ТРЕХФАЗНАЯ ИНДУКТИВНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2005 года по МПК H01F17/02 H01F13/00 H04B15/02 

Изобретение относится к электротехнике, а конкретней к трехфазным устройствам вторичного электропитания электротехнической и электронной аппаратуры.

Известно, что для подавления импульсных кондуктивных помех, поступающих из первичной сети и повреждающих электронную, в частности, цифровую аппаратуру, а также для ограничения токов включения в трехфазных устройствах вторичного электропитания применяют индуктивную систему катушек индуктивности или трехфазный дроссель [1].

Известен трехфазный дроссель на ферромагнитном тороидальном сердечнике, три одинаковые обмотки которого расположены симметрично по периметру сердечника и каждая из них включена в линию трехфазной сети [2]. Его недостатками являются, во-первых, необходимость равенства нагрузки фаз и, во-вторых, большие габариты и масса, что обусловлено необходимым снижением индукции в сердечнике и соответственно энергоемкости из-за намагничивания его последовательными импульсами помех.

Таких недостатков не имеют индуктивные катушки без ферромагнитных сердечников. Из известных технических решений, реализующих катушки без ферромагнитных сердечников, которые образуют трехфазную индуктивную систему, наиболее близкой к предлагаемому изобретению является трехфазная индуктивная система, содержащая три не имеющих ферромагнитных сердечников одинаковые по форме и размерам цилиндрические катушки индуктивности, имеющие одинаковое направление намотки витков, размещенные компактно в одной плоскости по равностороннему треугольнику [3]. Недостатком такой трехфазной индуктивной системы является, во-первых, треугольная конструкция, которая приводит к значительной потере объема при компоновке всего устройства трехфазного вторичного электропитания. Другим недостатком является то, что импульс кондуктивной помехи, распространяющийся по каждой из катушек индуктивности, включенных каждая в одну линию трехфазной сети, индуцирует помеху в других за счет взаимной индукции.

Технический результат изобретения состоит в улучшении помехоподавляющих свойств трехфазной индуктивной системы при улучшении ее массогабаритных характеристик.

Для достижения этого технического результата в трехфазной индуктивной системе, содержащей три не имеющие ферромагнитных сердечников одинаковые по форме и размерам цилиндрические катушки индуктивности, размещенные компактно и включенные каждая в одну из линий трехфазной цепи, введены новые признаки, а именно: оси намотки цилиндрических катушек индуктивности расположены ортогонально, центры их симметрии лежат на продольной оси симметрии трехфазной индуктивной системы, при этом поперечный размер каждой цилиндрической катушки индуктивности с намоткой равен ее продольному размеру, а направление намотки произвольно.

В заявляемом техническом решении улучшение помехоподавляющих свойств по сравнению с прототипом обусловлено ортогональным расположением осей намотки цилиндрических катушек индуктивности, что в сочетании с расположением центров симметрии цилиндрических катушек индуктивности на продольной оси симметрии трехфазной индуктивной системы и равенством поперечного размера каждой цилиндрической катушки с намоткой ее продольному размеру приводит к улучшению массогабаритных характеристик трехфазной индуктивной системы. Дополнительным преимуществом является возможность произвольного направления намотки катушек.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показаны основные элементы конструкции трехфазной индуктивной системы.

Трехфазная индуктивная система содержит три не имеющие ферромагнитных сердечников одинаковые по форме и размерам цилиндрические катушки 1, 2, 3, размещенные компактно. Поперечный размер каждой цилиндрической катушки индуктивности с намоткой (в данном случае - диаметр) равен ее продольному размеру, центры симметрии цилиндрических катушек индуктивности O₁, О₂, О₃ лежат на продольной оси симметрии трехфазной индуктивной системы АА, при этом оси намотки цилиндрических катушек индуктивности АА, ВВ, СС (проходит через центр симметрии О₃ перпендикулярно плоскости фиг.) расположены ортогонально. Направление намотки цилиндрических катушек индуктивности является произвольным.

Трехфазная индуктивная система работает следующим образом. Каждая цилиндрическая катушка индуктивности включается в одну из линий трехфазной сети и ограничивает импульсы помех, кондуктивно распространяющихся по линиям сети. Ортогональное расположение осей намотки цилиндрических катушек индуктивности приводит к ортогональному расположению их осесимметричных магнитных полей. В результате отсутствует магнитная связь между катушками и распространение импульса помехи по одной и линий сети с включенной в нее катушкой индуктивности не приводит к индуцированию импульса помехи в других.

С целью демонстрации предполагаемого изобретения были изготовлены два варианта трехфазной индуктивной системы, содержащей три не имеющие ферромагнитных сердечников одинаковые по форме и размерам цилиндрические катушки индуктивности, размещенные компактно. Первый вариант включал круглые цилиндрические катушки индуктивности, намотанные на круглую гильзу. Наружный диаметр намотки катушек был равен ее продольному размеру, т.е. длине намотки. Катушки имели индуктивность по 1 мГн, ток - 1,2 А. Второй вариант включал цилиндрические катушки, намотанные на гильзу с квадратным сечением таким образом, чтобы поперечный размер катушки с намоткой был равен продольному, т.е. форма катушек была близка к кубической. Катушки имели индуктивность 1,2 мГн, ток - 3,1 А. Направление намотки катушек индуктивности по обоим вариантам было произвольным. В каждом из вариантов катушки устанавливались компактно (как можно более близко друг к другу) в заливочную форму так, чтобы их центры симметрии лежали на продольной оси симметрии трехфазной индуктивной системы, при этом оси намотки катушек располагались ортогонально. Катушки фиксировались в форме эпоксидными прокладками и заливались эпоксидным компаундом, при этом начала и концы обмоток выводились наружу. Измерения показали, что при замыкании накоротко одной из катушек трехфазной индуктивной системы индуктивность других практически не изменялась, что свидетельствует об отсутствии магнитной связи между ними и соответственно улучшению помехоподавляющих свойств системы. Улучшение же массогабаритных характеристик обусловлено тем, что изготовленная по предлагаемому изобретению трехфазная индуктивная система имела форму параллелепипеда. Это также позволило обеспечить плотную и удобную компоновку всего трехфазного устройства вторичного электропитания.

Источники информации

1. М.З.Гельман, Исследование и разработка индуктивных элементов LC-фильтров подавления сетевых импульсных помех. Судостроительная промышленность. Серия общетехническая, вып. 36, Л. 1991 г., стр.,40-44.

2. Дроссель для подавления радиопомех. Заявка ФРГ №2245208, опубликовано 12.10.78 г., м.кл. 17/06.

3. Трехфазная индуктивная система. Заявка ФРГ №3523064, опубликовано 09.01.86 г., м.кл. H 01 F 39/00.

Изобретение относится к электротехнике, к трехфазным устройствам вторичного электропитания электротехнической и электронной аппаратуры. Техническим результатом является улучшение массогабаритных характеристик и помехоподавляющих свойств. В трехфазной индуктивной системе три не имеющие ферромагнитных сердечников одинаковые по форме и размерам цилиндрические катушки индуктивности размещены компактно и включены каждая в одну из линий трехфазной сети. Поперечный размер каждой цилиндрической катушки индуктивности с намоткой равен ее продольному размеру. Центры симметрии цилиндрических катушек индуктивности лежат на продольной оси симметрии трехфазной индуктивной системы. Оси намотки катушек расположены ортогонально, а направление их намотки произвольно. 1 ил.

Трехфазная индуктивная система, содержащая три не имеющие ферромагнитных сердечников одинаковые по форме и размерам цилиндрические катушки индуктивности, размещенные компактно и включенные каждая в одну из линий трехфазной сети, отличающаяся тем, что оси намотки цилиндрических катушек индуктивности расположены ортогонально, центры их симметрии лежат на продольной оси симметрии трехфазной индуктивной системы, при этом поперечный размер каждой цилиндрической катушки индуктивности с намоткой равен ее продольному размеру, а направление их намотки произвольно.