Согласующий трансформатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскниСоциалистическихРеспублик во 980174(23) ПриоритетОпубликовано 07,1282. Бюллетень М 45Дата опубликования описания 07.12.82 И М. Кл. Н 01 Р 40/00 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт(54) СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР Изобретение относится к измерительной 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) и2,Однако их недостатком является слабая защищенность от помех, наводимых внешними электрическими полями, отсутствие защиты от внешних помехонесущих магнитных полей, большой уровень помех внутреннего происхождения - шумов первичной обмотки.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсятрансформатор, предназначенный длясогласования датчиков с внутреннимсопротивлением порядка долей ома,10 состоящий из кольцевого сердечника с расположенными на нем первичнойи вторичной обмотками из обмоточногопровода. Витки равномерно уложеныпо периметру сердечника, что позволяет уменьшить помехи от внешнегомагнитного поля, вектор напряженности которого лежит в плоскости сердечника 3.Однако согласующий трансформаторзащищен от наводокнитных полей, направленных по осисердечника, имеет повышенные шумы,первичной обмотки, не имеет защитыот воздействия внешнего электрического помехонесущего поля,25 Цель изобретения - повышение помехозащищенности согласующего трансформатора от помех как внешнего,так и внутреннего происхождения,Поставленная цель достигаетсятем, что первичная обмотка выполненаобьемной иэ двух проводящих крышек,сердечнИк со вторичными обмоткамиразмещен в полости первичной обмотки, На внутренней донной поверхностикрышек установлен стержень из тогоже материала и выполнено отверстие.Сечение стержня и контур отверстиявыбраны так, что стержни проходятчерез окно сердечника и отверстиев противоположной крышке, не имеяэлектрического контакта между собойи этой крышкой. Электрическое соединение половин объемной первичной обмотки осуществлено по линии их разъема со стороны открытых торцов крыШек. При этом, выступающие из отверстия концы стержней образуют выводы, а контур соединения открытыхторцов крышек - центр первичной обмоткиНа фиг.1 изображен согласующийтрансформатор, общий вид; на фиг,2и 3 - выполнение половины объемнойпервичной обмотки; на фиг,4 - электрическая схема трансформатора нафиг,1,Согласующий трансформатор содер"жит сердечник 1 с уложенными на немвторичными обмотками 2, которые размещены в полости объемной первичнойобмотки 3, состоящей из двух одинаковых проводящих (чаще всего металлических) крышек 4. На внутренней донной поверхности 5 укреплен стерженьб, изготовленный из того же материал, что и крышки, и выполненоотг-.р:тие 7, На фиг,1 и 2 показаныст.,-и с сечением в виде сегмента,близ-.о к полукругу и, соответствен о,.тверстия с контурами в видеполуокружностей, Такая конструкциянаибс ее технолбгична и обеспечиваетлучшие электрические параметры, номогут быть использованы и другие ви"ды сечений и контуров, лишь бы всобранном виде стержни не имеликонтакта между собой и противоположной крышкой, Выступающие торцы 8стернней образуЮт выводы первичнойобмотки, к которым подключаетсяисточник сигнала, Крышки соединенымежду собой по контуру 9 из открытыхторцов, который является центромпервичной обмотки и может быть испсльзован для подключения к общейточке или земле измерительногоканала,1На фиг,2 этот контур образуетсяубцами и отбортовкой. При сборкеубцы одной катушки входят в пазыдругой, что обеспечивает надежноесоединение с малым переходным сопротивлением и хорошими экранирующимисвойствами, После сборки зубцы могут быть пропаяны или дополнительносоединены точечной сваркой. Точнотак же можно закрепить к крышкестержень 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 дляреальных конструкций оно равно 101)Ом, что пренебрежимо мало дажедля источников сигнала с таким низким выходным сопротивлением как 10 10 -10 4 Ом, При заданном коэффициенте трансформации, и следовательно,и числе витков вторичной обмотки2 диаметр ее провода в первую очередь определяется объемом, в котором 15 размещается обмотка. Этот объем недолжен превышать (3-4) объемов сердечника, так как иначе резко возрастают поля рассеяния трансформатораи связанные с ними наводки и помехи,В данной конструкции весь объем используется для размещения тольковторичной обмотки 2, а не обоих обмоток, как обычно, что и позволяетиспользовать для намотки вторичнойобмотки более толстый провод.Вектор магнитной напряженностиЙ внешнего помехонесущего поля можно разложить на две составляющие:Н, Е лехащую в плоскости сердечника 1, и Нц - перпендикулярную этойплоскости. Наводки от Н, определяются несимметрией половин обмотки,которая в предлагаемом трансформаторе определяется точностью механического изготовления крышек 4 истержней б, Идентичность изготовления половин объемной обмотки можетдостигать нескольких микронСоотношение точностей и будет,пропорционально соотношению уровней внеш них помех, т,е. у предлагаемоготрансформатора помехи от магнитногополя Н на 60 дБ ниже, чем у прототипаВ предлагаемом трансформаторе 45 помехи от составляющей НИ отсутствуют, так как ЭДС наводкй образуеткруговые короткозамкнутые токи вдонной части 5 и крышках 4, напряжение которых во всех точках ортогональны напряжению тока полезногосигнала, Таким образом, контуры токов сигнала и помехи оказываютсяне связанными, напряжение помехине включено в цепь первичной обмотки, т.е, объемная первичная обмоткасама является идеальным экраном дляпомех, возбуждаемых составляющей Н.Наводки от внешнего помехонесущего электрического поля также практически полностью устранены, поскольку наводки на вторичную обмоткуисключены надежным электрическимэкранированием этой обмотки объемной первичной обмоткой, а наводкина первичную обмотку полностью компенсируются за счет практическиидеальной 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 изобретенияСогласующий трансформатор, содержащий кольцевой сердечник к расположенной на нем вторичной обмоткой, первичную обмотку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, первичная обмотка выполнена объемной из двух. одинаковых проводящих крышек, на внутренней донной поверхности которыхвыполнено отверстие и установленыстержни из того же материала, направленные в разные стороны, сердечник с вторичной обмоткой расположен5 внутри первичной обмотки, стержнипроходят через окно сердечника с зазором один относительно другого,выступающие концы стержней образуютвыводы, контур соединения открытых10 торцов крышек образуют центр первичной обмотки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе15 1. Русин Ю.С. ТрансФорматоры звуковой и ультразвуковой частоты, Л.,Энергия, 1973, с. 152.2. Кузнецов В.К. и др. Трансформаторы усилительной и измерительной20 аппаратуры. Л Энергияфф, 1969,с, 152.3. Гордиенко В,П. и Др. Измерениенизкочастотных вихревых электрических полей. К., фНаукова думка,1975, с, 45, рис,14,аказ 9372/4 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная Тираж 761 НИИПИ Государственного по делам изобретений 35, Москва, Ж, Раушс