МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электронике и может быть использована для преобразования переменного напряжения.
Классический трансформатор напряжения состоит из магнитопровода, с намотанными на него двумя обмотками. [(М.В. Немцов, Электротехника и электроника, Москва, «Высшая школа», 2007, 560 стр. Глава №9).]. Коэффициент трансформации определяется только отношением количества витков первичной и вторичной обмоток.
К общим недостаткам трансформаторов в классическом исполнении следует отнести громоздкость элементов конструкции, связанную с наличием двух обмоток - первичной и вторичной.
Известен также автотрансформатор, содержащий одну обмотку, но при этом обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, вследствие чего не осуществляется гальванической развязки между входной и выходной цепью.
Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип магнитоэлектрический трансформатор, состоящий из катушки индуктивности, намотанной на конденсатор, диэлектриком которого является образец из феррит-пьезоэлектрического композита в форме пластинки [см. RU №104375, H01F 19/04, от 10.05.2011].
Недостатком данной конструкции прибора является то, что магнитный поток не является замкнутым, в результате чего происходит рассеяние энергии магнитного поля в окружающее пространство, что приводит к потерям энергии и уменьшению коэффициента магнитоэлектрического преобразования.
Задачей данной полезной модели является уменьшение потерь энергии и увеличение эффективности работы прибора.
Для решения данной задачи предложен магнитоэлектрический трансформатор напряжения, представляющий структуру из конденсатора и катушки индуктивности, намотанной на магнитоэлектрический конденсатор, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме пластинки, на нижней и верхней поверхности которого нанесены тонкие металлические контакты, причем он дополнительно снабжен магнитопроводом, изготовленным из материала с высокой магнитной проницаемостью и служащим для замыкания магнитного потока, который вплотную примыкает к торцевым граням пластинки, а длина нанесенных на пластинку металлических контактов меньше ее длины, так что металлизированный слой не выходит на торцевые грани, примыкающие к магнитопроводу.
Для пояснения предполагаемой полезной модели предложен чертеж, где изображен общий вид магнитоэлектрического трансформатора напряжения.
Устройство представляет собой конденсатор, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме пластинки 1, на нижней и верхней поверхности которого нанесены тонкие металлические контакты 2, предназначенные для подачи входного сигнала. Длина контактов меньше длины пластинки, так что металлизированный слой не выходит на торцевые грани. Диэлектрик конденсатора предварительно поляризован в направлении, перпендикулярном контактам при помощи подачи на обкладки конденсатора постоянного напряжения. На конденсатор намотана катушка индуктивности 3, содержащая N витков. Вплотную к торцевым граням пластинки примыкает магнитопровод 4, изготовленный из материала с высокой магнитной проницаемостью и предназначенный для замыкания магнитного потока.
Устройство работает следующим образом: к электродам прикладывается переменное напряжение частотой f, создающее в пьезоэлектрической фазе вынужденные механические деформации. Эти деформации, посредством механического взаимодействия, передаются в ферритовую подсистему, где, вследствие магнитострикции, возникает переменная намагниченность, приводящая к изменению магнитного потока, пронизывающего намотанную на образец катушку, что приводит к возникновению ЭДС индукции. В отличие от прототипа, магнитная цепь является замкнутой, в результате чего не происходит рассеяние энергии магнитного поля, что приводит к снижению потерь энергии и увеличению коэффициента магнитоэлектрического преобразования.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет уменьшить потери энергии, связанные с рассеянием энергии магнитного поля и улучшить эффективность работы устройства.