Высокочастотный трансформатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВрматор выкции растке. ЖТФ,-сокой сеиван 1939,ОсудАРственный кОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ ВТОРСИОМУ СНИД( 1. Высокочастоми Справочник. М., р н , 1965, с. 471.2. Денисов Ю.В. Трансфочастоты без самоиндуия во вторичной обмоте ХА выпа Зр се 373. Вологдин В.В. Высокочастотный трансформатор с незамкнутым ферритовым сердечником, Труды ВНИИВТЧ,вып.1, Л., 1970, с, 206-207.4, Авторское свидетельство СССР Р 734822, кл. Н 01 Г 27/90, 1977.(54)(57) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНСФОРИАТОР, содержащий первичную обмотку,размещенную на тороидальном сердеч(5 р Н 01 Г 27/30 Н 01 Г 31 00 нике, и вторичную обмотку в виде оемного витка, выполненного из двухчастей, одна из которых образована цлиндром с фланцем, охватывакхцим первичную обмоткустаканом, расположенным внутри цилиндра; и днищем,выводы вторичной обмотки выполненыв виде двух полых проводников, о тл и чающий с я тем, что, сцелью повьзаения КПД трансформатора,другая часть объемного витка выполнена в виде цилиндра с фланцем, охватывающим первичную обмотку стакана,расположенного внутри цилиндра иднища, причем стаканы, обеих частейвторичной обмотки установлены с зазором, выводы выполнены с фланцамина .обоих концах проводников, расположены внутри второй обмотки так,что одними фланцами соединены состаканами вторичной обмотки, а другие фланцы предназначены для подсоединения нагревательных элементов.Однако выводы вторичной обмотки расположены .в центре трансформатора, но возле одного из оснований, а именно один вывод прикреплен к самому основанию, а другой - к крышке стакана, которая расположена возле основания с небольшим зазором. Ток во вторичной обмотке протекает через один из выводов, нагрузку, второй вывод, основание, стакан, второе основание и через цилиндр снова к первому выводу. Это приводит к тому, что емкостная связь между первичной об,моткой и объемным витком осуществля , ется по всей его высоте, Емкостный ток связи между обмотками зависит от высоты обмотки, На высоких частотах емкостный ток достигает значительной величины и это приводит к дополнительным потерям во вторичной обмотке и, следовательно, к снижению КПД трансФорматора. Изобретение относится к электрическим устройствам для разогрева, в частности к трансформаторам, которые могут быть использованы для пита. ния индукторов в высокочастотных электротермических установках.Известен воздушный трансформатор, который применяется для питания нагревательных индукторов в диапазоне радиочастот, содержащий первичную обмотку, выполненную в виде спи ральной катушки, и охватывающий ее вторичный виток, который представляет собой незамкнутый цилиндр с выводами для подключения индуктора 1.Однако КПД этого трансформатора 15 невысок вследствие того, что коэффи" циент связи между обмотками не.превышает 0,6-0,7, так как зазор между ними должен быть достаточным для обеспечения прочности электрической . рО изоляции, Кроме того, вторичная цилиндрическая обмотка имеет повышенную индуктивность рассеивания. Этим объясняется большая реактивная мощность трансформатора и необходимость 25 включения большой емкости батареи параллельно первичной обмотке.Известен тРансформатор, в котором с целью уменьшения индуктивности рассеивания вторичной обмотки внутри первичной обмотки дополнительно размещают незамкнутую электропроводную втулку, наружная и внутренняя втулки, составляющие вторичную обмотку, могут быть соединены двумя основаниями, выполненными как из электропро водного, так и из диэлектрического материала. При этом вывод первичнойбмотки пропускают через основания 2.едостатком этой конструкции также является низкий КПД. Это .объясняется 40 дополнительными потерями энергии во внутренней втулке, которые сводят на нет выигрыш за счет уменьшения индуктивности рассеивания вторичнойббмотки. 45Известен трансформатор с незамкнутым магнитопроводом, в котором с целью увеличения коэффициента связи между обмотками без дополнительных потерь энергии во вторичном вит( ке, вместо внутренней электропроводкой втулки размещают стержень, из магнитодиэлектрика, а для крепления магнитопровода к вторичной обмотке используют два основания из диэлектри .55ка 31Недостатком трансформатора является то, что как общий, так и реактивный КПД имеют ярко выраженный максимум прй определенном соотношении между индуктивностями вторичной обмотки 60и нагрузки индуктора с нагреваемойдвталью); Кроме того, эффективностьнезамкнутого магнитопровода мала, а потери в нем значительны, так как высота магнитопровода должна быть65 не меньше высоты первичной обмотки. Поэтому не удается достичь заметного увеличения КПД такого трансформатора в сравнении с воздушным.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является трансформатор,содержащий первичную обмотку, размещенную на тороидальном сердечнике, и вторичную обмотку с двумя выводами,выполненную в виде объемного витка,образованного цилиндром, охватывающим первичную обмотку, стаканом, расположенным внутри первичной обмотки идвумя параллельными основаниями.При этом к основанию, расположенному со стороны дна стакана, прикреплен один вывод вторичной обмотки, а вобоих основаниях и дне стакана в средней их части выполнены сообщающиесяотверстия для прохода хладагента, Вы.воды вторичной обмотки выполнены изполых проводников, установлены вцентре вторичной обмотки симметричноотносительно ее оси, основание спервым выводом установлено так, чтомежду ним и дном стакана образованзазор, а второй вывод пропущен через отверстие в. этом основании исоединен с дном стакана. Основаниес выводом может быть выполнено съемным. Для этого в трансформаторе тореццилиндра снабжен контактным Фланцем,прижатым к этому основанию. С цельюбыстрой и удобной разборки трансфор -,матора он снабжен болтом, а дно стакана выполнено в виде пробки, прнжа"той к стенке стакана с помощью болтапропущенного внутрь стакана черездополнительное отверстие в основаниибез вывода. Разновидностью решения яв.ляется конструкция, предусматривающаяналичие гайки, с помощью которой стакан притягивается к основанию безвывода 41,Кроме того, крепление .одного из вывыводов к крышке стакана в известном трансформаторе можно осуществить либо неразъемным, либо диаметр индуктора должен. быть ограничен размерами отверстия в крышке, что не всегда5 допустимо на практике, Недостатком конструкции также является и отсутствие охлаждения магнитопровода, что необходимо. на высоких частотах вследствие увеличения потерь в нем, 1 О что снижает КПД .трансформатора. В известном трансформаторе трудно выполнить уплотнение Объемного витка.Целью изобретения является повышение КПД высокочастотного трансфор матора.Поставленная цель достигается тем, что в высокочастотном трансформаторе, содержащем первичную обмот 3ку, размещенную на тороидальном сердечнике, и вторичную обмотку н виде объемного витка, выполненного из двух частей, одна из которых образована цилиндром с фланцем, охватывающим первичную обмотку, стаха- .25 ном, расположенным внутри цилиндра, и днищем, выводы вторичной обмотки выполнены в виде двух полых проводников, другая часть объемного витка выполнена в виде цилиндра о .Фланцем, охватывающим первичную обмотку стакана, расположенного внутри цилиндра и днища, причем стаканы обеих частей вторичной обмотки установлены с зазором, выводы выполнены с Фланцами на обоих концах проводников, расположены внутри вторичной обмотки,так,что одними фланцами соединены со стаканами вторичной обмотки, а другие фланцы предназначены для подсоеди нения нагревательных элементов.На фиг.1 изображен трансформатор, первый нариант, общий вид в раэрезеф на фиг.2 в ,то же, вто рой вариант.Трансформатор содержит первичную обмотку 1, размещенную на тороидальном сердечнике 2, и вторичную обмотку с двумя коаксиальными . 50 выводами 3 и 4, выполненную в виде объемного витка, состоящего иэ двух оцинаковых частей. Каждая часть образована цилиндром 5, стаканом б с днищем 7 и оснонанием 8, соединяющим цилиндр и стакан. Вы стакана 6 вместе с днищем 7 меньше высоты цилиндра 5 на величину, равную половине зазора между выводами вторичной обмотки. Первый вывод 3 соединен с днищем верхнего стакана, 60 а второй проходит через отверстие в днище верхнего стакана и соединен с днищем нижнего, Таким образом, выводы вторичной обмотки выполненные из труб, установлены 65 н ее центре симметрично относительно вертикальной оси.Торцы каждого цилиндра 5 снабжены контактными фланцами 9, с помощью которых электрически соединяются обе половины вторичной обмотки.Торцы боковых поверхностей стакана 6 также снабжены конактными фланцами 10 фиг.2,с помощью которых днища стаканов выполнены разъемными. В этом варианте стакан и выводы выполнены разъемными для удобства соединения вторичной обмотки со съемной нагрузкой трансформатора. Нагрузкой может служить, например индуктор 11 для электромагнитного взвешннания металлов.Соединения коакснальных выводов трансформатора и индуктора осуществляются также с помощью контактных фланцен 12 и 13.В области радиочастот в качестве материала для магнитопронода может быть использован только феррит. Для эффективного охлаждения магнитопровода он должен быть набран, например из кольца небольшой высоты. Первичная обмотка можетбыть выпол" нена из ленты или литцендрата. Так как трансформатор как правило является одним из элементон колебатель" ного контура лампового генератора, напряжение на первичной обмотке составляет несколько киловольт. Поэтому полость объемного витка трансформато-. ра должна быть заполнена хладагентом, имеющим высокую электрическую прочность и малые диэлектрические потери нарадиочастотах, например, трансформаторным маслом.Для уплотйения полости н местах выводов первичной обмотки и соединений н контактных фланцах 9 и 10 имеют. ся уплотнения 114-16. Уплотнение контактных Фланцев 10 выполняется с помощью болтов нли:винтов так, что они не соециняют днища стаканов 6 электрически, Водяное охлаждение выводов вторичной обмотки н индуктора выполняются с помощью подводящих штуцеров 17 и 18 в выводах и отводящего штуцера 19 в индукторе.При работе трансформатора ток во вторичной обмотке протекает через цилиндр 5, основание 8, стакан 6 с днйщем 7 в верхней части витка, нывод 3 иидуктор 11, вынод 4,стакан, основание и цилиндр н нижней части витка. Такое распределение тока но вторичной обмотке обеспечивает равномерность плотности тока по всему ее сечениюБлагодаря тому, что ток емкостной связи между первичной и вторичной обмотками разделяется на две части в каждой половине объемного витка, его величина существенно снижается, Если предположить, что емкость свя 105 б 283зи между обмотками, которая являетсяфункцией размеров магнитопровода ичисла витков первичной обмотки, одинакова для предлагаемого трансформатора и известного, то емкостный ток,который добавляется к току вторичной обмотки зависит от высоты боковой поверхности стакана б. В предлагаемой конструкции этот ток меньше,чем в известной, приблизительновдвое. Замеры на модели и расчеты ,10показывают, что емкостный ток составляет около 10 от тока вторичнойобмотки в области радиочастот. Учитывая сказанное, можно ожидать увеличения КПД трансФорматора на 1-3. 5 Использование разъемной конструкции стакана вместе с выводами делает возможным подключение к трансформатору любых индукторов без ограничения их размеров и формы выводов.Применение хладагента с высокими диэлектрическими и прочностными свойствами, заполняющего объемный виток, обеспечивает повышение КПД трансформатора вследствие того, что температура ферритного магнитопровода, имеющего низкую теплопроводность, остается значительно уиже точки Крюки .по всему объему колец.1056283 Составитель В.Мясникова Техред И.Гайду Корректор А. Тяск дактор Н.Бобко аказ сно 4/ Патентф, г, Уагород, ул. Проектн лиал 18/47 ВНИКПИ по дел 113035 ТирааосударствеиэобретенМосква, Ж 7 ОЗного комий и откры5, Раущск Поета ССийая наб.