N-обмоточный дроссель для помехоподавляющего фильтра

/02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО твениоэлектод редсвязь ЛЯ ПОФиг. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Источники электропитания радронной аппаратурыЛ:правочник иГ.С.Найвельта. М.,изд."Радио и1986, с. 116" 120.Авторское свидетельство СССРМ 1312699, кл. Н 02 М 1/12, 1987.(57) Использование: в технике связи для подавления электромагнитных помех в электрических цепях, Сущность изобретения: устройство содержит кольцевой замкнутый магнитопровод 1 и размещенные на нем й обмоток 2 (где й = 2, 3,), имеющих равное число витков и одинаковые направления намотки, С внешней стороны обмоток имеется й 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 жет быть использовано для подавления в широком диапазоне частот несимметричных и симметричных помех, распространяющихся как по цепям питания аппаратуры связи, так и по цепям передачи информа 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 насыщаетсяпод действием рабочего тока, Для рабочего тока и токов симметричных помех индуктивное сопротивление дросселя близко к нулю, Для токов несимметричных помех дроссельпредставляет значительное индуктивное сопротивление, так как эти.токи, протекая по всем обмоткам, создают согласно направленные. потоки, замыкающиеся по магнитопроводу, не имеющему зазоров иненасыщенному.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 й-проаодный помехоподавляющий дроссель, для пояснения принципа работы которого на фиг. 3 приведена схемадвухпроводного дросселя, который содержит замкнутый магнитопровод без зазороа 1, магнитный шунт 2 и обмотки 3; и 32. Обмотки имеют равное число витков. Полярность соединения обмоток в фильтре такова, что рабочий ток 1 р и токи симметричных помех 1 с,протекая по обмоткам, создают встречнонаправленные потоки самоиндукции Фр + Фс. Поток взаимоиндукции о этих токов равен нулю, в потоки Фр+ Фс являются потоками рассеяния, а значит и индуктивности от этих потоков малы, Однако а предлагаемой конструкции благодаря магнитному шунту 2 магнитное сопротивление для потоков рассвния уменьшено, поэтому потоки рассеяния и индуктивность рассеяния 1 С увеличены. 20305 О Синфазные токи несимметричных помех 1 н, 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 1 н, определяемое собственной индуктивностью и взаимоиндуктивностью обмоток, велико. Указанные токи, будучи малыми. не вызывают насыщения магнитопроаода.Подавление несимметричных помех осуществляется в каждом из проводов фильтра несимметричным П-образным звеном нижних частот,.в котором в продольном плече включена индуктивность Ь,Подавление симметричных помех осуществляется симметричным П-образным звеном нижних частот. в котором в продольных плечах включена индуктивность рассеяния 1 с, 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, в связи с этим. идти на уменьшение 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 лимитируощим 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 помехоподав10 20 25 30 35 40 45 50 55 ляющего фильтра, содержащий кольцевой магнитопровод, Й одинаковых согласно намотанных обмоток, где ч = 2, Зи магнитн ые шунт, снабжен . немагнитными диэлектрическими прокладками, магнитный шунт выполнен в виде ч 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 й-обмоточного дросселя с кольцевым сердечником при М = 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 дросселяь содержит кольцевой замкнутый магнитопровод 1 и размещенные на нем М обмоток 2 (где й = 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 Й 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 , направлены согласно и создают поток Ф, замыкающийся по кольцевому магнитопроводу, т.е, по пути беэ воздушных зазоров, благодаря чему индуктивное сопротивление для токовелико. При этом синфазные токи помех, будучи малыми по природе, не вызывают насыщения основного магнитопровода.Рабочие токи р в М проводах фильтра удовлетворяютизвестному условию р+ гг++ ч = 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 помехудовлетворяют условию а + а .+ м = О, поэтому.создаваемые ими потоки Ф также являются потоками рассеяния. Потоки Фр и Фс 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 Фг, создаваемые рабочими токами р. Это может вызвать насыщение отдельных участков магнитопровода 1 и сердечников 3 и, как следствие этого, уменьшение индуктивностейн иМинимально допустимые зазоры, магнитные свойства и размеры П-образных сердечников 3 выбираются таим 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, азначит 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 уменьшению1746413 ЙРОЩЦО 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.П р и м е р. Четы рехобмоточный дроссель помехонодавляемого фильтра, предназначенного для трехфазной четырехпроводной сети переменного тока, выполнен на кольцевом магнитопроводе, набранном из трех ферритовых колец К 4528" 12 марки М 2000 НМ, Материал П-образного сердечника - пермалой марки 79 НМ толщиной 0,2 мм, длина сердечника в аксиальном направлении - 36 мм, толщина Ь = 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, достиг нут выигрыш по массе и объему в 1,5 раза,Формула изобретения й-обмоточный дроссель для помехоподавляющего фильтра, содержащий кольцевой магнитопровод, Й одинаковых согласно 10 намотанных обмоток, где К =. 2, Зи магнитный шунт, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей за счет повышения использования обмоточного пространства внутри магнито провода и уменьшения разброса зазоровмежду магнитопроводом и шунтом, дроссель снабжен немагнитными диэлектрическими прокладками, магнитный шунт выполнен в виде К 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, 251746413 Составитель М.БельманРедактор Л.Алексеенко Техред М,Моргентал Корректор 1 С,Черни Заказ 2397 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 венно-излательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 ои