Индуктивный соединитель для систем передачи данных по электрическим силовым проводам

010987 1. Область техники Настоящее изобретение относится к системам передачи данных по электрическим силовым проводам, и более конкретно к устройству соединителя для передачи данных по таким проводам. 2. Предшествующий уровень Передача данных по электрическим силовым проводам, известная также как широкополосная система передачи данных по сетям электропитания, является технологией, которая предусматривает передачу данных на высоких частотах по существующим линиям электрических сетей, то есть по проводам,предназначенным для передачи электрической мощности. Соединитель для передачи данных по электрическим силовым проводам обеспечивает передачу сигналов, содержащих информацию, между силовым проводом и устройством передачи данных, например модемом. Примером такого соединителя является индуктивный соединитель, который содержит набор магнитопроводов и обмотку, намотанную на часть магнитопроводов. Индуктивный соединитель работает как трансформатор, магнитопроводы которого устанавливаются на силовом проводе, выступающем в качестве первичной обмотки трансформатора, а вторичной обмоткой трансформатора является обмотка индуктивного соединителя. Магнитопроводы обычно состоят из магнитных материалов, таких как ферриты, металлические порошки или нанокристаллические материалы. Магнитопроводы электризуются в результате контакта с силовым проводом, и поэтому их необходимо изолировать от вторичной обмотки. Как правило, изоляция между магнитопроводами и вторичной обмоткой осуществляется путем их заливки электроизолирующим материалом, например эпоксидной смолой. Процесс формовки электроизолирующего материала осуществляется при повышенной температуре. После того как электроизолирующий материал в жидком состоянии заливается между магнитопроводами, он начинает охлаждаться и сжимается. Коэффициент теплового расширения электроизолирующего материала обычно гораздо выше, чем у магнитопровода, и,соответственно, при переходе от жидкого состояния в твердое состояние изолирующий материал может растрескиваться под действием возникающих напряжений. В процессе эксплуатации индуктивного соединителя магнитопровод, изготовленный из хрупкого материала, находится в натянутом состоянии и может трескаться под действием вибраций или теплового расширения. Таким образом, имеется потребность в индуктивном соединителе, в котором предотвращается возможность такого растрескивания. Краткое описание изобретения В изобретении предлагается индуктивный соединитель, обеспечивающий обмен сигналами с электрическим проводом. Индуктивный соединитель содержит (а) магнитопровод с проходом, через который пропускается провод, (b) обмотку, намотанную на часть магнитопровода, причем сигналы передаются между обмоткой и проводом через магнитопровод, (с) электроизолирующий материал, расположенный между обмоткой и магнитопроводом, и (d) сжимаемый материал между магнитопроводом и электроизолирующим материалом. Твердость сжимаемого материала меньше твердости электроизолирующего материала. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - вид спереди и вид поперечного сечения индуктивного соединителя, установленного на силовом проводе. Фиг. 2 - вид поперечного сечения верхнего и нижнего магнитопроводов индуктивного соединителя со слоями сжимаемого материала, окружающего магнитопроводы. Фиг. 3 - вид поперечного сечения верхнего и нижнего магнитопроводов индуктивного соединителя со слоями сжимаемого материала вокруг магнитопроводов, который не покрывает передние поверхности их полюсных наконечников. Фиг. 4 - вид поперечного сечения верхнего и нижнего магнитопроводов индуктивного соединителя с электроизолирующим материалом, используемым одновременно в качестве слоя сжимаемого материала вокруг магнитопроводов. Подробное описание изобретения В системе передачи данных по сетям электропитания ток обычно передается по силовым проводам на частоте порядка 50 - 60 Гц. В линиях низкого напряжения действующие значения напряжения составляют 90-600 В, а в высоковольтных линиях используются напряжения порядка 2400-35000 В. Для передачи данных используется частота порядка 1 МГц и более, а напряжение сигналов передаваемых данных может составлять от долей вольта до нескольких десятков вольт. На фиг. 1 представлен вид спереди (с внутренними элементами, показанными пунктирными линиями) и вид поперечного сечения индуктивного соединителя 100, установленного на проводе, а именно на силовом проводе 110. Индуктивный соединитель 100 содержит разделенный магнитопровод, состоящий из верхнего магнитопровода 120 и нижнего магнитопровода 125, которые имеют такую форму, что, будучи соединенными друг с другом, они формируют проход 105, сквозь который пропускается силовой провод 110. Индуктивный соединитель 100 также содержит обмотку 130, намотанную на часть нижнего магнитопровода 125. Обмотка 130 соединяется с модемом или с другим телекоммуникационным устройством (не показано). Как можно видеть на фигуре 1, обмотка 130 содержит один виток вокруг нижнего-1 010987 магнитопровода 125, хотя на практике она может иметь два или более витков. Информационный сигнал передается между обмоткой 130 и силовым проводом 110 через магнитопровод, разделенный на две части. Верхний магнитопровод 120 окружен сжимаемым материалом, показанным на фигурах как внутренний слой 140 В, внешний слой 140 А и торцевые слои 140 С и 140D. Слой 150 электроизолирующего материала размещен поверх внешнего слоя 140 А и торцевых слоев 140 С и 140D. Нижний магнитопровод 125 окружен сжимаемым материалом, показанным на фигурах как внутренний слой 145 В, внешний слой 145 А и торцевые слои 145 С и 145D. Слой 155 электроизолирующего материала размещен поверх внутреннего слоя 145 В, внешнего слоя 145 А и торцевых слоев 145 С и 145D. Слой 155 также окружает часть обмотки 130, которая намотана на нижний магнитопровод 125. Твердость сжимаемого материала внутреннего слоя 140 В, внешнего слоя 140 А и торцевых слоев 140 С и 140D меньше твердости электроизолирующего материала, из которого состоит слой 150. Внешний слой 140 А и торцевые слои 140 С и 140D сжимаются по мере того, как слой 150 отверждается, охлаждается и сжимается в процессе формирования изоляции. Такое сжатие предотвращает растрескивание слоя 150 на стадии охлаждения. Кроме того, внешний слой 140 А и торцевые слои 140 С и 140D обеспечивают необходимую защиту от внешней среды верхнего магнитопровода 120. Твердость сжимаемого материала внутреннего слоя 145 В, внешнего слоя 145 А и торцевых слоев 145 С и 145D меньше твердости электроизолирующего материала, из которого состоит слой 155. Внешний слой 145 А, внутренний слой 145 В и торцевые слои 145 С и 145D сжимаются по мере того, как слой 155 отверждается, охлаждается и сжимается в процессе формирования изоляции. Такое сжатие предотвращает растрескивание слоя 155 на стадии охлаждения. Кроме того, внешний слой 145 А, внутренний слой 145 В и торцевые слои 145 С и 145D обеспечивают необходимую защиту от внешней среды нижнего магнитопровода 125. Сжимаемый материал внешних слоев 140 А и 145 А, внутренних слоев 140 В и 145 В, и торцевых слоев 140C, 140D, 145 С и 145D предпочтительно имеет твердость от примерно 10 до примерно 100, измеренную твердомером Шора, шкала А. Примером такого материала является этилен-пропилен монодиен(EPDM). Используются методики измерений Американского общества испытания материалов, стандартASTM D2240-04. При практическом применении индуктивный соединитель 100 может подвергаться различным воздействиям окружающей среды: летняя жара, осенние дожди, зимние морозы, снег, лед. Поскольку коэффициенты теплового расширения верхнего магнитопровода 120 и слоя 150 различны, то между ними может образовываться щель. В этой щели может скапливаться вода, которая расширяется при замерзании, увеличивая размеры щели, и в результате и в верхнем магнитопроводе 120 и в слое 150 могут образовываться трещины. Такие щели и трещины в индуктивном соединителе 100 могут приводить к электрическим разрядам, в результате чего возникают высокочастотные шумы, которые существенно ухудшают работу системы передачи данных по электрическим силовым проводам. Электрические разряды могут также со временем вызывать деградацию электроизолирующего материала слоя 150, в результате чего может произойти повреждение изоляции. Внешний слой 140 А и торцевые слои 140 С и 140D закрывают такие щели и трещины, и в результате снижается возможность возникновения электрических разрядов. Кроме того, внешний слой 140 А, внутренний слой 140 В и торцевые слои 140 С, 140D поглощают ударные воздействия и вибрацию, которые могут повредить верхний магнитопровод 120. Аналогично,внутренний слой 145 В, внешний слой 145 А и торцевые слои 145 С и 145D обеспечивают вышеуказанную защиту слоя 155 и нижнего магнитопровода 125. Сжимаемый материал внешних слоев 140 А и 145 А, внутренних слоев 140 В и 145 В, и торцевых слоев 140 С, 140D, 145 С и 145D также предпочтительно обладает характеристиками полупроводящих материалов. Таким образом, каждый из внешних слоев 140 А, 145 А и внутренних слоев 140 В, 145 В при появлении электрического заряда распределяет его по всему своему объему, в результате чего создается эквипотенциальный объем. В предпочтительном варианте осуществления изобретения объемное удельное сопротивление внешних слоев 140 А, 145 А и внутренних слоев 140 В, 145 В составляет от примерно 5 омсм до примерно 1000 ом-см, так что разница напряжений между верхним магнитопроводом 120 и нижним магнитопроводом 125 не превысит 2% от напряжения на силовом проводе 110. Внешний слой 140 А, внутренний слой 140 В и торцевые слои 140 С и 140D находятся в физическом и электрическом контакте с внешним слоем 145 А, внутренним слоем 145 В и торцевыми слоями 145 С и 145D. Таким образом, верхний магнитопровод 120 и нижний магнитопровод 125 соединены между собой, и у них будет один общий электрический потенциал, то есть минимизируется разность потенциалов,которая может вызвать электрический разряд между верхним магнитопроводом 120 и нижним магнитопроводом 125. Внешние слои 140 А, 145 А, внутренние слои 140 В, 145 В,и торцевые слои 140C, 140D,145 С, 145D вместе образуют полупроводящую оболочку, которая минимизирует частичные или коронные разряды в индуктивном соединителе 100. На фиг. 2 представлен вид поперечного сечения верхнего и нижнего магнитопроводов индуктивного соединителя со слоем сжимаемого материала, окружающего эти магнитопроводы. Верхний магнитопровод 120 имеет переднюю поверхность 200 полюсного наконечника, а нижний магнитопровод 125-2 010987 имеет переднюю поверхность 205 полюсного наконечника. Полюсные наконечники 200 и 205 разнесены на некоторое расстояние друг от друга, так что между ними имеется воздушный промежуток 210. Термин "воздушный промежуток" является общепринятым термином, характеризующим область пространства между магнитопроводами, которая заполнена немагнитным материалом. Воздушные промежутки улучшают магнитные характеристики магнитопроводов в случае больших токов. Внешний слой 140 А, внутренний слой 140 В и торцевые слои 140 С, 140D (на фигуре 2 не показано) смыкаются друг с другом и покрывают переднюю поверхность 200 полюсного наконечника. Внешний слой 145 А, внутренний слой 145 В и торцевые слои 145 С, 145D (на фигуре 2 не показано) смыкаются друг с другом и покрывают переднюю поверхность 205 полюсного наконечника. Таким образом, указанные слои представляют собой немагнитный материал в воздушном промежутке 210. Такое расположение материала в воздушном промежутке также обеспечивает амортизацию полюсных наконечников 200 и 205, предохраняя их от ударных воздействий и вибраций, в результате чего уменьшается возможность разрушения верхнего и нижнего магнитопроводов 120 и 125. На фиг. 3 представлен вид поперечного сечения верхнего и нижнего магнитопроводов индуктивного соединителя со слоями сжимаемого материала, которые не закрывают передние поверхности полюсных наконечников магнитопроводов. Внешние слои 140 А, 145 А, внутренние слои 140 В, 145 В,и торцевые слои 140 С, 140D, 145 С, 145D (на фигуре 3 не показаны) заканчиваются на полюсных наконечниках и не покрывают их передние поверхности 220 и 225. Однако между внешними слоями 140 А и 145 А, внутренними слоями 140 В и 145 В, и торцевыми слоями 140C, 140D, 145 С и 145D имеется контакт. Таким образом, имеется электрическое соединение между внешними слоями 140 А и 145 А, внутренними слоями 140 В и 145 В,и торцевыми слоями 140C, 140D, 145 С и 145D. На фиг. 4 представлен вид поперечного сечения верхнего и нижнего магнитопроводов индуктивного соединителя со слоем изоляции, служащим одновременно слоем сжимаемого материала, окружающего эти магнитопроводы. На внешней поверхности верхнего магнитопровода 120, а также на внешней и внутренней поверхностях магнитопровода 125 размещен слой 400. Слой 400 состоит из материала, который обеспечивает электрическую изоляцию и обладает сжимаемостью. То есть, слой 400 является изолятором, а также обладает сжимаемостью, в результате чего обеспечивается плотное охватывание верхнего магнитопровода 120 и нижнего магнитопровода 125 при заливке и отверждении материала. Предпочтительно материал слоя 400 имеет твердость от примерно 10 до примерно 100, измеренную твердомером Шора, шкала А. Слой 400 может состоять, например, из силиконовой смолы. Описанные варианты используются в описании в качестве примеров и не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения. Понятно, что специалистами в данной области техники могут быть предложены различные альтернативные варианты, их комбинации и модификации. Предполагается, что настоящее изобретение охватывает все такие альтернативные варианты, их модификации и изменения, которые находятся в рамках объема охраны, определяемого приложенной формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Индуктивный соединитель для систем передачи данных по электрическим силовым проводам,содержащий магнитопровод с проходом, через который пропускается электрический провод; обмотку,намотанную на часть магнитопровода, причем сигналы передаются между обмоткой и электрическим проводом через магнитопровод; электроизолирующий материал, помещенный между обмоткой и магнитопроводом; и сжимаемый материал, помещенный между магнитопроводом и электроизолирующим материалом, причем твердость сжимаемого материала меньше твердости электроизолирующего материала. 2. Индуктивный соединитель по п.1, в котором число твердости сжимаемого материала находится в диапазоне от примерно 10 до примерно 100 по твердомеру Шора, шкала А. 3. Индуктивный соединитель по п.1, в котором сжимаемый материал является электрически полупроводящим. 4. Индуктивный соединитель по п.1, в котором объемное удельное сопротивление сжимаемого материала находится в диапазоне от примерно 5 до примерно 1000 Омсм. 5. Индуктивный соединитель по п.1, который содержит дополнительно сжимаемый материал на внешней поверхности магнитопровода. 6. Индуктивный соединитель по п.1, в котором магнитопровод содержит верхний и нижний магнитопроводы, между которыми имеется промежуток, причем индуктивный соединитель содержит дополнительно сжимаемый материал, помещенный в указанном промежутке. 7. Индуктивный соединитель по п.1, предназначенный для использования с электрическими проводами, напряжение на которых находится в диапазоне от примерно 90 до примерно 600 В. 8. Индуктивный соединитель по п.1, предназначенный для использования с электрическими проводами, напряжение на которых находится в диапазоне от примерно 2400 до примерно 35000 В. 9. Индуктивный соединитель по п.1, в котором сигналы передаются на частоте, равной примерно 1 МГц или более.-3 010987 10. Индуктивный соединитель для систем передачи данных по электрическим силовым проводам,содержащий магнитопровод с проходом, через который пропускается электрический провод; обмотку,намотанную на часть магнитопровода, причем сигналы передаются между обмоткой и электрическим проводом через магнитопровод; и электроизолирующий материал, который помещен между обмоткой и магнитопроводом и твердость которого находится в диапазоне от примерно 10 до примерно 100 по твердомеру Шора, шкала А. 11. Индуктивный соединитель по п.1, содержащий на внешней поверхности магнитопровода электроизолирующий материал, твердость которого находится в диапазоне от примерно 10 до примерно 100 по твердомеру Шора, шкала А.