Согласующий трансформатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскими

Социалистических

Республик в>980174 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.11.80 (21) 3009892/24-07 с присоединением заявки N9— (23) Приоритет

Опубликовано 07.12.82. Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 07.12,82

И М Кп з

Н 01 F 40/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621, 314, .225(088,8) (72) Авторы изобретения

Е.Ф. Зимин, Э.С. Кочанов, В.Г. Каспарян и Г.А, Мирзоян (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к измери тельной электротехнике, преимущественно к технике геофизических и океанографических измерений составляющих, компонент и параметров электромагнитного поля, и может быть использовано для согласования низкоомных первичных преобразователей датчиков с предусилителями.

Известны трансформаторы, содержащие тороидальный или кольцевой сердечник с умноженными на нем первичной, вторичной и вспомогательными обмотками, а также электростатическими экранами между ними. Трансформаторы в принципе решают задачу согласования, заключающуюся в трансформации выходного сопротивления датчика в сопротивление заданной величины, равной входному сопротивлению предусилителя при согласовании по мощности или оптимальному сопротивлению источника сигнала предусилителя при согласовании по шумам (1) и (2).

Однако их недостатком является слабая защищенность от помех, наводимых внешними электрическими полями, отсутствие защиты от внешних помехонесущих магнитных полей, боль шой уровень помех внутреннего про1 исхождения — шумов первичной обмотки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является трансформатор, предназначенный для согласования датчиков с внутренним сопротивлением порядка долей ома, )0 состоящий из кольцевого сердечника с расположенными на нем первичной и вторичной обмотками из обмоточного провода. Витки равномерно уложены по периметру сердечника, что позволяет уменьшить помехи от внешнего магнитного поля, вектор напряженности которого лежит в плоскости сердечника (3).

Однако согласующий трансформатор не защищен От наводок Внешних магнитных полей, направленных по оси сердечника, имеет повышенные шумы, первичной обмотки, не имеет защиты от воздействия внешнего электрического помехонесущего поля.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности согласующего трансформатора от помех как внешнего, так и внутреннего происхождения, Поставленная цель достигается тем, что первичная обмотка выполнена

980174 обьемной иэ двух проводящих крышек, сердечнИк со вторичными обмотками размещен в полости первичной обмотки. На внутренней донной поверхности крышек установлен стержень из того же материала и выполнено отверстие.

Сечение стержня и контур отверстия выбраны так, что стержни проходят через окно сердечника и отверстие в противоположной крышке, не имея электрического контакта между собой и этой крышкой. Электрическое соединение половин объемной первичной обмотки осуществлено по линии их разъе ма со стороны открытых торцов крыШек. При этом, выступающие из отверстия концы стержней образуют выводы, а контур соединения открытых торцов крышек — центр первичной обмотки, На фиг.1 изображен согласующий трансформатор, общий вид; на фиг,2 и 3 — выполнение половины объемной первичной обмотки; на фиг.4 — электрическая схема трансформатора на фиг.1.

Согласующий трансформатор содержит сердечник 1 с уложенными на нем вторичными обмотками 2, которые размещены в полости объемной первичной обмотки 3, состоящей из двух одинаковых проводящих (чаще всего металлических) крышек 4. На внутренней донной поверхности 5 укреплен стержень б, изготовленный из того же материал, что и крышки, и выполнено отг-:р .тие 7, На фиг,1 и 2 показаны ст .-.-и с сечением в виде сегмента, близи<..-.о к полукругу и, соответствен-<о,. < тверстия с контурами в виде полуокружностей, Такая конструкция наибс ее технолбгична и обеспечивает лучшие электрические параметры, но могут быть использованы и другие виды сечений и контуров, лишь бы в собранном виде стержни не имели контакта между собой и противоположной крышкой, Выступающие торцы 8 стерн<ней образу1от выводы первичной обмотки, к которым подключается источник сигнала. Крышки соединены между собой по контуру 9 из открытых торцов, который является центром первичной обмотки и может быть испсльзован для подключения к общей точке или земле измерительного канала.

На фиг,2 этот контур образуется

3 убцами и отбортовкой. При сборке

I убцы одной катушки входят в пазы другой, что обеспечивает надежное соединение с малым переходным сопротивлением H хорошими экранирующими свойствами, После сборки зубцы могут быть пропаяны или дополнительно соединены точечной сваркой. Точно так же можно закрепить к крь|шке стержень через фланец 10, уровень внутренних помех согласующего трансформатора снижен за счет уменьшения омического сопротивления обмоток 2 и 3. Величиной сопротивления первичной обмотки 3 можно пренебречь вообще, так как для реальных конструкций оно равно 10

1<) Ом, что пренебрежимо мало даже для источников сигнала с таким низким выходным сопротивлением как

10 10 -10 4 Ом, При заданном коэффициенте трансформации, и следовательно, и числе витков вторичной обмотки

2 диаметр ее провода в первую очередь определяется объемом, в котором

15 размещается обмотка. Этот объем не должен превышать (3-4) объемов сердечника, так как иначе резко возрастают поля рассеяния трансформатора и связанные с ними наводки и помехи.

В данной конструкции весь объем ис пользуется для размещения только вторичной обмотки 2, а не обоих обмоток, как обычно, что и позволяет использовать для намотки вторичной обмотки более толстый провод.

Вектор магнитной напряженности

Й внешнего помехонесущего поля можно разложить на две составляющие:

Н, f лех<ащую в плоскости сердечника I, и Н вЂ” перпендикулярную этой плоскости. Наводки от Н, определяются несимметрией половин обмотки, которая в предлагаемом трансформаторе определяется точностью механического изготовления крышек 4 и стержней 6. Идентичность изготовления половин объемной обмотки может достигать нескольких микрон ° Соотношение точностей и будет,пропорционально соотношению уровней внеш40 них помех, т,е. у предлагаемого трансформатора помехи от магнитного поля Н на 60 дБ ниже, чем у прототипа °

B предлагаемом трансформаторе

45 помехи от cocòàâëÿþùåé Н отсутствуют, так как ЭДС наводкй образует круговые короткозамкнутые токи в донной части 5 и крышках 4, напряжение которых во всех точках ортогональны напряжению тока полезного сигнала. Таким образом, контуры токов сигнала и помехи оказываются не связанными, напряжение помехи не включено в цепь первичной обмотки, т.е. объемная первичная обмотка сама является идеальным экраном для помех, возбуждаемых составляющей Н„.

Наводки от внешнего помехонесущего электрического поля также практически полностью устранены, поскольку наводки на вторичную обмотку исключены надежным электрическим экранированием этой обмотки объемной первичной обмоткой, а наводки на первичную обмотку полностью компенсируются за счет практически

980174 идеальной симметрии половин первичной обмотки относительно ее центра

8, который соединяется с общей или земляной точкой измерительного канала.

В результате повышение помехоустойчивости согласующего трансформатора достигается исключением влияния внешних помехонесущих электрических и магнитных полей любой ориентации, а внутренние помехи уменьшаются за счет снижения сопротивлений обмоток и связанных с ними тепловых шумов.

Формула изобретения

Согласующий трансформатор, содержащий кольцевой сердечник к расположенной на нем вторичной обмоткой, первичную обмотку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью. повышения помехозащищенности, первичная обмотка выполнена объемной из двух. одинаковых проводящих крышек, на внутренней донной поверхности которых выполнено отверстие и установлены стержни из того же материала, направленные в разные стороны, сердечник с вторичной обмоткой расположен

5 внутри первичной обмотки, стержни проходят через окно сердечника с зазором один относительно другого, выступающие концы стержней образуют выводы, контур соединения открытых

10 торцов крышек образуют центр первичной обмотки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15 1. Русин Ю.С. Трансформаторы звуковой и ультразвуковой частоты, Л., Энергия, 1973, с. 152.

2. Кузнецов В.K. -и др. Трансформаторы усилительной и измерительной

20 аппаратуры. Л., Энергия, 1969, с, 152.

3. Гордиенко В.П. и др. Измерение низкочастотных вихревых электрических полей. К., Наукова думка, 25 1975, с. 45, рис.14.

980174

Составитель В. Мясникова

Редактор С.. Юско Техред А.Ач Корректор A. Ференц

Заказ -9372/43 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4