Помехозащитная трансформаторная вставка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675274/07 (22) 28.02.89 (46) 15.10.91, Бюл. № 38 (71) Высшее техническое учебное заведение

"Севмашвтуз" (72) С.А.Сухоруков (53) 621.314.57 (088.8) (56) Сборник тезисов докладов ВСНТК "Помехи в цифровой технике — 86". — Паланга, 1986, Авторское свидетельство СССР

¹ 1524139, кл. Н 02 М 3/335. 1987. (54) ПОМЕХОЗАЩИТНАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ВСТАВКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для электропитания цифровых технческих средств при их работе в условиях помех

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для электропитания высокочувствительного и быстродействующего электрооборудования, преимущественно цифровых технических средств, а также для защиты от внешних помех как потребителей, так и сетей электропитания преобразовательной техники и других систем энергетической электрики, применяемых преимущественно в сетях с изолированной централью.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности за счет повышения степени подавления несимметричных помех.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема помехоэащитной трансформаторной вставки; на фиг, 2 — проводник вторичной

„... Ю, 1684877 А1 (sl>s Н 02 M 3/335, Н О1 F 31/00 питающей сети. Цель изобретения — повышение помехозащищенности за счет повышения степени подавления несимметричных помех. Вставка состоит из двух трансформаторов 8 и 9, у которых вторичная обмотка трансформатора 8 и первичная трансформатора 9 соединены через фильтры 6 и 7. Указанные обмотки выполнены из многослойных полосковых линий с распределенными элементами для подавления помех. Элементы для защиты от несимметричных помех соединены с металлом экранирующих обьемов 1, 2 и с общей шиной 5. Фильтры 6 и 7 обеспечивают помехозащитные свойства для симметричных и отчасти несимметричных помех. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. обмотки первого или первичной обмотки второго трансформаторов, сечение.

Помехозащитная трансформаторная вставка содержит первый 1 и второй 2 обьемы в металлических экранах 3 и 4, соедине: ные с общей шиной 5. В укаэанных обь мах размещены первый 6 и второй 7 фильтры, первый 8 и второй 9 трансформаторы, причем первичная обмотка 10 первого

8 и вторичная обмотка 11 второго 9 трансформаторов подключены к входным выводам для подключения источника 12 электроэнергии и выходным выводам для подключения нагрузки 13, выводы 14 и 15 вторичной обмотки первого трансформатора 8 соединены с выводами 16 и 17 первичной обмотки второго трансформатора 9 через первый 6 и второй 7 фильтры, В соот1684877

20

40

55 ветствующих экранированных металлом объемах 1 и 2 размещены первый 18 и второй 19 конденсаторы. Каждая из вторичных обмоток с выводами 14 и 15 первого 8 и первичная обмотка с выводами 16 и 17 второго 9 трансформаторов выполнены в виде полосковых линий, внутренние полоски которых(20- у первого трансформатора 8 и 21 — у второго трансформатора 9) являются проводниками электроэнергии в указанных обмотках. Наружные полоски 22 и 23 у первого трансформатора 8 и 24 и 25 у второго трансформатора 9 полосковых линий выполнены двухслойными с внутренними слоями 26 и 27 у первого трансформатора 8 и

28 и 29 у второго трансформатора 9 иэ материала с высокой магнитной проницаемостью, причем наружные полоски 22 и 23 у одного вывода 14 вторичной обмотки первого трансформатора 8 через соединение 30 подключены к первой обкладке 31 первого конденсатора 18, наружные полоски 22 и 23 у другого вывода 15 вторичной обмотки первого трансформатора 8 через соединение 32 подключены к металлическому экрану 3 первого объема 1, наружные полоски 24 и 25 у одного вывода 16 первичной обмотки второго трансформатора 9 через соединение

33 подключены к металлическому экрану 4 второго объема 2, наружные полоски 24 и 25 у другого вывода 17 первичной обмотки второго трансформатора 9 через соединение

34 подключены к первой обкладке 35 второго конденсатора 19. Вторые обкладки 36 и

37 первого 18 и второго 19 конденсаторов раздельно подключены к металлическим экранам 3 и 4 соответствующих объемов 1 и 2, Первый трансформатор 8 выполнен понижающим. Внутренние полоски 20 и 21 полосковых линий выполнены многослойными, содержащими по меньшей мере пять послойно расположенных элементов 38-44 (фиг. 2), из которых два внешних 38 (40) и 39 (41) на фиг. 2 выполнены в виде полоски из материала с малым удельным сопротивлением и являются проводниками электрической энергии в указанных обмотках трансформаторов. Внутренний элемент 42 (43) — токопроводящий, а элементы изоляции 44, расположенные между внутренним

42 (43) и внешними 38 (39) и 40 (41) элементами выполнены в виде полосок из изоляционного материала с высокой диэлектрической проницаемостью, причем токопроводящий элемент 42 (43) на одном из соответствующих концов 45 (46) соединен с металлическим экраном 3 соответствующего экранированного объема (2). На фиг. 2 дополнительно показаны наружные полоски из слоев 26 и 27, причем слой 27 выполнен из материала с большой магнитной проницаемостью. а также изоляция 44 полосковой линии, Внутренний токопроводящий элемент (42 и 43 на фиг. 1) е одном из вариантов может быть выполнен по меньшей мере из трех слоев, причем внешние слои указанного элемента 42 (43) — токопроводящие, а внутренний — выполнен из материала с большой магнитной проницаемостью и большими потерями на высоких частотах, причем оба указанных внешних слоя на одном из одноименных концов соединены (соединения выполнены соответственно в точке 45 и 46 на фиг. 1 для первого 8 и второго 9 трансформаторов) с металлическим экраном (3 или 4 на фиг. 1) соответствующего объема (1 или 2 на фиг. 1).

Два внешних элемента 38 и 39 или 40 и 41 внутренних полосок 20 и 21 полосковых линий в каждом трансформаторе 8 или 9 соединены последовательно и согласно, а точка их соединения (47 — для первого трансформатора 8 и 48 — для второго трансформатора

9) соединена с экранами 3 и 4 соответствующего объема 1 или 2, причем дополнительно исключено соединение любого из выводов первого 6 и второго 7 фильтров с экранами 3 или 4 соответствующего объема

1или2, Помехозащитная трансформаторная вставка работает следующим образом.

Электроэнергия от входных выводов источник.: 12 переменного тока поступает на первичную 10 обмотку первого трансформатора 8, трансформируется на внешние слои

38 и 39 внутренней полоски 20 вторичной обмотки, передается на ее выводы 14 и 15, далее через фильтры 6 и 7 на выводы 16 и 17 внешних слоев 40 и 41 внутренней полоски

21 первичной обмотки второго трансформатора 9, трансформируется во вторичную обмотку 11 и подводится к выходным выводам

13, Симметричные помехи распространяются по тому же пути, что и поток электроэнергии, ослабляясь при этом элементами первого 6 и второго 7 фильтров, которые работают эффективно благодаря выполнению первого трансформатора понижающим. По отношению к несимметричным помехам помехозащитные свойства обеспечиваются за счет того, что помехи при распространении от цепей источника 12 первоначально достигают наружных полос

22 и 23 полосковой линии вторичной обмотки первого трансформатора 7 и непосредственно через соединение 32 или через соединение 30 и первый конденсатор 18 стекают через экран 3 объема 1 на общую шину 5. Подобный эффект достигается и во втором трансформаторе 9 с помощью ана1684877

15 логичных элементов. Благодаря наличию у наружных полосок 22 и 23 полосковой линии внутренних слоев 26 и 27 из материала с большой магнитной проницаемостью увеличена индуктивность внутренней поверхности наружных полосок 22 и 23, что препятствует распространению энергии помех на элементы 38 и 39 вторичной обмотки первого трансформатора 8. Аналогично работают элементы второго трансформатора

9, Повышение помехозащищенности вставки обеспечивается за счет того, что несимметричные помехи, проникшие частично на внешние слои 38 и 39 внутренней полоски

20 вторичной обмотки первого трансформатора 8, через емкость между внешними слоями 38 и 39 и внутренним токопроводящим элементом 42 стекают по соединению 45 с экраном 3 обьема 1 на общую шину 5. Аналогично работают элементы второго трансформатора. Если высокочастотная составляющая импульсной помехи возбуждает в элемента 42 колебания, то они при конструкции элемента 42,выполненного в виде трехслойной полосковой линии, деипфируются элементом с большой магнитной проницаемостью и большими потерями иа высоких частотах. При возникновении колебаний энергия периодически перераспределяется между емкостью цепи и ее индуктивностью. Последняя образована собственно элементом 42 и его средним слоем, выполняющим роль магчитопровода для индуктивности с большими потерями, что способствует быстрому затуханию колебаний, снижая возможный уровень помех на выходах 14 и 15 вторичной обмотки первого трансформатора 8, Аналогично работают элементы второго трансформатора 9, За счет преимущественно последовательного и согласного соединения внешних элементов 38 и 39 внутренних полосок 20 полосковых линий вторичной обмотки первого трансформатора 8 и соединения их общей точки 47 с экраном 3 объема 1 образуется путь для непосредственного стекания энергии помех на общую шину, Кроме того, симметричная конструкция обмотки способствует снижению симметричных помех, так как несимметричные помехи наводят в сердечнике (магнитопроводе) трансформаторов взаимовстречные магнитные потоки, не приводящие к возникновению симметричных напряжений помех.

Аналогично работают элементы второго трансформатора 9. Непосредственное соединение обмотки с "землей" позволяет исключить соединение любого из выводов первого 6 и второго 7 фильтров с экраном 3 или соответствующего объема 1 или 2, поэ20

55 тому несимметричные помехи при распространении через фильтры в меньшей степени преобразуются в симметричные, что также способствует повышению помехозащищенности вставки, Одинаковые по конструкции обмотки, вторичная первого и первичная второго трансформаторов, наличие двух фильтров и двух экранированных объемов позволяют дополнительно защищать источник питания от помех, создаваемых нагрузкой. Предложенная конструкция не приводит к дополнительному расходу активных материалов обмоток, а за счет складывания обмоток (из полосковых линий) вдвое расход активных материалов на наружные полоски уменьшается.

Формула изобретения

1. Помехозащитная трансформаторная вставка, содержащая металлические экраны, соединенные с общей шиной и образующие первый и второй объемы. в которых размещены, соответственно, первый и второй фильтры, первый и второй трансформаторы, причем первичная обмотка первого и вторичная обмотка второго трансформаторов подключены соответственно к входным и выходным выводам, а вторичная обмотка первого трансформатора соединена с первичной обмоткой второго трансформатора через первый и второй фильтры, в упомянутых обьемах размещены первый и второй конденсаторы, а каждая из обмоток, вторичная первого и первичная второго трансформаторов, выполнены в виде полосковых линий, внутренние полоски которых являются проводниками электроэнергии в указанных обмотках, наружные полоски указанных полосковых линий выполнены двухслойными с внутренними слоями из материала с высокой магнитной проницаемостью, причем указанные наружные полоски у одного иэ выводов вторичной обмотки первого трансформатора объединены и подключены к первой обкладке первого конденсатора, наоужные полоски у другого вывода вторичной обмотки первого трансформатора объедин чы и подключены к металлическому экрану первого объема, наружные полоски у одного иэ выводов первичной обмотки второго трансформатора объединены и подключены к металлу второго экранированного объема, наружные полоски у другого вывода первичной обмотки второго трансформатора объединены и подключены к первой обкладке второго конденсатора, вторые обкладки первого и второго конденсаторов раздельно подключены к металлическому экрану соответствующих

1684877

У экранированных объемов, первый трансформатор выполнен понижающим, о т л и ча ю щ а я с я тем, что. с целью повышения помехозащищенности за счет повышения степени подавления несимметричных по- 5 мех, указанные внутренние полоски полосковых линий выполнены многослойными, содержащими по меньшей мере пять послойно расположенных элементов. из которых два внешних элемента выполнены в 10 виде полоски из материала с малым удельным сопротивлением и являются проводниками электрической энергии в упомянутых обмотках трансформаторов, внутренний элемент — токопроводящий. а элементы, 15 расположенные между внутренним и внешним элементами, выполнены в виде полосок из изоляционного материала с высокой диэлектрической проницаемостью, причем токопроводящий элемент на одном из концов 20 соединен с металлическим экраном соответствующего объема.

2, Вставка по и. 1, отл и ч а ю ща я с я тем, что внутренний токопроводящий элемент вйполнен по меньшей мере из трех слоев, внешние из которых — токопроводящие. а внутренний слой выполнен из материала с большой магнитной проницаемостью и большими потерями на высоких частотах, причем оба внешних слоя на одном из одноименных концов соединены с металлическим экраном соответствующего объема.

3. Вставка по и, 1, о т л и ч а ю ща я с я тем, что два внешних элемента внутренних полосок полосковых линий в каждом трансформаторе соединены преимущественно последовательно и согласно, а точка их соединения соединена с металлом соответствующего экранирующего объема, 1684877

Г2(ГФ д щ го(г )

Щ Г

Составитель Н.Цишевская

Редактор Л.Пчолинскэя Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Заказ 3512 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101