ТРАНСФОРМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

ТРАНСФОРМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО


RU (11) 2122760 (13) C1

(51) 6 H01F19/04, H01F30/16 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.03.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95112316/09 
(22) Дата подачи заявки: 1995.07.18 
(45) Опубликовано: 1998.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 734822 A, 25.05.80. SU 230960 A, 15.11.68. SU 1660059 A1, 30.06.91. SU 1314393 A1, 30.05.87. SU 1665415 A1, 23.07.91. DE 3444966 A1, 12.06.86. 
(71) Заявитель(и): Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова 
(72) Автор(ы): Ильин В.Ф.; Семенов А.И. 
(73) Патентообладатель(и): Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова 

(54) ТРАНСФОРМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО 

Изобретение предназначено для использования в преобразовательных устройствах, в частности в индукционных устройствах повышенной частоты. Трансформаторное устройство содержит тороидальный трансформатор и токоподводящие шины, соединяющие трансформатор с нагрузкой. Вторичная обмотка трансформатора образована двумя бифилярно расположенными и электрически соединенными между собой электропроводными пластинами. В кольцеобразном углублении, выполненном по меньшей мере в одной из пластин, размещены тороидальный сердечник с распределенной по его поверхности первичной обмоткой. Изолированные друг от друга и от вторичной обмотки токоподводящие шины образованы участками бифилярно расположенных пластин, находящихся снаружи трансформатора. Таким образом, вторичная обмотка трансформатора и токоподводящие шины выполнены за одно целое, что снижает потери и упрощает конструкцию. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторам, и может быть использовано в индукционных установках повышенной частоты.

Известны трансформаторные устройства, содержащие тороидальный сердечник, на котором располагаются первичная обмотка и один виток сильноточной вторичной обмотки, выполненный в виде стержня, проходящего через окно сердечника [1].

Данное устройство имеет невысокий КПД, так как виток вторичной обмотки обладает значительным активным и индуктивным сопротивлением.

Известно трансформаторное устройство на основе тороидального сердечника, сильноточная вторичная обмотка которого выполнена в виде объемного витка, охватывающего всю первичную обмотку [2].

Данное устройство обладает более высоким коэффициентом связи между обмотками и меньшей индуктивностью рассеяния. Оно является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

В данном устройстве объемный виток собран из нескольких механически связанных заготовок; места их соединений, являющиеся и электрическими соединителями, обладают повышенным контактным сопротивлением и вносят дополнительные потери в сильноточный контур вторичной обмотки. Дополнительные потери выделяются в местах крепления выводов вторичной обмотки и в объемных токоподводящих шинах, связывающих вторичную обмотку с нагрузкой. В результате КПД устройства оказывается невысоким, а его конструкция - сложной в реализации.

Задачей изобретения является снижение потерь и упрощение конструкции устройства.

Для решения этих задач трансформаторное устройство, содержащее тороидальный сердечник с распределенной на его поверхности первичной обмоткой, размещенный в углублении кольцеобразной формы, выполненном по меньшей мере в одной из двух бифилярно расположенных электропроводных пластин, образующих одновитковую вторичную обмотку с токоподводящими шинами для соединения с нагрузкой, участки электропроводных пластин, приходящиеся на внутреннюю сторону тороидального сердечника с первичной обмоткой образуют электрическое соединение между собой, а участки, расположенные на его внешней стороне, изолированы друг от друга и образуют токоведущие шины.

Две широкие пластины из электропроводного материала, например меди, снабженные углублением в форме кругового кольца, охватывают сплошным слоем всю внешнюю поверхность первичной обмотки, равномерно распределенной на тороидальном сердечнике, за счет чего достигается высокий коэффициент связи между обмотками и снижение индуктивности рассеяния.

В предложенном устройстве объемный виток состоит из несложных по конструкции заготовок на основе двух электропроводных пластин, связанных между собой механически и электрически лишь на внутренней стороне тороидального трансформатора. На внешней стороне тороидального трансформатора эти электропроводные пластины электрически не связаны между собой и выполняют функцию бифилярно расположенных плоских токоподводящих шин, являющихся неразрывным продолжением выводов сильноточной обмотки. Такая конструкция способствует снижению паразитной индуктивности сильноточной цепи. Реализация токоподводящих шин и сильноточной обмотки в едином конструктиве дает существенный выигрыш в сокращении контактных соединений в сильноточной цепи. Таким образом, достигается упрощение конструкции устройства и снижение потерь мощности. Кроме того, упомянутые пластины, выполняющие функции объемного витка и токоподводящих шин, образуют развитую поверхность и обеспечивают дополнительно функцию теплоотвода потерь мощности, выделяющихся в трансформаторном устройстве.

На фиг. 1 приведен чертеж предложенного устройства с несимметричной конструкцией шин; на фиг. 2 - с симметричной конструкцией шин.

Тороидальный сердечник 1 (фиг. 1) с первичной обмоткой 2, распределенной равномерно по всей поверхности тороидального сердечника 1 и отделенной от последнего тонким слоем изоляции 3, плотно размещены в углублении кольцеобразной формы, сформированном в электропроводной пластине 4. Вторая пластина 5 стянута с первой 4 таким образом, что сердечник 1 с обмоткой 2 оказываются расположенными между ними. Участки пластин 4 и 5, приходящиеся на внутреннюю сторону тороидального трансформатора, образуют электрическое контактное соединение между собой, а участки, расположенные на внешней стороне трансформатора, изолированы друг от друга тонким слоем изоляции 6. Такой же тонкий слой изоляции отделяет внешнюю поверхность первичной обмотки 2 от электропроводных пластин 4 и 5. На торцах пластин 4 и 5 предусмотрены фланцы 7 и 8, к которым подключается нагрузка, в частности может крепится индуктор. На плоских участках обеих пластин расположены трубки 9 и 10 для жидкостного охлаждения устройства.

В устройстве с симметричной конструкцией шин (см. фиг. 2) используются две конструктивно одинаковые пластины с углублением 4 и 5. В обоих вариантах тонкий слой изоляции 6 может быть нанесен непосредственно на внутренние поверхности пластин 4 и 5.

Устройство работает следующим образом. К первичной обмотке 2 подводится напряжение повышенной частоты, под действием которого в ней возникает ток, создающий магнитный поток и индуктирующий ЭДС в сильноточной обмотке. В результате в нагрузке, подсоединенной к контактным фланцам 7 и 8, возникает переменный ток.

В случае симметричной конструкции устройства плотность растекающего тока на идентичных участках пластин 4 и 5 оказывается одинаковой, что способствует наиболее полной компенсации паразитной индуктивности шин за счет бифилярного эффекта. Аналогичный эффект компенсации наблюдается в результате действия противоположно протекающих токов в слое первичной обмотки 2 и охватывающих ее участков пластин 4 и 5, представляющих собой слой одновитковой сильноточной обмотки. Этим достигается эффективное снижение падения напряжения на токоподводящих участках сильноточной цепи и установленной мощности трансформатора.

При несимметричной конструкции шин, когда углубление сформировано только на одной пластине, картина растекания тока в пластинах 4 и 5 будет несколько различаться, в результате будет лишь частичная компенсация индуктивности токоподводящих шин. В случае относительно невысоких рабочих частот эффект частичной компенсации может оказаться достаточным, а использование несимметричной конструкции шин оправданным.

В обоих случаях сборка устройства осуществляется из предварительно сформированных заготовок, которые могут быть выполнены различными технологическими приемами. В случае симметричной конструкции, когда используются две идентичные заготовки, несколько затрудненной может оказаться процедура их скрепления вследствие малого размера внутренней области тороидального трансформатора. Более свободный доступ к местам крепления пластин допускает несимметричная конструкция шин.

Использование конструкции сильноточной обмотки силового трансформатора, собранной из заготовок; совмещающих дополнительно функции токоподвода и теплоотвода, позволяет упростить конструкцию и сборку всего устройства, существенно снизить паразитные параметры и повысить эффективность устройства.

Источники информации

1. А.с. N 230960 (СССР), МКИ H 01 F 27/02, 1968.

2. А.с. N 734822 (СССР), МКИ H 01 F 27/30, H 01 F 31/00, 1980 (прототип). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Трансформаторное устройство, содержащее тороидальный сердечник с распределенной на его поверхности первичной обмоткой, размещенный в углублении кольцеобразной формы, выполненном по меньшей мере в одной из двух бифилярно расположенных электропроводных пластин, образующих одновитковую вторичную обмотку с токоподводящими шинами для соединения с нагрузкой, отличающееся тем, что участки электропроводных пластин, приходящиеся на внутреннюю сторону тороидального сердечника с первичной обмоткой, образуют электрическое соединение между собой, а участки, расположенные на его внешней стороне, изолированы друг от друга и образуют токоподводящие шины.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru