Высокочастотный трансформатор Советский патент 1984 года по МПК H01F19/04 

. . 1 11зобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразовательной техники, источниках вторичного элек ропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах мощной р адио аппаратуры. Известен трансформатор, состоящий из магнитопровода, обмоток, электростатического экрана, выполненного в виде ленточного проводящего материала, намотанного между обмотками, отделенного от них слоями изоляционного материала по всей длине, и магнитных шунтов, выполненных в виде лент из магнитного материала, охватывающих лобовяе час ти обмоток. Помехозащищенность трансформатора обеспечивается элект ростатическим экраном и фильтрами, образованными паразитными параметрами конструкции - межобмоточными емкостями и индуктивностями рассеяния, усиленными конструкцией экрана и магнитными шунтами соответственно и которьге можно задавать числом витков экрана и числом витков обмоток, охваченных магнитными шунт ми l J. Недостатками данного устройства являются HKSKUfi коэффициент заполнения окна трансформатора из-за наличия экрана и слвев дополнительной изоляции и, как следствие этого, увеличение массы и габаритов трансформатора, неэ4)фективное охлаждение обмоток и внутренних поверхностей магнитопровода трансформатора из-за высокого теплового сопротивления многослойной конструкции обмоток; наличи резрезного сердечника, наличие паразитной индуктивной связи между обмотками обусловленный магнитными шунтами и снижающей помехозащищенность трансформатора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является высокочастотный трансформатор, содержащий магнитопровод, выполненный в виде двух трубок, к внутренним поверхностям которьпс через теплопроводящзто смазку прилегают изоляционные теплопрог водящие гильзы, токопроводящие труб ки, прилегающие к внутренним поверх ностям изоляционных теплопроводящих гильз, основные обмотки, размещенные внутри токопроводящих трубок оребренную пластину дополнительно62го теплоотвода, замыкающего токопроводящие трубки с одной из сторон лобовых частей основных обмоток, теплоотводящий радиатор, охватьгоающий магнитопровод. Первый виток одной из основных обмоток выполнен в виде токопроводящих трубок, а остальные витки расположены внутри трубок С 2 3. Недостатками трансформатора являются низкая помехозащищенность, невысокие массо- и объемо-энергётические показатели. Низкая помехозащищенность трансформатора объясняется наличием паразитной емкостной связи между токопроводящими трубками и основными обмотками с одной стороны и собственными емкостями основных обмоток - с другой стороны. Сигнал высокочастотной помехи проникает в импеданс нагрузки по цепи; заземление - собственная емкость первичной обмотки - межобмоточная емкость - импеданс нагрузки. Низкие массо- и объемо-энергетические показатели объясняются наличием в конструкции трансформатора пассивных элементов (основного и дополнительного радиаторов), которые участвуют только в рассеянии тепла. Цель изобретения - повьшение помехозаш,ищенности трансформатора и улучшение его массо-габаритных показателей. Указанная цель достигается тем, tiro в йысокочастотньй трансформатор, содержащий магнитопровод, выполненный в виде установленных параллельно одна другой двух трубок, к внутренним поверхностям которых прилегают изоляционные теплопроводящие гильзы, токопроводящие трубки, прилегаюш,ие к внутренним поверхностям изоляционных теплопроводящих гильз, основные обмотки, .размещенные внут- ри токопроводящих трубок, выводы основных обмоток, размещенные на верхней торцовой поверхности трансформатора, накладки, прилегающие к торцовым поверхностям магнитопровода, введены два магнитных ярма, две дополнительные изоляционные тепло.проводящие гильзы, две помехоподавляющие обмотки с выводами, две то- копроводящие планки, изоляционные теплопроводящие шайбы, причем магнитные ярма установлены на торцовых поверхностях магнитопровода, дополнительные изоляционные теплопрово- , дящие гильзы прилегают к наружным поверхностям магнитопровода, помехоподавляющие обмотки включены встречно, вьтолнёны в виде соединенных последовательно и согласно включенных одновитковых неизолиро.ванных галет, размещены на наружных поверхностях дополнительных изоляционных теплопроводящих гильз и соединены с одним из концов то-, копроводящих трубок при помощи токопроводящих планок, размещенных на поверхности верхней накладки, изоля ционные теплопроводящие шайбы размещены между одновитковыми неизолированными галетами, а выводы помехо подавляющих обмоток расположены на нижней торцовой поверхности трансфо матора, Повьшение помехозащищенности дост гается включением в цепь с одной из основных обмоТок трансформатора дополнительных помехоподавляющих об моток, соединенных встречно и не оказывающих влияния на основные про цессы в трансформаторе. Магнитный поток помехоподавляющих обмоток ортогонален магнитному потоку основны обмоток и замьжается через два магнитных ярма, установленных на торцовых поверхностях магнитопровода трансформатора. При этом .собственная индуктивность каждой из помехоподавляющих обмоток препятствует проникновению сигнала помехи в импеданс нагрузки через паразитные емкости основных обмоток. Расположение и -конструкция помехоподавляющих обмоток в виде последовательно соединенных и согласно включенных одновитковых галет исключает как емкостные, так и индуктивные связи с основными обмотками. Расположение выводов основных и помехоподавляющих обмоток на противоположных торцовых поверхностях трансформатора также исключает паразитные индуктивные и емкостные связи между обмотками.. . Улучшение массо-габаритных ноказателей достигается за счет выполнения помехоподавляющими обмотками дополнительно к своим основным функциям функции тёплоотводящего радиатора. Конструкция помехоподавляющих обмоток имеет низкое тепловое сопротивление между ними и магнитопроводом, хороший тепловой 064 контакт с токопроводящими трубка- ми через токопроводящие планки и развитую поверхность охлаждения. Помехоподавляющие обмотки отводят тепло от наружных и внутренних поверхност.ей магнитопровода и от основных обмоток, размещенных внутри токопроводящих трубок. Таким образом, снижение массы и габаритов предлагаемой конструкции достигается многофункциональным ис-.пользованием введенных помехоподавляющих. обмоток, исключающих применение других средств повьшения помехозащищенности, ухудшающих массогабаритные показатели. На фиг, 1 изображена конструкция предлагаемого устройства (разрез А-А на фиг, 2); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства: на фиг, Л эквивалентная электрическая схема, поясняющая принцип работы устройства, Высокочастотньп трансформатор (фиг, 1 и 2) содержит магнитопровод 1, вьтолненный в виде двух трубок, например ферритовьгх, к наружным и внутренним поверхностям ко- . торых прилегают изоляционные теплопроводящие гильзы 2, основные обмотки 3, размещенные внутри токопроводящих трубок 4, прилегающих к внутренним поверхностям гильз 2, вьшоды 5 основных обмоток и накладки 6, прилегающие к торцовым поверхностям трансформатора, два магнитных ярма 7, установленных на торцовых поверхностях магнитопровода 1, одновитковые неизолированные галеты 8, между которым расположены изоляционные теплопроводящие шайбы 9, размещенные на наружных поверхностях гильз 2, токопроводящие планки 10, размещенные на поверхности верхней накладки 6, Две встречно включенные помехоподавляющие обмотки 11 состоят из соединенных последовательно и согласно включенных галет 8 и подклю чены к токопроводящим трубкам при помощи токопроводящих планок 10, а ыводы 12 помехоподавляющих обмоток расположены на нижней торцовой поверхности трансформатора. Начао и конец одной из основных обмоток соединены со свободнь1ми концаи токопроводящих трубок 4, а выВОДЬ 5 основных обмоток расположены на верхней торцовой поверхности трансформатора. На принципиальной электрической схеме (фиг. 3) показаны основные обмотки 3 с выводами начало и конец одной из которых, например вторичной, подсоединены к токопроводящим трубками 4, к другим концам которых подключены концы помехоподавляющих обмоток 11, а их начала соединены с вьгоодами 12.

Магнитный поток помехрподавпяющих обмоток 11 ортогонален магнитному потоку основных обмоток 3, в связи с чем магнитопровод 1 изображен П-образной линией.

Работу устройства рассмотрим по эквивалентной электрической схеме, (фиг. 4).

Полезный сигнал, подаваемый на вьшоды 5 основных обмоток 3, преобразуется в основных обмотках 3 и подается к импедансу нагрузки 13 через помехоподавляющие обмотки 11, При этом встречное включение поме-. хоподавляющих обмоток 11 исключает искажение полезного сигнала в цепи: начало вторичной обмотки 3 верхняя помехоподавляющая обмотка 11 - импеданс нагрузки 13 - нижняя помехоподавлякицая обмотка - нижняя помехоподавляиш.ая обмотка 11 - конец вторичной обмотки 3.

При появлении ЭДС помехи Е„ между точкой заземления 14 первичной обмотки 3 и точкой заземления 15 импеданса нагрузки 13 собственные индуктивности помехоподавляющих обмоток 11 препятствуют проникновению помех в импеданс нагрузки 13 по цепям: ЭДС помехи Ej, - -точка заземления 14 - вывод основной обмотки 3 паразитная емкость 16 - паразитная емкость 17 между основными обмотками 3 - верхняя помехоподавляющая обмотка 11 - импеданс нагрузки 13 точка заземления 15 - ЭДС помехи EJточка заземления 14 - вывод 5 основной обмотки - паразитная емкость 18 между основными обмотками 3 паразитная емкость 19 вторичной обмотки 3 - верхняя помехоподавляющая обмотка 11 - импеданс нагрузки 13 точка заземления 15.

Конструкция транс;форматора исключает распространение помех взаиминдуктивным путем за счет отсутствия паразитной магнитной связи как

между основными обмотками 3 и помехоподавляющими обмотками 11, так и между их выводами 5 и 12. При заземлении другого полюса импеданса нагрузки схема работает аналогично, при этом в подавлении помех участвует собственная индуктивность нижней помехоподавляющей обмотки 11, т.е. схема помехоподавления является симметричной.

Предлагаемое устройство представляет собой комбинацию основного и продольного трансформаторов с ортогональными магнитньми полями, что обеспечивает помехозащищенность и симметрирование цепей помеходавления. Отвод тепла в предлагаемом устройстве осуществляется помехоподавляющими обмотками, состоящими из неизолированных одновитковых галет 8 с развитой наружной поверхностью, обеспечивающих охлаждение наружной поверхности магнитопровода 1, основных обмоток 3 и внутренних поверхностей магнитопровода 1. Тепловой поток от основных обмоток 3 и внутренних поверхностей магнитопровода 1 распространяется через токопров.одящие трубки 4 и токопроводящие планки 10 к галетам 8 и через магнитопровод 1 - к его наружным поверхностям, теплопроводящим гильзам 2 к галетам 8,

Таким образом, введенные в конструкцию помехоподавляющие обмотки 11 вьтолняют как функцию повьщгения помехозащищенности трансформатора, так и функции дополнительного тепловода. Высокочастотный трансформа- , тор может быть выполнен также с использованием других конструкций магнитопроводов, например. Т- и Побразных и галет различной формы.

При использовании предлагаемого устройства уровень высокочастотных помех снижается по сравнению с известным устройством на 40 - 50 дБ, что повышает помехозащищенность траформатора в 100 300 раз. Масса и габариты устройства, использующего высокочастотный трансфррматор, згменьшаются в 1,5-1,7 раза за счет отказа от дополнительных устройств, фильтрующих высокочастотные помехи, а масса и габариты трансформатора уменьшаются на 25-50%„

Предлагаемое устройство может найти широкое применение в преобра7

зевательной технике, в источниках вторичного электропитания для радиоэлектронной аппаратуры, вычислительной техники и систем управления, а также в устройствах электропривода и мощного радиоаппаратостроения-. Стандартное устройство вторичного электропитания, предназначенное для аналоговых целей, например УВИП-1, являющееся базовьтм объектом, не обеспечивает требуемого уровня помехозащищенности без применения до полнительных фильтрующих устройств, значительно увеличивающих массу и га130906 .8

бариты. Применение предлагаемого высокочастотного трансформатора обеспечивает высокую помехозащи, щенность и не требует установки до5 полнительных фильтрующих элементов. Использование помехоподавляющих обмоток в качестве теплоотвода уменьшает массу и габариты устройства.

10 Применение предлагаемого устройства в системе электропитания для мощной радиоэлектронной аппаратуры даст годовой экономический эффект в 25 тыс. руб.

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий магнитрпровод, выполненный в виде установленных. параллельно одна другой двух трубок , к внутренним поверхностям которых прилегают изоляционные теплопроводящие гильзы, токопроводящие трубки, прилегающие к внутренним поверхностям изоляционных теплопроводящих гильз, основные обмотки, размещенные внутри токопроводящих трубок, выводы основных обмоток, размещенные на верхней торцовой поверхности трансформатора, накладки, прилегающие к торцовым поверхностям магнитопровода, отличающийс я тем, что, с целью повьшения помехозащищенности и улучшения массогабаритных показателей, в него введены два магнитных ярма, две дополнительные изоляционные теплопроводящие гильзы, две помехоподавляющие обмотки с выводами, две токопроводящие планки, изоляционные теплопроводящие щайбы, причем магнитные ярма установлены на торцовых поверхностях магнитопровода, дополнительные изоляционные тепло- проводящие гильзы прилегают к наружным поверхностям магнитопровода, помехопрдавляющие обмотки включены встречно, выполнены в виде соедишениьпс последовательно и согласно включенных одновитковых неизолиросл ванных галет, размещены на.нарзокных поверхностях дополнительных изоляционных теплопроводящих птьз и соединены с одним из концов токопроводящих трубок при пбмощи токопроводящих планок,.размещенных на- поверхности верхней накладки, изосо о со о ляционные теплопроводящие шайбы размещены между одновитковыми неизолированными галетами, а выводы помехоподавляющих обмоток расположены на нижней торцовой поверхносО5 ти трансформатора.

б1

Фиг.З