N-обмоточный дроссель для помехоподавляющего фильтра

 

Использование: в технике связи для подавления электромагнитных помех в электрических цепях. Сущность изобретения: устройство содержит кольцевой замкнутый магнитолровод 1 и размещенные на нем N обмоток 2 (где N 2,3,...). имеющих равное число витков и одинаковые направленна намотки . С внешней стороны обмоток имеется N П-образлых магнитных сердечников 3, каждый из которых охватывает одну обмотку и примыкает снаружи к магнитопроводу в пространстве между соседними обмотками . Между концами сердечников 3 и магнитопроводом 1 имеются немагнитные диэлектрические прокладки 4. 4 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 01 F 37/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

tlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.2 (21) 4807126/07 (22) 18,01.90 (46) 07.07.92. Бюл, М 25 (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Красная заря" (72) M.Å.Áåëüìàè и В,Н.Латыпов (53) 621.318.43 (088.8) (56) Источники электропитания радиоэлектрон ной аппаратуры Л:и равочник под ред.

Г.С.Найвельта. М.,изд."Радио и связь", 1986, с. 116-120.

Авторское свидетельство СССР

М 1312699, кл. Н 02 М 1 /12, 1987. (54) N-ОБМОТОЧНЫЙ ДРОССЕЛЬ ДЛЯ АОМЕХОПОДАВЛЯЮЩЕГО ФИЛЬТРА БЫ .1746413 A1 (57) Использование: в технике связи для подавления электромагнитных помех в электрических цепях, Сущность изобретения: устройство содержит кольцевой замкнутый магнитопровод 1 и размещенные на нем N обмоток 2 (где N = 2, 3, ...), имеющих равное число витков и одинаковые направления намотки. С внешней стороны обмоток имеется

N П-образных магнитных сердечников 3, каждый из которых охватывает одну обмотку и примыкает снаружи к магнитопроводу . в пространстве между соседними обмотками. Между концами сердечников 3 и магнитопроводом 1 имеются немагнитные . диэлектрические прокладки 4. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может использовано в технике связи для подавления электромагнитных помех в электрических цепях.

Наиболее эффективно изобретение мо- 5 жет быть использовано для подавления в широком диапазоне частот несимметричных и симметричных помех, распространя-. ющихся как по цепям питания аппаратуры связи, так и по цепям передачи информа- 10 ции, Известен многообмоточный дроссель, для помехоподавляющего фильтра, имеющий замкнутый магнитопровод с размещенными на нем обмотками, каждая из которых 15 включена в один из проводов фильтра. Полярность и число витков обмоток таковы, что магнитные потоки, вызванные протекающим по ним рабочим током, взаимоуничтожаются. Таким образом, суммарный поток в общем магнитопроводе дросселя, создаваемый рабочим током, равен нулю и, следовательно, магнитопровод не насыщается под действием рабочего тока, Для рабочего тока и токов симметричных помех индуктивное сопротивление дросселя близко к нулю.

Для токов несимметричных помех дроссель представляет значительное индуктивное сопротивление, так как эти .токи, протекая по всем обмоткам, создают согласно направленные потоки, замыкающиеся по магнитопроводу, не имеющему зазоров и ненасыщенному.

Недостаток дросселя состоит в том, что он не позволяет эффективно подавлять симметричные помехи, так как.индуктивность по симметричному пути мала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому дросселю является

N-проводный помехоподавляющий дроссель, для пояснения принципа работы которого на фиг. 3 приведена схема двухпроводного дросселя, который содержит замкнутый магнитопровод без зазоров 1, магнитный шунт 2 и обмотки 3; и Зр. Обмотки имеют равное число витков. Полярность соединения обмоток s фильтре такова, что рабочий ток 1я и токи симметричных помех 1с, протекая по обмоткам, создают встречно направленные потоки самоиндукции Фр +

Фс, Поток вэаимоиндукции o aT x токов равен нулю, в потоки ©p+ Фс являются потоками рассеяния, а значит и индуктивности от этих потоков малы. Однако в предлагаемой конструкции благодаря магнитному шунту 2 магнитное сопротивление для потоков рассвния уменьшено, поэтому потоки рассеяния и индуктивность рассеяния L,. увеличены.

Синфазные токи несимметричных помех1, протекая по обеим обмоткам в одном направлении, создают поток взаимоиндукции Фн, замыкающийся по кольцевому магнитопроводу. не содержащему воздушных зазоров, т,е, по пути с малым магнитным сопротивлением. Поэтому индуктивное сопротивление для токов несимметричных помех L<, определяемое собственной индуктивностью и взаимоиндуктивностью обмоток, велико. Указанные токи, будучи малыми, не вызывают насыщения магнитои ровода.

Подавление несимметричных помех осуществляется в каждом из проводов фильтра несимметричным П-образным звеном нижних частот,.в котором в продольном плече включена индуктивность LH, Подавление симметричных помех осуществляется симметричным П-образным звеном нижних частот. в котором в продольных плечах включена индуктивность рассеяния Lc, увеличенная за счет магнитного шунта до требуемой величины.

Описанный дроссель имеет следующие недостатки.

Значительный разброс размеров основного магнитопровода, свойственный в особенности ферритам (от долей до единиц мм), а также размеров шунта приводит к широкому разбросу величины воздушных зазоров между шунтом и магнитопроводом, а следовательно, и к разбросу значений индуктивности рассеяния. Для уменьшения разброса,индуктивности приходится ус еличить зазоры и. всвязи с этим. идти науменьшение индуктивности рассеяния либо существенно увеличивать поперечное сечение зазора, т.е, ширину шунта Ь (фиг. 3).

Размещение шунта внутри окна магнитопровода уменьшает пространство, занимаемое обмотками, а именно обмоточное пространство внутри окна является лимитирующим при реализации дросселя. Кроме того. тесное прилегание обмоток к шунту, связанное с ограниченным пространством внутри окна магнитопровода, приводит к росту емкостей между обмотками и шунтом и, как следствие, к росту паразитных емкостей дросселя, что отрицательно сказывается на подавляющих свойствах дросселя в области высоких частот.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей за счет повышения использования обмоточного пространства внутри магнитопровода и уменьшения разброса зазоров между магнитопроводом и шунтом.

Поставленная цель достигается тем, что

К-обмоточный дроссель для помехоподав1746413

15

25

40

50

55 ляющего фильтра, содержащий кольцевой магнитопровод, N одинаковых согласно намотанных обмоток, где N = 2, 3...„и магнитн ые шунт, снабжен . немагнитными диэлектрическими прокладками, магнитный шунт выполнен в виде N П-образных сердечников, размещенных снаружи кольцевого магнитопровода и охватывающих каждый одну обмотку дросселя, а немагнитные прокладки размещены между кольцевым магнитопроводом и концами П-образных сердечников.

На фиг. 1 приведена схема расположения обмоток и П-образных магнитных шунтов N-обмоточного дросселя с кольцевым сердечником при N = 4; на фиг. 2 — аксонометрическое изображение этого дросселя; на фиг. 3 — схема расположения обмоток и магнитного шунта дросселя-прототипа; на фиг, 4-конструкция П-образного шихтованного магнитного шунта.

Предлагаемый дроссеЛь содержит кольцевой замкнутый магнитопровод 1 и размещенные на нем N обмоток 2 (где N = 2, 3, ...), имеющих равное число витков и одинаковое направление намотки. Каждая из обмоток занимает на магнитопроводе отдельный сектор (на фиг, 1 и 2 в качестве примера показан дроссель с четырьмя обмотками). С внешней стороны имеется N П-образных магнитных сердечников 3, каждый из которых охватывает одну обмотку и примыкает снаружи к магнитопроводу в пространстве между соседними обмотками. Между концами сердечников 3 и магнитопроводом 1 имеются немагнитные диэлектрические прокладки 4.

Кольцевой магнитопровод и П-образные сердечники выполнены из феррита или шихтованными иэ листового материала (пермалой или трансформаторная сталь), Каждая обмотка дросселя включается в один из проводов фильтра таким образом, что начала всех обмоток включены со стороны входа фильтра, а концы — со стороны выхода, При таком соединении намагничи- вающие силы, создаваемые синфазными токами несимметричных помех н, направлены согласно и создают поток Фн, замыкающийся по кольцевому магнитопроводу, т.е, по пути беэ воздушных зазоров, благодаря чему индуктивное сопротивление для токо 4 велико. При этом синфазные токи помех, будучи малыми по природе, не вызывают насыщения основного магнитопровода.

Рабочие токи ip в N проводах фильтра удовлетворяют известному условию IpI+I гг+ ... + IpN = О, поэтому при выбранной полярности обмоток создаваемые ими намагничивающие силы уравновешивают друг друга, так что потоки Фр не могут замыкаться по кольцевому магнитопроводу 1, они являются потоками рассеяния и практически не намагничивают магнитопровод 1. Аналогично токи симметричных помех удовлетворяют условию I«+ ia „+ icì = О, поэтому. создаваемые ими потоки Фс также являются потоками рассеяния. Потоки Фр и Ф замыкаются по воздуху и, главным образом, по

П-образным магнитным сердечникам 3, которые примыкают снаружи к кольцевому магнитопроводу 1 с зазорами и охватыают каждый одну из обмоток дросселя. Величина зазоров регулируется немагнитными диэлектрическими прокладками 4. Зазоры между каждым сердечником 3 и магнитопроводом 1 можно изменять независимо от остальных сердечников 3. Таким образом, разброс размеров кольцевого магнитопровода 1 и сердечников 3 не влияет на разброс зазоров; Это позволяет уменьшить величину зазоров, а значит, увеличить потоки рассеяния и соответственно индуктивное .сопротивление дросселя для токов симметричных помех, не увеличивая размеры последнего. Одновременно возрастают потоки рассеяния ©p, создаваемые рабочими токами ip. Это может вызвать насыщение отдельныхучастков магнитопровода 1 и сердечников 3 и, как следствие этого, уменьшение индуктивностей LH и,, Минимально допустимые зазоры, магнитные свойства и размеры П-образных сердечников 3 выбираются таким образом, чтобы насыщение было незначительным.

Длина П-образных сердечников в аксиальном направлении (фиг. 4) может быть больше, меньше или равна аксиальной длине магнитопровода 1, т,е. может варьироваться, так же как и толщина этих сердечников Ь.

Устранение внутреннего шунта позволяет максимально эффективно использовать окно кольцевого магнитопровода для размещения обмоток, а снаружи пространство между обмотками может быть занято

П-образными сердечниками без ущерба для обмоточного пространства.

Сердечники 3 увеличивают размеры дросселя незначительно, в То же время за . счет устранения внутреннего шунта достигается существенное уменьшение внутреннего, а значит и наружного, диаметров кольцевого магнитопровода и, в итоге, улучшение массогабаритных показателей дросселя.

П-образные сердечники не прилегают вплотную к обмоткам, что позволяет уменьшить емкость между ними, а значит и паразитные емкости дросселя, Кроме того, сердечники 3 способствуют уменьшению

1746413 потоков рассеяния вне дросселя, а значит и наводок, создаваемых дросселем, т.е, выполняют функции зкрана. Сердечники 3 устанавливаются после выполнения намотки, так что они не затрудняют процесс намотки, Магнитопровод 1, сердечники 3 и прокладки

4 склеиваются между собой, либо весь дроссель заливается компаундом.

Пример. Четы рехобмоточный дроссель помехонодавляемого фильтра, предназначенного для трехфазной четырехпроводной сети переменного тока, выполнен на кольцевом магнитопроводе, набранном из трех ферритовых колец К45 28" 12 марки

М2000НМ, Материал П-образного сердечника — пермалой марки 79НМ толщиной 0,2 мм, длина сердечника в аксиальном направлении! - 36 мм, толщина 0 = 1 мм, Толщина дизлектрических прокладок между магнитопроводом и концами П-образных сердечников 0,5 мм. Дроссель рассчитан на рабочий ток ЗА, число витков каждой обмотки 36,5, диаметр провода 1 мм. Индуктивность каждой обмотки дросселя 10 мГ, индуктивность рассеяния пары обмоток 0,5 мГ, Размеры дросселя: диаметр 60 мм, длина 60 мм.

По сравнению с дросселем-прототипом, имеющим аналогичные параметры, достиг5 нут выигрыш по массе и объему в 1,5 раза.

Формула изобретения

N-обмоточный дроссель для помехоподавляющего фильтра, содержащий кольцевой магнитопровод, N одинаковых согласно

10 намотанных обмоток, где N =- 2, 3, ..., и магнитный шунт, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей за счет повышения использования обмоточного пространства внутри магнито15 провода и уменьшения разброса зазоров между магнитопроводом и шунтом, дроссель снабжен немагнитными диэлектрическими прокладками, магнитный шунт выполнен в виде N П-образных сердечников, 20 размещенных снаружи кольцевого магнитопровода и охватывающих каждый одну обмотку дросселя, а немагнитные прокладки размещены между кольцевым магнитопроводом и концами П-образных сердечников.

1746413

Составитель М.Бельман

Редактор Л.Алексеенко Техред М,Моргентал Корректор С Черни

Заказ 2397 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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