Помехоподавляющий дроссель

(ГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1979, стр. 85, 89, р.3.24,Авторское свидетельство СССРМ 1615815, кл, Н 01 Г 27/34, 1989,(54) ПОМЕХОПОДАВЛЯЮЩИЙ ДРОССЕЛЬ (57) Использование: в устройствах питания электронных схем для повышения помехозащищенности устройств, Сущность изобретения, устройство содержит магнитопровод с рабочими стержнями 1, две секционированные обмотки 2 и 3, дополнительный безобмоточный стержень иэ высокочастотного магнитного материала 4, плоские стержни из высокочастотного магнитного материала и заполненные ферромагнитной пастой в воздушные зазоры между плоскими стержнями. Каждая иэ обмоток 2 и 3 включается соответственно в рассечку прямого и обратного проводов питания нагрузки, 3 ил, 1 табл.Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания электронных схем, и может быть использованоо для повышения помехозащищенности устройств чувствительных к индустриальным радиопомехам, при питании последних от общепромышленных электрических сетей.Целью изобретения является расширение области применения помехоподавляющего дросселя.На фиг, 1, 2 представлена конструкция помехозащитного дросселя; на фиг. 3 - электрическая схема соединения; на фиг, 4 - эквивалентная схема замыкания магнитных потоков.Помехоподавляющий дроссель содержит магнитопровод с рабочими стержнями 1, две секционированные обмотки 2, 3, каждая из которых состоит из парных одинаковых секций "а" и "б", дополнительный безобмоточный стержень из высокочастотного магнитного материала 4, плоские стержни,из высокочастотного магнитного материала 5 и заполненные ферромагнитной пастой 6 воздушные зазоры между плоскими стержнями 5,Конструктивно помехоподавляющий дроссель представляет собой электромагнитное устройство, на рабочих стержнях 1 магнитопровода которого располагаются две одинаковые секционированные обмотки 2 и 3, секции каждой из обмоток "а" и "б" соединяются между собой последовательно-встречно. Каждая.из обмоток 2 и 3 включается соответственно в рассечку прямого и обратного проводов питания нагрузки, при этом магнитные потоки, образуемые токами основной рабочей частоты, проходящими по виткам секции "а" и "б" обмоток 2 и 3, оказываются направленными взаимно навстречу друг другу.Для снижения магнитного сопротивления на пути замыкания потоков помех, поперек рабочих стержней 1 в проеме между секциями "а" и "б" каждой из обмоток 2 и 3 устанавливается дополнительный безобмоточный стержень 4 из высокочастотного магнитного материала. а по всему периметру наружных боковых поверхностей секций "а" и "б" обмоток 2 и 3 параллельно их продольным осям с этой же целью укладываются плоские стержни 5 из высокочастотного магнитного материала, боковые воздушные зазоры между которыми заполняются ферромагнитной пастой,Работа помехозащитного дросселя поясняется эквивалентной схемой, приведенной на фиг. 4. После подключения схемы, содержащей дроссель. к общепромышленной сети питания, по его обмоткам начинает протекать ток, содержащий составляющую основной частоты и высокочастотные составляющие сигналов поперечных и продольных помех.Составляющая тока основной (низкой) частоты создает в секциях обмоток соответствующие м.д.с, Е 1 н (в секции 2 а), Езн (в секции 2 б), Е 2 н(в секции За), Е 4 н(секции Зб). При этом выдерживается соотношение 5 10Е 1 н = Е 2 н = Еэн = Е 4 н,Участки пути, проходящие по металлическому сердечнику. на схеме показаны сплошной линией, проходящие по стержням из высокочастотного магнитного материала - пунктирной линией. 15 необходимое для взаимной компенсацииСОЭДаеаЕМЫХ ИМИ МаГНИтНЫХ ПОТОКОВ Ф 1 н,он, Фн, ф 4 нСоставляющие токов поперечных помех(высокой частоты) создают в секциях обмо 2 О тОК СООтВЕтСтВУЮЩИЕ М.Д.С. Е 1 впп (В СЕКЦИИ2 а), Езвпп (в секции 2 б), Е 2 впп (В секции Зэ)Е 4 впп (в секции Зб).Составляющие токов продольных помех (высокой частоты) создают в секциях25 обмоток соответствующие м,д,с. (в секции2 а) Е 1 впр, (в секции 2 б) Езвпр, (в секции За)Е 2 впр, (В СЕКЦИИ Зб) Е 4 впр,На эквивалентной схеме мгновенныевзаимные направления указанных м,д.с. показаны стрелками.Таким образом, м.д,с. каждой секцииобмоток представляется тремя составляющими Ен, Евпп и Евпр.Каждая м,д,с, Е создает свой магнитныйпоток ф, величине которого обратно пропорциональна магнитному сопротивлениюконтура Йм, по которому он замыкается, чтопрямо следует из формулировки закона Омадля магнитной цепи. В случае нескольких4 О параллельных путей замыкания отдельныесоставляющие потоков, вызываемые м,д,сбудут распределяться по ним так же обратно пропорционально величинам их магнитных сопротивлений,45 На эквивалентной схеме средние длины путей замыкания магнитных потоковразбиты на отдельные участки а, где, К- граничные точки участков. В пределахэтих участков магнитные сопротивленияЙм, приходящиеся на единицу длины магнитной силовой линии, остаются неизменными,Воздушные зазоры обозначаются черезьи.1815679 10 Кроме того, поскольку индуктивное сопротивление пропорционально частоте тока перемагничивания, то для высокочастотных сигналов оно соответственно в ть /1 н раз выше, чем для сигналов рабочей частоты,Создаваемые сигналами помех продОЛЬНОГО ВИДд М,Д,С. Е 1 впр, напр Гзапр И О ХЬ 1 в Х 1 вОяв Йн 1 в В силу симметричности эквивалентной схемы рассматриваются пути замыкания только ее верхней половины,Секции обмоток, токи которых создаЮт М,Д.С, Е 1 н, Р 2 н, ЕЗн, Е 4 н СОЕДИНЯЮТСЯ В схеме последовательно-встречно так, что ВЫЗЫВаЕМЫЕ ИМИ ПОТОКИ Ф 1 Н, Фн, Ф 3 н, ф 4 н оказываются направленными взаимно навстречу друг другу и поэтому вынуждены замыкаться по путям, охватывающим часть металлического стержня сердечника, на котором располагается секция обмотки, ферритовые стержни и воздушные промежутки, преодолевая высокое магнитное сопротивление. НапРимеР ДлЯ потока Ф 1 н, котоРый СОЗДаЕтСЯ М.Д.С. Г 1 н, ЭтОт ПУТЬ СОСтОИт ИЗ участка 1 аь металлического сердечника, воздушных зазоров 1 аь, 1 аь, 1 ь, 1 рп и участков яь, 1 пр, 1 ап, содержащих ферритовые стержни,ПОТОКИ Ф 1 н, Фн, Ф 3 н И Ф 4 н яВЛяЮтСя низкочастотными, поэтому распределение их плотности по сечению металлических и ферритовых стержней является равномерным, Основное магнитное сопротивление на пути их замыкания создают воздушные зазоры, резко ослабляя их величину,НаПРаВЛЕНИЯ КажДОй Иэ М.Д,С. Р 1 впп, Р 2 впп, ГЗвпп И 1-4 впп, СОЗдаеаЕМЫХ СИГНаЛаМИ поперечных помех, совпадают с направле- НИЯМИ ОДНОИМЕННЫХ М.Д.С, Е 1 н, Г 2 н, ГЗн И Е 4 н и, следовательно, потоки, которые они вызывают, также направлены навстречу друг другу, Однако условия замыкания этих потоков будут уже отличаться от условий замыкания НИЗКОЧаСтОтНЫХ ПОтООВ Ф 1 н, ф 2 н,%н И Ф 1 н, так как они создаются сигналами высокочастотных помех,Это вызвано тем, что магнитные потоки, создаваемые высокочастотными сигналами, проходя по металлическому магнитопроводу, "вытесняются" к его наружным слоям, поэтому средние эффективные длины участков, приходящиеся на воздушные зазоры, для этих потоков оказываются меньше, чем эффективные средние длины воздушных зазоров для потоков, создаваемых низкочастотными рабочими сигналами. 15 20 25 30 35 40 45 50 Р 4 апр, ВЫЭЫВаЮт СООтВЕтСТВЕННО ПатОКИФ 1 апр, %впр, Ф 3 впр И Ф 1 впр.ПОТОКИ Ф 1 впр И Фапр ЗаМЫКдЮТСЯ ПОмагнитному пути, охватывающему верхнююполовину металлического сердечника поучастку 1 аь,а, и высокочастотному дополнительному безобмоточному магнитному стержню по участку 1 аяиМаГНИтНЫЕ ПОТОКИ Ф 3 апр И ФЬпр ЗаМЫкаются по аналогичному пути, охватывающему нижнюю половину металлическогосердечника и высокочастотный дополнительный магнитный стержень.По указанным путям происходит преимущественное замыкание потоков, создаваемых сигналами продольных помех,лежащими в нижней части помехового спектра частот,Для потоков, создаваемых сигналамипомех, находящимися в среднечастотном ивысокочастотном участках спектра, преимущественными являются пути, проходящиепо наружным поверхностям части металлиЧЕСКИХ СтЕРжНЕй (ПО 1 аЬ ДЛЯ ПОтОКа Ф 1 впр ИЛИпо 1 а для потока напр), а также по частиферритового безобмоточного стержня 1 апили 1 а, воздушным зазорам 1 ьор, 1 ььп, и 1 ьы,1 ьап, а также через ферритовые стержни, уложенные по наружным боковым поверхностям отдельных секций по путям 1 чь, 1 пр и1 аь, 1 гаВ силу симметрии эквивалентной схемыПУТИ ЗдМЫКдНИЯ ДЛЯ ПОТОКОВ Ф 3 впр И Ф 4 впрсодержат аналогичные участки.С учетом изложенных соображений расчет эффективности функционированиядросселя определяется для активной нагрузки Вн, 8 качестве меры эффективностифункционирования дросселя принимаетсявеличина Я (дБ), представляющая отношение относительного значения падениянапряжения помех дросселя к аналогичному значению падения напряжения рабочего сигнала. Активные составляющиенапряжения помех и рабочего сигнала, теряемые на.дросселе. в расчетах не учитываются.Относительное значение падения напряжения сигнала помех на дросселе посравнению с его падением на нагрузке Ян,равно где Одрн - падение напряжения сигнала помех на дросселе на частоте 1 н,Ояв - падение напряжения сигнала помех на нагрузке Вн, 1815679(5) Хь - индуктивное сопротивление дросселя на частоте Ьо,Относительное значение падения напряжения рабочего сигнала на дросселе Одрн ХЬ Х.н(2)Ойн н н Внгде Одрн - падение напряжения рабочегосигнала на дросселе на частоте 1 н,Овн - падение напряжения рабочегосигнала на нагрузке Вн.:20 Ядд /ОдЕ - " =209 ",(3) 1 Я ООя Х н Для помех поперечного вида выражениедля Яп записывается в следующем виде 1 нгде Хепр - индуктивное сопротивление секции обмотки дросселя на частоте сигналов поперечных помех,Хь - индуктивное сопротивление секции обмотки, дросселя на рабочей частоте.Для продольных помех выражение для Япр имеет вид где Хвр - индуктивное сопротивление двух секций верхней половины дросселя, объединенных общим магнитным контуром замыкания потоков на частоте Ь сигналов продольных помех,Расчет эффективности функционирования выполнен для дросселя, имеющего стандартный ленточный магнитоцровод типа ПЛ 12, 5 х 25 х 50 из трансформаторной стали ХВП толщиной 0,2 мм, с секциями обмоток, содержащими каждая по 200 витков провода ПЭВдиаметром 0,61 мм, и ферритовые стержни из материала 3000 НМС. Дополнительный безобмоточный ферритовый стержень, устанавливаемый поперек металлических стержней, имеет размеры (20 х 25) мм и толщину 3 мм. Ферритовые стержни, устанавливаемые по периметру боковых стенок секционированных обмоток, имеют размеры (20 х 5) мм и толщину 2,5 мм, Продольные воздушные зазоры между ферритовыми стержнями заполняются ферромагнитной пастой, состоящей из 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 эпоксидной смолы ЭД(18,5 весовых частей), карбонильного железа Р(77,0 весовых частей) и малеинового ангидрида (4,5 весовых частей).Полагая, что основное сопротивление прохождению магнитных потоков на пути их замыкания оказывают воздушные промежутки, были просчитаны величины магнитных сопротивлений потокам, охватывающим каждую секцию обмоток дросселя, для сигналов продольных и поперечных помех, а также для сигнала на основной рабочей частоте 50 Гц. Это дало возможность определить значения величин Зпп и Япр для помех на частотах, которые приведены в нижеследующей таблице.Использование заявленного изобретения позволяет повысить помехозащищенность и надежность функционирования вторичного источника питания электронного устройства, чувствительного к воздействию сетевых индустриальных радиопомех. Формула изобретения 1, Помехоподавляющий дроссель, содержащий магнитопровод, на рабочих стержнях которого установлены две секционированные обмотки и дополнительный беэобмоточный стержень из высокочастотного магнитного материала, расположенный поперек рабочих стержней между секциями обмоток, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, секции обмоток выполнены идентичными, секции каждой из обмоток соединены последовательно встречно и расположены на отдельном стержне, при этом одна из обмоток предназначена для включения в рассечку прямого провода питания нагрузки, а другая - в рассечку обратного провода питания нагрузки.2, Дроссель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен плоскими стержнями иэ высокочастотного магнитного материала, расположенными по всему периметру наружных боковых секций обмоток параллельно их продольным осям,3. Дроссель по пп.1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он снабжен ферромагнитной пастой, воздушные зазоры между плоскими стержнями заполнены ферромагнитной пастой.Составитель Р, Раз ыковРедактор Л, Павлова Техрвд М,Моргентал Корректор Е. Папп изводственно-издатель Заказ 1638 ВНИИПИ Го Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101