Импульсный трансформатор

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ «379661

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.02. 80 (21) 2879287/24-07 с присоединением заявки 1те (23) Приоритет

Опубликовано 07. 11. 81. бюллетень М 41

Дата опубликования описания 09.11.81 (51)М. Кд.

Н 01 19/08

Гееударстванвй комитет

СССР (S3 ) УДК 621. 314 °.228(088,8) ао делам изобретений

H открытий

В. Г. Емануилов, В. Д. Гавритенков, Н. Н. Ершов

Е. Т. Сазонов и В. Е. Остроумова (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЬП1 ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам, предназначенным для работы на низкоомную нагрузку, и может быть использовано, например, для управления коммутационными приборами типа мифистор, использу5 емыми в телефонных станциях, аппаратах автоматики и вычислительной техники.

Из известных импульсных трансфор о маторов наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является импульсный трансформатор, содержащий тороидальный сердечник, на котором размещены многовитковые пер35 вичные обмотки и одновитковая, вторичная обмотка, при этом одновитковая обмотка выполнена в виде металлического слоя, охватывающего весь сердечник с кольцевым зазором, расположенным на внешней поверхности сердечника (1).

Недостатком конструкции известного трансформатора является наличие паяных соединений, которые необходимы при выполнении внешних выводов вторичной обмотки от металлического слоя.

Паяные соединения из-за различной толщины припоя влияют на разброс активного сопротивления цепи вторичной обмотки, при этом величина сопротивления паяного соединения соизмерима с активным сопротивлением низкоомной нагрузки и с сопротивлением металлического слоя, являющегося активной частью вторичной обмотки.

Другим недостатком известного трансформатора является невозможность изготовления вторичной обмотки в виде металлического слоя со средней точкой.

Целью изобретения является создание такой конструкции импульсного трансформатора, которая при обеспечении высоких значений КПД, малой иидуктивности рассеяния и малом активном сопротивлении вторичной обмотки, имеющей среднюю точку, позволяет расширить функциональные возможности имдовательные соединения, а по отношению к направлению тока от внешнего источника — параллельно встречное. Ответвление 9 является средним выводом вторичной обмотки. Свободные концы ответвления 7 и 8 являются выводами 10 и 10 трансформатора.

Предлагаемая инструкция позволяет вторичную обмотку и все выводы трансIO форматора изготавливать методом гальванопластики. Между первичными и вторичной обмотками размещена диэлектрическая пластина 11 с пазами, в которых расположены выводы 4, 4, 5, 5, 9, 10 и 10 трансформатора. Данная пластина обеспечивает симметричную фиксацию витков и выводов вторичной обмотки относительно витков и выводов первичных обмоток.

Принцип действия заявляемого импульсного трансформатора поясняется при работе его на низкоомную нагрузку, например при работе его в схеме управления мифистором (см. фиг. 3).

При подаче на одну из первичных обмоток (например, на выводы 4-4) им( пульсного напряжения амплитудой U,, и длительностью Гц и при прохождении под действием этого напряжения через обмотку тока „ .1 происходит перемагничивание сердечника из состояния — В в состояние + В и изменение магнитного потока на 1Ф, определяемого выражением

ЬФ = DBSW = 100 LVIU, 35 где В =8 t 8 — остаточная индукция насыщения соо тв ет с твенно (гс);

И вЂ” число витков йервичной обмотки;

S — активное поперечное сечение сердечника, см 1

U — напряжение на первичной обмотке, Б", с ц — длительность импульса, мкс.

При изменении магнитного потока на величину дФ на вторичной обмотке наводится напряжение Ug, определяемое выражением Ф

100 и

Так как для магнитного материала сердечника с ППГ значение лФ имеет постоянно максимальное значение насы40 щения, то, как следует из выражения (l), при постоянном напряжении U

3 8796б1 пульсного трансформатора за счет в@полнения им наряду с функцией согласования функции запоминания и времязадающего элемента, а также механизировать и автоматизировать изготовление вторичной обмотки, заменив ручную операцию намотки сборочными работами.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе, содержащем тороидальный сердечник, многовитковые первичные обмотки, размещенные на указанном сердечнике, вторичную обмотку, первичные обмотки выполнены из двух параллельных проводов, витки которых равномерно распределены на сердечнике. из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, а вторичная обмотка, выполненная в виде двухвитковой обмотки со средней точкой, представляет собой токопроводящую скобообразную пластину с ответвлениями, два из которых являются ее витками, отогнутыми в одном направлении, и охватывает сердечник с первичными обмотками,при этом их свободные концы служат выводами трансформатора, а третье ответвление служит средним выводом вторичной обмотки.

Кроме того, витки и выводы вторичной обмотки с помощью диэлектрической пластины с пазами фиксированы симметрично относительно витков и выводов первичной обмотки.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого импульсного трансформатора; на фиг. 2 — вторичная обмотка предлагаемого трансформатора; на фиг." 3— электрическая схема импульсного трансформатора, подключенного к нагрузке (мифистору); на фиг ° 4 — петля гистерезиса ленточного сердечника из материала с ППГ.

Импульсныи трансформатор содержит ленточный тороидальный сердечник 1 из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, на котором размещены две первичные обмотки 2 и 3 с выводами 4, 4, S,S1 . Обмотки 2 и 3 выполнены двумя параллельными проводами, витки которых равномерно распределены на указанном сердечнике. Вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде токопроводящей пластины б с ответвлениями 7, 8 и 9 и представляет двухвитковую обмотку со средней точкой. Ответвления 7 и 8 отогнуты в одном направлении и охватывают сердечник 1 с обмотками 2 и 3. Вследствие этого ответвления 7 и 8 имеют согласно после879661 будет постоянное значение длительности импульса, передаваемой на выход трансформатора, т.е. в этом случае трансформатор выполняет функцию времязадающего элемента. 5

Под действием напряжения Ug через витки вторичной обмотки трансформатора и мифистор М, сопротивление которого в замкнутом состоянии составляет

0,015+0,025 Ом, протекает импульсный »о ток 3g длительностью Си.

Под действием количества электричества и, значение которого должно находиться в пределах 500+550 А мкс, при токе порядка 1,5-2 А, происходит надежное срабатывание мифистора, в результате чего к внешнему источнику Е.» подключается нагрузка R „. При этом ток нагрузки 311 через замкнутые кон» такты мифистора разветвляется на две параллельные цепи и проходит по двум половинам вторичной обмотки и выходит через ее среднюю точку. Чтобы ток нагрузки не вызывал перемагничивания сердечника и соответственно само- 2S произвольное обратное срабатывание мифистора, обе половины вторичной обмотки должны создавать встречные взаимно-исключающие магнитные потоки.

Чтобы не происходило ложного сра- 30 батывания за счет разницы в токах, необходимо чтобы все цепи вторичной обмотки и ее обе половины имели одинаковое значение сопротивления, т.е. должна быть обеспечена геометрическая симметрия.

Для получения высокого значения

KIIg трансформатора необходимо, чтобы сопротивление цепей вторичных обмоток не превышало 0,002-0,003 Ом, что вы- 4р нуждает выполнять их из толстого провода, который, в свою очередь, невозможно применить для микроминиатюрного изделия.

При прекращении действия импульса 4

U на первичной обмотке магнитное состояние сердечника изменится из состояния +В в состояние +В . Для реального сердечника с ППГ магнитный поток имеет приращение -ьФл = S(B< B»-) (o6pатного знака по отношению первоначального перемагничивания . В результате во вторичной обмотке наводится напряжение помехи, от воздействия которого может произойти ложное срабатывание мифистора.

С целью получения минимального значения напряжения помехи применяется сердечник с большим значением коэффициента прямоугольности петли гистерезиса (Кп). Поэтому использ ется ленточный сердечник из пермаллоевых сплавов, имеющих по сравнению с ферритовыми, сердечниками большие значения К и большие значения приращения индукции

ДВ = Б г + В, последнее из которых обратно пропорционально влияет на габаритные размеры трансформаторы.

При прекращении подачи напряжения V на первичную обмотку магнитное состояние сердечника останется беэ изменения (останется в состоянии +В ) до тех пор, пока на вторую первичную обмотку не будет подано напряжение

u . Таким образом, трансформатор вы-! полняет функцию запоминания информации.

При подаче на вторую первичную обмотку (на выводе 5-5 ) напряжения

О = 1) перемагничивание сердечника происходит из состояния +В г в состояние -В (происходит считывание инфор6 мацки) . Под действием напряжения, наводимого на вторичной обмотке, но с противоположным знаком, и протекающего через нее импульса тока происходит переключение мифистора в противополож" ное направление, тем самым происходит подключение к внешнему источнику другой нагрузки К»1 и отключение первой нагрузки Я»»„ . Поскольку напряжения

U и U, наводимые на вторичной обмотке при записи и считывании информации, должны быть одинаковыми, необходимо обеспечить одинаковую магнитную связь вторичной обмотки с каждой из первичных обмоток. Поэтому первичные обмотки должны быть идентичны, а витки и выводы вторичной обмотки должнь» симметрично располагаться относительно витков и выводов двух первичных обмоток, Так как источником входных сигналов (напряжений О.» и U ) являются относительно высокоомные генераторы с

К ь „порядка 75 Ом, а нагрузка является низкоомной, порядка единиц миллиом, то трансформатор в этом случае выполняет функции,.согласующего элемента с коэффициентом трансформации порядка

100:1.

Поскольку трансформатор передает с допустимыми искажениями импульсное напряжение нри необходимом произведении Тц U поэтому он является импульсным. Таким образом, заявленный импульсньп» трансформатор является многофункциональным.

879661

Ожидаемый экономический эффект от производства и применения данного трансформатора при объеме выпуска

100 тыс.шт. в год составляет

878,0 тыс.руб.

Формула изобретения

1. Импульсный трансформатор, со- !О держащий тороидальный сердечник, многовитковые первичные обмотки, размещенные на указанном сердечнике, вторичную обмотку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей трансформатора, а также обеспечения автоматизации и механизации изготовления вторичной обмотки, первичные обмотки выполнены из двух параллельных проводов, gp витки которых равномерно распределены на сердечнике из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, а вторичная обмотка, выполненная в виде двухвитковой обмотки со средней точкой, представляет собой токопроводящую скобообразную пластину с ответвлени— ями, два из которых являются ее витками, отогнутыми в одном направлении, и охватывает сердечник с первичными обмотками, при этом их свободные концы служат выводами трансформатора, а третье ответвление служит средним выводом вторичной обмотки.

2. Импульсный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что витки и выводы вторичной обмотки фиксированы симметрично относительно витков и выводов первичной обмотки с помощью диэлектрической пластины с пазами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 275143, кл. Н 01 Р !9/08, 1969, 879661

Составитель Ф, Чиркина

Редактор О. Филиппова Техред И.Асталош Корректор М. Пожо

Заказ 9731/23 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва 11Г35 Раушская наб. и. 4/5

Филиал.ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4