RU178865U1

RU178865U1 - Inductive protective element

Info

Publication number: RU178865U1
Application number: RU2017120608U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Владимирович Суворов; Сергей Юрьевич Буваков; Сергей Михайлович Карабанов; Евгений Владимирович Сливкин; Геннадий Петрович Гололобов; Дмитрий Юрьевич Тарабрин
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2018-04-20

Abstract

Полезная модель относится к области силовой электроники и связана с разработкой электронного компонента, предназначенного для защиты от импульсных перенапряжений в электрических сетях, в цепях питания электронной аппаратуры и подавления ВЧ помех, и может быть использована для улучшения эксплуатационных свойств устройств защиты от импульсных перенапряжений и ВЧ-фильтров для силовых цепей.Сущность полезной модели заключается в создании частотозависимого индуктивно-резистивного защитного элемента на основе многослойной проводящей структуры в виде ленты, свернутой в спираль, обеспечивающего малое омическое сопротивление на постоянном токе и низкой частоте, и высокое активное сопротивление в области средних и высоких частот.Внутренний слой ленты (3) выполнен из магнитомягкого ферромагнитного материала, промежуточный слой (2), покрывающий внутренний, из неферромагнитного материала высокой электрической проводимостью и внешний слой (1), покрывающий промежуточный, выполнен из неферромагнитного материала с низкой электрической проводимостью. Эффективное увеличение сопротивления элемента в области средних частот обеспечивается за счет введения дополнительного ферромагнитного внутреннего слоя усиливающего явления скин-эффекта и эффект близости «выталкивающие» ток в слой (1) с низкой электропроводностью.The utility model relates to the field of power electronics and is associated with the development of an electronic component designed to protect against surge voltage in electric networks, in the power supply circuits of electronic equipment and suppress RF interference, and can be used to improve the operational properties of surge protection devices and RF filters for power circuits. The essence of the utility model is to create a frequency-dependent inductive-resistive protective element based on a multilayer conductive structures in the form of a tape rolled into a spiral, providing low ohmic resistance at constant current and low frequency, and high active resistance in the medium and high frequencies. The inner layer of the tape (3) is made of soft magnetic ferromagnetic material, the intermediate layer (2) covering the inner non-ferromagnetic material with high electrical conductivity and the outer layer (1) covering the intermediate is made of non-ferromagnetic material with low electrical conductivity. An effective increase in the element resistance in the mid-frequency region is ensured by introducing an additional ferromagnetic inner layer of the skin effect amplifying phenomenon and the proximity effect “pushing” current into the layer (1) with low electrical conductivity.

Description

Заявленное техническое решение относится к области силовой электроники и посвящено разработке электронного компонента, предназначенного для защиты от импульсных перенапряжений в электрических сетях, в цепях питания электронной аппаратуры и подавления высокочастотных помех, и может быть использовано для улучшения эксплуатационных и потребительских свойств устройств защиты от импульсных перенапряжений и ВЧ-фильтров для силовых цепей.The claimed technical solution relates to the field of power electronics and is dedicated to the development of an electronic component designed to protect against surge voltages in electrical networks, in the power supply circuits of electronic equipment and suppress high-frequency interference, and can be used to improve the operational and consumer properties of surge protection devices and RF filters for power circuits.

Помехоподавляющие и защитные фильтры в сети электропитания является эффективным средством защиты радиоэлектронной аппаратуры от кондуктивных и наведенных помех, которые могут приводить к их нестабильной работе и выходу приборов из строя. Подавляющее большинство помехоподавляющих фильтров представляют собой индуктивно-емкостные фильтры (LC-фильтры) с различной комбинацией звеньев (П-, Г-, Т- образных). Большая часть фильтров содержит индуктивно связанные дроссели для эффективного подавления синфазной помехи. Резистивно-емкостные фильтры (RC-фильтры) используются только в сравнительно маломощной аппаратуре, что связано со значительной выделяемой мощностью на активном сопротивлении фильтра при протекании электрического тока.Interference suppression and protective filters in the power supply network is an effective means of protecting electronic equipment from conducted and induced interference, which can lead to their unstable operation and failure of devices. The vast majority of noise suppression filters are inductive-capacitive filters (LC filters) with various combinations of links (П-, Г-, Т-shaped). Most filters contain inductively coupled chokes to effectively suppress common mode interference. Resistive-capacitive filters (RC filters) are used only in relatively low-power equipment, which is associated with a significant allocated power on the active resistance of the filter during the flow of electric current.

Как правило, в составе защитных фильтров для защиты от перенапряжений используются элементы шунтирующего типа: варисторы, газовые разрядники, суперессорные диоды и защитные тиристоры. Для защиты от импульсных перенапряжений малой длительности (сотни наносекунд) эффективны индуктивно-емкостные фильтры, которые снижают амплитуду, но не поглощают и не рассеивают энергию импульса перенапряжения. Защитные элементы шунтирующего типа - варисторы, газовые разрядники, суперессорные диоды поглощают энергию импульсных перенапряжений, шунтируя нагрузку.As a rule, shunt type elements are used as part of protective filters for surge protection: varistors, gas dischargers, super-spring diodes and protective thyristors. Inductive-capacitive filters are effective for protection against short-duration surge voltages (hundreds of nanoseconds), which reduce the amplitude, but do not absorb and do not dissipate the energy of the overvoltage pulse. Shunt type protective elements - varistors, gas arresters, super-spring diodes absorb the energy of surge surges, bypassing the load.

Недостатками варисторов являются достаточно большая собственная емкость, сравнительно малая максимальная допустимая рассеиваемая мощность (по сравнению с разрядниками) и высокая вероятность повреждения в результате теплового пробоя, а также невозможность стабильной работы, в случае следующих друг за другом двух и более импульсов перенапряжения. Недостатками газовых разрядников являются большое время срабатывания, длительный период восстановления и малый срок службы. Основным недостатком супрессорных диодов является малая поглощаемая энергия. Для компенсации взаимных недостатков в устройствах защиты от импульсных перенапряжений используется комбинация различных типов защитных элементов. Однако общим недостатком является то, что все перечисленные защитные элементы являются элементами шунтирующего типа, подключаемыми параллельно нагрузке, поглощающими всю энергию импульса перенапряжения поступающего от сети. В случае если энергия импульса перенапряжения превышает максимальную величину поглощаемой энергии, то защитный элемент выходит из строя и импульс перенапряжения передается в нагрузку.The disadvantages of varistors are a sufficiently large intrinsic capacitance, a relatively small maximum allowable power dissipation (compared with spark gap) and a high probability of damage due to thermal breakdown, as well as the impossibility of stable operation in the case of two or more overvoltage pulses following one after another. The disadvantages of gas arresters are a long response time, a long recovery period and a short service life. The main disadvantage of suppressor diodes is the low absorbed energy. To compensate for mutual shortcomings in surge protection devices, a combination of various types of protective elements is used. However, a common drawback is that all of the listed protective elements are shunt type elements connected in parallel with the load, absorbing all the energy of the overvoltage pulse coming from the network. If the energy of the overvoltage pulse exceeds the maximum value of the absorbed energy, then the protective element fails and the overvoltage pulse is transmitted to the load.

Перспективным решением в области фильтрации высокочастотных помех и защиты от импульсных перенапряжений в цепях электропитания является использование защитных индуктивно-резистивных элементов последовательного (блокирующего) типа подключаемых последовательно с нагрузкой. Данные элементы представляют собой индуктивности проводники которых имеют многослойную структуру с сильно изменяющимся активным сопротивлением с ростом частоты. Токопроводящие элементы, имеющие многослойную структуру содержат несколько токопроводящих слоев с различными электрофизическими характеристиками (удельное электрическое сопротивление, магнитная проницаемость) и взаимным расположением. Принцип работы данных защитных индуктивно-резистивных элементов последовательного типа основан на явлениях «скин-эффекта» и «эффекта близости» проявляющихся в изменения распределения плотности тока по поперечному сечению токопроводящей структуры таким образом, что с ростом частоты происходит уменьшение эффективной площади сечения, по которой проходит электрический ток и обеспечивается преимущественное токопрохождение в области с высоким электрическим сопротивлением.A promising solution in the field of high-frequency noise filtering and surge protection in power circuits is the use of protective inductive-resistive elements of a series (blocking) type connected in series with the load. These elements are inductors whose conductors have a multilayer structure with strongly varying resistance with increasing frequency. Conductive elements having a multilayer structure contain several conductive layers with various electrical characteristics (electrical resistivity, magnetic permeability) and relative position. The principle of operation of these protective inductive-resistive elements of a sequential type is based on the phenomena of the “skin effect” and “proximity effect” manifested in changes in the distribution of current density over the cross section of the conductive structure in such a way that, as the frequency increases, the effective cross-sectional area along which passes electric current and provides preferential current flow in the area with high electrical resistance.

Использование многослойных проводников с нелинейной частотной проводимостью достаточно известно для подавления помех и демпфирования высокочастотных осцилляций.The use of multilayer conductors with nonlinear frequency conductivity is well known for suppressing interference and damping high-frequency oscillations.

В патенте [1] представлены варианты коаксиальных 2-х проводных электрических линий на основе многослойных проводников. Предложенный в патенте многослойный проводник содержит внутреннюю хорошо проводящую сердцевину из материала с низким удельным электрическим сопротивлением (медь), на котором нанесен слой на основе ферромагнитного композита «MUSORB», поверх которого размещается коаксиальная резистивная оболочка с электрическим сопротивлением 100 Ом/м. В результате скин-эффекта, высокочастотная компонента тока «выталкивается» в слой с высоким электрическим сопротивлением, что обеспечивает эффективное затухание ВЧ-колебаний в линии. Схожие конструктивные решения представлены в патентах [2, 3], в которых представлено описание различных структур кооаксиального помехоподавляющего кабеля, содержащих токопроводящую сердцевину и внешнюю оболочку из ферромагнитного материала (сплав Fe-Ni, аморфное железо и т.д.). Недостатком перечисленных решений является сравнительно низкая эффективность, поскольку в основе явления лежит только явление «скин-эффекта» и сложность использования кабеля в качестве элемента защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры. Кроме этого, перечисленные конструкции обеспечивает слабое подавление в области высоких частот (более 100 МГц), что обусловлено ограничением частотного диапазона ферромагнитного материала.In the patent [1], variants of coaxial 2-wire electric lines based on multilayer conductors are presented. The multilayer conductor proposed in the patent contains an inner well-conducting core made of a material with low electrical resistivity (copper), on which a layer based on the MUSORB ferromagnetic composite is deposited, on top of which a coaxial resistive sheath with an electrical resistance of 100 Ohm / m is placed. As a result of the skin effect, the high-frequency component of the current is “pushed” into the layer with high electrical resistance, which ensures effective attenuation of the RF oscillations in the line. Similar design solutions are presented in patents [2, 3], which describe various structures of a coaxial noise suppression cable containing a conductive core and an outer sheath made of ferromagnetic material (Fe-Ni alloy, amorphous iron, etc.). The disadvantage of these solutions is the relatively low efficiency, since the phenomenon is based only on the “skin effect” phenomenon and the complexity of using the cable as an element of protection of electronic components. In addition, the above designs provides weak suppression in the high-frequency region (more than 100 MHz), due to the limitation of the frequency range of the ferromagnetic material.

В патенте [4] представлен ряд конструктивных решений, использующих многослойные проводники, внутренний слой которых состоит из токопроводящего материала с малым удельным электрическим сопротивлением (медь), а внешний слой - материал с высоким удельным электрическими сопротивлением. В патенте в качестве резистивного материала предложено использовать проводники, на основе фиброволоконных материалов с металлизацией, что обеспечивает хорошее поглощение ВЧ-пульсаций в области высоких частот. Один из вариантов кабеля конструктивно представляет собой токопроводящую ленту, с нанесенным на ее поверхность с одной или с обоих сторон резистивным материалом. К недостаткам относятся эффективное поглощение пульсаций в области только высоких частот 10-1000 МГц, а также малые уровни импульсной поглощаемой мощности, что связано с малой теплопроводностью предложенных типов резистивных материалов. Кроме этого, к числу недостатков относится сложность использования кабеля в качестве элемента защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры.The patent [4] presents a number of design solutions using multilayer conductors, the inner layer of which consists of a conductive material with a low electrical resistivity (copper), and the outer layer is a material with a high electrical resistivity. In the patent, it is proposed to use conductors based on fiber-optic materials with metallization as a resistive material, which ensures good absorption of RF pulsations in the high-frequency region. One of the cable options is structurally a conductive tape, with resistive material deposited on its surface on one or both sides. The disadvantages include the effective absorption of pulsations in the region of only high frequencies of 10-1000 MHz, as well as low levels of pulsed absorbed power, which is associated with low thermal conductivity of the proposed types of resistive materials. In addition, the disadvantages include the difficulty of using a cable as an element of protection of elements of electronic equipment.

Описанные выше решения представляют собой конструкции токопроводящих кабелей и линий передачи, обладающих помехоподавляющими свойствами за счет явления скин-эффекта. Существуют варианты реализации дискретных элементов, основанных на этом физическом принципе.The solutions described above are constructions of conductive cables and transmission lines with noise-suppressing properties due to the skin-effect phenomenon. There are options for implementing discrete elements based on this physical principle.

В патенте на изобретение [5] представлен способ защиты от перенапряжений, заключающийся в включении последовательно с защищаемым электрооборудованием двухслойного или многослойного резистора, внутренний слой которого выполняют из неферромагнитного материала с высокой электропроводностью, а внешний слой выполняют из резистивного ферромагнитного материала. Для повышения эффективности помехоподавления внешний слой предлагается выполнить с профилированной поверхностью. Недостатком данного способа является сравнительно низкая эффективность в области средних частот (100 кГц - 1 МГц), обусловленная слабой зависимостью активного сопротивления от частоты для композитных проводников линейной структуры.In the patent for invention [5], a method of overvoltage protection is presented, which consists in connecting in series with a protected electrical equipment a two-layer or multi-layer resistor, the inner layer of which is made of non-ferromagnetic material with high electrical conductivity, and the outer layer is made of resistive ferromagnetic material. To increase the noise suppression efficiency, the outer layer is proposed to be performed with a profiled surface. The disadvantage of this method is the relatively low efficiency in the field of medium frequencies (100 kHz - 1 MHz), due to the weak dependence of the active resistance on the frequency for composite conductors of a linear structure.

Защитное устройство для подавления высокочастотных перенапряжений, состоящее из соединенных в прямоугольную катушку двухслойных резисторов, внутренний электропроводящий слой которых имеет профилированную поверхность, на которую нанесен слой из ферромагнитного резистивного материала описано в патенте [6]. Ключевой особенностью данного патента является то, что проводник имеет сложный профиль, что обеспечивает более быстрое увеличение сопротивления с ростом частоты, однако, устройство имеет значительные габариты и сложно в изготовлении.A protective device for suppressing high-frequency overvoltages, consisting of two-layer resistors connected into a rectangular coil, the inner conductive layer of which has a profiled surface on which a layer of ferromagnetic resistive material is applied, is described in the patent [6]. The key feature of this patent is that the conductor has a complex profile, which provides a more rapid increase in resistance with increasing frequency, however, the device has significant dimensions and is difficult to manufacture.

Существуют решения, в которых обеспечивается высокая эффективность подавления за счет одновременного использования явлений «скин-эффекта» и «эффекта близости». Это обеспечивает значительно более крутую зависимость активного сопротивления от частоты по сравнению с устройствами, основанными только на явлении «скин-эффекта». В патенте [7] описан частотозависимый резистор, конструктивно представляющий собой свернутую в рулон ленту из ферромагнитного или резистивного материала, длинные края которой имеют клиновидные сужения. Для электрической изоляции между соседними слоями в рулоне ленты расположен диэлектрический слой (бумага или картон). В описании патента указано, что существенное увеличение активного сопротивления с ростом частоты достигается за счет оттеснения тока к клиновидным торцам ленты. Это приводит к уменьшению эффективной площади сечения проводника и увеличению электрического сопротивления. Описанный частотозависимый элемент, как следует из описания, может быть использован для защиты электрических устройств от импульсных перенапряжений. Недостатком данного устройства является значительное электрическое сопротивление на постоянном токе и в области низких частот, обусловленное большим удельным электрическим сопротивлением материала ленты. В случае применения ленты из ферромагнитного материала недостатками также являются наличие максимального рабочего тока, обусловленного насыщением ферромагнитного материала и индуктивный характер цепи.There are solutions in which high suppression efficiency is achieved due to the simultaneous use of the phenomena of the “skin effect” and the “proximity effect”. This provides a much steeper frequency dependence of the active resistance compared to devices based solely on the “skin effect” phenomenon. In the patent [7], a frequency-dependent resistor is described, which is structurally a rolled up tape of ferromagnetic or resistive material, the long edges of which have wedge-shaped narrowings. For electrical insulation between adjacent layers in the roll of tape is a dielectric layer (paper or cardboard). In the description of the patent it is indicated that a significant increase in active resistance with increasing frequency is achieved due to the displacement of the current to the wedge-shaped ends of the tape. This leads to a decrease in the effective cross-sectional area of the conductor and an increase in electrical resistance. The described frequency-dependent element, as follows from the description, can be used to protect electrical devices from surge surges. The disadvantage of this device is the significant electrical resistance at constant current and in the low frequency region, due to the large electrical resistivity of the tape material. In the case of using a tape of ferromagnetic material, the disadvantages are the presence of the maximum operating current due to the saturation of the ferromagnetic material and the inductive nature of the circuit.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является частотозависимый индуктивно-резистивный элемент на основе композитных проводников, описанный в патенте [8], конструктивно представляющий собой свернутую в спираль ленту, имеющую композитную структуру: внутренний слой ленты выполнен из проводника с малым удельным электрическим сопротивлением (медь, алюминий и т.д.), на которую нанесено покрытие из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением (нихром, композитные резистивные материалы). Для обеспечения электрической изоляции между соседними слоями в спиральной структуре присутствует диэлектрический слой (полиамид, майлар). Основным недостатком данного устройства является сравнительно малое электрическое сопротивление в области средних частот (10-100 кГц), что обусловлено эффективным оттеснением тока в область высокого электрического сопротивления только в области высоких частот. В результате существенно ухудшаются защитные свойства данного элемента.Closest to the proposed technical solution is a frequency-dependent inductive-resistive element based on composite conductors, described in the patent [8], which is structurally a rolled up tape having a composite structure: the inner layer of the tape is made of a conductor with low electrical resistivity (copper, aluminum, etc.), which is coated with a material with high electrical resistivity (nichrome, composite resistive materials). To ensure electrical insulation between adjacent layers in the spiral structure there is a dielectric layer (polyamide, Mylar). The main disadvantage of this device is the relatively low electrical resistance in the middle frequency region (10-100 kHz), which is due to the effective displacement of the current into the region of high electrical resistance only in the high frequency region. As a result, the protective properties of this element are significantly impaired.

В заявляемой полезной модели решается задача создания устройства (частотозависимого индуктивно-резистивного элемента), обеспечивающего значительное увеличение омического сопротивления в области средних частот (10-100 кГц). Техническим результатом устройства является повышение эффективности защиты от перенапряжений и помехоподавления за счет более эффективного «вытеснения» высокочастотной компоненты тока в область с высоким удельным электрическим сопротивлением.The claimed utility model solves the problem of creating a device (frequency-dependent inductive-resistive element) that provides a significant increase in ohmic resistance in the medium frequency range (10-100 kHz). The technical result of the device is to increase the efficiency of protection against overvoltage and noise suppression due to a more efficient "crowding out" of the high-frequency component of the current into the region with high electrical resistivity.

Сущность полезной модели заключается в создании частотозависимого индуктивно-резистивного защитного элемента на основе многослойной проводящей структуры в виде ленты, свернутой в спираль, обеспечивающего малое омическое сопротивление на постоянном токе и низкой частоте, и высокое активное сопротивление в области средних и высоких частот. На фиг. 1 представлены структура (поперечное сечение) индуктивно-резистивного защитного элемента, где 1 - резистивный слой, 2 - токопроводящий слой, 3 - ферромагнитный слой, 4 - слой изоляции. Как видно из фиг. 1, индуктивно-резистивный защитный элемент представляет собой свернутую в спираль ленту, имеющую многослойную структуру: внутренний ферромагнитный слой 3 ленты выполнен из магнитомягкого ферромагнитного материала (электротехническая сталь, пермаллой, ферромагнитные сплавы Fe-Ni-Co, ферримагнитные материалы с аморфной структурой), промежуточный слой токопроводящий слой 2, покрывающий внутренний, выполнен из материала с малым удельным электрическим сопротивлением (медь, алюминий и т.д.), внешний резистивный слой 4, покрывающий промежуточный изготовлен из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением (нихром, композитные резистивные материалы). Для обеспечения электрической изоляции между соседними слоями в спиральной структуре присутствует слой изоляции 4 (полиамид, майлар).The essence of the utility model is to create a frequency-dependent inductive-resistive protective element based on a multilayer conductive structure in the form of a tape rolled into a spiral, providing low ohmic resistance at constant current and low frequency, and high resistance in the medium and high frequencies. In FIG. 1 shows the structure (cross section) of an inductive-resistive protective element, where 1 is a resistive layer, 2 is a conductive layer, 3 is a ferromagnetic layer, 4 is an insulation layer. As can be seen from FIG. 1, the inductive-resistive protective element is a coiled tape having a multilayer structure: the inner ferromagnetic layer 3 of the tape is made of soft magnetic ferromagnetic material (electrical steel, permalloy, Fe-Ni-Co ferromagnetic alloys, ferrimagnetic materials with an amorphous structure), intermediate layer, the conductive layer 2 covering the inner one is made of a material with a low electrical resistivity (copper, aluminum, etc.), and the external resistive layer 4 covering the intermediate made of a material with high electrical resistivity (nichrome, composite resistive materials). To ensure electrical insulation between adjacent layers in the spiral structure there is an insulation layer 4 (polyamide, Mylar).

Решение указанной выше задачи достигается тем, что постоянный ток и ток низкой частоты протекает преимущественно по промежуточному токопроводящему слою с высокой электропроводностью. С ростом частоты происходит резкое уменьшение площади поперечного сечения токопрохождения токопроводящем слое за счет перераспределения тока, его «оттеснения» и «выталкивание» в резистивный слой с низкой электропроводностью. Значительное усиление процесса «выталкивания тока» в спиральной структуре обеспечивается за счет введения дополнительного ферромагнитного внутреннего слоя, что существенно увеличивает индукцию магнитного поля внутри токопроводящей структуры. В результате этого происходит эффективное перераспределение тока за счет скин-эффекта и эффекта близости уже в области средних частот и существенное увеличение омического сопротивления по сравнению с постоянным током. При увеличении числа витков в спиральной структуре, увеличивается скорость роста сопротивления при повышении частоты, вследствие их взаимного влияния. Таким образом, преимуществом данного устройства является быстрое увеличение активного сопротивления ростом частоты в области средних частот.The solution to the above problem is achieved by the fact that direct current and low frequency current flows mainly through an intermediate conductive layer with high electrical conductivity. With increasing frequency, there is a sharp decrease in the cross-sectional area of the current passage of the conductive layer due to current redistribution, its “pushing” and “pushing” into the resistive layer with low electrical conductivity. Significant amplification of the “current repulsion” process in the spiral structure is provided by the introduction of an additional ferromagnetic inner layer, which significantly increases the magnetic field induction inside the conductive structure. As a result of this, there is an effective redistribution of current due to the skin effect and proximity effect already in the mid-frequency region and a significant increase in ohmic resistance compared to direct current. With an increase in the number of turns in the spiral structure, the growth rate of resistance increases with increasing frequency, due to their mutual influence. Thus, the advantage of this device is the rapid increase in active resistance by increasing the frequency in the middle frequency region.

Новизна данного устройства заключается во введении дополнительного ферромагнитного слоя в композитную структуру ленточного проводника свернутого в виде спирали, что обеспечивает значительное увеличение активного сопротивления в области средних частот.The novelty of this device lies in the introduction of an additional ferromagnetic layer into the composite structure of the tape conductor rolled in the form of a spiral, which provides a significant increase in active resistance in the mid-frequency region.

Сопоставление частотных зависимостей, полученных математическим моделированием показывает, что введение дополнительного ферромагнитного слоя приводит к увеличению активного сопротивления структуры в области средних частот в 2-2,5 раза по сравнению с решением без ферромагнитного слоя. Результаты расчета зависимости отношения активного сопротивления на переменном токе к сопротивлению на постоянном токе R_AC/R_DC в диапазоне частот до 10 МГц представлены на фиг. 2. Из фиг. 2 видно, что с ферромагнитным центральным слоем в области средних частот наблюдается быстрый рост и большие в 2-2,5 раза значения R_AC/R_DC по сравнению со структурой без ферромагнитного слоя. С ростом частот рост R_AC/R_DC замедляется и в области высоких частот наблюдается незначительное снижение активного сопротивления (5-10%) по сравнению со структурой без ферромагнитного слоя.A comparison of the frequency dependences obtained by mathematical modeling shows that the introduction of an additional ferromagnetic layer leads to an increase in the active resistance of the structure in the mid-frequency region by 2–2.5 times compared with the solution without a ferromagnetic layer. The results of calculating the relationship of the ratio of the active resistance on alternating current to the resistance on direct current R _AC / R _DC in the frequency range up to 10 MHz are presented in FIG. 2. From FIG. Figure 2 shows that with a ferromagnetic central layer in the middle frequency region, rapid growth is observed and R _AC / R _DC values are large 2-2.5 times higher than in a structure without a ferromagnetic layer. With increasing frequencies, the growth of R _AC / R _DC slows down and, at high frequencies, a slight decrease in resistance (5-10%) is observed compared to a structure without a ferromagnetic layer.

Таким образом, описанный индуктивно-резистивный защитный элемент может быть использован в составе различных устройств для защиты от импульсных перенапряжений и высокочастотных помех.Thus, the described inductive-resistive protective element can be used as part of various devices for protection against surge surges and high-frequency interference.

Список литературыBibliography

1. Patent № US 4510468 A «RF Absorptive line with controlled low pass cut-off frequency».1. Patent No. US 4,510,468 A "RF Absorptive line with controlled low pass cut-off frequency".

2. Patent № US 4383225 «Cables with high immunity to elecrto-magnetic pulses (EMP)».2. Patent No. US 4383225 "Cables with high immunity to elecrto-magnetic pulses (EMP)."

3. Patent № US 7671278 «Cable having EMI-suppressing arrangement and method for making the same».3. Patent No. US 7671278 "Cable having EMI-suppressing arrangement and method for making the same."

4. Patent № US 4301428 «Radio frequency interference suppressor cable having resistive conductor and lossy magnetic absorbing material».4. Patent No. US 4301428 "Radio frequency interference suppressor cable having resistive conductor and lossy magnetic absorbing material."

5. Патент РФ на изобретение №2237333 Белокуров Е.М., Емельянов Н.И., Сарин Л.И., Челазнов А.А., Коробейников С.М., Царегородцев Н.Г., Ильиных М.В., Попов Л.Н. «Устройство для защиты от перенапряжений».5. RF patent for the invention No. 2237333 Belokurov EM, Emelyanov NI, Sarin LI, Chelaznov AA, Korobeinikov SM, Tsaregorodtsev NG, Ilinykh MV, Popov L.N. "Device for surge protection."

6. Патент РФ на полезную модель №132633 Коробейников С.М., Илюшов Н.Я., Лавров Ю.А., Лопатин В.В., Брыкин В.П., Коробенкова А.Ю., «Устройство для подавления высокочастотных перенапряжений».6. RF patent for utility model No.132633 Korobeinikov S.M., Ilyushov N.Ya., Lavrov Yu.A., Lopatin VV, Brykin VP, Korobenkova A.Yu., “Device for suppressing high-frequency overvoltage. "

7. Patent №US 5235311 Magnetic variable resistor.7. Patent No. US 5235311 Magnetic variable resistor.

8. Патент РФ на полезную модель №169173 Суворов Д.В., Буваков С.Ю., Гололобов Г.П., Тарабрин Д.Ю., Петров П.М. «Частотозависимый индуктивно-резистивный элемент на основе композитных проводников для защиты от импульсных перенапряжений и высокочастотных помех», 04.05.2016.8. RF patent for utility model No. 169173 Suvorov D.V., Buvakov S.Yu., Gololobov G.P., Tarabrin D.Yu., Petrov P.M. “Frequency-dependent inductive-resistive element based on composite conductors for protection against surge surges and high-frequency interference”, 05/04/2016.

Claims

An inductive resistive protective element, which is a multilayer tape coiled into a spiral, the adjacent turns of which are electrically isolated from each other, characterized in that the inner layer of the tape is made of ferromagnetic material, the intermediate layer covering the inner is made of non-ferromagnetic material with high electrical conductivity and the outer layer covering the intermediate is made of a non-ferromagnetic material with low electrical conductivity.