PT99105A

PT99105A - Dispositivo de fornecimento de potencia

Info

Publication number: PT99105A
Application number: PT99105A
Authority: PT
Original assignee: Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority date: 1990-10-03
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-10-29
Also published as: TR25586A; ES2068488T3; NO913835D0; AU8379391A; AU642527B2; NL9002148A; NO913835L; DE69107160D1; DE69107160T2; CA2052032A1; US5170112A; EP0479357B1; EP0479357A1

Description

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" DISPOSITIVO DE FORNECIMENTO DE A invenção refere-se a um dispositivo de fornecimento de potência, particularmente adaptado para fornecer potência ao filamento duma válvula de transmissão, dotado com um transformador de filamentos, um transformador de impulsos e terminais para um gerador de CA, em que o lado secundário do transformador de filamento está acoplado ao .filamento, o lado primário do mesmo transformador está acoplado aos terminais e em que o lado secundário do transformador de impulsos está acoplado ao filamento .

Um tal dispositivo pode ser aplicado a um transínissor de radar para a geração de impulsos de transmissão. 0 transmissor de radar será dotado com uma válvula de transmissão de radar de alta potência, tal como um amplificador de campo cruzado ou uma válvula de ondas viajantes ou um clistrão, cujo cátodo está a um potencial pulsante de alta voltagem. Um problema, contudo,é- posto pelo filamento, o qual forma o cátodo ou está nele conti^ do o que deve ser alimentado por uma tensão de filamento. A tensão de filamento é necessária para aquecer o cátodo a uma alta temperatura, para assegurar em grau suficiente a emissão electrónica.

Como solução de base, conhecida da literatura da especialidade, / é essencial que seja muito pequena a capacidade entre os enrolamentos primário e secundário do transformador de filamento, visto esta capacidade representar uma carga parasita para o transformador de impulsos, o qual alimenta o cátodo da válvula do transmissor de radar com impulsos de alta voltagem. Este tipo de transformador, com uma pequena capacidade entre os seus enrolamentos, é conhecido por possuir uma grande auto-induçao de fugas, resultando daí, em condiçães de carga, que a tensão de saída, entre outras coisas, dependa da frequência da tensão primária e da temperatura do trans formador. De maneira que este transformador não é inteira- 1 63.857 Case H.S.A.D. 279

% 3 MIS92 mente apropriado para alimentar um filamento cuja voltagem tenha sido estipulada pelo constructor. 5 0 dispositivo de fornecimento de potência de acordo com a invenção elimina estes efeitos negativos , sendo caracterizado pelo facto do lado secundário do transformador de impulsos estar acoplado ao filamento a través dum enrolamento bifilar e sendo, além disso, dotado com um circuito de desacoplamento através do qual o enrolamento bifilar é ligado à terra. 10

Torna-se portanto possível ligar um voltímetro ao filamento através do enrolamento bifilar, possibilitando que a voltagem do filamento seja continua-mente verificada. 15

Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 30 0 uso dum enrolamento bifilar como enrolamento secundário dum transformador de impulsos, o qual alimenta a válvula do transmissor de radar com uma tensão pulsante de alta voltagem, é, como tal, uma técnica estabelecida. A tensão do filamento é ligada entre os dois extremos do enrolamento que estão sensivelmente ao potencial da terra e o filamento da válvula do transmissor de radar é ligado entre os outros dois extremos que estão à tensão pulsante de alta voltagem. Uma consequência desta solução é que a corrente de aquecimento circula através do enrolamento secundário do transformador de impulsos. Consequentemente tem quç se tomar providências adicionais para o arrefecimento do enrolamento secundário e utilizar fios ou fitas de maior secção na sua fabricação. Isto tornt .. o transformador de impulsos menos compacto e aumenta a sua auto-indução de fugas. Esta auto-indução de fugas determina a qualidade real dum transformador de impulsos; ela restringe a inclinação possível do impulso de alta tensão e a possibilidade máxima da razão de transformação. 0 dis positivo de fornecimento de potência atrás indicado de -3- 35

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Case H.S.A.D. 279 aoordo com a invenção não tem estes inconvenientes. A invenção será agora descrita com mais detalhe com referência às figuras seguintes, das quats· A Fig. 1 representa um diagrama do estado actual do dispositivo de fornecimento de potência; A Fig. 2 representa um diagrama alternativo do estado actual do dispositivo de fornecimento de potência; A Fig. 3 representa um diagrama do dispositivo de fornecimento de potência de acordo com a invenção ; A Fig. 4 representa um desenho do transformador do filamento.

Um dispositivo de fornecimento de potência actual pode ser executado num transmissor de radar como está esquematicamente representado na Fig. 1. Da válvula de transmissão do radar 1, somente é representado o filamento 2; pode partir-se do princípio de que as: outras partes da válvula de transmissão do radar estão pra-ticamente ao potencial de terra. 0 transformador de impulsos 3 é provido com um enrolamento primário 4, nos terminais de entrada do qual pode ser aplicada uma tensão em forma de impulso. 0 enrolamento secundário 5 é um enrolamento bifilar. Um enrolamento bifilar consiste em dois condutores de corrente paralelos em vez de um. Um dos lados do enrolamento 5 está, através do enrolamento secundário 7 dum transformador de filamento 6, aproximadamente ao potencial de terra. 0 outro lado do enrolamento 5 está ligado ao filamento 2 da maneira indicada na Fig. 1. 0 transformador de impulsos é bobinado de maneira tal que, quando uma tensão em forma de impulso é aplicada ao lado primário 4, o filamento 2 é levado a um potencial negativo de alta voltagem. 0 transformador de filamento 6 é bobinado de maneira tal que, quando uma tensão de CA (usualmen- -4~ 1 v 1 v 5 15

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Case H.S.A.D. 279 te do sector público) é aplicada ao lado primário 8, o enrolamento secundário 7 fornece ao filamento 2 a tensão requerida através do enrolamento secundário bifilar 5. A tensão do filamento é necessária para aquecer o filamento , ou um cátodo que o contém, a uma alta temperatura para assegurar a um grau suficiente a í .missão electrónica. Visto que nos dois fios ou fitas a corrente devida à tensão do fi lamento circula em sentidos opostos, é sensivelmente nulo o campo magnético criado por esta corrente no transformador de impulsos 3· Por outro lado, contudo, desenvolver-se·· -à calor no enrolamento bifilar como resultado das perdas éhmicas.

Um outro dispositivo de fornecimento de potência de construção actual pode ser utilizado num transmissor de radar, como esquematicamente está representado na Fig. 2. 0 transformador de impulsos 9 é equipado com um enrolamento primário 10 aos terminaiSs *do qual pode ser aplicada uma tensão em forma de impulso. 0 enro lamento secundário 11 é ligado de um dos lados ao potensial de terra e do outro ao filamento 2. Uma tensão de CA (usualmente a tensão do sector público) é aplicada ao enrolamen to primário 14 do transformador de filamento 12, fornecendo o enrolamento secundário 13 ao filamento a tensão requerida. O transformador de filamento 12 deve ser desenhado de maneira que a capacidade parasita [stray capacitance] entre o enrolamento primário 14 e o secundário 13 seja muito pequena. Além disso, o isolamento entre o enrolamento primário 14 e o secundário 13 deve ser tal que permita a existência dos impulsos de alta tensão, gerados pelo gerador de impulsos 9, com a ocorrência de disrupção. Estas exigncias implicam que o factor de acoplamento magnético entre os enrolamentos primário e secundário seja bastante baixo, facto que leva a uma alta auto-inducção de fugas. Como consequência a tensão de alimentação do filamento pode variar, por exemplo devido a flutuaçães de temperatura no -5- 35

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Case H.S.A.D. 279 transformador 12, que pode afectar o funcionamento da válvula do transmissor de radar 1 e reduzir a sua vida útil.

Uma possível realização dum dispositivo de fornecimento de potência de acordo com a invenção está esquematicamente representada na Fig. 3· Nesta rea lização uma tensão é aplicada ao filamento 2 a partir do transformador 12, ao qual, como atrás descrito, pode ser aplicada uma tensão de CA. 0 transformador de impulsos 3 é dotado com um enrolamento secundário bifilar 5, o qual é neste caso bifilar para que a tensão ao filamento 2 possa ser medida nas ligações da extremidade 15 do enrolamento bifilar 5. Com este fim estas ligações são providas com terminais 16.

Os circuitos de desacoplamento 17 ficam substancialmente em curto-circuito para os impulsos de alta tensão gerados pelo enrolamento bifilar 5. Estas liga ções da extremidade 15 estão portanto sensivelmente ao potencial de terra. Os circuitos de desacoplamento 17 estão contudo ligados numa série, a qual fica em paralelo com o filamento 2, devendo por isso ser desenrolados de maneira tal que constituam apenas uma carga desprezável para o transformador de filamento 12. Um adequado circuito de d£ sacoplamento é proporcionado por uma capacidade com uma alta resistência ligada em paralelo. Durante o funcionamento a tensão do filamento pode assim ser medida nos terminais 16. Isto torna possível que a tensão do filamento seja continuamente lida. 0 transformador de filamento 12 deve ser desenhado de forma a que a capacidade parasita entre os enrolamentos primário 14 e secundário 13 seja mínima.

Esta capacidade parasita está, para o transformador de impulsos 3, em paralelo com a carga formada pela válvula de transmissão 1, causando uam reduzida inclinação do impulso, -6- v 63.857

Case H.S.A.D. 279 -l «92 fj oscilações durante o impulso e uma tensão residual positiva depois do impulso.

Neste campo é bem conhecido que a baixa capacidade parasita entre os enrolamentos primário e secundário inevitavelmente arrasta uma alta auto-indução de fugas no transformador. Isto torna a tensão no filamento 2 dependente da temperatura do transformador de filamento e da frequência da tensão no seu enrolamento primário 14. Além disso, a tensão no filamento 2 naturalmente depende da grandeza da tensão no enrolamento primário 14, usualmente a tensão do sector público. 15

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Uma realização altamente vantajosa da invenção é oferecer a possibilidade de ligar o enrolamento primário 14 do transformador de filamento 12 a uma fonte de potência de CA regulada en|anel fechado 18,dotada com um dispositivo de ajustamento 19 para seleccionar a tensão de CA requerida. A fonte de potência de CA 18 é além disso dotada com uma entrada de leitura 20, [sense imput] que torna possível a medição da tensão existente no filamento 2. Esta medição, usando a entrada de leitura 20, é efectuada através'dos terminais 16 e do enrolamento secundário bifilar 5 o qual, por uma vez, está ligado ao filamento 2. Como resultado desta retroacção, é obtida uma precisa e constante tensão no filamento e são eliminados quaisquer efeitos devidos à auto-indução de fugas. Se for adaptada uma fonte de potência CA 18 de alta frequência e com regulação, por exemplo uma fonte de potência com comutação [switched] ou um conversor ressonante, o transformador de filamento 12 pode ser .desenhado como está ilustrado na Fig. 4. Aqui o núcleo do transformador 12 é formado por um núcleo anular1 21, o qual é rodeado por n espiros do enrolamento primário 22 e com um enrolamento secundário que consiste numa só espira 23. Com respeito a este tipo de transformador» -7- ' 35 1 V 5 10 15

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é bem conhecido neste campo que alia superiores caracterís ticas de isolamento com baixa capacidade parasita entre os enrolamentos primário 22 e secundário 23, sendo óptima a sua auto-indução de fugas. 0 número de espiros primários n pode ser determinado dividindo a tensão de saí da nominal da fonte de potência de CA pela tensão nominal requerida para o filamento 2 . Para obter um isolamento óptimo entre o enrolamento primário 22 e o enrolamento secundário 23, é adoptada uma relação de aproximadamente 2,7 entre o diâmetro interior do núcleo anular 21 e o diâmetro exterior do enrolamento secundário 23. Como é conhecido da tecnologia de alta tensão, é então mínima a intensidade do campo eléctrico próximo do enrolamento secundário. Numa válvula transmissora de radar o filamento, ou um cátodo aquecido pelo filamento, emite electrffes sob a influência do impulso de alta tensão. Tem--se verificado que a tensão a aplicar ao filamento afec-ta, embora ligeiramente, a velocidade a que os electrOes são emitidos. Consequentemente o impulso de transmissão do radar contém, num grau limitado, bandas laterais de modulação com a frequência da tensão do filamento. Isto torna o transmissor de radar menos apropriado para apli-caçães em que o radar é exclusivamente destinado à detec-ção de alvos em movimento. Agora, que o enrolamento primário 14 do transformador de filamento 12 está ligado a uma fonte de potência de CA de alta frequência 18, é pos-sível|incluir um circuito de rectificação 24 com capacidade de amaciamento 25 entre o enrolamento secundário 13 do transformador de filamento 12, daí resultando que as bandas laterais de modulação virtualmente desapareça©< A al_ tajfrequência é necessária porque o filamento é usualmente de baixa resistência óhmica, o que, no caso de baixas frequências, tornaria necessárias irrealizavelmente grander -8- 35 10 15

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Af-3 ÔW.199? í É r·"' » capacidade de amaciamento . Quando é incorporado um circuito de rectificação 24, a fonte cte-potência de CA 18 deve ser dotada com uma entrada de leitura 2G, adequada para lidar com tensão de CC, visto que a tensão a ser medida pela entra da de leitura é do tipo CC. Uma anterior redúção das bandas laterais de modulação pode também êer conseguida equipando a fonte de potência de CA 18 com um dispositivo de interrupção 26 para desligar a fonte de potência de CA 181imediatamente antes do impulso de alta tensão ser aplicado ã valvula de transmissão do radar e voltando a ligã-lo imediatàmente a seguir ao impulso. Neste caso , a frequência gflopfádã para a fonte de potência de CA deve ser consideravelmente mais alta do que a frequência de repetição. Partindo-se da base de que a frequência de repetição é de 1 KHz, a duração do impulso de · alta tensão é ' de 1 jusec e a frequência da ionte de potência de CA é de 100 KHz;verifica-se que é de aproximadamente 1% o tempo de interrupção da fonte de potência. Durante este período as capacidades de amaciamento 25 do circuito rectifi cador 24 e a capacidae térmica do filamento 2 asseguram que o filamento mantenha uma temperatura virtualmente constante. -9- 35

Claims

1 63.857 Csae H.S.A.D. 279 ^REIVINDICAÇÕES- 1d-Dispósitivo de fornecimento de potência particularmente adaptado para fornecer potência ao. filament 5 duma válvula de transmissão, equipado com um transformador d.g_ filamento, um transportador de impulsos e terminais para um gerador de CA, em que o lado secundário do transformador de filamento está acoplado ao filamento, õ lado primário ido transformador de filamento está acoplado aos terminais e em 10

··:? 1' que o lado secundário do transformador de impulsos está acoplado ao filamento, dispositivo caracterizado pelo facto do lado secundário do transformador de impulses estar acoplado ao filamento através dum enrolamento bifilar estando além disso o referido dispositivo de fornecimento de potência dotado com um circuito de desacoplamento através do qual o enrolamento bifilar está ligado à terra. Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 2q~- Dispositivo de fornecimento de potência de acordo com a reivindicação 1, equipado com um gerador de CA ligado aos terminais, caracterizado pelo facto de o gerador CA ser regulado em anel fechado e provido com uma entxaade de leitura e pelo facto da entrada de leitura estar ligada ao filamento através do enrolamento bifilar. 25 3o- - Dispositivo de fornecimento de potência de acordo com uma das reivindicações anteriores,caracterizado pelo facto deo transformador de filamento ser equipado com um núcleo anelar.

42-- Dispositivo de fornecimento de potência de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto do transformador de filamento terfsõmente um enrolamento secundário.

52-- Dispositivo de fornecimento de potência de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo facto da relação entre o diâmetro' interior do_núcléo anelar e o diâmetro exterior do enrolamento secundário ser virtualmente 2 7 ‘v ' * -10- 35 1 63.857 case H.S.A.D. 279 Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 30 6â- Dispositivo de fornecimento de potência de acordo com uma dás'reivindicações anteriores, caracfr; rizado pelo facto dúm circuito de rectificação ter sido in-_' . clúído entre o enrolamento secundário do transformador de filamento e o filamento. 7ã - Dispositivo de fornecimento de potêodi de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto dc circuito de rectificação ser provido com capacidades de desa coplamento- 8 £ - Dispositivo de fornecimento de potência de acordo com uma das reivindicações 2 a 7 , caracterizado pelo facto do gerador de CA ser dotado com um dispositivo de interrupção para desligar o gerador de CA antes da aplicação ao filamento de um impulso de alta tensão e voltar a liga-lc após o impulso de alta tensão ter terminado. Lisboa, -3 JML1992 Por HOLLANDSE SIGNAALAPP ARATEN B.V.

ENG* MANUEL MONIZ PEREIRA Adjunto ce :·?* Vasco lette -11- 35