Согласующий трансформатор Советский патент 1983 года по МПК H01F38/20 

(54) СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР

1

Изобретение относится к технической физике и измерительной технике и может быть использовано для согласования по шумам различных датчиков с предусилителями. Наиболее целесообразно использовать изобретение в измерительных системах для исследования низкочастотных физических процессов при наличии внешнего помехонесущего магнитного поля.

Известны согласующие трансформаторы, содержащие тороидальные сердечники с уложенными на них первичной, вторичной и ра личными вспомогательными обмотками 11.

Недостатком зтих трансформаторов является подверженность их помехам от внешних мапштиых полей.

Известным способом снижения помех от внеигаих магнитных полей является иcпoлv зование зкранов различньи конструкций 2, однако зкранирование не всегда позволяет снизить помехи до требуемого уровня и в то же время усложняет конструкцию трансформатора.

Наиболее близок к предлагаемому трансформатор тока с защитой от внешних полей, обмотка которого намотана на тороидальный сердечник в виде четкого числа последовательных слоев. Внутренний слой двухслойной обмотки проходит от первой точки на сердечннке вдоль всей его длины к второй точке, находящейся рядом с первой. Внешний слой обмотки проходит обратно от второй точки к первой. Витки слоев намотаны во10круг сердечника в одинаковом направлении. Оба слоя имеют равное число витков, равномерно распределенных по длине сердечника.

В описанной конструкции обмотки транс5 форматора нечувствительны к магнитному полю помех, вектор напряженности которых лежит как в плоскости сердечника, так и перпендикулярно к ней {3.

Недостатком прототипа является непремен20ное условие четности числа витков в каждой из обмоток и трудность выполнения известной конструкция обмотки при малом количестве. витков в ней. 398 V Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в сошасующем трансформаторе, содержащем тороидальный или кольцевой сердечник и равнол ерно размещенные на нем обмотки, каждый из олоев этих обмоток снабжен обрат ным витком, уложенным по внешнему пери.метру катушки встре.чно направлению укладки слоя - от его. конца к началу. На фиг. 1 изображен предлагаемый согласу ющий тран форматор, общий вид; на фиг. 2 эквивалентная электрическая схема индуктивности для двух соседних слоев любой обмот1КИ трансформатора. Предлагаемый согласующий трансформатор состоит из кольцевого сердечника 1, на котором проводом-2 намотана обмотка, состоящая из одного или нескольких слоев 3. Один из таких слоев - первый слой обмотки показан на фиг. 1. На сердечник слой обмотки зкладьшается от его начала 4 в направлении стрелки до его конца 5, образуя основные - рабочие витки 6. Конец слоя основных витков переходит в обратный виток 7, укладьшаемый по внешнему периметру катушки в обратном направлении (стрелка 8) от его начала 9 до конца 10, который в сво очередь переходит в начало следующего слоя основных витков 11. Укладка всех последующих слоев производится аналошчно предыдущему, за исключением того, что при многослоевой обмотке некоторые из обратных витков могут прокладываться не только по внеш нему периметру катущки,ной по одному из ее торцов. Схема индуктивности слоев обмотки трансформатора (фиг. 2) содержит (сопротивления Потерь не показаны): индуктивность 12 основ ных витков слоя; эквивалентный паразитный виток 13 слоя, образующийся за счет отклонения проводника каждого из основных витков в слое от меридиональной плоскости сечения сердечника (на этот паразитный виток и воздействует внешнее помехонесущее магнитное поле); часть 14 схемы замещения первого слоя и часть 15 схемы замещения следующего слоя обмотки. Предлагаемый согласующий трансформатор функционирует следующим образом. Как и в обычном трансформаторе, индукти ности 12 слоев (фиг, 2), образованные основными витками 6, включены последовательно и согласно, образуя требуемую по условиям эксплуатации индуктивность обмотки, на величину которой наличие или отсутствие обратного витка 7 не оказьтает пракг тическн никакого тяяния, так как индуктивность 12 образована большим количеством ИТКОВ 3 на замкнутом сердечнике 1 с сльшой магнитной проницаемостью, а индукивность (виток) 7 образуется единственным итком на разомкнутом сердечнике, диаметр оторого много меньше длины (высоты) ердечника 1, что обуславливает значение эфективной магнитной проницаемости на двари порядка меиьше, чем у замкнутого серечника. Таким образом, с точки зрения пребразования полезного сигнала предлагаемый огласующий :фансформатор не отличается от звестных. Совсем иная картина наблюдается при чете влияния внешнего помехонесущего апл4тного поля. Вектор магнитной напряенности Н внешнего помехонесущего поля ля произвольно ориентированного трансфоратора можно разложить на две составляю, щие; И « - лежащую в плоскости сердечника 1 и Н р - пе{Н1ендикул9рную к плоскости сердечника 1, При тороидальном кольцевом сердечнике наводки на трансформатор от составляющей Н -j будут отсутствовать, если геометрические мапштньсе характеристики по периметру сердечника постоянны, а витки обмотки распределены равномерно. Эти условия всегда стремятся выполнить, особенно для согласующих трансформаторов высокочувствительной измерительной аппаратуры. Поэтому единственным источником наводок является составляющая Н. Из-за смещения начал соседних витков по периметру сердечника образуется паразитный виток 13, который не сцеплен с основным - рабочим потоком в сердечнике, а как бы расположен по его периметру и лежит как раз в плоскости, 11ерпендикулярной составляющей Н ,, . Обрттный виток 7 .оказывается включенным последовательно и встречно паразитному витку 13 (фиг. 2), поэтому наводимые в них ЭДС от внещнего помехонесущего магнитного поля компенсируются. Использование изобретения позволит существенно уменьщить влияние внешнего помехонесущего магнитного поля на согласующий трансформатор. Уровень компенсации в 40-60 дБ вполне достижим для реальных конструкций, что обеспечивает снижение уровня помех на два-три порядка. Этэ в свою очередь позволяет приблизить значение реальной чувствительности измерительной сйЬтемы к ее предельной чувствительности определяемой втнутренними шумами. Повьпцение помехозащищенности исключит и влияние условий измерений на их точность, так как внешние магнитные поля не будут оказывать влияние на начальный - нулевой уровень отсчета и его дрейф. В результате увеличится не только чувствительность, но и точность измерительных сиетем, в которых используется предлагаемое изобретение. Формула изобретения Согласующий трансформатор, содержащий кольцевой сердечник и равномерно размещенные на нем обмотки, отличающийс я тем, что, с целью повышения помехо- Ю шашценности, в нем каждый из слоев обмо9876945 6 ток снабжен о6ратнЬ1м витком, уложенным по внешнему глриметру катушкя встречно направлению укладки слоя - от его конца к началу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. ABtojxacoe свидетельство СХГСР N 560196, кл G 01 V 3/06, 04.10.74. 2. Патент Франции N 2114063, кл.Н 05 К 9/00, 1970. 3.ПатентСШАН 3449703,кл.336-174, 1%9.

JiiL/ff

f 4-5

Фиг.