Трансформатор высокой частоты

 

Союз Советскмк

Соцмалмстмчеснмк

Реслублмк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

< 855749

I (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07 ° 79 (21) 2794626/24-07 с присоединением заявки ¹

Н 01 F 19/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,0881. Бюллетень Йе 30

Дата опубликования описания 15. 08. 81 (53) УДК 621. 314..21(088.8) институт тракторостроения (54} ТРАНСФОРМАТОР ВЫСОКОИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к индукционному нагреву металлов.

Для согласования напряжения генератора 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 электротермических установок служат силовые конденсаторыЛ5

Конденсаторная батарея подключается параллельно первичной обмотке трансформатора, образуя параллельный колебательный контур. Так как в этом контуре между индуктивностью и ем- 33 костью протекают большие токи, то с уменьшением потерь и повышением КПД установки необходимо обеспечивать минимально возможную длину соединительных кабелей между конденсаторной 25 батареей и согласующим трансформатором.

Известен конденсатор повышенной частоты для индукционных установок, пакет которого собирают из отдельных З секций, соединенных между собой параллельно ° Обкладки секций выступают с торцов. Для уменьшения потерь фольга обкладок применяется большей тОлщнны, 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 (1) .

Наиболее близким по технической сущнссти к изобретению является трансформатор, состоящий из полого незамкнутого круглого кольца прямоугольного сечения, служащего вторичной обмоткой, и первичной обмотки, выпол" ненной в виде двух последовательно и согласно соединенных многовитковых дисковых катушек, которые расположены во внутренней полости вторичного витка P2).

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

855749 частоты выполнена в виде двух многовитковых дисковых катушек профилированной медной трубки, к противолежащим торцам которых по всей длине намотки припаяны обкладки конденсаторных секций.

На фиг. 1о показана индуктивноемкостная первичная обмотка в развернутом виде, общий вид; на фиг, 15 то же, в свернутом виде; на фиг. 2 высокочастотный трансформатор, общий вид; на фиг. 3 — разрез А-A на фиг.2; на фиг.4a — пример дискретного изменения величины „емкости при неизменной величине индуктивности индуктивно-емкостной перВичной обмотки; на фиг. 45 — пример дискретно- 15

ro изменения величины индуктивности при неизменной величине емкости индуктивно-емкостной первичной обмотКие устройство состоит иэ полого незам 26 кнутого медного витка 1 с наружной 2 и внутренйей 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 незамкнутый виток является вторичной обмоткой высокочастотного трансформатора, к которой крепится индуктор 8.

Во внутренней полости вторичной обмотки расположена первичная обмотка. Она выполняется иэ двух, профилированных медных трубок 9 и 10, ох- @ лаждаемых водой, поступающей в трубки через штуцера 11. Между трубками располагаются конденсаторные секции

12,применяемые в конденсаторах повышенной частоты для электротермических установок. К фольге, выступающей с одного торца каждой секции, припаяна первая трубка, а к фольге, выступающей с другого торца секций, припаяна вторая трубка. Секции рас- р положены друг за другом вдоль трубок.

При сворачивании такой индуктивноемкостной обмотки в катушку между витками прокладывается изоляционная полоса 13. В готовом виде первичная обмотка представляет собой две многовиткофые дисковые катушки индуктивности: левую 14 и правунР 15, выполненные из водоохлаждаемой профилированной медной трубки, к противолежащим торцам которых припаяны об- 40 кладки конденсаторных секций. Индуктивно-емкостная первичная обмотка со всех сторон изолирована от вторичной обмотки при помощи прокладок

16 . Выводы первичной обмотки проходят 45 через изолятор 17. Внутренняя герметичная полость вторичного витка заполняется саволом.

Для обеспечения независимого регулирования коэффициента трансформации и величины емкости левая и правая дисковые 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 емкости. 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. Lpe> = L, С е = С„

"(фиг.4а) . Соединив конец первой части с началом второй части, т.е. A c

Б и А с Б, а входные клеммы оставив прежними, можно сохранить значение результирующей индуктивности, т.е. Lpe = L, 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 = С„ + С, так как величина емкости определяется электростатической связью между целыми частямилевой и правой катушек.

Аналогичным образом получаются величины индуктивности Lpe L и емкости Cger, — — С + С + C>. 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.

Cger. = С„, а величина результирующей индуктивности определяется числом витков первой и второй частей левой катушки, т.е. Lpe, =,, + L< (фиг.46), Аналогичным образом можно получить величины индуктивности в „ +

+ L + L и емкости Срз C

Трансформатор высокой частоты с индуктивно-емкостной первичной обмоткой работает следующим образом.

Нагреваемая деталь помещается внутрь индуктс(ра 8, который подключенко вторичной обмотке трансформатора.

Вторичная обмотка 1 со всех сторон охватывает первичную, что приводит к снижению индуктивности рассеяния

855749 до минимума,а это в свою очередь улучшает электромагнитную связь между обмотками, обеспечивая высокий КПД трансформатора. Энергия во вторичную обмотку поступает эа счет индуктивной связи с перви"ной обмоткой. Первичная обмотка состоит из трех функциональных элементов: левой 14 и правой .

15 дисковых катушек с одинаковым направлением витков и осуществляюще-, го емкостную связь между этими ка тушками 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 под- 15 ключение источника трансформатора высокой частоты осуществляется к началу левой катушки и к концу правой или наоборот.

Таким образом, выполнение первичной обмотки трансформатора в вида индуктивно-емкостного элемента позволяет увеличить КПД индукционной установки эа счет уменьшения потерь в колебательном контуре. Применение предлагаемого трансформатора высокой частоты с индуктивно-емкостной первичной обмоткой позволяет в два раза уменьшить расход цветного металла (особенно на частотах более 8 кГц) 30 при изготовлении индуктивных нагревательных установок, так как отпалает необходимость в изготовлении р корпусов и охлаждающих змеевиков конденсаторов; сократить расход охлаждающей воды, так как отпадает необходимость в отдельном охлаждении конденсаторных банок. Кроме того, при необходимости предлагаемый трансформатор может быть исполЬзован как конденсаторная батарея при эакорачивании начала и конца левой и правой дисковых катушек.

Формула изобретения

Трансформатор высокой частоты,содержащий MHoIQBHTKQBóþ первичную обмотку и вторичную обмотку в виде полого незамкнутого витка, во внутренней полости которого расположена первичная обмотка, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью говышения КПД, первичная обмотка выполнена в виде двух многовитковых дисковых катушек профилированной медной трубки, к противоположным торцам которых по всей, длине намотки прикреплены обкладки конденсаторных секций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гулевич A.È. Киреев А.П.

Производство силовых конденсаторов.

И., "Высшая школа", 1965, с. 118, рис. 54.

2. Авторское свидетельство СССР

9 692117, кл. Н 05 В 5/18, 1977.

855749 д др I Д l.g Е

8 l" A, P3 мli

Срем Ст зрю 4р

efw.с С, +Cg

l 4r

Cр .=C С,+С, ) Ьреь

Г 11 )сж . с, — « о 4 ма =4, 4р

Г 1Г ) среэ=сг

4рю = 4т "4р ñ4ó — Среэ. = С, ф ф

Составитель. В. Иясникова

Техред Л. Пекарь Корректор С. Шекмар

Редактор Л. Еопецкая

Закаэ б924/73

Тирах 784 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная,4 i