Помехозащитная трансформаторная вставка Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 H01F27/36 

1

(21)4675274/07

(22) 28.02 89

(46) 15.10.91. Бюл. №38

(71)Высшее техническое учебное заведение Севмашвтуз

(72)С А.Сухоруков (53)621.314.57(0888)

(56)Сборник тезисов докладов ВСНТК Помехи в цифровой технике - 86. - Паланга, 1986.

Авторское свидетельство СССР N 1524139, кл. Н 02 М 3/335. 1987. (54) ПОМЕХОЗАЩИТНАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ВСТАВКА

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для электропитания цифровых технческих средств при их работе в условиях помех

питающей сети Цель изобретения - повышение помехозащищенности за счет повышения степени подавления несимметричных помех Вставка состоит из двух трансформаторов 8 и 9, у которых вторичная обмотка трансформатора 8 и первичная трансформатора 9 соединены через фильтры 6 и 7 Ука- занные обмотки выполнены из многослойных полосковых линий с распределенными элементами для подавления помех. Элементы для защиты от несимметричных помех соединены с металлом экранирующих обьемов 1, 2 и с общей шиной 5. Фильтры 6 и 7 обеспечивают помехозащитные свойства для симметричных и отчасти несимметричных помех 2 з п ф-лы, 2 ил

(Л

С

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для электропитания высокочувствительного и быстродействующего электрооборудования, преимущественно цифровых технических средств, а также для защиты от внешних помех как потребителей, так и сетей электропитания преобразовательной техники и других систем энергетической электрики, применяемых преимущественно в сетях с изолированной централью.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности за счет повышения степени подавления несимметричных помех.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема помехозащитной трансформаторной вставки; на фиг. 2 - проводник вторичной

обмотки первого или первичной обмотки второго трансформаторов сечение.

Помехозащитная трансформаторная вставка содержит первый 1 и второй 2 обь- емы в металлических экранах 3 и 4, соеди- не ные с общей шиной 5 В указанных обь мах размещены первый 6 и второй 7 фильтры, первый 8 и второй 9 трансформаторы, причем первичная обмотка 10 первого 8 и вторичная обмотка 11 второго 9 трансформаторов подключены к входным выводам для подключения источника 12 электроэнергии и выходным выводам для подключения нагрузки 13 выводы 14 и 15 вторичной обмотки первого трансформатора 8 соединены с выводами 16 и 17 первичной обмотки второго трансформатора 9 через первый 6 и второй 7 фильтры В соото со

±

00 VJ

VJ

ветствующих экранированных металлом объемах 1 и 2 размещены первый 18 и второй 19 конденсаторы. Каждая из вторичных обмоток с выводами 14 и 15 первого 8 и первичная обмотка с выводами 16 и 17 второго 9 трансформаторов выполнены в виде полосковых линий, внутренние полоски которых (20 - у первого трансформатора 8 и 21 - у второго трансформатора 9) являются проводниками электроэнергии в указанных обмотках. Наружные полоски 22 и 23 у первого трансформатора 8 и 24 и 25 у второго трансформатора 9 полосковых линий выполнены двухслойными с внутренними слоями 26 и 27 у первого трансформатора 8 и 28 и 29 у второго трансформатора 9 из материала с высокой магнитной проницаемостью, причем наружные полоски 22 и 23 у одного вывода 14 вторичной обмотки первого трансформатора 8 через соединение 30 подключены к первой обкладке 31 первого конденсатора 18, наружные полоски 22 и 23 у другого вывода 15 вторичной обмотки первого трансформатора 8 через соединение 32 подключены к металлическому экрану 3 первого объема 1, наружные полоски 24 и 25 у одного вывода 16 первичной обмотки второго трансформатора 9 через соединение

33подключены к металлическому экрану 4 второго объема 2, наружные полоски 24 и 25 у другого вывода 17 первичной обмотки второго трансформатора 9 через соединение

34подключены к первой обкладке 35 второго конденсатора 19. Вторые обкладки 36 и 37 первого 18 и второго 19 конденсаторов раздельно подключены к металлическим экранам 3 и 4 соответствующих объемов 1 и 2. Первый трансформатор 8 выполнен понижающим. Внутренние полоски 20 и 21 полосковых линий выполнены многослойными, содержащими по меньшей мере пять послойно расположенных элементов 38-44 (фиг. 2), из которых два внешних 38 (40) и 39 (41) на фиг. 2 выполнены в виде полоски из материала с малым удельным сопротивлением и являются проводниками электрической энергии в указанных обмотках трансформаторов. Внутренний элемент 42 (43) - токопроводящий, а элементы изоляции 44, расположенные между внутренним 42 (43) и внешними 38 (39) и 40 (41) элементами выполнены в виде полосок из изоляционного материала с высокой диэлектрической проницаемостью, причем токопроводящий элемент 42 (43) на одном из соответствующих концов 45 (46) соединен с металлическим экраном 3 соответствующего экранированного объема 1 (2). На фиг. 2 дополнительно показаны наружные полоски из слоев 26 и 27, причем слой 27

выполнен из материала с большой магнитной проницаемостью, а также изоляция 44 полосковой линии. Внутренний токопроводящий элемент (42 и 43 на фиг. 1) в одном из

вариантов может быть выполнен по меньшей мере из трех слоев, причем внешние слои указанного элемента 42 (43)-токопро- водящие, а внутренний - выполнен из материала с большой магнитной

0 проницаемостью и большими потерями на высоких частотах, причем оба указанных внешних слоя на одном из одноименных концов соединены (соединения выполнены соответственно в точке 45 и 46 на фиг. 1 для

5 первого 8 и второго 9 трансформаторов) с металлическим экраном (3 или 4 на фиг. 1) соответствующего объема (1 или 2 на фиг. 1). Два внешних элемента 38 и 39 или 40 и 41 внутренних полосок 20 и 21 полосковых ли0 ний в каждом трансформаторе 8 или 9 соединены последовательно и согласно, а точка их соединения (47 - для первого трансформатора 8 и 48 - для второго трансформатора 9) соединена с экранами 3 и 4 соответству5 ющего объема 1 или 2, причем дополнительно исключено соединение любого из выводов первого 6 и второго 7 фильтров с экранами 3 или 4 соответствующего объема 1 или 2.

0Помехозащитная трансформаторная

вставка работает следующим образом.

Электроэнергия от входных выводов источник: 12 переменного тока поступает на первичную 10 обмотку первого трансформа5 тора В, трансформируется на внешние слои 38 и 39 внутренней полоски 20 вторичной обмотки, передается на ее выводы 14 и 15, далее через фильтры 6 и 7 на выводы 16 и 17 внешних слоев 40 и 41 внутренней полоски

0 21 первичной обмотки второго трансформатора 9, трансформируется во вторичную обмотку 11 и подводится к выходным выводам 13. Симметричные помехи распространяются по тому же пути, что и поток электроэнер5 гии, ослабляясь при этом элементами первого 6 и второго 7 фильтров, которые работают эффективно благодаря выполнению первого трансформатора понижающим. По отношению к несимметричным

0 помехам помехозащитные свойства обеспечиваются за счет того, что помехи при распространении от цепей источника 12 первоначально достигают наружных полос . 22 и 23 полосковой линии вторичной обмот5 ки первого трансформатора 7 и непосрче дст- венно через соединение 32 или через соединение 30 и первый конденсатор 18 стекают через экран 3 объема 1 на общую шину 5. Подобный эффект достигается и во втором трансформаторе 9 с помощью аналогичных элементов. Благодаря наличию у наружных полосок 22 и 23 полосковой линии внутренних слоев 26 и 27 из материала с большой магнитной проницаемостью увеличена индуктивность внутренней поверхности наружных полосок 22 и 23, что препятствует распространению энергии помех на элементы 38 и 39 вторичной обмотки первого трансформатора 8. Аналогично работают элементы второго трансформатора 9. Повышение помехозащищенности вставки обеспечивается за счет того, что несимметричные помехи, проникшие частично на внешние слои 38 и 39 внутренней полоски 20 вторичной обмотки первого трансформатора 8, через емкость между внешними слоями 38 и 39 и внутренним токопроводящим элементом 42 стекают по соединению 45 с экраном 3 объема 1 на общую шину 5. Аналогично работают элементы второго трансформатора. Если высокочастотная составляющая импульсной помехи возбуждает в элемента 42 колебания, то они при конструкции элемента 42,выполненного в виде трехслойной полосковой линии, демпфируются элементом с большой магнитной проницаемостью и большими потерями на высоких частотах. При возникновении колебаний энергия периодически перераспределяется между емкостью цепи и ее индуктивностью. Последняя образована собственно элементом 42 и его средним слоем, выполняющим роль магчитопровода для индуктивности с большими потерями, что способствует быстрому затуханию колебаний, снижая возможный уровень помех на выходах 14 и 15 вторичной обмотки первого трансформатора 8. Аналогично работают элементы второго трансформатора 9. За счет преимущественно последовательного и согласного соединения внешних элементов 38 и 39 внутренних полосок 20 полоско- вых линий вторичной обмотки первого трансформатора 8 и соединения их общей точки 47 с экраном 3 объема 1 образуется путь для непосредственного отекания энергии помех на общую шину. Кроме того, сим- метричная конструкция обмотки способствует снижению симметричных помех, так как несимметричные помехи наводят в сердечнике (магнитопроводе) трансформаторов взаимовстречные магнитные потоки, не приводящие к возникновению симметричных напряжений помех. Аналогично работают элементы второго трансформатора 9. Непосредственное соединение обмотки с землей позволяет исключить соединение любого из выводов первого 6 и второго 7 фильтров с экраном 3 или соответствующего объема 1 или 2, поэтому несимметричные помехи при распространении через фильтры в меньшей степени преобразуются в симметричные, что также способствует повышению помехоза5 щищенности вставки. Одинаковые по конструкции обмотки, вторичная первого и первичная второго трансформаторов, наличие двух фильтров и двух экранированных объемов позволяют дополнительно защи0 щать источник питания от помех, создаваемых нагрузкой. Предложенная конструкция не приводит к дополнительному расходу активных материалов обмоток, а за счет складывания обмоток (из полосковых линий)

5 вдвое расход активных материалов на наружные полоски уменьшается.

Формула изобретения

вставка, содержащая металлические экраны, соединенные с общей шиной и образующие первый и второй объемы, в которых размещены, соответственно,первый и вто5 рой фильтры, первый и второй трансформаторы, причем первичная обмотка первого и вторичная обмотка второго трансформаторов подключены соответственно к входным и выходным выводам, а вторичная обмотка

0 первого трансформатора соединена с первичной обмоткой второго трансформатора через первый и второй фильтры, в упомянутых объемах размещены первый и второй конденсаторы, а каждая из обмоток, вторич5 ная первого и первичная второго трансформаторов, выполнены в виде полосковых линий, внутренние полоски которых являются проводниками электроэнергии в указанных обмотках, наружные полоски указанных

0 полосковых линий выполнены двухслойными с внутренними слоями из материала с высокой магнитной проницаемостью, причем указанные наружные полоски у одного из выводов вторичной обмотки первого

5 трансформатора объединены и подключены к первой оокладке первого конденсатора, наружные полоски у другого вывода вторичной обмотки первого трансформатора объе- дин мы и подключены к металлическому

0 экрану первого объема, наружные полоски у одного из выводов первичной обмотки второго трансформатора объединены и подключены к металлу второго экранированного объема, наружные полоски у другого

5 вывода первичной обмотки второго трансформатора объединены и подключены к первой обкладке второго конденсатора, вторые обкладки первого и второго конденсаторов раздельно подключены к металлическому экрану соответствующих

экранированных объемов, первый трансформатор выполнен понижающим, отличающаяся тем, что. с целью повышения помехозащищенности за счет повышения степени подавления несимметричных по- мех, указанные внутренние полоски поло- сковых линий выполнены многослойными, содержащими по меньшей мере пять послойно расположенных элементов, из которых два внешних элемента выполнены в виде полоски из материала с малым удельным сопротивлением и являются проводниками электрической энергии в упомянутых обмотках трансформаторов, внутренний элемент - токопроводящий, а элементы, расположенные между внутренним и внешним элементами, выполнены в виде полосок из изоляционного материала с высокой диэлектрической проницаемостью, причем токопроводящий элемент на одном из концов

соединен с металлическим экраном соответствующего объема.

гш

м MM /MWVwr

tt№ 20(21)

QUIZ

№ W

У У zws) /

Z1(Z9