RU2069402C1 - High-frequency transformer - Google Patents
High-frequency transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069402C1 RU2069402C1 SU5046296A RU2069402C1 RU 2069402 C1 RU2069402 C1 RU 2069402C1 SU 5046296 A SU5046296 A SU 5046296A RU 2069402 C1 RU2069402 C1 RU 2069402C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- disks
- windings
- primary
- secondary winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках для высокочастотной сварки металлов, плавки, пайки, закалки и т.д. The invention relates to electrothermal, in particular to induction heating, and can be used in electrothermal installations for high-frequency welding of metals, smelting, brazing, hardening, etc.
Известен высокочастотный трансформатор, состоящий из спиральной многовитковой цилиндрической первичной обмотки, расположенной концентрично внутри одновитковой вторичной обмотки, между которыми выполнен воздушный зазор, служащий электрической изоляцией между обмотками. Высокочастотный трансформатор согласует выходное напряжение лампового генератора с напряжением технологической цепи (индуктора, кондуктора и т.д.) [1]
Трансформаторы такой конструкции обладают большим полем рассеяния, высоким КПД. Экранирование таких трансформаторов выполняют с большими зазорами, что приводит к увеличению объема, занимаемого всей конструкцией.A high-frequency transformer is known, consisting of a spiral multi-turn cylindrical primary winding located concentrically inside a single-turn secondary winding, between which an air gap is made, which serves as electrical insulation between the windings. The high-frequency transformer matches the output voltage of the tube generator with the voltage of the process circuit (inductor, conductor, etc.) [1]
Transformers of this design have a large scattering field, high efficiency. The screening of such transformers is performed with large gaps, which leads to an increase in the volume occupied by the entire structure.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является трансформатор [2] содержащий первичную дисковую обмотку (с. 172, рис. 6-12), вторичную одновитковую дисковую обмотку с радиальным зазором в дисках и соединенные с ними выводные шины (с. 170, рис. 6-10). Closest to the proposed technical solution is a transformer [2] containing a primary disk winding (p. 172, Fig. 6-12), a secondary single-turn disk winding with a radial clearance in the disks and output buses connected to them (p. 170, Fig. 6 -10).
Выводные пластины 4 на рис. 6-14, соединенные выводной колодкой, расположены в плоскости, перпендикулярной силовым линиям магнитного потока и являются концентраторами "настила" тока и тем больше, чем больше частота тока, что приводит к их перегреву и снижению КПД. Известные трансформаторы будут иметь повышенные потери в переходных частях вторичной обмотки (с. 96, 97, рис. 3-19) при использовании их на высоких частотах (440 кГц и выше) и при мощностях сотни тысяч кВт.
Не спасает положение "компенсация" выводных шин в известном решении, т. к. перехлестнутая часть вторичной обмотки, расположенная ближе к первичной обмотке, экранирует расположенную дальше (т.к. проникновение поля и тока в медь на частоте 440 кГц 0,1 мм), в результате экранированная часть не взаимодействует с магнитным полем как первичной катушки, так и с перехлестнутой частью вторичной катушки ввиду высокой частоты и отсутствия магнитопровода. The compensation of the output busbars in the known solution does not save the situation, because the overlapped part of the secondary winding, located closer to the primary winding, shields the further one (since the penetration of the field and current into copper at a frequency of 440 kHz 0.1 mm) As a result, the shielded part does not interact with the magnetic field of both the primary coil and the overlapped part of the secondary coil due to the high frequency and the absence of a magnetic circuit.
Таким образом, трансформаторы известных конструкций не позволяют решить проблемы, связанные с передачей энергии от вторичных обмоток трансформатора к нагрузочным устройствам с наименьшими потерями при частотах тока более сотен тысяч герц и нагрузках более сотен тысяч киловатт. Thus, transformers of known designs do not solve the problems associated with the transfer of energy from the secondary windings of the transformer to the load devices with the least losses at current frequencies of more than hundreds of thousands of hertz and loads of more than hundreds of thousands of kilowatts.
В книге Тира Л.Л. [2] рассматриваются трансформаторы повышенной частоты до 10000 Гц (10 кГц) (с.3) с сердечниками из электротехнической стали, которые увеличивают коэффициент связи и позволяют уменьшить число витков в обмотках. In the book of Tira L.L. [2] consider transformers of increased frequency up to 10000 Hz (10 kHz) (p.3) with cores made of electrical steel, which increase the coupling coefficient and reduce the number of turns in the windings.
На высоких частотах (выше 66 кГц, ГОСТ 12.2.007.10-87) сердечники из электротехнической стали не применяют в виду недопустимых потерь на вихревые токи. At high frequencies (above 66 kHz, GOST 12.2.007.10-87), cores made of electrical steel do not apply in view of unacceptable eddy current losses.
На высоких частотах широкое применение нашли "воздушные" трансформаторы, т.е. не имеющие сердечника. At high frequencies, "air" transformers have been widely used, i.e. not having a core.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении КПД трансформатора. The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of the transformer.
Поставленная задача решается за счет того, что в высокочастотном трансформаторе, состоящем из первичной и вторичной одновитковой дисковых обмоток, выполненных в форме плоской спирали и расположенных соосно с радиальным зазором в дисках вторичной обмотки и соединенных с дисками вторичной обмотки выводных шин, согласно изобретению, выводные шины вторичной дисковой обмотки размещены в радиальном зазоре этой обмотки перпендикулярно плоскости дисков. The problem is solved due to the fact that in the high-frequency transformer, consisting of primary and secondary single-turn disk windings made in the form of a flat spiral and arranged coaxially with the radial clearance in the secondary winding disks and connected to the secondary winding disks of the output buses, according to the invention, output buses the secondary disk windings are placed in the radial gap of this winding perpendicular to the plane of the disks.
Благодаря такой конструкции направление линий тока первичной и вторичной обмоток совпадают по всей длине вторичной обмотки, причем электродинамические силы от близости в зазоре выводных шин направлены всегда перпендикулярно плоскости выводных шин, следовательно, влиять на распределение плотности тока по радиусу вторичной обмотки не могут. Тем самым в зазоре устраняются потери энергии в переходных частях вторичной обмотки и повышается КПД трансформатора. Due to this design, the direction of the streamlines of the primary and secondary windings coincide along the entire length of the secondary winding, and the electrodynamic forces from the proximity in the gap of the output buses are always directed perpendicular to the plane of the output buses, therefore, they cannot affect the current density distribution along the radius of the secondary winding. This eliminates energy losses in the transitional parts of the secondary winding and increases the efficiency of the transformer.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлена конструкция высокочастотного трансформатора. The invention is illustrated by drawings, which shows the design of a high-frequency transformer.
На фиг. 1 представлен вид сбоку, на фиг. 2 вид сверху, на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1, на фиг. 4 электрическая схема автотрансформатора, на фиг. 5 электрическая схема трансформатора. In FIG. 1 is a side view; FIG. 2 is a plan view of FIG. 3 is a section bb in FIG. 1, in FIG. 4 is an electric circuit of an autotransformer, in FIG. 5 electrical diagram of the transformer.
Трансформатор состоит из двух частей, каждая из которых содержит первичные полуобмотки 1 и 2 в виде плоских спиралей и вторичные полуобмотки, состоящие из двух пар дисков 3 и 4 с радиальным зазором (фиг. 1). The transformer consists of two parts, each of which contains the primary half-
Выводные шины 6, 7 (фиг. 2, 3) расположены в радиальном зазоре дисков вторичной обмотки 3, 4 и соединены с последними с помощью сварки, пайки и т. д. Радиальный зазор дисков вторичной обмотки 3, 4 делают таким, чтобы с учетом толщины пластин выводных шин зазор между ними был не более 8 мм для уменьшения индуктивности выводных шин. The
Для выполнения условия сборки высокочастотного трансформатора наружные диски вторичной обмотки выполнены съемными, поэтому выводные шины 6, 7 сделаны разъемными. To fulfill the assembly conditions of the high-frequency transformer, the outer disks of the secondary winding are removable, therefore, the
Первичная 1 и вторичная 3 полуобмотка электрически соединены друг с другом в точке 5 вблизи у выводной шины 7 (фиг. 2). Аналогично соединены первичная 2 и вторичная 4 полуобмотки (точка соединения не показана). Зазоры 8, 9 между первичными 1, 2 и вторичными 3, 4 полуобмотками заполнены диэлектриком. Primary 1 and secondary 3 half-windings are electrically connected to each other at
В трансформаторах (фиг. 5) (автотрансформаторах, фиг. 4) средние точки вторичной и первичной обмоток с целью электробезопасности заземляют. В предлагаемой конструкции предложена реализация схемы автотрансформатора и заземление выполнено через пластину 13, которая является лишь конструктивным элементом. In transformers (Fig. 5) (autotransformers, Fig. 4), the midpoints of the secondary and primary windings are earthed for electrical safety. The proposed design proposes the implementation of an autotransformer circuit and grounding is performed through a
Концы 10, 11 (фиг. 1) первичных полуобмоток 1, 2 закреплены на изоляторе 12, они являются высоковольтными и посредством их трансформатор подключается к конденсаторной батарее (не показана). The
Предлагаемая конструкция обладает достаточной жесткостью (крепеж для установки в корпус не показан). The proposed design has sufficient rigidity (fasteners for installation in the housing is not shown).
Ток от источника питания проходит по первичной полуобмотке 1 от высоковольтного конца 10 до точки 5 соединения с вторичной полуобмоткой 3, протекает по вторичным полуобмоткам 3 и 4, соединенных выводными шинами 6, 7 и соединительной пластиной 13. Затем через вторую точку соединения первичной и вторичной полуобмоток (не показана) переходит на первичную полуобмотку 2, обтекает ее и через высоковольтный конец 11 замыкается на источник питания. Технологическая цепь, например, индуктор, подсоединяется к выводным шинам 6 и 7, в которых суммируется ток вторичных полуобмоток, наведенный электромагнитным полем первичных полуобмоток. Кроме наведенного тока в индукторе течет ток первичных полуобмоток, т.к. первичные и вторичные полуобмотки соединены последовательно, причем в индукторе эти токи суммируются. Особенностью трансформатора является величина зазоров 8, 9, которые должны находиться в пределах 5oC8 мм. При больших зазорах, как показывает практика, плотность тока вторичной обмотки резко растет к центру трансформатора, что приводит к увеличению потерь на нагрев меди. В зазоры 8, 9 могут быть введены диски из твердого высокочастотного диэлектрика (фторопласта, оргстекла и т.п.).The current from the power source passes through the primary half-winding 1 from the high-
Высокочастотный трансформатор опробован при выпуске партии труб размером 57х3,2 мм на ТЭСА 20-114. A high-frequency transformer was tested in the production of a batch of pipes measuring 57x3.2 mm at TESA 20-114.
Использование высокочастотного трансформатора заявляемой конструкции позволяет легче встраивать его в линию трубоэлектросварочного стана за счет уменьшения его габаритов, снизить потери электроэнергии на нагрев обмоток и повысить КПД на 5-10% Внедрение трансформатора предполагается на ТЭСА 20-114 на экспериментальном заводе электросварных труб г. Топки Кемеровской области. The use of a high-frequency transformer of the claimed design makes it easier to integrate it into the line of a pipe-welding mill by reducing its dimensions, reducing the loss of electricity for heating the windings and increasing the efficiency by 5-10%. The introduction of the transformer is planned at TESA 20-114 at the experimental plant of electric-welded pipes in Topki Kemerovskaya area.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046296 RU2069402C1 (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | High-frequency transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046296 RU2069402C1 (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | High-frequency transformer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2069402C1 true RU2069402C1 (en) | 1996-11-20 |
Family
ID=21606288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5046296 RU2069402C1 (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | High-frequency transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069402C1 (en) |
-
1992
- 1992-06-08 RU SU5046296 patent/RU2069402C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Справочник по высокочастотной электротермии. / Под ред. Донского А.В. - М.-Л.: Машиностроение, 1965, с. 470 - 473. 2. Тир Л. Трансформаторы для установки индукционного нагрева повышенной частоты. - М.-Л.: Гос. энергетическое изд., 1961, с. 3, 96, 97, 170 - 172, 174. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU594414B2 (en) | Induction heating and melting systems having improved induction coils | |
RU2374713C2 (en) | Planar high-voltage transformer | |
US7330096B2 (en) | Fault current limiter | |
JPH05508298A (en) | high voltage dc power supply | |
US6661327B1 (en) | Electromagnetic inductor and transformer device and method making the same | |
EP3477669A1 (en) | High power capacitor | |
RU2125310C1 (en) | High-frequency transformer | |
WO2020036507A1 (en) | Smoothing and current limiting reactor of a filter device for a railway traction substation | |
RU2069402C1 (en) | High-frequency transformer | |
US4213076A (en) | Constant-current transformer for gas-discharge tubes | |
JPH0113401Y2 (en) | ||
US3380007A (en) | Shielded arrangements for electrical transformers | |
JPS59103317A (en) | Large current 3-phase electric circuit | |
GB1581415A (en) | Transformer provided with an electrostatic screen between its primary and secondary windings | |
SU1073808A1 (en) | High-frequency transformer | |
CN217719270U (en) | Transformer device | |
US20230230762A1 (en) | High frequency medium voltage transformer with central insulating divider | |
CN217544333U (en) | Be used for new energy automobile high voltage transformer | |
SU1562647A1 (en) | Heating apparatus | |
SU856043A1 (en) | Inductor for local heating of articles | |
RU2037276C1 (en) | Domestic electric heating appliance | |
SU1056283A1 (en) | High-frequency transformer | |
CN115798881A (en) | Automatic transformer for electrical engineering | |
SU1119192A1 (en) | Installation for high-frequency heating of parts | |
SU1314393A1 (en) | Transformer for induction heating installations |