Согласующий трансформатор

1Изобретение 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 раэ.личными вспомогательными обмотками Я.Недостатком этих трансформаторов является подверженность их помехам от внешнихмагнитных полей,Известным способом снижения помех отвнешних магнитных полей является исползование экранов различных конструкцийоднако экранирование не всегда позволяетснизить помехи до требуемого уровня ито же время усложняет конструкцию трапформатора.Наиболее близок к предлагаемому форматор тока с защитой от, внешни лей, обмотка которого намотана на т ный сердечник в виде четкого числа нательных слоев, Внутренний слой дву ной обмотки проходит от первой точк сердечнике вдоль всей его длины к в точке, находящейся рядом с первой. В слой обмотки проходит обратно от вт точки к первой, Витки слоев намотан круг сердечника в одинаковом направ слоя имеют равное число витков,мерно распределенных по длине сердечнраис о ороидаль.последохслойи на шнии оро во ленни, равноОба ика. В описанной конструкции обмотки трансэ форматора нечувствительны к магнитному по.лю помех, вектор напряженности которых ле.жит как в плоскости сердечника, так и пер.пендикулярно к ней 13.Недостатком прототипа является непременное условие четности числа витков в каждой из обмоток и трудность выполнения известной конструкции обмотки при малом количестве.витков в ней.3 987694Цель изобретения - повышение помехоза.щищенности.Поставленная цель достигается тем, что всогласующем трансформаторе, содержащемтороидальный или кольцевой сердечник и5равнойерно размещенные на нем обмотки,каждый из слоев этих обмоток снабжен обратным витком, уложенным по внешнему пери..метру катушки встречно направлению уклад.ки слоя - от его. конца к началу, 1 ОНа фиг. 1 изображен предлагаемый согласу.ющий трансформатор, общий вид; на фиг, 2 -эквивалентная электрическая схема индуктивностн для двух соседних слоев любой обмотки трансформатора, 15Предлагаемый согласующий трансформаторсостоит 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 слойобмотки укладьаается от его начала 4 в направлении стрелки до его конца 5, образуяосновные - рабочие витки 6. Конец слояосновных витков переходит в обратный виток 57, укладываемый по внешнему периметру ка.тушки в ооратном направлении (стрелка 8)от его начала 9 до конца 10, который в своюочередь переходит в начало следующего слояосновных витков 11. Уклада 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,, 35ее торцов,Схема нндуктивности слоев обмотки транс-форматора (фиг, 2) содержит (сопротивленияпотерь не показаны): индуктивность 12 основных витков слоя; эквивалентный паразитный4 Овиток 13 слоя, образующийся за счет отклонения проводника каждого из основных витков в слое от меридианальной плоскости се-,чения сердечника (на этот паразитный витоки воздействует внешнее помехонесущее магнитное поле); часть 14 схемы замещенияпервого слоя и часть 15 схемы замещенияследующего слоя обмотки,Предлагаемый согласующий трансформаторфункционирует следующим образом,Как И в обычном трансформаторе, индуктив 50ности 12 слоев (фиг. 2), образованные ос-новными витками б, включены последовательно и согласно, образуя требуемую поусловиям эксплуатации индуктивность обмотки, на величину которой наличие или отсутствие обратного витка 7 не оказывает прак-.. тически никакого щшяния, так как индуктивность 12 образована большим количеством 4витков 3 на замкнутом сердечнике 1 с большой магнитной проницаемастью, а индук тивность (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 помехонесущего мал.итного поля. Вектор магнитной напряженности Н внешнего помехонесущего поля для произвольно ориентированного трансформатора можно разложить иа две составляющие; Н - лежащую в плоскосщ сердечника 1 и О- 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 высоко- чувствительной измерительной аппаратуры. Поэтому единственным источником паводок является составляющая Н. Из-за смещения начал соседних витков по периметру сердеч. ника образуется паразитный виток 13, который не сцеплен с основным - рабочим пото. кам в сердечнике, а как бы расположен по его периметру и лежит как раз в плоскости, перпендикулярной составляющеи Н 1 Обрат. ный 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 сущест.венно уменыпить влияние внешнего помехонесу.щего 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 предель. ной чувствительности; определяемой втнутренними шумами. Повьппение помехозащищен. ности 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 сис.987694 6ток снабжен обратным витком, уложенным по внешнему периметру катушки встречно направлению укладки слоя - от его конца к на. 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 О защищенности, в нем каждый иэ слоев обмо. НИИПИ Заказ 10316/41 Тираж 701 Подписное ал ППП "Патент", г. У 5тем, в которых используется предлагаемоеизобретение. Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Нф 560196,кл. 6 01 Ч 3/06, 04,10.74,2. Патент Франции йф 2114063, кл. Н 05 К 9/00,1970. 3. Патент США й. 3449703, кл, 336 - 174, 1969,