Трансформатор высокой частоты Советский патент 1981 года по МПК H01F19/02 

(54) ТРАНСФОРМАТОР ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к индукцйо н ному нагреву металлов. Для согласования напряжения генераторй высокой частоты с напряжением индуктора между источником питания и индуктором включаются согласующие устройства - в большинстве случаев трансформаторы высокой частоты. Индукционный нагрев связан с большим потреблением индук .-ивного тока индуктором, что обуславливает очень низкий коэффициент мощности установок. Для повышения коэффициента мощности индукционных эле1 тротермически установок служат силовые конденсатор Конденсаторная батарея подключается параллельно первичной обмотке трансформатора, образуя параллельный коле бательный контур. Так как в этом контуре между индуктивностью и емкостью протекают большие токи, то с уменьшением потерь и повышением КПД установки необходимо обеспечивать минимально возможную длину соединительных кабелей меяаду конденсаторной батареей и согласуклцим трансформатором. Известен конденсатор повышенной частоты для индукционных установок, дакет которого собирают из отдельных секций, соединенных между собой параллельно. Обкладки секций выступают с торцов. Для уменьшения потерь фольга обкладок применяется большей толщины, чем у других типов конденсаторов . С одной стороны пакета к обкладкам припаяна медная трубка, имеющая вид змеевика, по которой во время работы конденсатора пропускается охлаждающая вода . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трансформатор, состоящий из полого незамкнутого круглого кольца прямоугольного сечения, служащего вторичной обмоткой, и первичной обмотки, выполненной в виде двух последовательно и согласно соединенных кмоговитковых дисковых катушек, которые расположены во внутренней полости вторичного витка . Недостатком этого устройства является его низкая реактивная мощность, поэтому невозможно применять это устройство, например, в области индукционного нагрева металлов. цель изобретения - повышение КПД индукционной установки. Цель достигается тем/ что первич- ная обмотка трансформатора высокой частоты выполнена в виде двух многовитковых дисковых катушек профилированной медной трубки, к противолежащим торцам которых по всей длине намотки припаяны обкладки конденсато ных секций. На фиг. 1а показана индуктивноемкостная первичная обмотка в развернутом виде, общий вид; на фиг. iS то же, в свернутом виде; на фиг. 2 высокочастотный трансформатор, общий вид; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4а - пример дискретного изменения величины емкости при неизменной величине индуктив.ности индуктивно-емкостной перйичной обмотки; на фиг. 46 - пример дискретно го изменения величины индуктивности при неизменной величине емкости индуктивно-емкостной первичной обмотки. Устройство состоит из полого неза кнутого медного витка 1 с наружной 2 и внутренней 3 полостями охлаждения по которым протекает охлаждающая вода, поступающая в наружную полость через входной штуцер 4, а во внутреннюю полость через штуцер 5. По периметру поперечного разреза витка вставлена прокладка б, которая зажата между кромками витка болтами 7 так,чтобы обеспечить -герметичность внутренней полости витка при обязательном отсутствии электрического контакта между кромками витка вдоль всего периметра разреза. Полый незам кнутый виток является вторичной обмоткой высокочастотного трансформатора , к которой крепится инДуктор 8 Во внутренней полости вторичной обмотки расположена первичная обмот ка. Она выполняется из двух -профили рованных медных трубок 9 и 10, охлаходаемых водой, поступающей в труб ки через штуцера 11. Между трубками располагаются конденсаторные секции 12,применяемые в конденсаторах повы шенной частоты для электротермических установок. К фольге, выступающе с одного торца каждой секции, припаяна первая трубка, а к фольге, выступающей с другого торца секций, припаяна вторая трубка. Секции расположены друг за другом вдоль трубо При сво зачивании такой индуктивноемкостной обмотки в катушку между витками прокладывается изоляционная полоса 13. В готовом виде первичная обмотка представляет собой две мног витко ые дисковые катушки индуктивности: левую 14 и , выполненные из водоохлаждаемой профилированной медной трубки, к противоле жаошм торцам которых припаяны обкладки конденсаторных секций. Индук тивно-емкостная первичная обмотка со всех сторон изолирована от вторичной обмотки при помощи прокладок 16. Шяводы первичной обмотки п;р1оход ерез изолятор 17. Внутренняя герметичная полость вторичного витка заполняется саволом. Для обеспечения независимого регулирования коэффициента трансформации и величины емкости левая и правая исковые катушки первичной обмотки разбиваются на нужное число электрически не связанных между собой частей. Меняя места подключения к трансформатору кабелей от генератора высокой частоты и соединяя между собой те или иные части левой и правой дисковых катушек, регулируется коэффициент трансформации или величина ёмкости. Например, если первичная обмотка разбита на три части (фиг.4), то такой трансформатор имеет по три значения величин коэффициента трансформации и емкости, операции изменения которых независимы. Входными клеммами трансформатора являются клемма А левой и клемма Б кравой катушек, тогда результирующие значения величин индуктивности и емкости определяются параметрами первой части первичной обмотки, т.е. Lpgn,, L , Срет С (фиг.4а). Соединив конец первой части с началом второй части, т.е. Ас Б и А с Б , а входные клеммы оставив прежними, можно сохранить значение результирующей индуктивности, т.е. Lpen, Ц , так как на отрезок левой и правой катушек, входящих во вторую часть первичной обмотки,токи протекают встречно. Значение результирующей емкости увеличивается и становится равным сумме емкостей первой и второй частей индуктивноемкостной первичной обмотки, т.е. Сре-ь. С,, + Ciji, так как величина емкости определяется электростатической связью между целыми частями левой и правой катушек. . Аналогичным образом получаются величины индуктивности Lpen,. L и емкости Cpej, С + С + С. Если за входные клеммы трансформатора принять клемму А правой и клемму Г левой катушек, а клеммы Б и В соединить, то результирующая емкость определяется величиной емкости первой части, т.е. СреЬ. - л г а величина результирующей индуктивности определяется числом витков первой и второй частей левой катушки, т.е. Lpe-b. Ц L (фиг.4б) ,. Аналогичным образом можно получить величины индуктивности Lpgn, « L + + L,j + La, и емкости Срез. Трансформатор высокой частоты с индуктивно-емкостной первичной обмоткой работает следующим образом. Нагреваемая деталь помещается внутрь индуктрра 8, который подключен ко вторичной обмотке трансформатора. Вторичная обмотка 1 со всех сторон охватывает первичную, что приводит к снижеиию индуктивности рассеяния

до минимума,а это в свою очередь улушает электромаЛитную связь между обмотками, обеспечивая высокий КПД трансформатора.Энергия во вторичную обмотку поступает за счет индуктивно связи с первичной обмоткой. Первичная обмотка состоит из трех функциональных элементов: левой 14 и правой 15 дисковых катушек с одинаковым направлением витков и осуществляюьдего емкостную связь между этими катушками элемента, представляющего .собой последовательность емкостных секций 12, припаянных своими обкладками к трубам 9 и 10 левой и правой дисковых катушек. Особенностью первичной обмотки является то, что подключение источника трансформатора высокой частоты осуществляется к началу левой катушки и к концу правой или наоборот.

Таким образом, выполнение первичной обмотки трансформатора в виде индуктивно-емкостного элемента позволяет увеличить КПД индукционной установки за счет уменьшения потерь в колебательном контуре. Применение предлагаемого трансформатора высокой часто-Лл с индуктивно-емкостной первичной обмоткой позволяет в два раза уменьшить расход цветного металла (особенно на. частотах более 8 кГц) при изготовлении индуктивных нагревательных установок, так как отпапает необходимость в изготовлении йкорпусов .и охлаждающих змеевиков конденсаторов; сократить расход охлаждающей воды, так как отпадает необходимость в отдельном охлаждении конденсаторных банок. Кроме того, при необходимости предлагаеьшй трансформатор может быть использован как конденсаторная батарея при закорачивании начала и конца левой и правой дисковых катушек.

10

Формула изобретения

Трансформатор высокой частоты,содержащий многовитковую первичную

15 обмотку и вторичную обмотку в виде полого незамкнутого витка, во внутренней полости которого расположена первичная обмотка, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, первичная обмотка выполнена в виде двух многовитковых дисковых катушек профилированной медной трубки, к противоположным торцам которых по всей, длине намотки прикреп25 лены обкладки конденсаторных секций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

30 м., Высшая школа, 1965, с. 118, рис. 54.

./

о S

ш

И .А

I i, бпВ t.t Ц