RU2069402C1 - High-frequency transformer - Google Patents

High-frequency transformer Download PDF

Info

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
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эспер Аркадьевич Сюксин
Владимир Иванович Суворов
Original Assignee
Эспер Аркадьевич Сюксин
Владимир Иванович Суворов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эспер Аркадьевич Сюксин, Владимир Иванович Суворов filed Critical Эспер Аркадьевич Сюксин
Priority to SU5046296 priority Critical patent/RU2069402C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2069402C1 publication Critical patent/RU2069402C1/en

Links

Images

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electrothermy; induction heating; high-frequency welding of metals, melting, soldering, hardening. SUBSTANCE: high-frequency transformer has primary winding 1,2 and secondary winding 3,4 of single-turn disk type made in the form of flat spiral and arranged coaxially with radial clearance in secondary winding disks and terminal buses connected to secondary winding disks. Terminal buses 7 of secondary disk-type winding are placed in radial clearance of this winding perpendicular to disk plane. EFFECT: improved design. 5 dwg

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. Lead plates 4 in fig. 6-14, connected by a terminal block, are located in a plane perpendicular to the lines of force of the magnetic flux and are concentrators of the "floor" of the current and the greater the higher the frequency of the current, which leads to their overheating and lower efficiency. Known transformers will have increased losses in the transitional parts of the secondary winding (p. 96, 97, Fig. 3-19) when used at high frequencies (440 kHz and above) and at powers of hundreds of thousands of kW.

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-windings 1 and 2 in the form of flat spirals and secondary half-windings, consisting of two pairs of disks 3 and 4 with a radial clearance (Fig. 1).

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 output buses 6, 7 (Fig. 2, 3) are located in the radial clearance of the secondary winding disks 3, 4 and are connected to the latter by welding, soldering, etc. The radial clearance of the secondary winding disks 3, 4 is made so that, taking into account the thickness of the plates of the output busbars, the gap between them was not more than 8 mm to reduce the inductance of the output busbars.

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 output buses 6, 7 are made detachable.

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 point 5 near the output bus 7 (Fig. 2). The primary 2 and secondary 4 half-windings are connected in a similar way (the connection point is not shown). The gaps 8, 9 between the primary 1, 2 and secondary 3, 4 semi-windings are filled with a dielectric.

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 plate 13, which is only a structural element.

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 ends 10, 11 (Fig. 1) of the primary half-windings 1, 2 are mounted on the insulator 12, they are high-voltage and through their transformer is connected to a capacitor bank (not shown).

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-voltage end 10 to the connection point 5 with the secondary half-winding 3, flows through the secondary half-windings 3 and 4, connected by the output busbars 6, 7 and the connecting plate 13. Then through the second connection point of the primary and secondary half-windings (not shown) passes to the primary half-winding 2, flows around it and closes to the power source through the high-voltage end 11. The technological circuit, for example, an inductor, is connected to the output buses 6 and 7, in which the current of the secondary half-windings induced by the electromagnetic field of the primary half-windings is summed. In addition to the induced current, the primary semi-winding current flows in the inductor, as primary and secondary semi-windings are connected in series, and in the inductor, these currents are summed. A feature of the transformer is the size of the gaps 8, 9, which should be within 5 o C8 mm With large gaps, as practice shows, the current density of the secondary winding rises sharply to the center of the transformer, which leads to an increase in copper heating losses. Disks made of a solid high-frequency dielectric (fluoroplastic, plexiglass, etc.) can be introduced into the gaps 8, 9.

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)

Высокочастотный трансформатор, содержащий первичную и одновитковую вторичную обмотки, выполненные в виде дисков в форме плоской спирали и расположенные соосно, в дисках вторичной обмотки выполнены радиальные зазоры с расположенными в них выводными шинами, соединяющими диски вторичной обмотки, отличающийся тем, что выводные шины расположены перпендикулярно плоскости дисков. High-frequency transformer containing primary and single-turn secondary windings, made in the form of disks in the form of a flat spiral and arranged coaxially, in the disks of the secondary winding there are made radial gaps with the output buses located in them, connecting the disks of the secondary winding, characterized in that the output buses are perpendicular to the plane drives.
SU5046296 1992-06-08 1992-06-08 High-frequency transformer RU2069402C1 (en)

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)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
SU1436136A1 (en) High-frequency transformer