RU2022386C1 - Noise-resistant transformer - Google Patents
Noise-resistant transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2022386C1 RU2022386C1 SU5000286A RU2022386C1 RU 2022386 C1 RU2022386 C1 RU 2022386C1 SU 5000286 A SU5000286 A SU 5000286A RU 2022386 C1 RU2022386 C1 RU 2022386C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screen
- magnetic
- sheet
- frequency
- noise
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, точнее к помехозащитным устройствам, а именно к помехоустойчивым трансформаторам. The invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to noise suppression devices, namely, noise-resistant transformers.
Известен трансформатор, содержащий экранированные первичную и вторичную обмотки, размещенные на магнитопроводе, что позволяет подавлять несимметричные помехи, но симметричные помехи в данном трансформаторе не ослабляются. A known transformer containing shielded primary and secondary windings located on the magnetic circuit, which allows you to suppress asymmetric interference, but symmetrical interference in this transformer is not attenuated.
Известен трансформатор источника питания, содержащий первичную и вторичную обмотки, размещенные на магнитопроводе в полости экранирующего корпуса. Первичная и вторичная обмотка вместе с соответствующими частями магнитопровода отделены друг от друга экранами, представляющими собою часть корпуса. Однако в этой конструкции велики потери электроэнергии обусловленные токами, циркулирующими в экране и мало ослабление симметричных помех. A known transformer of a power source containing primary and secondary windings located on the magnetic circuit in the cavity of the shielding housing. The primary and secondary windings together with the corresponding parts of the magnetic circuit are separated from each other by screens representing a part of the housing. However, in this design there are large losses of electricity due to currents circulating in the screen and little attenuation of symmetrical noise.
Существенно лучшие характеристики имеет помехоустойчивый трансформатор, где экран выполнен объемным из изотропного магнитомягкого материала и установлен в прорези магнитопровода. Недостатком этой конструкции является низкая технологичность, обусловленная сложностью изготовления объемного экрана. A noise-resistant transformer has much better characteristics, where the screen is made of three-dimensional from isotropic soft magnetic material and is installed in the slot of the magnetic circuit. The disadvantage of this design is the low manufacturability due to the complexity of manufacturing a three-dimensional screen.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является помехоразделительный трансформатор, содержащий основной магнитопровод, первичную обмотку, подключаемую к сети, и вторичную обмотку, подключаемую к нагрузке, размещенные на основном магнитопроводе, обмотки первичная и вторичная залиты в оболочку из смолы с наполнителем, имеющим высокую магнитную проницаемость для высоких частот. Closest to the proposed invention in technical essence is a noise isolating transformer containing a main magnetic circuit, a primary winding connected to a network, and a secondary winding connected to a load located on the main magnetic circuit, the primary and secondary windings are filled into a resin sheath with a filler having a high magnetic permeability for high frequencies.
Недостаток этого помехоразделительного трансформатора - ограниченные помехозащитные свойства в отношении низкочастотных симметричных помех. Это обусловлено тем, что на низких частотах шунтирование магнитных полей помех феррокомпаундом незначительно и часть магнитных полей помех проникает из первичной во вторичную обмотку. Возможности помехоразделительного трансформатора по подавлению несимметричных помех ограничены, так как феррокомпаунд экраном для них не является. Низкие энергетические характеристики, в частности большое изменение напряжения на вторичной обмотке под нагрузкой, обусловлены тем, что для эффективной защиты от симметричных помех между первичной и вторичной обмотками должен быть толстый слой феррокомпаунда, а это приводит к удалению обмоток друг от друга и, как следствие, увеличению эквивалентного последовательного сопротивления трансформатора как элемента передачи электроэнергии. На последовательном сопротивлении под нагрузкой падает напряжение и поэтому уменьшается выходное напряжение. The disadvantage of this noise isolating transformer is the limited noise immunity against low-frequency symmetrical interference. This is due to the fact that at low frequencies the shunting of the interference magnetic fields by the ferro-compound is insignificant and part of the interference magnetic fields penetrates from the primary to the secondary winding. The capabilities of the noise isolation transformer to suppress unbalanced interference are limited, since the ferro-compound is not a screen for them. Low energy characteristics, in particular, a large change in voltage on the secondary winding under load, are due to the fact that for effective protection against symmetrical interference between the primary and secondary windings there must be a thick layer of ferro-compound, and this leads to the removal of the windings from each other and, as a result, an increase in the equivalent series resistance of the transformer as an element of electric power transmission. The voltage drops at the series resistance under load and therefore the output voltage decreases.
Цель изобретения - повышение энергетических и помехозащитных свойств трансформатора. The purpose of the invention is to increase the energy and noise-protective properties of the transformer.
Поставленная цель достигается за счет того, что в помехоразделительном трансформаторе, содержащем магнитопровод, экран, первичную и вторичную обмотки, которые залиты в оболочку из смолы с высокочастотным магнитным наполнителем, экран выполнен из двух взаимно ортогональных частей, собранных из листового материала с магнитной проницаемостью и индукцией насыщения большей, чем у смолы с наполнителем оболочки. Одна часть экрана расположена в пространстве между первичной и вторичной обметками и снабжена радиальным разрезом, зашунтированным резистивным элементом. Вторая часть экрана охватывает снаружи оболочку и магнитопровод. Обе части экрана соединены магнитным шунтом и гальванически связаны с землей. Вторая часть экрана может быть выполнена по меньшей мере из одного листа низкочастотной электротехнической стали, а первая часть экрана - из одного листа высокочастотного пермаллоя. В этом варианте исполнения возможна замена пермаллоя на аморфное железо. This goal is achieved due to the fact that in a noise isolating transformer containing a magnetic circuit, a shield, primary and secondary windings, which are filled in a sheath of resin with a high-frequency magnetic filler, the shield is made of two mutually orthogonal parts assembled from a sheet material with magnetic permeability and induction saturation greater than that of resin with a filler shell. One part of the screen is located in the space between the primary and secondary marks and is equipped with a radial cut, shunted by the resistive element. The second part of the screen covers the shell and the magnetic circuit from the outside. Both parts of the screen are connected by a magnetic shunt and galvanically connected to the ground. The second part of the screen can be made of at least one sheet of low-frequency electrical steel, and the first part of the screen can be made of one sheet of high-frequency permalloy. In this embodiment, permalloy can be replaced by amorphous iron.
Весьма разумно, чтобы в помехоустойчивом трансформаторе резистивный элемент был выполнен в виде токопроводящего компаунда, заполняющего разрез. В этом варианте исполнения возможна замена компаунда на лист из материала с высоким удельным сопротивлением, например нихрома, перекрывающего разрез. Допустимо, чтобы в помехоустойчивом трансформаторе материал первой и второй части экрана обладал изотропными магнитными свойствами, например был бы выполнен из аморфного железа. It is very reasonable that the resistive element in the noise-resistant transformer be made in the form of a conductive compound filling the section. In this embodiment, it is possible to replace the compound with a sheet of material with high resistivity, such as nichrome, overlapping the cut. It is admissible that in the noise-resistant transformer the material of the first and second parts of the screen has isotropic magnetic properties, for example, it would be made of amorphous iron.
Предлагаемое решение позволяет повысить энергетические характеристики трансформатора за счет снижения падения выходного напряжения и увеличить помехозащитные свойства за счет уменьшения уровня несимметричных помех и симметричных помех в области низких частот. The proposed solution allows to increase the energy characteristics of the transformer by reducing the drop in the output voltage and to increase the noise barrier properties by reducing the level of asymmetric interference and symmetrical interference in the low frequency region.
Замена феррокомпаунда в пространстве между первичной и вторичной обмотками на первую часть экрана из листового материала позволяет сблизить первичную и вторичную обмотки и уменьшить падение напряжения. Одновременно первая часть экрана является третичной обмоткой, нагруженной на резистивный элемент. Число витков третичной обмотки, образованной первой частью экрана существенно меньше, чем первичной обмотки, сопротивление резистивного элемента можно выбрать достаточно большим, поэтому потери в первой части экрана на рабочей частоте трансформатора будут незначительны. В то же время для высокочастотных симметричных помех, например коротких импульсов, имеет место волновой характер их распространения, например по первичной обмотке. Поэтому импульсное напряжение прикладываемое первоначально к нескольким виткам первичной обмотки и напряжение, наводимое в третичной обмотке, образованной первой частью экрана, будет велико, что обусловит эффективное поглощение энергии импульсных помех в резистивном элементе и демпфирование колебаний. Связанные магнитным шунтом основной магнитопровод, первая часть экрана, вторая часть экрана образуют единую магнитную систему, охватывающую снаружи обмотки, оболочку из смолы с наполнителем и стержни основного магнитопровода. Эта магнитная система имеет малое сопротивление для потока рассеяния низкочастотных помех. Низкочастотные помехи из первичной обмотки замыкаются через магнитную систему и не достигают вторичной обмотки, что и обусловливает повышение помехозащищенности по отношению к низкочастотным симметричным помехам. В то же время потоки рассеяния высокочастотных симметричных помех замыкаются через оболочку из смолы с наполнителем и первую часть экрана, т.е. помехозащищенность по отношению к высокочастотным симметричным помехам сохраняется. Так как по второй части экрана замыкаются низкочастотные помехи, он может быть выполнен из низкочастотной электротехнической стали, которая одновременно будет поглощать энергию высокочастотных помех, проникающих за пределы оболочки из смолы. По первой части экрана замыкаются и высокочастотные и низкочастотные помехи, поэтому он должен выполняться из высокочастотного пермаллоя или аморфного железа. Для сохранения характеристик магнитной системы прототипа, образованной оболочкой из смолы с наполнителем (феррокомпаунда), магнитная проницаемость и индукция насыщения первой части экрана должны быть больше, чем у оболочки из смолы с наполнителем, так как это позволяет замыкать через него потоки высокочастотных и низкочастотных помех при уменьшении расстояния между первичной и вторичной обмотками. Электрическое соединение между магнитопроводами и цепью заземления придает магнитопроводам свойства электростатических экранов, образующих отдельные полости для размещения первичной и вторичной обмоток, что увеличивает помехозащитные свойства трансформатора по отношению к несимметричным помехам. Для расширения защитных свойств трансформатора в сторону более высокочастотных помех резистивный элемент целесообразно выполнить из токопроводящего компаунда, заполняющего разрез или из листа материала с высоким удельным сопротивлением (например нихрома), перекрывающего разрез. Это позволяет снизить индуктивность цепи отвода энергии и улучшить ее высокочастотные свойства. Идеальным вариантом являлось бы изготовление первой части экрана без разреза из материала, обладающего одновременно и магнитными и резистивными свойствами в необходимом соотношении. Так как в первой части экрана и второй части экрана направление магнитных потоков может быть различным, целесообразно выбирать материал для них с изотропными свойствами. Дальнейшего улучшения помехозащитных свойств можно добиться посредством установки между вторичной обмоткой и нагрузкой фильтра в простейшем варианте конденсатора. Replacing the ferrocompound in the space between the primary and secondary windings with the first part of the screen made of sheet material allows you to bring the primary and secondary windings closer and reduce the voltage drop. At the same time, the first part of the screen is a tertiary winding loaded on a resistive element. The number of turns of the tertiary winding formed by the first part of the screen is significantly less than the primary winding, the resistance of the resistive element can be chosen quite large, so the losses in the first part of the screen at the operating frequency of the transformer will be insignificant. At the same time, for high-frequency symmetrical interference, for example, short pulses, there is a wave character of their propagation, for example, along the primary winding. Therefore, the pulse voltage applied initially to several turns of the primary winding and the voltage induced in the tertiary winding formed by the first part of the screen will be large, which will result in effective absorption of the energy of the pulsed noise in the resistive element and damping of vibrations. The main magnetic circuit connected by a magnetic shunt, the first part of the screen, the second part of the screen form a single magnetic system, covering the windings outside, a resin sheath with filler and the main magnetic core rods. This magnetic system has low resistance to low-frequency interference scattering flux. Low-frequency interference from the primary winding closes through the magnetic system and does not reach the secondary winding, which leads to an increase in noise immunity with respect to low-frequency symmetrical interference. At the same time, high-frequency symmetric noise scattering flows are closed through a resin sheath with a filler and the first part of the screen, i.e. noise immunity with respect to high-frequency symmetrical interference is maintained. Since low-frequency noise closes along the second part of the screen, it can be made of low-frequency electrical steel, which will simultaneously absorb the energy of high-frequency noise penetrating beyond the shell of the resin. On the first part of the screen, both high-frequency and low-frequency noise are closed, so it should be made of high-frequency permalloy or amorphous iron. To preserve the characteristics of the prototype’s magnetic system formed by a shell of resin with a filler (ferro-compound), the magnetic permeability and saturation induction of the first part of the screen should be greater than that of a shell of resin with a filler, since this allows short-circuiting of high-frequency and low-frequency noise flows through it reducing the distance between the primary and secondary windings. The electrical connection between the magnetic circuits and the ground circuit gives the magnetic circuits the properties of electrostatic shields that form separate cavities for placing the primary and secondary windings, which increases the noise immunity of the transformer with respect to asymmetric interference. To expand the protective properties of the transformer in the direction of higher frequency interference, it is advisable to make the resistive element from a conductive compound filling the cut or from a sheet of material with high resistivity (for example, nichrome) that covers the cut. This reduces the inductance of the energy removal circuit and improves its high-frequency properties. An ideal option would be to manufacture the first part of the screen without a cut from a material having both magnetic and resistive properties in the required ratio. Since the direction of magnetic fluxes can be different in the first part of the screen and the second part of the screen, it is advisable to choose a material for them with isotropic properties. Further improvement of noise immunity can be achieved by installing between the secondary winding and the filter load in the simplest version of the capacitor.
На фиг. 1 показано устройство трансформатора на трехстержневом магнитопроводе; на фиг. 2 - электрическая схема трансформатора; на фиг. 3 и 4 - варианты исполнения резистивного элемента; на фиг. 5 - вариант исполнения экрана на двухстержневом магнитопроводе; на фиг. 6 - амплитудно-частотная характеристика для симметричных помех у различных помехоустойчивых трансформаторов. In FIG. 1 shows a transformer device on a three-core magnetic circuit; in FIG. 2 - electric circuit of the transformer; in FIG. 3 and 4 - embodiments of the resistive element; in FIG. 5 is an embodiment of a screen on a two-core magnetic circuit; in FIG. 6 is an amplitude-frequency characteristic for symmetrical interference in various noise-resistant transformers.
Помехоустойчивый трансформатор содержит магнитопровод 1, экраны 2 и 3, первичную обмотку 4, подключенную через вводы 5 к сети 6, и вторичную обмотку 7, подключенную через выводы 8 к нагрузке 9. Обмотки залиты в оболочку 10 из смолы с высокочастотным ферромагнитным наполнителем. Экран выполнен из двух взаимно ортогональных частей 2 и 3, собранных из листового магнитного материала с магнитной проницаемостью и индукцией насыщения, большими, чем у смолы с наполнителем оболочки 10. Часть экрана 2 расположена в пространстве между первичной 4 и вторичной 7 обмотками и снабжена радиальным разрезом 11, зашунтированным резистивным элементом 12. Часть экрана 3 охватывает снаружи оболочку 10 и магнитопровод 1. Обе части экрана 2 и 3 соединены магнитным шунтом 13, который является продолжением листа части экрана 2, и гальванически соединены с землей 14. Вторая часть экрана 3 может быть выполнена по меньшей мере из одного листа низкочастотной электротехнической стали, а часть экрана 2 может быть выполнена по меньшей мере из одного листа высокочастотного пермаллоя. Часть экрана 2 может быть выполнена также по меньшей мере из одного листа аморфного железа. Резистивный элемент 12 может быть выполнен в виде токопроводящего компаунда 15, заполняющего разрез 11. Резистивный элемент 12 может быть выполнен в виде листа из материала с высоким удельным сопротивлением 16, например нихрома, перекрывающего разрез 11. Материал экранов 2 и 3 может дополнительно обладать изотропными магнитными свойствами. В качестве электротехнической стали можем использоваться любая известная, пермаллой, например, типа 50НН, смола, например, эпоксидная марки ЭД-20, наполнитель-порошок карбонильного железа Р-8. The noise-resistant transformer contains a
Помехоустойчивый трансформатор работает следующим образом. Immunity transformer operates as follows.
Вводы 5 первичной обмотки 4 подключаются к сети 6 переменного тока. В магнитопроводе 1 возникает изменяющийся поток, который наводит во вторичной обмотке 7 напряжение, подводимое через выводы 8 к нагрузке 9. В части экрана 2 также наводится ток, но из-за большого сопротивления резистивного элемента 12 и наличия разреза 11 потери энергии от основного потока в первой части экрана невелики. Из-за выполнения первой части экрана 2 из листового тонкого материала в нормальном к поверхности листа направлении магнитное сопротивление первой части экрана 2 для основного потока мало. В части экрана 3 ток не наводится благодаря тому, что он охватывает все стержни 17 основного магнитопровода 1. Несимметричные помехи из сети 6 непосредственно через трансформатор не могут передаваться в нагрузку 9, так как первая часть экрана 2, вторая часть экрана 3 и основной магнитопровод 1 электрически соединены между собой и цепью заземления в точке 18, образуя высококачественный объемный электростатический экран между первичной 4 и вторичной 7 обмотками. Симметричные помехи из сети 6 распространяются в нагрузку 9 преимущественно через поток рассеяния, который, исходя из первичной обмотки 4, первоначально сцепляется с объемным магнитопроводом, образованным первой 2 и второй 3 частями экрана, замкнутыми магнитным шунтом 13 и магнитосвязанным с ними через потоки рассеяния основным магнитопроводом 1. Кроме того, высокочастотные потоки помех сцепляются с оболочкой 10. Образованный таким путем объемный магнитопровод имеет две полости для обмоток 4 и 7, которые локализуют потоки рассеяния помех и препятствуют взаимному проникновению их из одной полости в другую, чем и обеспечивается повышенная помехозащищенность по отношению к симметричным помехам. Для коротких импульсов часть экрана 2 с резистивным элементом 12 выполняет роль контура с высокими потерями.
Таким образом, изобретение позволяет осуществить более эффективное подавление симметричных и несимметричных помех, обладая при этом более высокими энергетическими характеристиками. Thus, the invention allows for more effective suppression of symmetric and asymmetric interference, while having higher energy characteristics.
Этот факт подтверждается результатами испытаний, представленными в таблице и на фиг. 6, где соответственно представлены массогабаритные характеристики известных помехоустойчивых трансформаторов 1 и 2 и предлагаемого трансформатора 3, а также их амплитудно-частотные характеристики для симметричных помех, а именно зависимость коэффициента ослабления от частоты. This fact is confirmed by the test results presented in the table and in FIG. 6, which respectively presents the weight and size characteristics of the known noise-
Предлагаемый помехоустойчивый трансформатор в сравнении с известными позволяет уменьшить количество сбоев в работе электронной аппаратуры, а также улучшить характеристики сложнобытовой электронной техники за счет эффективного подавления симметричных и несимметричных помех, поступающих из сети питания. Ослабление несимметричных помех на 40 дБ, а симметричных помех на 20 дБ лучше, чем у известного трансформатора. The proposed noise-resistant transformer in comparison with the known ones allows to reduce the number of malfunctions in the operation of electronic equipment, as well as to improve the characteristics of sophisticated electronic equipment by effectively suppressing symmetrical and asymmetric interference coming from the power supply network. 40 dB asymmetric interference attenuation, and 20 dB symmetrical interference attenuation better than the well-known transformer.
Помехоустойчивый трансформатор предназначен для применения в устройствах электропитания цифровых технических средств, в которых проявляется повышенная чувствительность к помехам, например в локальных сетях, персональных компьютерах, устройствах с числовым программным управлением. The noise-resistant transformer is intended for use in power supply devices of digital technical means in which there is an increased sensitivity to interference, for example, in local networks, personal computers, and devices with numerical program control.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5000286 RU2022386C1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Noise-resistant transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5000286 RU2022386C1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Noise-resistant transformer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022386C1 true RU2022386C1 (en) | 1994-10-30 |
Family
ID=21584656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5000286 RU2022386C1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Noise-resistant transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2022386C1 (en) |
-
1991
- 1991-07-16 RU SU5000286 patent/RU2022386C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Патент Японии N 59-41297, кл. H 01F 27/36, 1984. * |
Патент Японии N 60-213015, кл. H 01F 27/36, 1985. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5083101A (en) | Integrated electromagnetic interference filter | |
US4660014A (en) | Electromagnetic pulse isolation transformer | |
EP0687038B1 (en) | Common-mode filtering attachment for power line connectors | |
US3683271A (en) | Power supply filter for noise suppression | |
TWI232037B (en) | Noise suppressing circuit | |
US5150046A (en) | Noise-shielded transformer | |
US2904762A (en) | Shielded transformer | |
US5902957A (en) | Line radiation preventing element | |
CN206610637U (en) | The insulated electric conductor and integrated inductor wave filter and inductor of a kind of magnetic glue insulating wrapped | |
RU2022386C1 (en) | Noise-resistant transformer | |
US5075663A (en) | Noise-shielded transformer | |
RU2092925C1 (en) | Interference-free transformer | |
RU2061975C1 (en) | Noise-proof transformer | |
RU2087971C1 (en) | Noise-immune transformer | |
Gabrielson et al. | Suppression of powerline noise with isolation transformers | |
JP3142060B2 (en) | Noise filter | |
SU1721641A1 (en) | Pulse transformer | |
RU194412U1 (en) | Noise suppression cable | |
KR200212792Y1 (en) | surge and noise multiple shelter power supply | |
SU1130906A1 (en) | High-frequency transformer | |
Yagasaki | Highly improved performance of a noise isolation transformer by a thin-film short-circuit ring | |
KR930007972Y1 (en) | Transformer | |
CN207217219U (en) | High-insulativity ring inductance | |
SU792297A1 (en) | Balanced transformer | |
JPH05159929A (en) | Lc composite devices |