согласно фиг.1 высокочастотный генератор 1 через емкости 2 подключен к низковольтной обмотке 3 высокочастотного трансформатора 4. Высоковольтная обмотка 5 выполнена в виде спиральной катушки с длиной проводника, равной
При частоте генератора f0=25 кГц: Высоковольтная обмотка 5 состоит из секций С 1, С2, C3, C4 с разным сечением проводника. На фиг.2 показано распределение волны тока в четвертьволновой линии спиральной высоковольтной обмотки 5. Средняя плотность тока ji в каждой секции С i равна:
где Ii=I0 cos I0 - ток в начале первой секции, Si - сечение проводника в i-й секции. Считая плотность тока ji=A постоянной вдоль проводника высоковольтной обмотки, получим уравнение:
где A=const, постоянная величина. Так как I0 - фиксированная величина тока для данного трансформатора и режима передачи электроэнергии, разделим обе части равенства на I0, получим уравнение (I):
где В - новая постоянная величина, а cos
На фиг.2 высоковольтная спиральная обмотка четвертьволновой линии длиной 3000 м при частоте 25 кГц содержит три секции по 1000 м каждая. Принимая средние значения нормированных токов для секции С1, Для выполнения условия (1) одинаковой плотности токов во всех секциях обмотки 5 получаем соотношения для сечений проводника в секциях: S 1=0,966B, где B - const; S2 =0,707B; S3=0,26B;
Выбирая для третьей секции сечение проводника S 3=1 мм2, получим S 2=2,72 мм2, S3 =3,71 мм2. В варианте исполнения в качестве Ii берут максимальный ток в i-й секции. Тогда для первой секции I1=I 0, cos Пример выполнения высокочастотного трансформатора. Число витков в низковольтной обмотке 3 W1 =25. Число витков в высоковольтной спиральной обмотке 5 W2=1244 витков, число слоев - 21, общая длина обмотки 5 lв=2474,019 м. Обмотка имеет 3 секции. Первая секция выполнена из провода ПВЗ-10 длиной 355,63 м, сечением 10 мм2; вторая секция из провода ПЗ-6 сечением 6 мм2, длиной 409,61 м и третья секция из провода ПВВ-1 сечением 1 мм 2, длиной 2100,524 м. Сопротивление обмотки 5 на частоте f0=1 кГц, R=450 кОм, индуктивность L=0,93 Гн, емкость обмотки 26,82 нФ, добротность Q1 =129. При выполнении высоковольтной обмотки 5 только из провода ПВВ-1 сечением 1 мм2 длиной 2100,524 м добротность снизилась в 3,28 раза и составила Q 2=39,3. Таким образом, по сравнению с известным трансформатором, у которого высоковольтная обмотка выполнена из проводника минимального сечения, одинакового по всей длине высоковольтной обмотки, выполнение высоковольтной спиральной катушки из нескольких секций, в которых сечение проводника уменьшается в соответствии с соотношением (1), снижает потери на сопротивлении обмоток, увеличивает добротность и эффективность преобразования электромагнитной энергии в высокочастотном трансформаторе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Электрический высокочастотный трансформатор, содержащий низковольтную обмотку, подключенную через емкость к высокочастотному генератору и высоковольтную обмотку, выполненную в виде спиральной катушки с длиной обмотки, равной четверти длины волны тока и напряжения, отличающийся тем, что спиральная обмотка состоит из нескольких секций изолированного проводника, площадь сечения которого различна для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала спиральной обмотки согласно уравнению где cos
где Ii - ток в i-й секции, I0 - ток в начале первой секции; S i - сечение проводника в i-й секции;
а начало спиральной обмотки соединено с концом низковольтной обмотки и через емкость - с одним из выводов высокочастотного генератора. 2. Электрический высокочастотный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве нормированного тока i-й секции используют среднее значение тока в секции и соответствующее среднему значению тока сечение проводника в секции. 3. Электрический высокочастотный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве нормированного тока i-й секции используют максимальное значение тока в этой секции и соответствующее максимальному току максимальное сечение проводника секции. www.freepatent.ru Высокочастотный трансформаторИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнике в трансформаторных устройствах и устройствах суммирования мощности при построении радиопередатчиков КВ-УКВ диапазонов. Внутри протяженного ферритового сердечника высокочастотного (ВЧ) трансформатора на его оси установлена цилиндрическая трубка из электропроводящего материала, которая около торцевых границ сердечника соединяется электропроводящими перемычками с соответствующими выводами оплетки отрезка ВЧ кабеля, проходящего внутри трубки. Технический результат состоит в выравнивании магнитного поля в радиальном направлении ферритового сердечника высокочастотного трансформатора. 3 ил.
Изобретение относится к трансформаторам высокочастотных устройств используемых при построении радиопередатчиков и усилителей КВ-УКВ диапазона. Известен высокочастотный трансформатор типа длинной линии (Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. «Широкополосные радиопередающие устройства. Л., Связь, 1978 г., стр. 155, рис. 8.14б), состоящий из ферритовой трубки или набора ферритовой колец, внутри которых помещен ВЧ кабель. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является высокочастотный трансформатор (В.В. Шахгильдян. «Проектирование радиопередающих устройств». Л., Радио и связь, 1984 г., стр. 176, рис. 4-20б), выбранный в качестве прототипа «одновитковой» конструкции трансформатора, в котором ВЧ кабель, образующий виток трансформатора, пропущен через два цилиндрических ферритовых сердечника. Недостатком прототипа при повышенной ВЧ мощности в кабеле являются значительные изменения магнитной индукции вдоль радиуса ферритового сердечника, а следовательно, и мощность потерь, определяющих температуру всего устройства. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в принудительном выравнивании в сечении сердечника высокочастотных магнитных полей даже при возможном отклонении кабеля от оси сердечника. В мощных ВЧ трансформаторах внутренний диаметр сердечника должен выбираться существенно больше, чем радиальный размер кабеля, находящегося внутри этого сердечника. Делается это для того, чтобы уменьшить изменение магнитной индукции вдоль радиуса сердечника, которая изменяется обратно пропорционально расстоянию от оси проводника с током, находящегося внутри сердечника. Поэтому при увеличении радиальных размеров сердечника различие магнитной индукции на его внутренней и внешней поверхностях снижается, а следовательно, уменьшается и мощность потерь, выделяемая в этих областях, и температура ферритового сердечника. Поскольку к крайним зажимам наружного проводника коаксиального кабеля прикладывается высокочастотное напряжение, по наружной поверхности оплетки этого кабеля будет проходить ток. Магнитное поле тока имеет центральную, относительно оси кабеля, симметрию. Именно поэтому ось симметрии коаксиального кабеля внутри цилиндрического сердечника и ось самого сердечника должны совпадать. При отклонении кабеля от продольной оси сердечника, магнитное поле в различных частях сердечника по периметру кольца будет различным, и различие это будет тем сильнее, чем больше кабель отклоняется от оси сердечника. При этом различие магнитных полей в частях сердечника может быть существенным, поэтому и напряженности магнитного поля в этих частях сердечника могут отличаться в несколько раз. Следствием захода в область насыщения магнитного материала даже в небольшой части сердечника будет не только появление искажений в передаваемом сигнале, но и возникновение градиента температуры по периметру сердечника. Последнее обстоятельство может служить причиной механического разрушения сердечника. Поэтому, чтобы избежать насыщения даже в небольшой части сердечника, приходится при расчете делать запас по величине допустимой магнитной индукции по всему объему сердечника, что ведет, в итоге, к существенному росту габаритов и массы трансформатора. Поставленная задача решается за счет того, что в ферритовом сердечнике устанавливается электропроводящая трубка, внутри которой проходит отрезок ВЧ кабеля, концы оплетки которого присоединены к соответствующим концам трубки. Изобретение (высокочастотный трансформатор) поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображен трансформатор, используемый для инвертирования или симметрирования ВЧ сигнала коаксиального кабеля, на фиг. 2 - «одновитковый» трансформатор, на фиг. 3 - вариант исполнения «одновиткового» трансформатора. Внутри ферритового сердечника 1 (фиг. 1), составленного из отдельных колец, вдоль его внутренней поверхности устанавливается цилиндрическая трубка 2 из электропроводящего материала. Края этой трубки перемычками 3 и 4 (изготовленными из того же материала, что трубка) соединяются с помощью проводников 5, 6 с оплеткой коаксиального кабеля 7, расположенного внутри трубки. В итоге ток, определяемый разностью потенциалов на границах оплетки кабеля, пойдет не по наружной поверхности оплетки кабеля, а по поверхности установленной цилиндрической трубки 2 по перемычкам 3, 4 и проводникам 5, 6. При этом местоположение кабеля внутри цилиндрической трубки не влияет ни на токи внутри кабеля, ни на ток по внешней поверхности цилиндрической трубки. Внутри объема, определяемого цилиндрической поверхностью и замыкающими его перемычками, кабель может располагаться произвольно, например так, как показано на рисунке фиг. 1. При разбиении сердечника на две части (аналогично тому, как это выполнено на фиг. 2) электропроводящие конструкции устанавливаются в обеих частях сердечника с соответствующими соединениями в каждой из них. Длина кабеля трансформатора может быть сокращена за счет спрямления кабеля внутри проводящих цилиндров и эксцентричного его расположения внутри них (фиг. 3). Для уменьшения влияния участков ферритового сердечника на магнитное поле оплетки отрезка коаксиального кабеля, соединяющего две части конструкции, целесообразно эту часть кабеля отдалить от плоской поверхности сердечников с одновременным увеличением длины электропроводящей конструкции. Высокочастотный трансформатор, выполненный в виде цилиндрического ферритового сердечника, с размещенным внутри коаксиальным кабелем, к концам оплетки которого приложено высокочастотное напряжение, отличающийся тем, что внутри сердечника на его оси устанавливается цилиндрическая трубка из электропроводящего материала, торцы которой соединяются с соответствующими концами оплетки кабеля, размещенного в трубке. www.findpatent.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
i - нормированное значение тока i-й секции; 
где Ii - ток в i-й секции, I 0 - ток в начале первой секции; Si - сечение проводника в i-й секции; 
а начало спиральной обмотки соединено с концом низковольтной обмотки и через емкость - с одним из выводов высокочастотного генератора.
длины волны тока и напряжения.
где С - скорость электромагнитной волны.
