Высокочастотный трансформатор Советский патент 1984 года по МПК H01F19/04 

2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен изоляторами и торцовыми плитами, укрепленными на торцах вторичных полуобмоток, первичная и вторичная полуобмотки обеих частей трансформатора соединены между собой соответственно в точках, расположенных у выводных колодок в средней части трансформатора, а высоковольтные выводы первичных обмоток закреплены через изоляторы на торцовых плитах.

3. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что в месте соединения вторичных полуобмоток со стороны, противоположной выводным колодкам, выполнено окно, через которое выведены высоковольтные выводы первичных полуобмоток, а первичная и вторичная полуобмотки соединены между собой в точках, расположенных у выводных колодок на противоположных торцах трансформатора.

1. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержаш,ий концентрически расположенные с зазором спиральную первичную обмотку с высоковольтными выводами и одновитковую в виде разрезного цилиндра вторичную обмотку с выводными колодками, выступающими за поверхность цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД трансформатора, первичная и вторичная обмотки выполнены из двух полуобмоток, образующих две части трансформатора, каждая из которых включает в себя электрически соединенные на вторичной обмотке в одной точке первичную и вторичную полуобмотки, обе части трансформатора расположены соосно, причем вторичные полуобмотки соединены между собой на торцах в средней части транс }юрматора, а первичные полуобмотки каждой из частей навиты согласно и включены встречно с вторичной обмоткой.

1

Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки изделий, плавки, пайки, закалки и т. д.Известны высокочастотные трансформаторы, составляющие обычно индуктивную ветвь колебательного нагрузочного контура лампового генератора и согласующие напряжение на индукторе с выходным напряжением лампового генератора. Трансформатор состоит из первичной и расположенной концентрично с ней вторичной обмоток, разделенных зазором. Первичная обмотка обычно многовитковая, вторичная состоит из- одного или реже двух витков и обычно охватывает первичную 1.

Наиболее близким к предлагаемому является высокочастотный трансформатор, состоящий из спиральной многовитковой первичной обмотки, расположенной внутри одновитковой вторичной обмотки. Между обмотка.ми выполнен воздущный зазор, служащий электрической изоляцией между обмотками. Первичная обмотка выполнена из медной водоохлаждаемой трубки, вторичная - из медного листа с припаянными к нему трубками водоохлаждения или кожухом. Первичная обмотка высокочастотного трансформатора подключается к емкости нагрузочного контура высокочастотного генератора, к выводам вторичной обмотки подключается индуктор, посредством которого осуществляется нагрев, сварка или другие электротермические процессы 2.

Однако известный трансформатор имеет низкий КПД из-за того, что связь между обмотками осуществляется только за счет взаимоиндукции обмоток.

Целью изобретения является повыщение КПД трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в высокочастотном трансформаторе, содержащем концентрически расположенные с зазором спиральную первичную обмотку с высоковольтными выводами и одновитковую в виде разрезного цилиндра вторичную

обмотку с выводными колодками, выступающими за поверхность цилиндра, первичная и вторичная обмотки выполнены из двух полуобмоток, образующих две части трансформатора, каждая из которых включает в себя

электрически соединенные на вторичной обмотке в одной точке первичную и вторичную полуобмотки, обе части трансформатора расположены соосно, причем вторичные полуобмотки соединены между собой на торцах в средней части трансформатора,

5 а первичные полуобмотки каждой из частей навиты согласно и включены встречно с вторичной обмоткой.

Высокочастотный трансформатор снабжен изоляторами и уорцовыми плитами, укрепленными на торцах вторичных полуобмоток, первичная и вторичная полуобмотки. обеих частей трансформатора соединены между собой соответственно в точках, расположенных у выводных колодок в средней части трансформатора, а высоковольт5 ные выводы первичных обмоток закреплены через изоляторы на торцовых плитах.

В месте соединения вторичных полуобмоток со стороны, противоположной выводным колодкам, выполнено окно, через которое выведень{ высоковольтные выводы пер0 вичных полуобмоток, а первичная и вторичная полуобмотки соединены между собой в точках, расположенных у выводных колодок на противоположных торцах трансформатора.

На фиг. 1 представлен высокочастотный

5 трансформатор, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху,- на фиг, 3 и 4 - вариант исполнения трансформатора.

Трансформатор состоит из двух частей, каждая из которых включает первичные полуобмотки 1 и 2 и вторичные полуобмотки 3 и 4. Первичная 1 и вторичная 3 полуобмотки электрически соединены друг с другом в точке 5, расположенной у выводных колодок б, и 7 вторичной полуобмотки 3. Соответственно соединены первичная 2 и вторичная 4 полуобмотки в точке 8. Свободные концы 9 и 10 первичных полуобмоток 1 и 2 являются высоковольтными и посредством их трансформатор подключается к источнику литания (не показан). Концы 9 и 10 закрепляются.через изоляторы 11 и 12 на торцовых плитах 13 и 14 вторичных полуобмоток 3 и 4. Обычно в электро-, термических установках с ламповыми генераторами мощностью 60-1000 кВт число витков первичной обмотки высокочастотного трансформатора не превышает 6 и уменьшается до 3-4 с повышением мощности генератора, т. е. число витков полуобмотки не превышает 3. Выполненная ,из медной трубки, навитой в спираль, первичная полуобмотка достаточно надежно фиксируется в каждой из частей трансформатора двумя точками,, одна из которых, точка 5 или 8, является местом соединения первичной и вторичной полуобмоток, другая - высоковольтные выводы 9 и 10 первичных полуобмоток, закрепленные на торцовых плитах 13 и 14 (фиг. 1 и, 2). В отдельных случаях возможно и дополнительное крепление первичных полуобмоток с помощью, например, изолирующих планок (не показаны), однако практика показывает больщую надежность трансформатора при креплении первичных полуобмоток за два конца. Собранные из вторичных 3 или 4 полуобмоток с закрепленными внутри них первичными полуобмотками . I или 2 части трансформатора соединяются вместе при помощи, например, фланцев 15 и 16, выполненнь1х на торцах вторичных полуобмоток 3 и 4. Фланцы 15 и 16 создают электрические соединения частей трансформатора и скрепляют их механически таким образом, что обе части трансформатора устанавливаются соосно. Вместо фланцев может быть применено любое другое соединение, обеспечивающее электрический контакт.

В случае, если высокочастотный трансформатор имеет первичную обмотку, состоящую из 3-4 витков, на высоковольтных выводах 9 и 10, соединенных сборными щинами с конденсаторной батареей (не показана), падение напряжения достаточно велико и сравнимо с напряжением, приходящимся на один виток первичной обмотки. Уменьшение падения напряжения на выводах достигается размещением первичных полуобмоток 1 и 2 таким образом, лто место их соединения 5 и 8 с вторичными полуобмотками 1 и 2 выполняется на противоположных торцах трансформатора, а высоковольтные выводы 9 и 10 выводятся бифилярно через окно 17 во вторичной обмотке,

выполненное в месте соединения вторичных полуобмотбк трансформатора. Это позволяет снизить ток первичной обмотки трансформатора, а также ее индуктивность, что , уменьшает потери энергии в первичной обмотке и увеличивает активный и реактивный КПД трансформатора.

Ток от источника питания проходит по первичной полуобмотке 1 от высоковольтного конца 9 до точки 5 соединения с вто0 ричной полуобмоткой 3, протекает по вторичным полуобмоткам 3 и 4, соединенных фланцами 15 и 16 и через точку 8 соединения первичной полуобмотки 2 с вторичной 4 переходит на первичную полуобмотку 2, обтекает ее и через ее высоковольтный конец 10 замыкается на источник питания. Индуктор подсоединяется к выводам 6 и 7 объединенной вторичной обмотки. Ток в индукторе складывается из тока, наведенного электромагнитным полем во вторичной

0 обмотке и тока первичной обмотки, кондуктивно подведенного к вторичной обмотке за счет ее соединения с первичной. Первичные полуобмотки 1 и 2 каждой из частей включены согласно, поэтому устанавливается общий магнитный поток, который наво5 дит ток в объединенной вторичной обмотке. Этот ток направлен встречно току первичной обмотки. Первичные полуобмотки 1 и 2 включены с вторичной также встречно, поэтому ток, наведенный во вторичной обмотке электромагнитным полем и протекающий по ней за счет кондуктивного,соединения с первичными полуобмотками, складывается. Предложенное крнструктивное исполнение трансформатора позволяет повысить его надежность за счет четкой и простой фиксации зазора между первичной и вторичной обмотками и исключения пробоев, а также упростить конструкцию трансформатора.

Это достигается за счет закрепления первичной обмотки непосредственно на вторичной и уменьшения числа витков каждой час0 ти трансформатора в два раза. Более четкая фиксация воздушного зазора и возможность проконтролировать его по всему периметру повышают его надежность и уменьшают простои технологического оборудования в 2-3 раза. Один час простоя трубоэлектросварочного стана 102-220, где применяется высокочастотный трансформатор с 4-5 витками, дает убыток в 400 руб. Отсутствие дополнительных элементов для закрепления первичной обмотки упрощает конструкцию трансформатора, снижает на 5-7% трудоемкость его изготовления по сравнению с традиционной конструкцией прототипа. Использование трансформатора с высоковольтными выводами, выведенными в окно вторичной обмотки, позволяет на 6-8/о -повысить

5 его реактивный КПД за счет снижения индуктивности выводов. Это приводит к уменьшению первичного тока и повышению активного КПД трансформатора также на .

Фиг. I

0Ul.J

ФигЛ