RU2328051C2 - Transformer - Google Patents
Transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328051C2 RU2328051C2 RU2005116231/09A RU2005116231A RU2328051C2 RU 2328051 C2 RU2328051 C2 RU 2328051C2 RU 2005116231/09 A RU2005116231/09 A RU 2005116231/09A RU 2005116231 A RU2005116231 A RU 2005116231A RU 2328051 C2 RU2328051 C2 RU 2328051C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- secondary windings
- winding
- shoulders
- primary
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
- H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/08—High-leakage transformers or inductances
- H01F38/085—Welding transformers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к источникам электропитания, в частности к трансформаторам для подачи стабилизированного напряжения.The invention relates to power sources, in particular to transformers for supplying a stabilized voltage.
Уровень техникиState of the art
Источники электропитания необходимы для снабжения электрических устройств электрической энергией со стабилизированным напряжением, которое отличается от напряжения сети, например, 110 В или 220 В. Основным элементом источника питания является трансформатор, преобразующий входное напряжение в выходное напряжение. В обычных трансформаторах выходное напряжение является кратным входному напряжению, при этом коэффициент кратности задан отношением числа витков первичной обмотки и числа витков вторичной обмотки, которые магнитно связаны друг с другом. Кроме того, напряжение уменьшается при увеличении нагрузки во вторичной обмотке при увеличении тока, и вторичные обмотки обладают внутренним сопротивлением.Power supplies are needed to supply electrical devices with stabilized voltage that differs from the mains voltage, for example, 110 V or 220 V. The main element of the power source is a transformer that converts the input voltage to the output voltage. In conventional transformers, the output voltage is a multiple of the input voltage, and the multiplicity factor is given by the ratio of the number of turns of the primary winding and the number of turns of the secondary winding that are magnetically coupled to each other. In addition, the voltage decreases with increasing load in the secondary winding with increasing current, and the secondary windings have internal resistance.
При применении в области сварки обычные источники питания проявляют тот эффект, что ток через световую дугу сильно зависит от расстояния электрода от материала, подлежащего сварке. В частности, для способа сварки с расходованием электродов это требует очень чувствительного управления электропитанием для исключения нерегулярностей в сварочном шве. Кроме того, вес и тем самым потребность в материале сердечника трансформаторов являются высокими и должны быть снижены с учетом переносных сварочных устройств.When used in the field of welding, conventional power sources exhibit the effect that the current through the light arc strongly depends on the distance of the electrode from the material to be welded. In particular, for a welding method with a consumption of electrodes, this requires very sensitive power management to eliminate irregularities in the weld. In addition, the weight and thereby the need for core material of the transformers are high and should be reduced with regard to portable welding devices.
Нежелательные влияния нагрузки и входного напряжения на выходное напряжение обычно компенсируются электронным управляющим устройством, измеряющим выходное напряжение и управляющим входным напряжением. Если измеряется уменьшение выходного напряжения, то входное напряжение повышается или наоборот.Undesired effects of load and input voltage on the output voltage are usually compensated by an electronic control device that measures the output voltage and controls the input voltage. If the decrease in output voltage is measured, the input voltage rises or vice versa.
Кроме того, создаются высокочастотные составляющие, если входное напряжение обеспечивается инверторным источником электропитания. Поэтому обычные применения источника питания требуют фильтрации для удаления высокочастотных составляющих.In addition, high-frequency components are created if the input voltage is provided by an inverter power source. Therefore, typical power supply applications require filtering to remove high frequency components.
В WO 99/17316 раскрыт трансформатор, имеющий центральное плечо, соединенное параллельно с первичной и вторичной обмотками. Кроме того, трансформатор снабжен зазором в центральном плече и управляется с помощью наружного управляющего устройства.WO 99/17316 discloses a transformer having a central arm connected in parallel with the primary and secondary windings. In addition, the transformer is provided with a gap in the central arm and is controlled by an external control device.
В GB 803911 раскрыт трансформатор, имеющий воздушный зазор в центральном плече и дополнительно содержащий вторичное плечо, которое разделено на две ветви. Каждая из двух ветвей несет одну вторичную обмотку, при этом две обмотки соединены друг с другом и питают нагрузку.GB 803911 discloses a transformer having an air gap in the central arm and further comprising a secondary arm that is divided into two branches. Each of the two branches carries one secondary winding, while the two windings are connected to each other and feed the load.
В GB 2033163 А раскрыт трансформатор, имеющий воздушный зазор между первичной и вторичной обмотками, расположенными на двух смежных плечах. В трансформаторе не раскрывается резонансный контур.GB 2033163 A discloses a transformer having an air gap between the primary and secondary windings located on two adjacent arms. The resonant circuit does not open in the transformer.
В WO 97/29494 описан трансформатор с несколькими отводами во вторичных обмотках, которые избирательно соединяются с целью управления выходным напряжением.WO 97/29494 describes a transformer with several taps in the secondary windings that are selectively connected to control the output voltage.
Другая возможность преобразования выходного напряжения переменного тока состоит в выпрямлении в напряжение постоянного тока и управлении напряжением постоянного тока с помощью диодов Зенера или аналогичных устройств с целью получения стабилизированного выходного напряжения.Another possibility of converting the output voltage of an alternating current is to rectify it into a direct current voltage and control the direct current voltage using Zener diodes or similar devices in order to obtain a stable output voltage.
Эти технологии требуют огромного количества управляющих и стабилизирующих элементов.These technologies require a huge number of control and stabilizing elements.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Желательно иметь источник электропитания с уменьшенным количеством элементов и предпочтительно трансформатор, обеспечивающий выходное напряжение, которое в широких пределах не зависит от нагрузки и уровня питающего напряжения. Кроме того, желательно иметь трансформатор, способный формировать волны и обеспечивать ограничение тока.It is desirable to have a power supply with a reduced number of elements, and preferably a transformer, providing an output voltage that is broadly independent of the load and the supply voltage level. In addition, it is desirable to have a transformer capable of generating waves and providing current limitation.
Поэтому изобретение относится к трансформатору согласно пункту 1 формулы изобретения, выполняющему указанную выше задачу.Therefore, the invention relates to a transformer according to paragraph 1 of the claims that performs the above task.
Изобретение относится к трансформатору, имеющему стабилизированное выходное напряжение, при этом эффект стабилизации достигается с помощью электрической и магнитной структур. Выходное напряжение стабилизируется с помощью управляющего магнитного соединения между, по меньшей мере, одной первичной (входной) обмоткой и вторичными (выходными) обмотками.The invention relates to a transformer having a stabilized output voltage, while the stabilization effect is achieved using electric and magnetic structures. The output voltage is stabilized by means of a control magnetic connection between at least one primary (input) winding and secondary (output) windings.
По меньшей мере, одна первичная обмотка и, по меньшей мере, одна первая вторичная обмотка и одна вторая вторичная обмотка намотаны вокруг одного из трех плеч соответственно и магнитно соединены сверху воздушным зазором и снизу хомутом. Резонансный контур, образованный вторичными обмотками и конденсатором, обеспечивает высокое насыщение магнитного соединения между вторичными обмотками. Резонанс ограничен воздушным зазором, который также управляет насыщением, а также током нагрузки, который поставляют вторичные обмотки в подключенную нагрузку. Если поведение, в основном, характеризуется влиянием резонансного контура, то индуктивность, относящаяся к вторичным обмоткам, образующим часть резонансного контура, сильно увеличивается. При изменяющихся условиях, т.е. изменяющейся нагрузке или изменяющемся входном напряжении, по меньшей мере, на одной первичной обмотке общий поток во вторичных обмотках и поэтому выходное напряжение на вторичных обмотках сохраняется постоянным за счет управления насыщением магнитного соединения, которое, в основном, зависит от резонансного контура при низких нагрузках и зависит от нагрузки при высоких нагрузках. Другими словами, магнитная связь между первичной обмоткой и вторичными обмотками и тем самым передача мощности между первичной обмоткой, используемой в качестве входной обмотки, и вторичными обмотками, используемыми в качестве выходных обмоток, обуславливается нагрузкой, поскольку дополнительный поток, создаваемый нагрузкой, и поток, создаваемый резонансным контуром, управляют уровнем насыщения магнитной связи. Кроме того, ослабление резонанса увеличивается с увеличением нагрузки. На это управляющее поведение можно влиять воздушным зазором, который оказывает непосредственное влияние на магнитную связь.At least one primary winding and at least one first secondary winding and one second secondary winding are wound around one of the three arms, respectively, and magnetically connected from above by an air gap and from below by a clamp. The resonant circuit formed by the secondary windings and the capacitor provides high saturation of the magnetic connection between the secondary windings. Resonance is limited by the air gap, which also controls saturation, as well as the load current that the secondary windings supply to the connected load. If the behavior is mainly characterized by the influence of the resonant circuit, then the inductance related to the secondary windings forming part of the resonant circuit is greatly increased. Under changing conditions, i.e. the changing load or the changing input voltage on at least one primary winding the total flow in the secondary windings and therefore the output voltage on the secondary windings is kept constant by controlling the saturation of the magnetic connection, which mainly depends on the resonant circuit at low loads and depends from loading at high loads. In other words, the magnetic coupling between the primary winding and the secondary windings, and thus the power transfer between the primary winding used as the input winding, and the secondary windings used as the output windings, is caused by the load, since the additional flow generated by the load and the flow generated resonant circuit, control the saturation level of the magnetic coupling. In addition, the attenuation of resonance increases with increasing load. This control behavior can be influenced by an air gap, which has a direct effect on magnetic coupling.
В одном варианте выполнения одну первичную обмотку несет первое плечо, в то время как, по меньшей мере, две вторичные обмотки несут два плеча соответственно. Вторичные обмотки соединены с конденсатором с образованием резонансного контура. Плечи магнитно соединены на своих соответствующих концах с помощью двух хомутов, при этом, по меньшей мере, один хомут содержит воздушный зазор между соответствующими плечами, несущими вторичные обмотки. В этом варианте выполнения эффект стабилизации достигается с минимальным числом магнитных плеч.In one embodiment, one primary winding carries the first shoulder, while at least two secondary windings carry two shoulders, respectively. The secondary windings are connected to a capacitor to form a resonant circuit. The shoulders are magnetically connected at their respective ends with two clamps, with at least one clamp containing an air gap between the respective shoulders bearing the secondary windings. In this embodiment, the stabilization effect is achieved with a minimum number of magnetic arms.
В первом диапазоне нагрузки напряжение является постоянным и поэтому компенсируются влияния входного напряжения или нагрузки. Во втором диапазоне с более высокой нагрузкой напряжение быстро уменьшается и тем самым обеспечивается ограничение тока. Этот диапазон работы можно использовать для применений для сварки, поскольку ток является постоянным в широком диапазоне и тем самым компенсируются изменения, вызванные изменениями расстояния между электродом и поверхностью сварки. Поэтому трансформатор обеспечивает очень устойчивую дугу без дополнительных управляющих средств, и тем самым шов является более равномерным по сравнению с результатами, достигаемыми с помощью обычных сварочных источников питания. Дополнительно к этому количество материала сердечника можно сократить по сравнению с обычными сварочными устройствами при той же мощности сварки.In the first load range, the voltage is constant and therefore the effects of the input voltage or load are compensated. In the second range with a higher load, the voltage decreases rapidly and thereby limits the current. This operating range can be used for welding applications since the current is constant over a wide range and thereby compensates for changes caused by changes in the distance between the electrode and the welding surface. Therefore, the transformer provides a very stable arc without additional control means, and thus the seam is more uniform compared to the results achieved using conventional welding power sources. In addition, the amount of core material can be reduced compared to conventional welding devices with the same welding power.
Кроме того, с помощью трансформатора согласно изобретению обеспечивается эффект формирования волны, что уменьшает высокочастотные помехи, например, если используется инверторный источник электропитания. Кроме того, можно более просто осуществлять управление скоростью электродвигателей постоянного тока без необходимости дорогих выпрямительных устройств.In addition, using the transformer according to the invention, a wave-forming effect is provided, which reduces high-frequency interference, for example, if an inverter power supply is used. In addition, you can more easily control the speed of DC motors without the need for expensive rectifier devices.
Второй вариант выполнения содержит дополнительное плечо и дополнительную первичную обмотку. Две первичные обмотки расположены на двух внешних плечах, а две вторичные обмотки расположены на внутренних плечах. Две первичные обмотки электрически соединены друг с другом, и вторичные обмотки электрически соединены друг с другом. Этот вариант выполнения обеспечивает симметричную структуру и обеспечивает постоянное выходное напряжение на вторичных обмотках в широком диапазоне входных напряжений, подаваемых на первичные обмотки.The second embodiment includes an additional arm and an additional primary winding. Two primary windings are located on the two outer shoulders, and two secondary windings are located on the inner shoulders. The two primary windings are electrically connected to each other, and the secondary windings are electrically connected to each other. This embodiment provides a symmetrical structure and provides a constant output voltage on the secondary windings in a wide range of input voltages supplied to the primary windings.
Вторичные обмотки предпочтительно имеют промежуточные отводы, обеспечивающие выбор желаемого выходного напряжения посредством выбора числа витков вторичных обмоток на обеих сторонах промежуточных отводов. В качестве альтернативного решения трансформатор содержит третью и четвертую вторичные обмотки, при этом первая и вторая обмотки образуют резонансный контур вместе с конденсатором, а третья и четвертая обмотки обеспечивают выходное напряжение. Таким образом, можно разделить две функции вторичных обмоток.The secondary windings preferably have intermediate taps to select the desired output voltage by selecting the number of turns of the secondary windings on both sides of the intermediate taps. As an alternative solution, the transformer contains a third and fourth secondary windings, while the first and second windings form a resonant circuit together with a capacitor, and the third and fourth windings provide output voltage. Thus, it is possible to separate the two functions of the secondary windings.
Кроме того, вторичные обмотки, поставляющие выходное напряжение, можно соединять последовательно. Таким образом, можно обеспечить более высокое общее выходное напряжение. Кроме того, можно соединять вторичные обмотки последовательно за счет чего складываются индуктивности соответствующих вторичных обмоток. Таким образом, можно использовать меньшую величину емкости для резонанса на желаемой частоте, например, частоте питания, например, 50 или 60 Гц. В варианте выполнения изобретения, в котором напряжение подается с инверторного источника электропитания и поэтому является высокочастотным напряжением, величины конденсатора, а также величины индуктивностей, обеспечиваемых вторичными обмотками и используемых для резонансного контура, можно значительно уменьшить по сравнению с использованием частот 50/60 Гц.In addition, the secondary windings supplying the output voltage can be connected in series. Thus, a higher overall output voltage can be provided. In addition, it is possible to connect the secondary windings in series, due to which the inductances of the corresponding secondary windings add up. Thus, a lower capacitance can be used for resonance at the desired frequency, for example, a supply frequency, for example, 50 or 60 Hz. In an embodiment of the invention, in which the voltage is supplied from an inverter power source and therefore is a high-frequency voltage, the capacitor values, as well as the magnitudes of the inductances provided by the secondary windings and used for the resonant circuit, can be significantly reduced compared to using frequencies of 50/60 Hz.
Магнитная связь плеч предпочтительно обеспечивается с помощью двух хомутов, по одному для каждой стороны плеч. Эти хомуты могут содержать воздушный зазор или магнитный материал, обуславливающий различное качество магнитной связи между плечами, несущими вторичные обмотки, и магнитную связь между другими соответствующими плечами. Таким образом, можно просто управлять уровнем насыщения и характеристиками трансформатора, обусловленными насыщением. Кроме того, трансформатор можно изготавливать с помощью стандартного способа.The magnetic coupling of the shoulders is preferably provided with two clamps, one for each side of the shoulders. These clamps may contain an air gap or magnetic material, which determines the different quality of the magnetic coupling between the arms carrying the secondary windings, and the magnetic coupling between the other respective arms. Thus, it is possible to simply control the saturation level and transformer characteristics due to saturation. In addition, the transformer can be manufactured using a standard method.
Направление намотки во всех обмотках может быть одинаковым. Это также облегчает процесс изготовления трансформаторов.The winding direction in all windings may be the same. It also facilitates the manufacturing process of transformers.
Две первичные обмотки предпочтительно соединены последовательно. Это уменьшает число необходимых витков для заданного выходного напряжения при заданном входном напряжении на вторичных обмотках.The two primary windings are preferably connected in series. This reduces the number of necessary turns for a given output voltage at a given input voltage on the secondary windings.
Магнитная связь между плечами, несущими обмотки, которые образуют часть, по меньшей мере, одного резонансного контура, предпочтительно обеспечивает магнитный поток рассеяния и ферромагнитные потери, которые оба можно использовать для управления затуханием резонансного контура и тем самым его поведением и влиянием на стабилизационные характеристики трансформатора.The magnetic coupling between the arms carrying the windings, which form part of at least one resonant circuit, preferably provides a magnetic flux of scattering and ferromagnetic losses, which both can be used to control the attenuation of the resonant circuit and thereby its behavior and influence on the stabilization characteristics of the transformer.
Все первичные обмотки и все вторичные обмотки предпочтительно имеют одинаковое число витков соответственно. Это обеспечивает полностью симметричную структуру и позволяет упростить процесс изготовления.All primary windings and all secondary windings preferably have the same number of turns, respectively. This provides a completely symmetrical structure and simplifies the manufacturing process.
Для оказания влияния на магнитную связь и насыщение магнитного материала трансформатора поперечное сечение плеч, несущих вторичные обмотки, может отличаться от поперечного сечения плеч, несущих первичные обмотки. Это также позволяет управлять насыщением и тем самым характеристиками трансформатора.To influence the magnetic coupling and saturation of the magnetic material of the transformer, the cross section of the shoulders bearing the secondary windings may be different from the cross section of the shoulders bearing the primary windings. It also allows you to control the saturation and thus the characteristics of the transformer.
Вариант выполнения, содержащий дополнительную первичную обмотку, обеспечивает более гибкое соединение трансформатора с питающей электрической сетью.An embodiment containing an additional primary winding provides a more flexible connection of the transformer to the supply network.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На чертежах изображено:The drawings show:
фиг.1a - первый вариант выполнения трансформатора, имеющего три плеча, содержащие первичную обмотку и две вторичные обмотки;figa is a first embodiment of a transformer having three arms containing a primary winding and two secondary windings;
фиг.1b - второй вариант выполнения трансформатора, имеющего четыре плеча, содержащие две первичные обмотки и две вторичные обмотки;fig.1b - the second embodiment of a transformer having four shoulders containing two primary windings and two secondary windings;
фиг.2 - третий вариант выполнения трансформатора, в котором две вторичные обмотки используются в качестве резонансного контура, при этом каждая содержит промежуточный отвод;figure 2 is a third embodiment of a transformer in which two secondary windings are used as a resonant circuit, each containing an intermediate tap;
фиг.3 - четвертый вариант выполнения трансформатора, в котором две вторичные обмотки образуют резонансный контур, а две другие обмотки используются в качестве выходной обмотки;figure 3 is a fourth embodiment of a transformer in which two secondary windings form a resonant circuit, and two other windings are used as the output winding;
фиг.4 - изменение выходного напряжения в зависимости от изменяющейся нагрузки для трех трансформаторов согласно изобретению, имеющих различную ширину воздушного зазора;4 is a change in the output voltage depending on the changing load for three transformers according to the invention, having different widths of the air gap;
фиг.5 - характеристики волновой фильтрации и формирования волн согласно одному из вариантов выполнения изобретения;figure 5 - characteristics of wave filtering and wave formation according to one embodiment of the invention;
фиг.6 - изменение выходного напряжения в зависимости от изменяющегося входного напряжения при различных нагрузках;6 is a change in the output voltage depending on the changing input voltage at various loads;
фиг.7 - характеристики выходного тока в зависимости от изменения сопротивления нагрузки.7 - characteristics of the output current depending on the change in load resistance.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг.1а показана схема первого варианта выполнения стабилизированного трансформатора согласно изобретению. Трансформатор содержит три плеча 1, 2, 3, которые параллельны друг другу и магнитно соединены с помощью двух хомутов 9, 9'. Эта структура может быть выполнена из обычного трехстержневого сердечника с хомутом. Две вторичные обмотки 5, 6 электрически соединены с конденсатором 7 с образованием резонансного контура, имеющего две индуктивности, представленные вторичными обмотками, каждая из которых расположена на отдельном плече. Магнитная связь между плечами, несущими вторичные обмотки 5, 6, содержит воздушный зазор 8. Первичную обмотку 4 несет первое плечо 1, в то время как вторичные обмотки 5, 6 несут плечи 2 и 3 соответственно. Одно из плеч, несущих вторичные обмотки 5, 6, расположено в качестве центрального плеча трехстержневого сердечника.On figa shows a diagram of a first embodiment of a stabilized transformer according to the invention. The transformer contains three arms 1, 2, 3, which are parallel to each other and magnetically connected using two clamps 9, 9 '. This structure can be made of a conventional three-core core with a clamp. Two secondary windings 5, 6 are electrically connected to the capacitor 7 to form a resonant circuit having two inductors represented by secondary windings, each of which is located on a separate arm. The magnetic connection between the shoulders carrying the secondary windings 5, 6 contains an air gap 8. The primary winding 4 carries the first arm 1, while the secondary windings 5, 6 carry the arms 2 and 3, respectively. One of the shoulders carrying the secondary windings 5, 6 is located as the central shoulder of the three-core core.
На фиг.1b показана схема второго варианта выполнения стабилизированного трансформатора согласно изобретению. Трансформатор содержит четыре плеча 10, 12, 14, 16, которые параллельны друг другу и магнитно соединены. Плечи 10-16 имеют форму стержня одинаковой длины. Каждое плечо имеет два конца, верхний конец и нижний конец, при этом все верхние концы магнитно соединены с помощью верхнего ярма 50, перпендикулярного плечам, а все нижние концы соединены с помощью нижнего ярма 52, которое также перпендикулярно плечам 10-16 и тем самым параллельно верхнему ярму 50. Среди плеч 10-16 следует различать два наружных плеча 10, 12 и два внутренних плеча 14, 16.1b shows a diagram of a second embodiment of a stabilized transformer according to the invention. The transformer contains four
Первая первичная обмотка 20 с первым числом nр витков намотана вокруг первого наружного плеча 10, и вторая первичная обмотка 22, имеющая второе число nр' витков, намотана вокруг второго наружного плеча 12. Обе первичные обмотки 20, 22 электрически соединены последовательно, и входное напряжение Up можно подавать на первичные обмотки 20, 22. Возбуждаемая этим входным напряжением Up первая первичная обмотка 20 создает магнитный поток в первом наружном плече 10, который является встречно-параллельным магнитному потоку, создаваемому второй первичной обмоткой 22 во втором наружном плече 12. Можно также соединять обе первичные обмотки встречно-параллельно, что приводит к тому же результату. В качестве альтернативного решения можно соединять две первичные обмотки параллельно, при этом первичные обмотки имеют направления намотки, которые противоположны друг другу.A first primary winding 20 with a first number n p of turns is wound around the first outer arm 10, and a second primary winding 22 having a second number of n p 'turns is wound around a second
Первая 30 и вторая 32 вторичные обмотки намотаны вокруг обоих внутренних плеч 14, 16 соответственно и имеют одинаковое направление намотки. Вторичные обмотки 30, 32 соединены параллельно друг другу на одной стороне с помощью непосредственного электрического соединения, а на другой стороне вторичных обмоток - с помощью конденсатора С 40. Величина конденсатора С выбирается для образования резонансного контура с первой и второй вторичными обмотками на частоте выходного напряжения, например частоте 50 Гц питающей сети.The first 30 and second 32 secondary windings are wound around both
При подаче входного напряжения Up на первую и вторую первичные обмотки 20, 22, которые соединены последовательно, каждая из них вносит магнитный поток в первое 10 и второе 12 наружное плечо соответственно. За счет магнитной связи, обеспечиваемой верхним 50 и нижним 52 хомутом, и электрического соединения потоки, создаваемые входным напряжением, складываются в наружных плечах 10, 12. Кроме того, поток, наведенный током, проходящим через вторые обмотки 30, 32, складывается во внутренних плечах 14, 16, когда прикладывается нагрузка к вторичным обмоткам.When applying the input voltage U p to the first and second
Между первым и вторым внутренними плечами 14, 16 верхнее ярмо 50 содержит секцию, содержащую воздушный зазор 60. В этой секции магнитная проводимость или магнитное сопротивление отличается от магнитной проводимости или магнитного сопротивления в остальном хомуте. Магнитная проводимость или магнитное сопротивление означает эффективную проницаемость и поэтому способность магнитной связи, т.е. хомутов, концентрировать магнитный поток в материале. Эта способность жестко зависит от эффективной проницаемости хомута, которая зависит от магнитной проницаемости, геометрии магнитной связи и эффектов, вызываемых полем рассеяния, например воздушными зазорами.Between the first and second
Различия в магнитной проводимости и тем самым эффективной проницаемости могут быть также вызваны секцией хомута, имеющей большее или меньшее поперечное сечение. В частности, сужающаяся зона хомута вызывает более высокую плотность потока и поэтому материал, проводящий магнитный поток, имеет более высокий уровень насыщения, чем остальной материал. Кроме того, секция, содержащая материал, имеющий низкую проницаемость, или магнитный материал, содержащий более низкий уровень максимального насыщения, приводит к желаемой зависимости магнитной связи от потока, находящегося в хомуте.Differences in magnetic conductivity and thus effective permeability can also be caused by a section of the clamp having a larger or smaller cross section. In particular, the narrowing zone of the clamp causes a higher flux density and therefore the material conducting the magnetic flux has a higher saturation level than the rest of the material. In addition, a section containing a material having a low permeability, or a magnetic material containing a lower level of maximum saturation, leads to the desired dependence of the magnetic coupling on the flow in the clamp.
При приложении входного напряжения к двум первичным обмоткам 20, 22 электродвижущая сила EMF индуцируется в первой 30 и второй 32 вторичных обмотках, которые расположены вблизи первичных обмоток 20, 22.When an input voltage is applied to the two
Некоторый ток создается электромагнитной индукцией в первой 30 и второй 32 вторичных обмотках и в конденсаторе С 40 и поэтому дополнительная электродвижущая сила самоиндукции наводится в двух вторичных обмотках 30, 32. Эта электродвижущая сила самоиндукции добавляется к э.д.с., наводимой током, протекающим через первичные обмотки 20, 22, и поэтому напряжение, имеющееся на конденсаторе С 40, дополнительно увеличивается. Если имеющееся на конденсаторе 40 напряжение увеличивается, то увеличивается ток, проходящий через вторичные обмотки 30, 32, что приводит к резонансному нарастанию электродвижущей силы самоиндукции. Предел электродвижущей силы самоиндукции зависит от характеристик насыщения магнитного материала хомутов 50, 52 (и плеч), которые не являются линейными относительно наводящего магнитного поля. Таким образом, напряжение Us, обеспечиваемое вторичными обмотками 30, 32, не является линейным относительно входного напряжения Up, которое прикладывается к первичным обмоткам 20, 22, и, кроме того, соотношение входного и выходного напряжений характеризуется процессом насыщения, в котором резонанс резонансного контура компенсирует изменение нагрузки на вторичных (т.е. выходных) обмотках и изменение входного напряжения, приложенного к первичным обмоткам.Some current is generated by electromagnetic induction in the first 30 and second 32 secondary windings and in the
В варианте выполнения, показанном на фиг.1b, число витков nр первой первичной обмотки равно числу витков nр' второй первичной обмотки. Число витков ns первой вторичной обмотки равно числу витков ns' второй вторичной обмотки. В данном примере для удобства принято nр=ns.In the embodiment shown in FIG. 1b, the number of turns n p of the first primary winding is equal to the number of turns n p 'of the second primary winding. The number of turns n s of the first secondary winding is equal to the number of turns n s ' of the second secondary winding. In this example, n p = n s is taken for convenience.
Первая 30 и вторая 32 вторичные обмотки представляют две индуктивности, которые соединены последовательно. Поэтому их индуктивности складываются и соединяются параллельно конденсатору С 40. Индуктивность зависит от геометрии вторичных обмоток 30, 32 соответственно плеч 14, 16, а также от числа витков ns и ns', кроме того, индуктивность зависит от эффективной проницаемости, которая изменяется в зависимости от степени насыщения магнитного материала плеч 30, 32. Материал хомутов 50, 52 также насыщается при больших магнитных потоках. Комбинированная индуктивность первой и второй вторичных обмоток 30, 32 и величина конденсатора С 40 выбираются в соответствии с желаемой резонансной частотой выходного напряжения Us, например, 50 Гц. При предположении, что входное напряжение Up содержит значительные части частоты вблизи или на резонансной частоте, вторичные обмотки будут возбуждаться в резонансе с этой частотой. Количество энергии, обмениваемой между конденсатором 40 и индуктивностью вторичных обмоток 30, 32, является магнитным превышением и ограничено максимальным магнитным потоком, при котором достигается полное магнитное насыщение магнитного материала в секции хомутов, имеющей наивысшую плотность потока. Кроме того, резонанс ослабляется нагрузкой, возникающей на выходе вторичных обмоток 30, 32, и потерями за счет магнитного рассеяния.The first 30 and second 32 secondary windings represent two inductors that are connected in series. Therefore, their inductances are added and connected in parallel with the
Предположим, что к первичным обмоткам приложено входное напряжение Up, a нагрузка, возникающая на вторичных обмотках 30, 32, является вначале пренебрежительно малой. В этом случае магнитная связь, представленная верхним и нижним ярмами, насыщена почти не ослабляемым резонансным контуром, образованным вторичными обмотками 30, 32 и конденсатором 40.Suppose that the input voltage U p is applied to the primary windings, and the load occurring on the
Резонансная частота резонансного контура должна быть, приблизительно равной частоте входного напряжения, подаваемого на первичные обмотки, и поэтому величина конденсатора 40 (или индуктивности вторичных обмоток) должна быть выбрана так, чтобы соответствовать этому условию. Выходное напряжение Us на вторичных обмотках 30, 32 ограничено степенью максимального насыщения ярм 50, 52, в частности, секции 60 между обоими внутренними плечами 14, 16. При увеличении нагрузки резонансный контур ослабляется нагрузкой и поэтому оказывает уменьшенное влияние на насыщение. На насыщение оказывает повышенное влияние большой поток, вызываемый (нагрузкой) током, протекающим через вторичные обмотки 30, 32 (и нагрузку). Оба эффекта компенсируют друг друга и, следовательно, уменьшающаяся или увеличивающаяся нагрузка уравновешивается увеличивающимся или уменьшающимся влиянием резонансного контура, что приводит к почти постоянному выходному напряжению Us на вторичных обмотках 30, 32 при изменении нагрузки.The resonant frequency of the resonant circuit should be approximately equal to the frequency of the input voltage supplied to the primary windings, and therefore, the value of the capacitor 40 (or the inductance of the secondary windings) should be selected so as to meet this condition. The output voltage U s on the
На кривую изменения выходного напряжения Us в зависимости от изменения нагрузки (и тем самым в зависимости от выходного тока) оказывают влияние дополнительные воздушные зазоры 60, 260, 260' в одном (50) или в обоих хомутах 50, 52 с учетом магнитных характеристик материала, а также ферромагнитных потерь.The curve of the change in the output voltage U s depending on the load change (and thereby depending on the output current) is affected by
На фиг.2 показан третий вариант выполнения трансформатора согласно изобретению. Он также содержит четыре плеча 110-116, соединенные двумя ярмами 150, 152, и содержит две первичные обмотки 120, 122, которые соединены последовательно и симметрично расположены на наружных плечах 110, 112. Кроме того, две вторичные обмотки также симметрично расположены на внутренних плечах и при этом соединены последовательно конденсатором 140 с образованием резонансного контура. Между внутренними плечами 114, 116 одно ярмо 150 прервано воздушным зазором 160.Figure 2 shows a third embodiment of a transformer according to the invention. It also contains four shoulders 110-116 connected by two
В противоположность варианту выполнения, показанному на фиг.1, вторичные обмотки 130, 132 содержат каждая промежуточный отвод 170, с которого снимается выходное напряжение Us. Резонансный контур образован полными вторичными обмотками 130, 132 и конденсатором 140, в то время как выходное напряжение Us обеспечивается лишь частью вторичных обмоток 130, 132, соответственно. Соотношение между витками, содержащимися в этой части соответствующих вторичных обмоток, и числом витков полных вторичных обмоток 130, 132 дает возможность определять отношение между входным напряжением Up и постоянным выходным напряжением Us. Кроме того, таким образом можно изменять влияние резонансного контура на равновесие между затуханием резонансного контура и насыщением ярм 150, 152.In contrast to the embodiment shown in FIG. 1, the
На фиг.3 показан четвертый вариант выполнения трансформатора согласно изобретению. Этот вариант выполнения имеет четырехплечевую структуру, как и в вариантах выполнения, показанных на фиг.1 и 2, однако вторичные обмотки 230, 232, 234, 236 разделены на две функциональные части, которые электрически не соединены друг с другом. Первая функциональная часть является резонансным контуром, образованным конденсатором 240 и первой и второй вторичными обмотками 230, 232. Вторая функциональная часть вторичных обмоток состоит из третьей и четвертой вторичных обмоток 234 и 236, которые обе симметрично расположены на двух внутренних плечах 214, 216. Эти третья и четвертая вторичные обмотки 234 и 236 электрически соединены друг с другом и обеспечивают выходное напряжение Us. При такой структуре выходное напряжение можно выбирать совершенно независимо от характеристик резонансного контура, который образован первой и второй вторичными обмотками 230, 232 и конденсатором 240. Число витков в обмотках выбрано симметрично, т.е. nр=nр', ns=ns' и nо=nо'. Число витков, по меньшей мере, одной пары обмоток может не совпадать в зависимости от применения и желаемых характеристик поведения. Между внутренними плечами 214, 216 предусмотрены хомуты 250, 252, каждый из которых содержит воздушный зазор 260, 260', обеспечивающий желаемое влияние на характеристики насыщения и на затухание резонансного контура.Figure 3 shows a fourth embodiment of a transformer according to the invention. This embodiment has a four-arm structure, as in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, however, the
На фиг.4 показан график, иллюстрирующий влияние ширины воздушного зазора. Показаны зависимости между вторичным выходным напряжением Us, обеспечиваемым вторичными обмотками 30, 32, 130, 132, 230, 232 трансформатора, согласно изобретению и током Is, протекающим через нагрузку, соединенную с вторичными обмотками. Для первого диапазона выходного тока Is, который обозначен позицией А, напряжение остается почти постоянным с величиной напряжения Uc. Во втором диапазоне (В) выходное напряжение Us быстро падает при небольшом увеличении выходного тока Is. Это поведение можно использовать для защиты от короткого замыкания или в ситуациях перегрузки, а также для снабжения неизменным током с рабочей точкой в диапазоне В, например, для сварочных машин.4 is a graph illustrating the effect of the width of the air gap. The relationships between the secondary output voltage U s provided by the
Поведение трансформатора относительно выходного напряжения Us и выходного тока Is в диапазоне В можно интепретировать как поведение источника неменяющегося тока. В частности, с учетом кривой 2 ток остается почти неизменным с величиной Ic, в то время как напряжение изменяется в широком диапазоне между Us и 0. Трансформатор согласно изобретению, работающий в этом рабочем диапазоне или имеющий рабочую точку в зоне этого резкого падения выходного напряжения Us, особенно пригоден для применений в сварке. При неизменном токе Ic, обеспечиваемом на выходе трансформатора, электрическая дуга остается устойчивой и поэтому образуется меньше искр и результат сварки является однородным. В целом, для источников электропитания, используемых для создания электрической дуги при изменяющихся нагрузках, эти характеристики трансформатора согласно изобретению обеспечивают очень стабильные выходные характеристики. Характеристики этой второй (закрытой или соответствующей источнику неменяющегося тока) зоны В можно выбирать с помощью изменения ширины воздушного зазора 60, 160, 260, 260', при этом кривая 1 показывает поведение для большого воздушного зазора, например, 3 мм, кривая 2 показывает характеристики неменяющегося тока для узкого воздушного зазора, например, 2 мм, и кривая 3 показывает характеристики для очень небольшого воздушного зазора, например, 0,5 мм. Следует отметить, что структура сердечника согласно кривой 1 обуславливает большую величину магнитного потока рассеяния, чем структуры сердечника согласно кривым 2 или 3 для полного потока, содержащегося в соответствующих хомутах. Поэтому структура сердечника согласно кривой 1 оказывает более сильное влияние на затухание резонансного контура, поскольку магнитный поток рассеяния образует главную часть воздействия затухания на резонансный контур. Кроме того, более высокий поток рассеяния при умеренных нагрузках оказывает влияние на магнитную связь между соответствующими противоположными первичными и вторичными обмотками 20, 36 и 22 и 34 соответственно и поэтому влияет на стабилизированное выходное напряжение при больших нагрузках.The behavior of the transformer with respect to the output voltage U s and the output current I s in the range B can be interpreted as the behavior of a source of unchanging current. In particular, taking into account curve 2, the current remains almost unchanged with the value of I c , while the voltage varies in a wide range between U s and 0. The transformer according to the invention, operating in this operating range or having an operating point in the area of this sharp drop in output voltage U s , especially suitable for welding applications. When a constant current I c, is provided on the output transformer, the electric arc remains stable and thus less sparks generated and the result is a homogeneous welding. In general, for the power sources used to create an electric arc with varying loads, these characteristics of the transformer according to the invention provide very stable output characteristics. The characteristics of this second (closed or corresponding to a changing current source) zone B can be selected by changing the width of the
В случае пренебрежительно малой нагрузки, подключенной к вторичным обмоткам 30, 32, стабилизированное выходное напряжение на вторичных обмотках определяется максимальным насыщением магнитного материала и магнитным потоком рассеяния, в то время как увеличившаяся нагрузка вносит затухание в резонансный контур, удерживая напряжение постоянным за счет уменьшения эффекта уравновешивания между резонансным контуром и насыщением (т.е. магнитной связью) секции хомута между двумя внутренними плечами 14, 16.In the case of a negligibly small load connected to the
Как показано на фиг.5, использование резонансного контура также улучшает стабильность частоты трансформатора, наделенного признаком формирования волны, поскольку резонансный контур имеет характеристики полосового фильтра. Признак формирования волны позволяет иметь синусную кривую на выходе трансформатора, которая почти не зависит от симметричной формы входной волны или нагрузки вторичных обмоток. Любая симметричная форма волны, подаваемая на вход Uin (т.е. первичные обмотки), фильтруется, и в результате выходное напряжение Uout трансформатора содержит синусоидальную форму.As shown in FIG. 5, the use of a resonant circuit also improves the frequency stability of a transformer endowed with a waveform, since the resonant circuit has the characteristics of a bandpass filter. The sign of wave formation allows you to have a sine curve at the transformer output, which is almost independent of the symmetrical shape of the input wave or the load of the secondary windings. Any symmetrical waveform supplied to the input U in (i.e., primary windings) is filtered, and as a result, the output voltage U out of the transformer contains a sinusoidal shape.
На фиг.6 показаны характеристики выходного напряжения трансформатора согласно изобретению. Кривые показывают зависимость напряжения U2 на вторичных обмотках от напряжения, подаваемого на первичные обмотки 20 22, которое обозначено как U1. Когда нагрузка, подключенная к вторичным обмоткам 31, 32, является пренебрежимо малой, а входное напряжение, подаваемое на первичные обмотки 20, 22, достигает определенной величины, которая обозначена как b, то напряжение на вторичных обмотках достигает предельной величины, обозначенной как d, которая непосредственно связана с пределом насыщения магнитного контура. Если подаваемое на первичные обмотки напряжение увеличивается свыше b, то электродвижущая сила наводится в одной вторичной обмотке 30, смежной с соответствующей первичной обмоткой 20, в соответствии с увеличением напряжения на первичных обмотках 20, 22. Электродвижущая сила равна суммарному вектору двух электродвижущих сил, наводимых в рассматриваемой вторичной обмотке смежной первичной обмоткой 20 и удаленной первичной обмоткой 22. Для другой вторичной обмотки 32 этот процесс обеспечивается симметричным образом в плече 16, вокруг которого намотана другая вторичная обмотка 32, при этом потоки наводятся соответствующей смежной первичной обмоткой 22 и соответствующей удаленной первичной обмоткой 20. Следует отметить, что поток, наводимый во внутреннем плече (например, 14) соответствующей смежной первичной обмоткой (например, 22), всегда больше или, по меньшей мере, отличается от потока, наводимого соответствующей дальней обмоткой (например, 20) за счет воздушного зазора 60 между плечами 14, 16. Как указывалось выше, можно использовать любые средства, способные уменьшать магнитную проводимость, в секциях хомута между внутренними плечами 14, 16. Следовательно, осуществляется компенсация между насыщением, создаваемым током нагрузки во вторичных обмотках, и насыщением, создаваемым резонансным контуром. Поэтому выходное напряжение стабилизируется на почти постоянном уровне c...d, в то время как входное напряжение на первичных обмотках может изменяться в широком диапазоне b...а.6 shows the output voltage characteristics of a transformer according to the invention. The curves show the dependence of the voltage U 2 on the secondary windings on the voltage supplied to the
За счет умеренного тока в резонансном контуре, образованном вторичными обмотками 30, 32 и конденсатором С 40, выходное напряжение на вторичных обмотках 30, 32 сохраняется на постоянном уровне, поскольку ток в резонансном контуре, имеющий разность фаз почти +90° относительно фазы тока через нагрузку, имеет более высокий уровень, чем ток нагрузки в небольшой нагрузке.Due to the moderate current in the resonant circuit formed by the
Уменьшение входного напряжения U1 приводит к меньшему магнитному потоку и тем самым к более низкому уровню насыщения в магнитной связи 50, 52, 60. Более низкий уровень насыщения приводит к лучшей связи в секции 60 ярма между двумя внутренними плечами 14, 16, а также к большему току колебаний в резонансном контуре, поскольку резонансный контур имеет меньшее затухание. За счет этого уровень насыщения повышается пока повышение затухания за счет насыщения не уравновесится меньшим потоком, наводимым первичными обмотками 20, 22, за счет более низкого входного напряжения. Этот эффект уравновешивания приводит к стабилизированному выходному напряжению, которое в широком диапазоне не зависит от входного напряжения.Reducing the input voltage U 1 results in less magnetic flux and thus to a lower level of saturation in the
На фиг.6 также показана зависимость между входным напряжением и выходным напряжением для различных нагрузок. Кривая 1 показывает зависимость между U1 и U2 при пренебрежимо малой нагрузке, кривая 2 показывает зависимость между U1 и U2 при умеренной нагрузке, и кривая 3 показывает зависимость между U1 и U2 при сильной нагрузке, которая больше нагрузок, относящихся к кривым 1 и 2. Как указывалось выше, при определенном входном напряжении U1=b, соответствующем выходному напряжению U2=d, достигается состояние равновесия, и при увеличении входного напряжения выходное напряжение остается почти постоянным. Следует отметить, что для широкого диапазона b...а входного напряжения U1, входное напряжение U2 изменяется лишь в небольшом диапазоне d...c. Диапазон, в котором выходное напряжение U2 является почти постоянным, начинается у минимального входного напряжения U1, которое зависит от нагрузки, подключенной к выходу (т.е. соответствующим вторичным обмоткам) трансформатора. Для большой нагрузки (кривая 3) минимальное входное напряжение выше, чем минимальное напряжение для небольшой (кривая 2) или пренебрежительно малой (кривая 1) нагрузки, подключенной к вторичной обмотке.6 also shows the relationship between input voltage and output voltage for various loads. Curve 1 shows the relationship between U 1 and U 2 at a negligible load, curve 2 shows the relationship between U 1 and U 2 at a moderate load, and curve 3 shows the relationship between U 1 and U 2 at a heavy load, which is greater than the loads related to curves 1 and 2. As indicated above, at a certain input voltage U 1 = b corresponding to the output voltage U 2 = d, an equilibrium state is reached, and when the input voltage increases, the output voltage remains almost constant. It should be noted that for a wide range of b ... and the input voltage U 1, U 2 input voltage changes only in a small range d ... c. The range in which the output voltage U 2 is almost constant begins at the minimum input voltage U 1 , which depends on the load connected to the output (i.e., the corresponding secondary windings) of the transformer. For a large load (curve 3), the minimum input voltage is higher than the minimum voltage for a small (curve 2) or negligibly small (curve 1) load connected to the secondary winding.
На фиг.7 показано поведение трансформатора согласно изобретению при изменяющихся нагрузках в виде графика изменения входного тока I1, подаваемого в первичную обмотку (обмотки), и выходного тока I2, создаваемого во вторичных обмотках, при изменяющейся нагрузке R.Figure 7 shows the behavior of the transformer according to the invention with changing loads in the form of a graph of the change in the input current I 1 supplied to the primary winding (windings) and the output current I 2 generated in the secondary windings with a varying load R.
При высоких нагрузках, эквивалентных R в диапазоне 0...Rr, на выходе обеспечивается стабильный ток Is. Это соответствует случаю "перегрузки", показанному на фиг.4, диапазон В. При нагрузках с сопротивлением больше Rr, ток непрерывно уменьшается. Хотя это и не показано на этом графике, соответствующее выходное напряжение на вторичной обмотке (обмотках) остается постоянным. Диапазон для R>Rr является эквивалентным диапазону А на фиг.4. Для лучшего понимания характеристик трансформатора фиг.7 следует рассматривать в соединении с фиг.4, при этом на фиг.4 показаны характеристики выходного напряжения, а на фиг.7 показаны характеристики выходного тока при изменяющейся нагрузке (т.е. при изменяющемся выходном токе).At high loads equivalent to R in the range 0 ... R r , a stable current I s is provided at the output. This corresponds to the case of “overload” shown in FIG. 4, range B. Under loads with a resistance greater than R r , the current is continuously reduced. Although not shown in this graph, the corresponding output voltage on the secondary winding (s) remains constant. The range for R> R r is equivalent to range A in FIG. 4. To better understand the characteristics of the transformer, FIG. 7 should be considered in conjunction with FIG. 4, while FIG. 4 shows the characteristics of the output voltage, and FIG. 7 shows the characteristics of the output current with a changing load (i.e., with a changing output current) .
Сердечник трансформатора может содержать слоистый, спеченный или отлитый в форму магнитный материал, который насыщается при больших магнитных потоках. Материалы, имеющие различные характеристики насыщения, могут быть предусмотрены для разных частей трансформатора, т.е. материал 1 для внутренних плеч, материал 1' для наружных плеч и материал 2 для магнитной связи между обоими внутренними плечами в варианте выполнения с четырьмя плечами. Можно использовать магнитные материалы, такие как пермаллой или другие ферритовые материалы, и их можно выбирать в зависимости от применяемого диапазона частот. Трансформатор согласно изобретению можно использовать также для применений с высокой частотой, например, с инверторным источником питания, поскольку характеристики формирования волны трансформатора обеспечивают синусоидальную форму выходной волны. В случае высокочастотных входного и выходного напряжений материал сердечника, используемого для плеч и хомутов, можно выбирать соответствующим образом. Поперечное сечение сердечника предпочтительно является постоянным и может иметь квадратную, круглую или другую форму. Воздушный зазор можно создавать с помощью секции ярма, имеющей уменьшенную длину, что приводит к созданию зазора и тем самым обеспечивает влияние на магнитную связь. Кроме того, можно использовать ферромагнитные материалы или секцию хомута с уменьшенным поперечным сечением вместо воздушного зазора или в комбинации с ним с целью достижения желаемых магнитных свойств.The core of the transformer may contain a layered, sintered or molded magnetic material that is saturated at high magnetic fluxes. Materials having different saturation characteristics can be provided for different parts of the transformer, i.e. material 1 for the inner shoulders, material 1 'for the outer shoulders and material 2 for magnetic coupling between the two inner shoulders in the four-arm embodiment. Magnetic materials such as permalloy or other ferrite materials can be used, and they can be selected depending on the frequency range used. The transformer according to the invention can also be used for applications with high frequency, for example, with an inverter power source, since the waveform characteristics of the transformer provide a sinusoidal shape of the output wave. In the case of high-frequency input and output voltages, the core material used for shoulders and clamps can be selected accordingly. The core cross section is preferably constant and may have a square, round or other shape. The air gap can be created using the section of the yoke, having a reduced length, which leads to the creation of a gap and thereby provides an effect on magnetic coupling. In addition, ferromagnetic materials or a clamp section with a reduced cross-section may be used instead of or in combination with an air gap in order to achieve the desired magnetic properties.
В показанных вариантах выполнения используется лишь один конденсатор. Можно использовать также более чем один конденсатор в комбинации с одной или более вторичными обмотками. Конденсатор (конденсаторы) и вторичная обмотка (обмотки) образуют резонансный контур, который может быть получен с помощью параллельного или последовательного соединения или с помощью их подходящей комбинации. При наличии более одного конденсатора и тем самым более одного резонансного контура соответствующие резонансные частоты могут отличаться друг от друга, в то время как резонансные контуры могут совершать колебания, по меньшей мере, частично независимо друг от друга.In the illustrated embodiments, only one capacitor is used. More than one capacitor may also be used in combination with one or more secondary windings. The capacitor (s) and the secondary winding (s) form a resonant circuit, which can be obtained by parallel or series connection or by a suitable combination thereof. If there is more than one capacitor and thus more than one resonant circuit, the corresponding resonant frequencies can differ from each other, while the resonant circuits can oscillate at least partially independently of each other.
Можно использовать также магнитные материалы, имеющие магнитный гистерезис, для осуществления затухания резонансного контура с преобразованием части энергии, колеблющейся между конденсатором и индуктивностью, в магнитные потери и тем самым в тепло. Кроме того, сопротивление медных обмоток может приводить к значительной потере колебательной энергии в резонансном контуре, и его следует учитывать при рассмотрении затухания, которое влияет на резонансный контур.Magnetic materials having magnetic hysteresis can also be used to effect the attenuation of the resonant circuit with the conversion of part of the energy oscillating between the capacitor and inductance into magnetic losses and thereby into heat. In addition, the resistance of copper windings can lead to a significant loss of vibrational energy in the resonant circuit, and it should be taken into account when considering the attenuation that affects the resonant circuit.
Первичные и/или вторичные обмотки могут содержать несколько промежуточных отводов для упрощения согласования трансформатора в соответствии с изменяющимися условиями напряжения или нагрузки и в соответствии с различными применениями.The primary and / or secondary windings may contain several intermediate taps to simplify the matching of the transformer in accordance with changing voltage or load conditions and in accordance with various applications.
Claims (23)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KP20023217 | 2002-10-30 | ||
KPKP02-3217 | 2002-10-30 | ||
PCT/EP2003/009044 WO2004040600A1 (en) | 2002-10-30 | 2003-08-14 | Transformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005116231A RU2005116231A (en) | 2006-03-10 |
RU2328051C2 true RU2328051C2 (en) | 2008-06-27 |
Family
ID=32291633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005116231/09A RU2328051C2 (en) | 2002-10-30 | 2003-08-14 | Transformer |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1559120B1 (en) |
CN (1) | CN100487834C (en) |
AT (1) | ATE383651T1 (en) |
AU (1) | AU2003260419A1 (en) |
DE (1) | DE60318607T2 (en) |
RU (1) | RU2328051C2 (en) |
WO (1) | WO2004040600A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725610C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Unipolar current electric power pulses transformer |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI278875B (en) | 2004-04-30 | 2007-04-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | DC transformer with output inductor integrated on the magnetic core thereof and a DC/DC converter employing the same |
CN100437846C (en) * | 2004-07-28 | 2008-11-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | DC transformer, and DC/DC converter of using the DC transformer |
AT506454B1 (en) * | 2008-02-22 | 2015-10-15 | Egston System Electronics Eggenburg Gmbh | CONVERTER ARRANGEMENT |
PL221896B1 (en) * | 2011-03-23 | 2016-06-30 | Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie | Method for reducing losses in an integrated inductive element and the integrated inductive element |
CN102319939A (en) * | 2011-08-12 | 2012-01-18 | 丹东欣泰电气股份有限公司 | High-power factor electric welding machine |
CN102637513B (en) * | 2012-05-07 | 2015-05-13 | 上海电机学院 | Transformer capable of improving output waveforms and output waveform improving method of transformer |
CN104347234A (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-11 | 青岛菲特电器科技有限公司 | Arrangement structure of iron core of controlled reactor |
US10951123B2 (en) | 2015-04-23 | 2021-03-16 | Chicony Power Technology Co.. Ltd. | Power conversion system |
US9559609B2 (en) | 2015-04-23 | 2017-01-31 | Chicony Power Technology Co., Ltd. | Integrated power-converting module |
EP3723254A1 (en) | 2019-04-10 | 2020-10-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit assembly, electrolysis device and method for operating a circuit or an electrolysis device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB803911A (en) * | 1954-05-12 | 1958-11-05 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to saturable electromagnetic devices |
GB2033163B (en) * | 1978-10-14 | 1983-02-09 | Tdk Electronics Co Ltd | Variable leakage transformers |
SE9703560D0 (en) * | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Asea Brown Boveri | Induction controlled voltage control |
-
2003
- 2003-08-14 AT AT03809714T patent/ATE383651T1/en not_active IP Right Cessation
- 2003-08-14 CN CNB038248107A patent/CN100487834C/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-14 EP EP03809714A patent/EP1559120B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-08-14 DE DE60318607T patent/DE60318607T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-08-14 WO PCT/EP2003/009044 patent/WO2004040600A1/en active IP Right Grant
- 2003-08-14 RU RU2005116231/09A patent/RU2328051C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-08-14 AU AU2003260419A patent/AU2003260419A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725610C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Unipolar current electric power pulses transformer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100487834C (en) | 2009-05-13 |
AU2003260419A1 (en) | 2004-05-25 |
AU2003260419A8 (en) | 2004-05-25 |
EP1559120B1 (en) | 2008-01-09 |
RU2005116231A (en) | 2006-03-10 |
EP1559120A1 (en) | 2005-08-03 |
CN1695214A (en) | 2005-11-09 |
ATE383651T1 (en) | 2008-01-15 |
WO2004040600A1 (en) | 2004-05-13 |
DE60318607T2 (en) | 2008-06-05 |
DE60318607D1 (en) | 2008-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7277302B2 (en) | 12-pulse converter including a filter choke incorporated in the rectifier | |
US6856230B2 (en) | Harmonic filtering circuit with special transformer | |
KR100981194B1 (en) | Controllable transformer | |
JP6323312B2 (en) | Contactless power supply system | |
KR100886658B1 (en) | Magnetic controlled current or voltage regulator and transformer | |
TWI497908B (en) | Method of improving performance of wave filter and power conversion device using same | |
JPS6040171B2 (en) | variable inductor | |
PL221896B1 (en) | Method for reducing losses in an integrated inductive element and the integrated inductive element | |
RU2328051C2 (en) | Transformer | |
US20100271164A1 (en) | Choke coil for interleaved pfc circuit | |
JPH1116751A (en) | Transformer | |
CN109104883B (en) | Resonant power transmission | |
JP5520613B2 (en) | Magnetic flux control type variable transformer | |
JP3792109B2 (en) | Electromagnetic equipment | |
JP3789333B2 (en) | Electromagnetic equipment | |
RU2732487C1 (en) | Parametric orthogonal-flow transformer | |
SU1658224A1 (en) | Controllable three-phase transformer | |
WO2023080163A1 (en) | Noise filter and electric circuit | |
Zacharias | Application Examples | |
KR840002386B1 (en) | Power source device | |
RU189077U1 (en) | Cascade Power Transformer | |
SU1674331A1 (en) | Ripple filter | |
RU2418333C1 (en) | Resonance transformer | |
RU2051468C1 (en) | Ac-to-dc converter | |
KR20230052285A (en) | Magnetic components for electrical modules and/or electronic modules |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160815 |