SU1073808A1

SU1073808A1 - High-frequency transformer

Info

Publication number: SU1073808A1
Application number: SU823388929A
Authority: SU
Inventors: Кирилл Павлович Филиппов; Виктор Валентинович Володин; Павел Меерович Огинец; Борис Александрович Ежков
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1984-02-15

Abstract

1. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР , содержаш,ий концентрически расположенные с зазором спиральную первичную обмотку с высоковольтными выводами и одновитковую в виде разрезного цилиндра вторичную обмотку с выводными колодками, выступающими за поверхность цилиндра, отличающийс тем, что, с целью повышени КПД трансформатора, первична и вторична обмотки выполнены из двух полуобмоток, образующих две части трансформатора , кажда из которых включает в себ электрически соединенные на вторичной обмотке в одной точке первичную и вторичную полуобмотки, обе части трансформатора расположены соосно, причем вторичные полуобмотки соединены между собой на торцах в средней части транс }юрматора , а первичные полуобмотки каждой из частей навиты согласно и включены встречно с вторичной обмоткой.1. A HIGH-FREQUENCY TRANSFORMER, which contains a spiral primary winding with high-voltage leads and a single-turn secondary winding in the form of a split cylinder, with lead blocks protruding beyond the surface of the cylinder, characterized in that, in order to increase the efficiency of the transformer, the primary and secondary windings protrude beyond the surface of the cylinder, characterized in that, in order to increase the efficiency of the transformer, the primary and secondary ends of the cylinder surface are different because in order to improve the efficiency of the transformer, the primary and secondary are the secondary winding of the cylinder, characterized in that, in order to increase the efficiency of the transformer, the primary and secondary ends of the cylinder surface are different because in order to improve the efficiency of the transformer, the primary and secondary ends of the cylinder are different in that the primary and secondary ends of the cylinder are characterized by the primary and secondary ends of the cylinder, in order to improve the efficiency of the transformer, the primary and secondary ends of the cylinder are different in made of two half-windings forming two parts of a transformer, each of which includes electrically connected primary and secondary on the secondary winding at one point The half windings, both parts of the transformer are located coaxially, with the secondary half windings interconnected at the ends in the middle part of the transformer, and the primary half windings of each of the parts are wound according to and included opposite to the secondary winding.

Description

2. Трансформатор по п. 1, отличающийс тем, что он снабжен изол торами и торцовыми плитами, укрепленными на торцах вторичных полуобмоток, первична и вторична полуобмотки обеих частей трансформатора соединены между собой соответственно в точках, расположенных у выводных колодок в средней части трансформатора , а высоковольтные выводы первичных обмоток закреплены через изол торы на торцовых плитах.2. A transformer according to claim 1, characterized in that it is equipped with insulators and end plates fixed on the ends of secondary semi-windings, the primary and secondary semi-windings of both parts of the transformer are interconnected respectively at points located at the terminal blocks in the middle part of the transformer, and The high voltage leads of the primary windings are fixed through insulators on the end plates.

3. Трансформатор по п. 1, отличающийс тем, что в месте соединени вторичных полуобмоток со стороны, противоположной выводным колодкам, выполнено окно, через которое выведены высоковольтные выводы первичных полуобмоток, а первична и вторична полуобмотки соединены между собой в точках, расположенных у выводных колодок на противоположных торцах трансформатора .3. A transformer according to claim 1, characterized in that at the junction of the secondary semi-windings on the side opposite to the terminal blocks, a window is made through which the high-voltage outputs of the primary semi-windings are connected, and the primary and secondary semi-windings are connected to each other at points located at the output blocks at opposite ends of the transformer.

1one

Изобретение относитс к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и может быть использовано в электротермических установках дл высокочастотной сварки изделий, плавки, пайки, закалки и т. д.Известны высокочастотные трансформаторы , составл ющие обычно индуктивную ветвь колебательного нагрузочного контура лампового генератора и согласующие напр жение на индукторе с выходным напр жением лампового генератора. Трансформатор состоит из первичной и расположенной концентрично с ней вторичной обмоток, разделенных зазором. Первична обмотка обычно многовиткова , вторична состоит из- одного или реже двух витков и обычно охватывает первичную 1.The invention relates to electrothermal, in particular, induction heating, and can be used in electrothermal installations for high-frequency welding of products, melting, soldering, quenching, etc. High-frequency transformers are known that make up usually the inductive branch of the oscillating load circuit of a lamp generator and matching on the inductor with the output voltage of the lamp generator. A transformer consists of a primary and secondary windings concentric with it, separated by a gap. The primary winding is usually multi-turn, the secondary consists of one or less than two turns and usually covers the primary one.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс высокочастотный трансформатор, состо щий из спиральной многовитковой первичной обмотки, расположенной внутри одновитковой вторичной обмотки. Между обмотка.ми выполнен воздущный зазор, служащий электрической изол цией между обмотками . Первична обмотка выполнена из медной водоохлаждаемой трубки, вторична - из медного листа с припа нными к нему трубками водоохлаждени или кожухом . Первична обмотка высокочастотного трансформатора подключаетс к емкости нагрузочного контура высокочастотного генератора, к выводам вторичной обмотки подключаетс индуктор, посредством которого осуществл етс нагрев, сварка или другие электротермические процессы 2.Closest to the present invention is a high frequency transformer consisting of a spiral multi-turn primary winding located inside a single-turn secondary winding. An air gap is made between the windings and serves as electrical insulation between the windings. The primary winding is made of a copper water-cooled tube, the secondary winding is made of a copper sheet with water-cooling tubes or a casing attached to it. The primary winding of the high-frequency transformer is connected to the capacitance of the load circuit of the high-frequency generator, and an inductor is connected to the terminals of the secondary winding, through which heating, welding or other electrothermal processes are carried out 2.

Однако известный трансформатор имеет низкий КПД из-за того, что св зь между обмотками осуществл етс только за счет взаимоиндукции обмоток.However, the known transformer has low efficiency due to the fact that the connection between the windings is carried out only due to the mutual induction of the windings.

Целью изобретени вл етс повыщение КПД трансформатора.The aim of the invention is to increase the efficiency of the transformer.

Поставленна цель достигаетс тем, что в высокочастотном трансформаторе, содержащем концентрически расположенные с зазором спиральную первичную обмотку с высоковольтными выводами и одновитковую в виде разрезного цилиндра вторичнуюThe goal is achieved by the fact that in a high-frequency transformer containing a spiral primary winding with high-voltage leads and a single turn in the form of a split cylinder, which is concentrically arranged with a gap

обмотку с выводными колодками, выступающими за поверхность цилиндра, первична и вторична обмотки выполнены из двух полуобмоток , образующих две части трансформатора , кажда из которых включает в себ the winding with terminal blocks protruding beyond the surface of the cylinder, the primary and secondary windings are made of two half windings, forming two parts of a transformer, each of which includes

электрически соединенные на вторичной обмотке в одной точке первичную и вторичную полуобмотки, обе части трансформатора расположены соосно, причем вторичные полуобмотки соединены между собой на торцах в средней части трансформатора,electrically connected on the secondary winding at one point the primary and secondary half windings, both parts of the transformer are aligned, and the secondary half windings are interconnected at the ends in the middle part of the transformer,

5 а первичные полуобмотки каждой из частей навиты согласно и включены встречно с вторичной обмоткой.5 and the primary half windings of each of the parts are wound in accordance with and switched in opposite with the secondary winding.

Высокочастотный трансформатор снабжен изол торами и уорцовыми плитами, укрепленными на торцах вторичных полуобмоток , первична и вторична полуобмотки . обеих частей трансформатора соединены между собой соответственно в точках, расположенных у выводных колодок в средней части трансформатора, а высоковольт5 ные выводы первичных обмоток закреплены через изол торы на торцовых плитах.The high-frequency transformer is equipped with insulators and end plates, fixed at the ends of the secondary half windings, primary and secondary half windings. Both parts of the transformer are interconnected respectively at the points located at the terminal blocks in the middle part of the transformer, and the high-voltage leads of the primary windings are fixed through insulators on the end plates.

В месте соединени вторичных полуобмоток со стороны, противоположной выводным колодкам, выполнено окно, через которое выведень{ высоковольтные выводы пер0 вичных полуобмоток, а первична и вторична полуобмотки соединены между собой в точках, расположенных у выводных колодок на противоположных торцах трансформатора .At the junction of the secondary semi-windings, on the side opposite to the terminal blocks, a window is made through which the high-voltage leads of the primary semi-windings are drawn, and the primary and secondary semi-windings are interconnected at points located at the terminal blocks on opposite ends of the transformer.

На фиг. 1 представлен высокочастотныйFIG. 1 shows high frequency

5 трансформатор, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху,- на фиг, 3 и 4 - вариант исполнени трансформатора.5 transformer, general view; in fig. 2 is the same, top view, in FIGS. 3 and 4, an embodiment of a transformer.

Трансформатор состоит из двух частей, кажда из которых включает первичные полуобмотки 1 и 2 и вторичные полуобмотки 3 и 4. Первична 1 и вторична 3 полуобмотки электрически соединены друг с другом в точке 5, расположенной у выводных колодок б, и 7 вторичной полуобмотки 3. Соответственно соединены первична 2 и вторична 4 полуобмотки в точке 8. Свободные концы 9 и 10 первичных полуобмоток 1 и 2 вл ютс высоковольтными и посредством их трансформатор подключаетс к источнику литани (не показан). Концы 9 и 10 закрепл ютс .через изол торы 11 и 12 на торцовых плитах 13 и 14 вторичных полуобмоток 3 и 4. Обычно в электро-, термических установках с ламповыми генераторами мощностью 60-1000 кВт число витков первичной обмотки высокочастотного трансформатора не превышает 6 и уменьшаетс до 3-4 с повышением мощности генератора, т. е. число витков полуобмотки не превышает 3. Выполненна ,из медной трубки, навитой в спираль, первична полуобмотка достаточно надежно фиксируетс в каждой из частей трансформатора двум точками,, одна из которых, точка 5 или 8, вл етс местом соединени первичной и вторичной полуобмоток, друга - высоковольтные выводы 9 и 10 первичных полуобмоток, закрепленные на торцовых плитах 13 и 14 (фиг. 1 и, 2). В отдельных случа х возможно и дополнительное крепление первичных полуобмоток с помощью, например, изолирующих планок (не показаны ), однако практика показывает больщую надежность трансформатора при креплении первичных полуобмоток за два конца. Собранные из вторичных 3 или 4 полуобмоток с закрепленными внутри них первичными полуобмотками . I или 2 части трансформатора соедин ютс вместе при помощи , например, фланцев 15 и 16, выполненнь1х на торцах вторичных полуобмоток 3 и 4. Фланцы 15 и 16 создают электрические соединени частей трансформатора и скрепл ют их механически таким образом, что обе части трансформатора устанавливаютс соосно . Вместо фланцев может быть применено любое другое соединение, обеспечивающее электрический контакт.The transformer consists of two parts, each of which includes the primary half windings 1 and 2 and the secondary half windings 3 and 4. The primary 1 and secondary 3 half windings are electrically connected to each other at point 5 located at the terminal blocks b, and 7 secondary windings 3. Accordingly primary 2 and secondary 4 half windings at point 8 are connected. The free ends 9 and 10 of primary half windings 1 and 2 are high voltage and by means of them the transformer is connected to a lit source (not shown). The ends 9 and 10 are fixed. Through insulators 11 and 12 on the end plates 13 and 14 of secondary semi-windings 3 and 4. Usually in electrical and thermal installations with lamp generators with a capacity of 60-1000 kW, the number of turns of the primary winding of a high-frequency transformer does not exceed 6 and decreases to 3-4 with increasing generator power, i.e. the number of turns of the semi-winding does not exceed 3. Made of a copper tube wound into a spiral, the primary semi-winding is reliably fixed in each of the parts of the transformer by two points, one of which is 5 or 8 is the junction of the primary and secondary semi-windings, the other is the high-voltage terminals 9 and 10 of the primary semi-windings, mounted on the end plates 13 and 14 (Figs. 1 and 2). In some cases, additional fastening of the primary semi-windings is possible with, for example, insulating strips (not shown), however, practice shows the greater reliability of the transformer when fastening the primary semi-windings at two ends. Collected from secondary 3 or 4 semi-windings with primary semi-windings fixed inside them. The I or 2 parts of the transformer are connected together with, for example, flanges 15 and 16, made at the ends of the secondary semi-windings 3 and 4. The flanges 15 and 16 create electrical connections for the parts of the transformer and fasten them mechanically so that both parts of the transformer are aligned . Instead of flanges, any other connection may be used that provides electrical contact.

В случае, если высокочастотный трансформатор имеет первичную обмотку, состо щую из 3-4 витков, на высоковольтных выводах 9 и 10, соединенных сборными щинами с конденсаторной батареей (не показана ), падение напр жени достаточно велико и сравнимо с напр жением, приход щимс на один виток первичной обмотки. Уменьшение падени напр жени на выводах достигаетс размещением первичных полуобмоток 1 и 2 таким образом, лто место их соединени 5 и 8 с вторичными полуобмотками 1 и 2 выполн етс на противоположных торцах трансформатора, а высоковольтные выводы 9 и 10 вывод тс бифил рно через окно 17 во вторичной обмотке,In case the high-frequency transformer has a primary winding consisting of 3-4 turns at high-voltage terminals 9 and 10 connected with a capacitor battery (not shown), the voltage drop is sufficiently large and comparable with the voltage applied to one turn of the primary winding. Reducing the voltage at the terminals is achieved by placing the primary half windings 1 and 2 in this way, the place where they connect 5 and 8 to the secondary half windings 1 and 2 is performed at the opposite ends of the transformer, and the high voltage leads 9 and 10 are output through the window 17 into secondary winding

выполненное в месте соединени вторичных полуобмотбк трансформатора. Это позвол ет снизить ток первичной обмотки трансформатора , а также ее индуктивность, что , уменьшает потери энергии в первичной обмотке и увеличивает активный и реактивный КПД трансформатора.made at the junction of the secondary semi-winding transformer. This allows the transformer primary current to be reduced, as well as its inductance, which reduces the energy loss in the primary winding and increases the active and reactive efficiency of the transformer.

Ток от источника питани проходит по первичной полуобмотке 1 от высоковольтного конца 9 до точки 5 соединени с вто0 ричной полуобмоткой 3, протекает по вторичным полуобмоткам 3 и 4, соединенных фланцами 15 и 16 и через точку 8 соединени первичной полуобмотки 2 с вторичной 4 переходит на первичную полуобмотку 2, обтекает ее и через ее высоковольтный конец 10 замыкаетс на источник питани . Индуктор подсоедин етс к выводам 6 и 7 объединенной вторичной обмотки. Ток в индукторе складываетс из тока, наведенного электромагнитным полем во вторичнойThe current from the power source passes through the primary half winding 1 from the high voltage end 9 to the connection point 5 with the secondary half winding 3, flows through the secondary half windings 3 and 4 connected by flanges 15 and 16 and passes through the connection point 8 of the primary half winding 2 to the secondary 4 the half-winding 2, wraps around it and through its high-voltage end 10 is closed to the power source. The inductor is connected to pins 6 and 7 of the combined secondary winding. The current in the inductor is the sum of the current induced by the electromagnetic field in the secondary

0 обмотке и тока первичной обмотки, кондуктивно подведенного к вторичной обмотке за счет ее соединени с первичной. Первичные полуобмотки 1 и 2 каждой из частей включены согласно, поэтому устанавливаетс общий магнитный поток, который наво5 дит ток в объединенной вторичной обмотке. Этот ток направлен встречно току первичной обмотки. Первичные полуобмотки 1 и 2 включены с вторичной также встречно, поэтому ток, наведенный во вторичной обмотке электромагнитным полем и протекающий по ней за счет кондуктивного,соединени с первичными полуобмотками, складываетс . Предложенное крнструктивное исполнение трансформатора позвол ет повысить его надежность за счет четкой и простой фиксации зазора между первичной и вторичной обмотками и исключени пробоев, а также упростить конструкцию трансформатора.0 the winding and the current of the primary winding conductively connected to the secondary winding due to its connection with the primary winding. The primary half windings 1 and 2 of each of the parts are turned on according to, therefore, a total magnetic flux is established, which draws the current in the combined secondary winding. This current is directed against the current of the primary winding. The primary half windings 1 and 2 are connected with the secondary one as well, therefore the current induced in the secondary winding by the electromagnetic field and flowing through it due to the conductive connection with the primary half windings is added. The proposed transformer design of the transformer allows to increase its reliability due to a clear and simple fixation of the gap between the primary and secondary windings and exclusion of breakdowns, as well as to simplify the design of the transformer.

Это достигаетс за счет закреплени первичной обмотки непосредственно на вторичной и уменьшени числа витков каждой час0 ти трансформатора в два раза. Более четка фиксаци воздушного зазора и возможность проконтролировать его по всему периметру повышают его надежность и уменьшают простои технологического оборудовани в 2-3 раза. Один час просто трубоэлектросварочного стана 102-220, где примен етс высокочастотный трансформатор с 4-5 витками , дает убыток в 400 руб. Отсутствие дополнительных элементов дл закреплени первичной обмотки упрощает конструкцию трансформатора, снижает на 5-7% трудоемкость его изготовлени по сравнению с традиционной конструкцией прототипа. Использование трансформатора с высоковольтными выводами, выведенными в окно вторичной обмотки, позвол ет на 6-8/о -повыситьThis is achieved by fixing the primary winding directly on the secondary and reducing the number of turns of each part of the transformer by half. A clearer fixation of the air gap and the ability to check it around the perimeter increase its reliability and reduce downtime of process equipment by 2-3 times. One hour just a pipe electric mill 102-220, where a high-frequency transformer with 4-5 turns is used, gives a loss of 400 rubles. The absence of additional elements for securing the primary winding simplifies the design of the transformer, reduces by 5-7% the laboriousness of its manufacture compared to the traditional design of the prototype. Using a transformer with high-voltage leads brought out of the secondary winding window allows a 6-8 / o increase.

5 его реактивный КПД за счет снижени индуктивности выводов. Это приводит к уменьшению первичного тока и повышению активного КПД трансформатора также на .5 its reactive efficiency due to a decrease in inductance of the leads. This leads to a decrease in primary current and an increase in the active efficiency of the transformer also on.

Фиг. IFIG. I

0Ul.J0Ul.J

ФигЛFy

Claims

1. A HIGH-FREQUENCY TRANSFORMER containing a spiral primary winding concentrically located with a gap with high-voltage leads and a single-turn secondary winding in the form of a split cylinder with terminal blocks protruding beyond the cylinder surface, characterized in that, in order to increase the efficiency of the transformer, the primary and secondary windings made of two semi-windings, forming two parts of the transformer, each of which includes primary and secondary parts electrically connected on the secondary winding at one point oluo-windings, both parts of the transformer are aligned, and the secondary semi-windings are interconnected at the ends in the middle part of the trans-yummator, and the primary semi-windings of each of the parts are wound in accordance with and connected in opposite to the secondary winding.

2. Transformer according to π. 1, characterized in that it is equipped with insulators and end plates mounted on the thorns of the secondary half-windings, the primary and secondary half-windings of both parts of the transformer are interconnected at the points located at the terminal blocks in the middle of the transformer, and the high-voltage leads of the primary windings are fixed through insulators on end plates.

3. Transformer according to π. 1, characterized in that at the junction of the secondary half-windings from the side opposite to the terminal blocks, a window is made through which the high-voltage terminals of the primary semi-windings are output, and the primary and secondary semi-windings are interconnected at points located at the terminal blocks at opposite ends of the transformer.