SU752819A1 - Электрический нагреватель дл измерительных радиотехнических устройств - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнической области, к нагревательным элемен*· там, применяемым в термостатах высокоточных измерительных радиотехнических устройств.

Известен нагреватель, состоящий из ⁵ спирали, изолированной от замкнутого корпуса. Корпус выполнен из ферромагнитного материала, который экранирует поле нагревателя .

Однако нагреватель такой конструкции из-за экранирующей способности не может быть применен в устройстве, взаимодействующем с внешним магнитным полем.

Известно квантовое устройство с оптической накачкой, представляющее собой сверхточный частотный дискриминатор, используемый в магнитометрах и квантовых стандартах частоты £2^J.

Наиболее близким по технической суще _м ности является электрический нагреватель для измерительных радиотехнических устройств, преимущественно для термостата квантового устройства стандарта частоты, содержащий цилиндрический полый корпус и размещенную на нем обмотку в виде резистивного бифилярного проводника ГЗ^.

Эта конструкция нагревателя, благодаря однослойной многовитковой обмотке из проводника, предварительно сложенного вдвое, характеризуется хорошей теплопередачей от обмотки к корпусу, что обеспечивает малое время разогрева и высокую точность работы термостата.

Недостатком этого бифилярного нагревателя в термостате квантового устройства является наличие в его обмотке магг нитного поля порядка 0,8 А/м (0,01 Э). Такой величины поле постоянного' тока вызывает в стандарте частоты с упомянутым квантовым устройством относительное изменение частоты более чем на 1-10*¹ при требуемой точности не хуже 1Ί0 _f а в магнитометре с квантовым устройством - уменьшение разрешающей способности более чем на порядок.

Нель изобретения - повышение точности работы измерительных радиотехничестеплопередачи от обмотцель достигается тем, электрическом нагревате3 752819 ких устройств путем уменьшения магнитного поля в объеме нагревателя при сохранении хорошей ки к корпусу.

Поставленная что в известном ле крайние участки обмотки снабжены Двумя парами отводов, к каждой из которых присоединен резистор, причем в первой паре один из отводов присоединен к середине бифиляра, . а второй - к нечетному витку, во второй паре один из отводов присоединен к одному из концов бифиляра, второй - к четному витку, а сопротивление каждого резистора выбрано в соответствии с формулой d ,·< D доля длины проводника между парой отводов;

сопротивление обмотки нагрева теля; коэффициент, определяемый конструкцией шунтирующего резистора; длина обмотки;

расстояние между серединами смежных витков; ' максимальное расстояние по прямой между двумя точками одного витка обмотки.

При выполнении резисторов в виде об-моток, они соединены встречно с крайними участкамhj и при этом коэффициент выбран в соответствии с формулой п = 1+— ’ ^{6 П}1 где η _ ЧИСЛО витков доли δ длины проводника обмотки нагреватегде

То10 зо '

но снабжена четырьмя отводами 5, 6, 7, 8. Первый отвод 5 выполнен между выводом 3 крайнего витка обмотки и серединой проводника 9« Второй отвод 6 осуществлен от середины проводника 9, Третий отвод 7 выполнен между серединой проводника 9 и вторым выводом 4 обмотки 2. Все нити первой половины проводника с отводом 5 в нижней части отмечены штриI хом. Электрический нагреватель дополнительно снабжен двумя шунтирующими резисторами 10 и 11, первый из которых . подключен к выводу 3 крайнего витка обмотки 2 и первому отводу 5, а второй шунтирующий резистор подключен к второму отводу 6 от середины проводника 9 и к третьему отводу 7. Отводы 6 и 7 являются смежными. Для уменьшения паразитного магнитного

I свиты, а их начала чайшем расстоянии, зующей обмотки 2. резистор 11 расположен за пределами обмотки 2. Если шунтирующий резистор 10 ; или 11 выполнен индукционным или больших габаритов, то он располагается за пределами нагревателя. Напротив, беэиндукционный резистор приемлемых габаритов может быть прикреплен, например, I приклеен к обмотке 2 нагревателя.

Выполнение резисторов 10 и 11 в виде обмоток, размещенных поверх шунтируемых участков соосно с обмоткой 2, позволяет исключить увеличение габаритов нагревателя. Но при этом резисторы . должны быть электрически подключены встречно к соответствующим отводам, т. е. их магнитные поля должны быть направлены встречно с магнитными полями шунтщI руемых участков.

поля этих отводов они расположены на кра'ит. е. на одной обраПри этом шунтирующий

Устройство работает следующим обраля;

П - число витков шунтирующего резистора.’ ₄₅

Кроме того, отводы каждого крайнего участка прикреплены к обмотке на образующей поверхности корпуса.

На чертеже изображен электрический нагреватель.

Электрический нагреватель содержит полый корпус 1, на котором размещена многовитковая бифилярная обмотка 2 из резистивного проводника, предварительно сложенного вдвое по длине в виде вытянутой петли (бифиляра). Она имеет первый вывод 3 крайнего витка обмотки и второй вывод 4, которые подключаются к внешнему источнику тока. Обмотка 2 дополнйтель— зом.

Нагрев бифилярной обмотки 2 осуществляется от внешнего источника тока, к которому подключаются выводы 3 и 4. Протекающий ток вызывает в каждой половине проводника обмотки 2 сильные магнитные поля, направленные вдоль оси в противоположные стороны. Однако изза взаимного пространственного смещения обеих половин обмотки 2 относительно друг друга отсутствует полная компенсация магнитных полей. Путем шунтирования резисторами крайних частей обеих половин обмотки 2 корректируются соответствующим образом их магнитного поля, что приводит к уменьшению продольных и поперечных составляющих магнитного поля в объеме нагревателя. При этом сопротивление каждого резистора определяется по вышеуказанной формуле.

При расположении шунтирующих резисторов 10 и 11 за пределами обмотки 2 5 и при без индукционном их выполнении rj =1.

Шунтирующие резисторы могут быть выполнены поверх шунтирующих участков соосно с обмоткой нагревателя и электрически подключенных встречно к соответст- 10 вуюшим отводам. В этом случае достигается уменьшение габаритов нагревателя. Наименьшее значение магнитного поля в объеме нагревателя может быть достигнуто при минимальном значении параметра 15

В этом случае

Тогда в цепях, подсоединяющих шунтирующие резисторы к обмотке, протекает ток всего лишь вдвое меньший потребляемого нагревателем. При этом магнитные поля, создаваемые подсоединяющими пеня- 25 ми, уменьшают эффект от шунтирования. Соответствующим выбором величины параметров δ в указанных пределах во всех случаях достигается уменьшение магнитного поля в объеме нагревателя. 30

Предложенное устройство позволило в 6-180 раз уменьшить магнитное поле в объеме нагревателя. КПД нагревателя уменьшается незначительно (на 0,231,52%) и то только в том случае, когда 35 шунтирующие резисторы вынесены за пределы обмотки нагревателя. Следует отметить, что габариты нагревателя не увеличиваются при выполнении шунтирующих резисторов в виде обмоток, размещенных 40 поверх шунтируемых участков соосно с обмоткой нагревателя.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить разрешающую способность и точность приборов, чувствительных к слабым 45 магнитным полям. Креме того, оно позволяет применять более экономичные двухпозиционные терморегуляторы постоянного тока вместо терморегуляторов с плавным регулированием на переменном токе. Все 50 это ведет к упрощению и удешевлению термостатов измерительных и радиотехнических устройств.

Claims (3)

1. ких устройств путем уменьшени  магни- ного пол  в объеме нагревател  при сохранении хорошей теплопередачи от обмо-рки к корпусу. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном электрическом нагревате ле крайние участки обмотки снабжены Двум  парами отводов, к каждой из которых присоединен резистор, причем в пер вой паре один из отводов присоединен к середине бифил ра, . а второй к нечетному , во второй паре один из отводов присоединен к одному из кондов бифи л ра, второй - к четному витку, а сопротивление каждого резистора выбрано в соответствии с формулой 5.428, ()-i, (. D О ДОЛЯ дл1шы проводника между парой отводов; RQ- сопротивление обмотки нагрев 1 - коэффициент, определ емый конструкцией -шунтирующего резистора; L д ина обмотки; S рассто ние между серединами смежных витков; D - максимальное рассто ние по пр мой между Двум  точками одного витка обмотки. При вьшолненш-т резисторов в виде обмоток , они соед1таены встречно с крайш - ;ми участкам Hi и при этом коэффициент выбран в соответствии с формулой i П, (7 1+- 1 с. П,- число витков доли о длины проводника обмотки нагревате л ; f-t - число витков шунтирующего резистора. Kpoivse того, отводы каждого крайнего участка прикреплены к обмотке на образующей поверхности корпуса. На чертеже изображен электрический trarpesaTenb. Электрический нагреватель содержит полый корпус 1, на котором размещена многовиткова  бифил рна  обмотка 2 из резист1ГБНОГо проводника, предварительно споженнохю вдвое по длине в виде выт н той петли (бифил ра). Она имеет первый вывод 3 крайнего витка обмотки и второ вывод 4, которые подключаютс  к внешн му 15сточнику тока. Обмотка 2 дополнйтетть но снабжена четырьм  отводами 5, 6, 7, 8. Первый отвод 5 выполнен между выводом 3 крайнего витка обмотки и серединой проводника 9. Второй отвод 6 осуществлен от середины проводника 9. Третий отвод 7 выполнен между серединой проводника 9 и вторым выводом 4 обмотки 2. Все нити первой половины проводника с отводом 5 в нижней части отмечены штри- хом. Электрический нагреватель дополнительно снабжен двум  шунтирующими резисторакти 1О и И, первый из которых подключен к выводу 3 крайнего витка обмотки 2 и первому отводу 5, а второй шунтирующий резистор подключен к второму отводу б от середины проводника 9 и к третьему отводу 7. Отводы 6 и 7  вл ютс  смежными. Дл  уменьшени  паразитного магнитного пол  этих отводов они свиты, а их начала расположены на крат чайшем рассто нии, т. е. на одной образующей обмотки 2, При этом шунтирующий резистор 11 расположен за пределами обмотки 2. Если шунтирующий резистор Ю или 11 выполнен индукционным или больших габаритов, то он располагаетс  за пределами нагревател . Напротив, безш 1дукционный резистор приемлемых габаритов может быть прикреплен, например, приклеен к обмотке 2 нагревател . Выполнение резисторов 1О и 11 в виде обмоток, размещенных поверх шунтируемых участков соосно с обмоткой 2, позвол ет исключить увеличение габаритов нагревател . Но при этом резисторы . должны быть электрически подключены встречно к соответствующим отводам, т. е. их магнитные пол  должны быть направлены встречно с магнитными пол ми шунтируемых участков. Устройство работает следующим образом . Нагрев бифил рной обмотки 2 осущест вл етс  от внешнего источника тока, к которому подключаютс  выводы 3 и 4. Протекающий ток вызывает в каждой половине проводника обмотки 2 сильные магнитные пол , направленные вдоль оси в противоположные стороны. Однако изза взаимного пространственного смещени  обеих половин обмотки 2 относительно друг друга отсутствует полна  компенсаци  магнитных полей. Путем шунтировани  резисторами крайних частей обеих половин обмотки 2 корректируютс  соответствующим образом их магнитного пол , что приводит к умекьшению продольных и поперечных составл ющих магнитного пол  в объеме нагревател . При этом сопротиэ ление каждотх резистора определ етс  по вышеуказанной формуле. При расположении шунтирующих резисторов 10 и 11 за пределами обмотки 2 и при без индукционном их выполнении 1 Шунтирующие резисторы могут быть выполнены поверх шунтирующих участков соосно с обмоткой нагревател  и электрически подключенных встречно к соответет вуюшим отводам. В этом случае достигаетс  уменьшение габаритов нагревател  Наименьшее значение магнитного пол  в объеме нагревател  может быть достигнуто при минимальном значении параметра в этом случае Ш о127-0Тогда в цеп х, подсоедин ющих шунтирующие резисторы к обмотке, протекает ток всего лишь вдвое меньший потребл емого нагревателем. При этом магнитные пол , создаваемые подсоедин ющими цеп  ми, уменьшают эффект от шунтировани . Соответствующим выбором величины параметров S в указанных пределах во всех случа х достигаетс  уменьшение магнитного пол  в объеме нагревател . Предложенное устройство позволило в 6-180 раз уменьшить магнитное поле в объеме нагревател . КПД нагревател  уменьшаетс  незначительно (на 0,231 ,52%) и то только в том случае, когда шунтирующие резисторы вынесены за пределы обмотки нагревател . Следует отметить , что габариты нагревател  не увеличиваютс  при выполнении шунтирующих ре зисторов в виде обмоток, размещенных поверх шунтируемых участков соосно с обмоткой нагревател . Предлагаемое устройство позвол ет увеличить разрешающую способность и точ ность приборов, чувствительных к слабым магнитным пол м. Креме того, оно позвол ет примен ть более экономичные двухпозиционные терморегул торы посто нного тока вместо терморегул торов с плавным регулированием на переменном токе. Все это ведет к упрощению и удешевлению термостатов измерительных и радиотехнических устройств. Формула изобрете н и  1. Электрический нагреватель дл  иэ мерительных радиотехнических устройств, преимущественно дл  термостата квантово го устройства стандарта частоты, содбр7 9 жащий цилиндрический полый корпус и размещенную на нем обмоткз в виде ре зистивного бифил рного проводника, от-, личаюшийс  тем, что, с целью повышени  точности работы измеритель ных радиотехнических .устройств путем уменьшени  магнитного пол , крайние участки обмотки снабжены двум  парами отводов, к каждой из которых присоединен резистор, причем в первой паре один из отводов присоединен к середине б5 ил ра , а второй - к нечетному витку, во второй паре один из отводов присоед1шен к одному из концов бифил ра, второй - к четному витку,а сопротивление каждого резистора выбрано в соответствии с формулой . ,i(k|. d D Up. 1 - Ъ - ; Г7 1L8L дол  длины проводника между отводов; сопротивление обмотки Heirpeватеп ; коэффициент, определ емый конструкцией шунтирующего резистора; длина обмотки; максимальное рассто ние по пр мой между двум  точками одного витка обмотки; расширение между серединами смежных витков. 2. Нагреватель по п. 1, отличающийс  тем, что при выполнении резисторов в виде обмоток, они соединены встречно с крайними участками, при этом коэффициент о выбран в соответствии с формулой 17 U - , - 1 число витков доли 5 длины прогде водника обмотки нагревател  число витков шунтирующего резистора. 3. Нагреватель по п. 1, от л н чающийс  тем, что отводы каждого крайнего участка прикреплены к обмотке на образующей поверхности корпуса. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Лепаев Д. А. и др. Бытовые элект роприборы , М., 1968, стр. 4.
2. 2.Аппаратура дл  частотных и временных измерений. Под ред. Горшкова А. П. Советское радио. М., 1971, стр. 60-64,
3. 3. Обмен опытом в радиопромышленноси . Вып. 1, М., 1975, стр. 38-40.