Преобразователь переменного напряжения в высокое постоянное Советский патент 1990 года по МПК H02M7/10 

ЙсЬ

с

L

I

D1

00 го

ю

Ю

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электронно-лучевых трубок, электронных микроскопов, в рентгеновской технике и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение КПД путем снижения межобмоточных динамических емкостей. Эффект обусловлен конструктивным исполнением преобразователя, в котором первичная обмотка выполнена в виде двух полуобмоток 2, 3, расположенных на стержнях 4, 5 магнитопровода. Число секций 6, 7 вторичной обмотки выполнено четным, они имеют высоту, меньшую высоту первичной полуобмотки, выполнена одна в другой концентрически и расположены вдоль первичных полуобмоток равномерно и симметрично. При этом направление намотки любых двух расположенных рядом секций является противоположным. 2 ил.

cb сЬ

CD CZ3

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дл питания электронно-лучевых трубок, электронных микроскопов, в рентгеновкой технике и других отраслях народного хозяйства,

Цслъ изобретения - повышение КПД путем снижения межобмоточных динамических емкостей.

На фиг.1 показана электрическая скема преобразователя переменного напряжения в высокое постоянное; на фиг.2 - конструкция трансфорамтора преобразователя переменного напряже- н|ия )з высокое постоянное (разрез вдоль осей сердечника).

Преобразователь переменного напряжения в высокое постоянное содержит сердечник 1, состоящий из двух разных частей, первичную обмотку, сотоящую из двух полуобмоток 2 и 3, расположенных на стержнях 4 и 5 сердечника симметрично и равномерно, многосекционную вторичную обмотку, число секций 6 и 7 которой выбрано четным выполнены одна внутри другой концентрически и располагаются вдоль стержней 5 и 4 сердечника симметрично и равномерно. Каждая Из секций 6 и 7 вторичной обмотки подключена к выпрямителю 8. Все выпрямители 8 по выходу соединены по- сШедователъно.

На фиг.2 приняты следующие обоз- рачения: высота одной секции 6 или 7 - h; направление интегрирования (параллельно оси стержней 4 и 5 сердечника) у; ширина (разность между наружным и внутренним радиусами) секций 6 и 7 А; направление интегрирования (перпендикулярно оси стержне 4 и 5 сердечника) х; число секций, располагающихся вдоль стержней 4 или сердечника - п.

Устройство работает следующим образом.

В преобразователе электрическая энергия запасается собственными динамическими емкостями обмоток и меж- обмоточными динамическими емкостями трансформатора.

Учитывая, что разность потенциалов любых частей соседних секций вторичной обмотки, выпрямители которых включены последовательно, на всех этапах имеет одинаковый знак, то

ъ

w5 - w$

0

5

0

5

0

W

,J 9

где С- - собственная динамическаяемкость одной секции вторичной обмотки;

W( количество энергии, запасаемой собственной динамической емкостью одной секции вторичной обмотки на соседних полупериодах переменного напряжения;Uc - напряжение на зажимах одной

секции вторичной обмотки. Динамическая емкость между концентрически расположенными секциями 6 и 7 высотой h вторичной обмотки определяется разностью энергий, запасаемых на соседних полупериодах переменного напряжения в пространстве между наружной поверхностью внутренней секции 6 и внутренней, поверхностью наружной секции 7 вторичной обмотки.

Если направление намотки концентрически расположенных секций 6 и 7 противоположно, то противоположны и направления намотки прилегающих слоев.

На некотором полупериоде ((п-1)-м этапе) переменного напряжения началам обмоток соответствует отрицательный потенциал. Тогда начало внутренней секции 6 через выпрямитель 8 соединяется с началом наружной секции 7 вторичной обмотки. Полагая, что электрическое поле в пространстве меж- 7 плоскопараллельное

и((у) -U(y) dy. Тогда для (п-1)-го этапа

и (у)--ис(й).

ду секциями 6 и ,«i k

kh -Z-l

U (У) -M-fcj),

где k - количество слоев обмотки, ., r«f Tt4

IT L ат U с

W3 - ---,

где статическая емкость между

концентрически расположенны-- ми секциями вторичной обмотки.

Для n-го этапа

и Ы-М Ь.) ,

и (у) ис() , w«-

w9- 2

M1 ,. следовательно, Са 0, т.е. при

встречной намотке концентрически рас-

положенных секций 6 и 7 и несовпадающем направлении прилегающих слоев 14 и 15 значение динамической межобмоточной емкости равно СК

Вычисляют значение динамической межобмоточной емкости между секциями, расположенными одна над другой, если секции намотаны встречно.

Для (n-l)-ro этапа, учитывая, что k 1 , получают

);

2С

Ml

Uc(nJ+ |),

ст

статическая емкость между секциями вторичной обмотки, расположенными одна над другой.

На n-м этапе

А

А

U IL

U,

2пА + х

2Сст

с А

2 1

Uc (п +

-5-).

Динамическая емкость при встречной намотке секций вторичной обмотки и в -этом случае равна 0.

Оценим динамическую межобмоточную емкость между первичными полуобмотками 2 и 3 и секциями 6 вторичной обмотки трансформатора. Для простоты полагают, что между первичными полуобмот- ками 2 и 3 и секциями 5 вторичной обмотки расположен заземленный экран.

Если каждая ,из секций имеет по отношению к соседней противоположную намотку, то

hi

zc

Ml

мз k-i

CCT-Ј

(-1) ;

„«S „MS

где С л и Ccr соответственно, динамическая и статическая емкости между экраном и одной секцией вторичной обмотки.

При четном количестве секций, располагающихся вдоль каждой из вторичных полуобмоток 2 и 3, динамическая межобмоточная емкость и в этом случае равна 0.

Паразитная динамическая емкость обмоток трансформатора преобразователя переменного напряжения в высокое постоянное определяется той частью электрической энергии, запасаемой

15822996

обмотками и в межобмоточном простран0

,

0

5

0

стве, которую необходимо потреблять от источника для перезаряда этих емкостей. При согласной намотке соседних секций вторичной (высоковольтной) обмотки динамические межобмоточные емкости максимальны, так как разность напряжений между ними (и запасаемая

сиг

электрическая энергия ) сильно

изменяется при смене полярности входного напряжения в результате изменения состояния диодов выпрямителей.

i.

При противоположной намотке выводы обмоток так соединяются между собой через диоды выпрямителей, что при смене полярности напряжения количество запасенной в межобмоточном пространстве электрической энергии почти не изменяется, а при противоположной намотке и близлежащих слоев соседних обмоток изменение практически равно нулю, В результате этого энергия от первичного источника переменного напряжения дтя перезаряда этих емкостей не потребляется, величины токов через обмотки уменьшаются и КПД всего устройства возрастает, особенно значительно при высоком выходном напряжении и малой потребляемой мощности.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в высокое постоянное, содержащий трансформатор с сердечником из двух П-образных частей, первичную обмотку, многосекционную вторичную обмотку, каждая из которой подключена к выпрямителю, а все выпрямители соединены по выходе последовательно, о тличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем снижения межобмоточных динамических емкостей, число секций вторичной обмотки

выполнена в виде двух полуобмоток, а секции вторичной обмотки, выполненные одна в другой концентрически, имеют высоту, меньшую высоты первичной полуобмотки и располагаются вдоль стержней сердечника равномерно и симметрично, причем намотка секций вторичной обмотки выполнена так, что направление намотки близлежащих слоев расположенных рядом секций противоположно.

yv-N 6

L JLi-J

Фиг.Г