Согласующий трансформатор

 

(54) СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к технической физике и измерительной технике и может быль использовано для согласования по шумам различных датчиков с предусилителями. Наиболее целесообразно использовать изобретение в измерительных системах для исследования низкочастотных физических процессов при наличии внешнего помехонесущего магнитного поля.

Известны согласующие трансформаторы, содержащие тороидальные сердечники с уложенными на них первичной, вторичной и различными вспомогательными обмотками (Ц.

Недостатком этих трансформаторов является подверженность их помехам от внешних магнитных полей.

Известным способом снижения помех от ,внешних магнитных полей является использование экранов различных конструкций (2), однако экранирование не всегда позволяет снизить помехи до требуемого уровня и в то же время усложняет конструкцию трансформатора.

Наиболее близок к предлагаемому транс форматор тока с зашитой от,внешних полей, обмотка которого намотана на тороидальный сердечник в виде четкого числа последовательных слоев. Внутренний слой двухслойной обмотки проходит от первой точки на сердечнике вдоль всей его длины к второй точке, находящейся рядом с первой. Внешний слой обмотки проходит обратно от второй точки к первой. Витки слоев намотаны sa o круг сердечника в одинаковом направлении.

Оба слоя имеют равное число витков, равномерно распределенных по длине сердечника.

В описанной конструкции обмотки транс э форматора нечувствительны к магнитному полю помех, вектор напряженности которых лежит как в плоскости сердечника, так и перпендикулярно к ней (3).

Недостатком прототипа является непремен20 ное условие четности числа витков в каждой из обмоток и трудность выполнения известной конструкции обмотки прн малом количестве.витков в ней.

3 987694

Цель изобретения — повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в согласующем трансформаторе, содержащем тороидальный или кольцевой сердечник и % равноь|ерно размещенные на нем обмотки, каждый из слоев этих обмоток снабжен обратным витком, уложенным по внешнему пери.метру катушки встречно направлению укладки слоя — от его. конца к началу. 1О

На фиг. 1 изображен предлагаемый согласующий трансформатор, общий вид; на фиг. 2— эквивалентная электрическая схема индуктивностн для двух соседних слоев любой обмотim трансформатора. 15

Предлагаемый согласующий трансформатор состоит из кольцевого сердечника 1, на котором проводом 2 намотана обмотка, состоящая из одного или нескольких слоев 3.

Один из таких слоев — первый слой обмотки показан на фиг. 1. На сердечник слой обмотки укладывается от его начала 4 в направлении стрелки до его конца 5, образуя основные — рабочие витки 6. Конец слоя основных витков переходит в обратный виток

7, укладываемый по внешнему периметру катушки в ооратном направлении (стрелка 8) от его начала 9 до конца 10, который в свою очередь переходит в начало следующего слоя основных витков 11. Уклащса всех последующих слоев производится аналогично предыдущему, за исключением того, что при многослоевой обмотке некоторые из обратных витков могут прокладываться не только по внешнему периметру катушки,нои по одному из, . 35 ее торцов.

Схема нндуктивности слоев обмотки транс- форматора (фиг. 2) содержит (сопративления потерь не показаны): индуктивность 12 основг ных витков слоя; эквивалентный паразитный

40 виток 13 слоя, образующийся за счет отклонения проводника каждого из основных витков в слое от меридианальной плоскости сечения сердечника (на этот паразитный виток и воздействует внешнее помехонесущее магнитное поле); часть 14 схемы замещения первого слоя и часть 15 схемы замещения следующего слоя обмотки, Предлагаемый согласующий трансформатор функционирует следующим образом.

Как и вобычном трансформаторе,,индуктив эО ности 12 слоев (фиг. 2), образованные ос- новными витками б, включены последовательно и согласно, образуя требуемую по условиям эксплуатации индуктивность обмотки, на велипшу которой наличие или отсутствие обратного витка 7 не оказывает прак-. . тически никакого щптяния, так как индуктивность 12 образована большим количеством

4 витков 3 на замкнутом сердечнике 1 с бс.лысой магнитной проницаемастью, а индуктивность (виток) 7 образуется единственным витком на разомкнутом сердечнике, диаметр которого много меньше длины (высоты) сердечника 1, что обуславливает значение эффективной магнитной проницаемости на два— три порядка меньше, чем у замкнутого сердечника, Таким образом, с точки зрения преобразования полезного сигнала предлагаемый согласующий трансформатор ие отличается от известных.

Совсем иная картина наблюдается при учете влияния внешнего помехо несущего мал.итного поля. Вектор магнитной напряженности Н внешнего помехонесущего поля для произвольно ориентированного трансформатора можно разложить на две составляющие; Н вЂ” лежащую в плоскости сердечника 1 и Н „— перпендикулярную к плоскости сердечника 1. При тороидальном кольцевом сердечнике наводки йа трансформатор от составляющей Н„" будут отсутствовать, если геометрические и магнитные характеристики по периметру сердечника постоянны, а витки обмотки распределены равномерно. Эти условия всегда стремятся выполнить, особенно для согласуннцих трансформаторов высокочувствительной измерительной аппаратуры. Поэтому единственным источником наводок является составляющая Н. Из-за смещения начал соседних витков по периметру сердечника образуется паразитный виток 13, который не сцеплен с основным — рабочим потокам в сердечнике, а как бы расположен по его периметру и лежит как раз в плоскости, 1терпендикулярной составляющеи Н 1, . Обратный виток 7 .оказывается включенным последовательно и встречно паразитному витку 13 (фиг. 2), поэтому наводимые в них ЭДС от внешнего помехонесущега магнитного поля компенсируются.

Использование изобретения позволит существенно уменыпить влияние внешнего помехонесущего магнитного.полн на согласующий транс- . форматор, Уровень компенсации в 40-60 дБ вполне достижим для реальных конструкций, что обеспечивает снижение уровня помех на два-три порядка. Это в свою очередь позволяет приблизить значение реальной чувствительности измерительной системы к ее предельной чувствительности; определяемой втнутренними шумами. Повьппение помехозащищенности исключит и влияние условий измерений на их точность, так как внешние магнитные поля не будут оказывать влияние на начальный — нулевой уровень отсчета и его дрейф.

В результате увеличится не толькочувствительность, но и точность измерительных сис987694 6 ток снабжен обратным витком, уложенным по внешнему г.;.риметру катушки встречно направлению укладки слоя — от его конца к началу.

Согласующий трансформатор, содержащий кольцевой сердечник и равномерно размещенные на нем обмотки, о т л и ч а ю щ н ис я тем, что, с целью повышения помехо- 10 защищенности, в нем каждый иэ слоев обмоВНИИПИ Заказ 10316/41 Тираж 701 Подписное

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

S тем, в которых используется предлагаемое изобретение.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 560196, кл. G 01 Ч 3/06, 04.10.74.

2. Патент Франции N4 2114063, кл. Н 05 К 9/00, 1970.

3. Патент США и 3449703, кл. 336 — 174, 1969,