RU81845U1

RU81845U1 - NEGATIVE FEEDBACK TRANSFORMER

Info

Publication number: RU81845U1
Application number: RU2008143270/22U
Authority: RU
Inventors: Иван Иванович Ермаков; Владимир Васильевич Киселев; Андрей Михайлович Дюрягин; Юрий Иванович Попов; Валерий Александрович Голованов
Original assignee: Иван Иванович Ермаков; Владимир Васильевич Киселев; Андрей Михайлович Дюрягин; Юрий Иванович Попов; Валерий Александрович Голованов
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-03-27

Abstract

Трансформатор с обратной отрицательной связью относится к области трансформаторостроения и может быть использован в военных и промышленных объектах техники, где используются трансформаторы (Тр).A negative feedback transformer belongs to the field of transformer engineering and can be used in military and industrial engineering facilities where transformers are used (Tr).

Введением в Тр отрицательной обратной связи (ООС) достигается противофазность токов в первичной и во вторичной обмотках. Вследствие чего, происходит линейный отбор электрической энергии из первичной обмотки во вторичную, потери в трансформаторе в этом случае минимизируются.The introduction of Tr negative feedback (OOS) achieves the antiphase currents in the primary and secondary windings. As a result, there is a linear selection of electrical energy from the primary to secondary, losses in the transformer in this case are minimized.

Проведенные экспериментальные исследования на реальных образцах трансформаторов общего и военного назначения показали практически полное совпадение с результатами теоретических исследований, к.п.д. таких Тр, работающих на постоянную активную нагрузку, приближается к 0,95-0,97.The conducted experimental studies on real samples of transformers for general and military purposes showed almost complete coincidence with the results of theoretical studies, efficiency such Tr, working on a constant active load, approaches 0.95-0.97.

Description

Изобретение относится к области трансформаторостроения и может быть использовано в различных электротехнических системах, в основе которых в качестве преобразователей переменного тока (напряжения) применяются трансформаторы (Тр).The invention relates to the field of transformer construction and can be used in various electrical systems, based on which transformers (Tr) are used as AC (voltage) converters.

Целью предлагаемой полезной модели является - улучшение технических характеристик однофазного трансформатора при максимально упрощенных его электрических связей во вторичной обмотке.The purpose of the proposed utility model is to improve the technical characteristics of a single-phase transformer with the most simplified electrical connections in the secondary winding.

Известно, что главный недостаток существующих трансформаторов состоит в том, что токи в первичной и во вторичных обмотках не находятся в противофазе, ибо ток во вторичной обмотке зависит как от величины, так и от характера нагрузки. Вследствие чего перенос энергии из первичной обмотки во вторичную связан с большими потерями в стали магнитопровода Тр. Для устранения этого недостатка предложено несколько схем, на которые получены патенты №№56064, 2324992, 76159.It is known that the main drawback of existing transformers is that the currents in the primary and secondary windings are not in antiphase, because the current in the secondary winding depends on both the magnitude and the nature of the load. As a result, the transfer of energy from the primary to the secondary is associated with large losses in the steel of the magnetic circuit Tr. To eliminate this drawback, several schemes are proposed, for which patents are obtained No. 566064, 2324992, 76159.

Ближайшими прототипами предлагаемой модели являются - Линейный трансформатор (Патент №56064), Трансформатор (Патент №2324992). Однако авторы считают, что указанную схему можно упростить, сохранив при этом все ее достоинства.The closest prototypes of the proposed model are - Linear transformer (Patent No. 56064), Transformer (Patent No. 224992). However, the authors believe that this scheme can be simplified, while retaining all its advantages.

На фиг.1 изображена схема Тр с отрицательной обратной связью (ООС). В предлагаемой модели ООС реализуется во вторичной обмотке с помощью диодов VD1=VD2=VD, конденсаторов С₁=С₂=С и балластного сопротивления R_б.Figure 1 shows the circuit Tr with negative feedback (OOS). In the proposed model, the OOS is implemented in the secondary winding using diodes VD1 = VD2 = VD, capacitors C ₁ = C ₂ = C and ballast resistance R _b .

Как первичная обмотка Тр характеризуется активным сопротивлением R₁ и индуктивностью.L₁, так и вторичная - R₂ и L₂. Нагрузкой Тр является активное сопротивление R_н.As the primary winding Tr is characterized by active resistance R ₁ and inductance. L ₁ , and the secondary - R ₂ and L ₂ . The load Tr is the resistance R _n .

Диоды в ветви электрически соединяются последовательно, образуя при этом среднюю точку, к которой присоединяется один из выводов вторичной обмотки. Противоположные выводы диодов замыкаются двумя последовательно включенными конденсаторами (С₁ и С₂) и параллельно подключенным к обоим конденсаторам балластным сопротивлением R_б.The diodes in the branch are electrically connected in series, forming a midpoint, to which one of the terminals of the secondary winding is connected. The opposite terminals of the diodes are closed by two series-connected capacitors (C ₁ and C ₂ ) and ballast resistance R _b connected in parallel to both capacitors.

Средняя точка обоих конденсаторов электрически соединяется с одним из выводов нагрузки R_н, второй вывод нагрузки - электрически связывается со свободным выводом вторичной обмотки Тр.The midpoint of both capacitors is electrically connected to one of the terminals of the load R _n , the second terminal of the load is electrically connected to the free terminal of the secondary winding Tr.

Известно, что при активной нагрузке вторичной обмотки Тр ток во вторичной обмотке смещается от противофазности к току первичной обмотки на угол меньший 180°, т.е. на угол 180° - φ, где φ=arctg. Задачей ООС является - обеспечить задержку на φ°.It is known that with the active load of the secondary winding Tr, the current in the secondary winding shifts from antiphase to the current of the primary winding by an angle less than 180 °, i.e. at an angle of 180 ° - φ, where φ = arctg . The task of the OOS is to provide a delay of φ °.

Принцип работы ООС состоит в следующем.The operating principle of the environmental protection system is as follows.

При указанной мгновенной полярности сигнала (фиг.1) во вторичной обмотке оба конденсатора будут заряжаться, но зарядка конденсатора С₂, из-за балластного сопротивления R_б, будет происходить с некоторой задержкой по времени по отношению к конденсатору С₁. Диод VD2 будет закрыт до тех пор, пока амплитуда напряжения во вторичной обмотке не станет меньше напряжения на конденсаторе С₂. Принимая во внимание, что напряжение на конденсаторе отстает от тока на радиан, то это означает, что при R_б=0 диоды обеспечивают задержку на величину , а при R_б≠0 , где φ₀ определяется значениями емкостей (С) и балластного сопротивления.With the indicated instantaneous polarity of the signal (Fig. 1) in the secondary winding, both capacitors will be charged, but charging of the capacitor C ₂ , due to the ballast resistance R _b , will occur with some time delay with respect to the capacitor C ₁ . The diode VD2 will be closed until the amplitude of the voltage in the secondary winding is less than the voltage on the capacitor C ₂ . Whereas the voltage across the capacitor lags the current by radian, this means that when R _b = 0, the diodes provide a delay of , and for R _b ≠ 0 , where φ ₀ is determined by the values of capacitances (C) and ballast resistance.

Уравнения, описывающие процессы в предлагаемой схеме, в форме Фурье имеют видThe equations describing the processes in the proposed scheme in the Fourier form have the form

где ₁(ω), ₁(ω), ₂(ω) - комплексы напряжений и токов;Where ₁ (ω), ₁ (ω), ₂ (ω) - complexes of voltages and currents;

М - коэффициент взаимной индукции.M is the coefficient of mutual induction.

Нетрудно показать, что, обеспечив значение вещественной части, стоящей в квадратных скобках последнего выражения, равной нулю, то таким образом можно достаточно просто достичь противофазности токов в первичной и во вторичной обмотках Тр. Например, при R_б=0 и RCω=, соотношение между токами , где N₁, N₂ - число витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.It is easy to show that, having ensured that the value of the material part in the square brackets of the last expression is equal to zero, it is thus possible to simply achieve the antiphase currents in the primary and secondary windings Tr. For example, when R _b = 0 and RCω = , the ratio between currents where N ₁ , N ₂ - the number of turns in the primary and secondary windings, respectively.

Проведенные экспериментальные исследования на двухобмоточных Тр, используемые в бытовой и военной технике, полностью подтвердили справедливость результатов теоретических исследований.The conducted experimental studies on double-winding Tr, used in household and military equipment, fully confirmed the validity of the results of theoretical studies.

Claims

A transformer with negative feedback, increasing its efficiency, containing a classic double-winding transformer, a diode branch, in which two diodes are connected in series and matched, a capacitive branch, consisting of two identical capacitors connected in series, and a ballast resistance, characterized in that the diode ones capacitive branches and ballast resistance are electrically connected in parallel, the midpoint of the diode branch (the point between the diodes) is electrically connected tsya with one of the terminals of the secondary winding, a second free terminal of the secondary winding to the load electrically bound with the midpoint of the capacitive branch (the point between series-connected capacitors).