Регулируемое трансформаторное устройство

(54) РЕГУЛИРУЕМОЕНОЕ УСТРОЙСТВО ов 5 Ы до 1 760567 А 1 лируемые трансформаторы. Сущнос бретения; устройство сод трехстержневой магнитопровод 1, стержней которого (средний) исполь качестве шунта, первичную 2 и втор обмотки, расположеннь 1 е на разных нях, две регулировочные обмотки 4 положенные на шунтовом стер стержне к вторичной обмотки и со ные последовательно через регулят ка, и переключатель 5, имеющий соединения регулировочных обмот гласного на встречный и обратно. 2 ть изоержит дин из уется в чную 3 стерж, расИзобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторам с шунтами, регулируемым подмагничиванием, которые могут использоваться в промышленных, лабораторных и бытовых установках, где требуется плавное изменение величины тока и напряжения в широких пределах без отключения от нагрузки.Известен однофазный трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунта с плоскопараллельным четырехстержневым сочлененным магнитопроводом. В магнитопровод этого трансформатора два боковых стержня - главные, а два средних - шунты. На главных стержнях помещены первичная и вторичная обмотки. Стержни шунта охватываются добавочными первичными и вторичными обмотками. На каждом стержне шунта расположены обмотки подмагничивания, соединенные встречно-последовательно.Существенным недостатком устройства является то, что для питания обмоток подмагничивания требуется внешний регулируемый источник постоянного тока, Кроме того, шунт устройства состоит из двух частей, что усложняет конструкцию магнитопровода и технологию его изготовления, Обмотка подмагничивания состоит в связи с этим из двух секций, что увеличивает расход активных материалов (медь) и усложняет технологию изготовления системы подмагничивания. Пределы регулирования выходного напряжения являются ограниченными и довольно узкими, поскольку в трансформаторе реализуется механизм вытеснения из шунтов магнитного потока, В частности нельзя получить выходное напряжение более высокое, чем то, которое определяется коэффициентом трансформации. Известен регулятор напряжения, выбранный в качестве прототипа, содержащий магнитную систему, первичную и вторичную обмотки и обмотку управления. Магнитная система выполнена из двух Ш-образных магнитопроводов, плотно прилегающих к размещенномуу между ними П-об разному магнитопроводу. Первичная и вторичная обмотки размещены на различных крайних стержнях, Обмотка управления размещена на двух средних стержнях. Она состоит из двух секций, соединенных последовательно, В цепь обмотки управления включен регулятор тока, в качестве которого используют переменный резистор или реостат, В работе известного регулятора напряжения реализован принцип самоподмагничивания, так как обмотка управления питается индуктированным в ней же переменным током. Однако известный регулятор имеет следующие недостатки,Так как в нем реализуется известныймеханизм вытеснения из шунтов магнитно 5 го потока, то вторичное напряжение регулируется этим устройством в строгоограниченных довольно узких пределах.Когда обмотка управления разомкнута и токв ней отсутствует, то получают наименьшее10 по своему значению вторичное напряжение, величина которого определяется нетолько коэффициентом трансформации, нои соотношением между площадью поперечного сечения стержня, на котором распола 15 гают вторичную обмотку, и суммарнойплощадью сечений шунтов,Наибольшее вторичное напряжение достигается при короткозамкнутой обмоткеуправления и, следовательно, при макси 20 мальном токе в ней, Величина вторичногонапряжения в этот момент определяетсятолько коэффициентом трансформации,Расширить пределы регулирования визвестном устройстве можно только конст 25 руктивными изменениями - либо увеличивплощадь поперечного сечения шунтов, либоуменьшив коэффициент трансформации,т.е. увеличив количество витков во вторичной обмотке, Однако это связано с увеличе 30 нием расхода активных материалов -трансформаторного железа или меди,Если одним недостатком является то,что шунт состоит из двух частей, Это усложняет конструкции магнитопровода и техно 35 логию его изготовления,Еще один недостаток заключается втом, что обмотка подмагничивания состоитиз двух секций. Это увеличивает расход активных материалов и усложняет технологию40 изготовления системы подмагничивания.Целью изобретения является обеспечениев устройстве принципа самоподмагничивания,т,е. использованиедля подмагничивания внутреннего источника тока, но при значительном45 увеличении глубины регулирования за счет реализации механизма усиления и ослаблениямагнитного потока, сцепленного с виткамивторичной обмотки, а также упрощение конструкции магнитопровода, системы подмагничи 50 вания и технологии их изготовления,Для этого в трансформаторном устройстве, которое содержит магнитопровод сдвумя стержнями и шунтом, первичную ивторичную обмотки, расположенные на раз 55 ных стержнях, регулировочную обмотку,расположенную на шунте и подключеннуюк регулятору переменного тока, на стержневторичной обмотки располагают дополнительную регулировочную обмотку. Обе регулировочные обмотки - на шунте и настержне вторичной обмотки - соединяют последовательно через регулятор тока и переключатель, предназначенный для изменения порядка соединения регулировочных обмоток с согласного на встречный и обратно. Шунт магнитопровода в этом устройстве выполнен в виде одного стержня. При этом качественно изменяется механизм регулированя и выходного напряжения, Вместо механизма вытеснения из шунтов магнитного потока, в новом устройстве реализуется механизм усиления или ослабления магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки, магнитным полем регулировочных обмоток, Новый механизм регулирования позволяет получать выходное напряжение значительно превышающее то, что должно быть, если исходить из коэффициента трансформации.Сопоставительный анализ с прототипом показь 1 вает, что заявленное устройство отличается тем, что шунт состоит из одной части, а дополнительная обмотка на шунте - из одной секции, Введена еще одна дополнительная обмотка на стержне вторичной обмотки, причем обе регулировочные дополнительные обмотки соединены последовател ьно через регулятор тока и переключатель, предназначенный для изменения порядка соединения регулировочных обмоток с согласного на встречный и обратно, Таким образом, регулируемое трансформаторное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие его от прототипа. Весьма существенно, что в иных решениях для подмагничивания используют внешний источник тока, а в предлагаемом решении задача регулирования с использованием измененного механизма передачи мощности из сети в цепь вторичной обмотки решена за счет использования внутреннего источника тока. что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - результаты исследования работы этого устройства в сравнении с работой прототипа,Устройство (фиг,1) содержит стержневой магнитопровод 1 с шунтом. Первичная 2 и вторичная 3 обмотки расположены на разных стержнях этого магнитопровода, Регулировочная обмотка 4, состоящая из одной секции, расположена на шунте, состоящем из одного стержня. Через переключатель 5 и регулятор 6 переменного тока обмотка 4 соединена с дополнительной ре 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гулировочной обмоткой 7, которая расположена на одном стержне с вторичной обмоткой 3.На фиг,2 кривая 1 соответствуег работе прототипа, а кривые 2 и 3 - работе заявленного устройства при двух различных положениях переключателя 5 на фиг.1, что соответствует реализации режимов усиления и ослабления магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки.Регулируемое трансформаторное устройство работает следующим образом.Первичную обмотку 2 подключают к сети. Вторичную обмотку 3 - к нагрузке. Переключатель 5 устанавливают в одном из двух возможных положений.Регулировочная обмотка 4 при прохождении по ней тока влияет на величину вто-. ричного напряжения путем реализации механизма вытеснения магнитного потока из шунта, Обмотка 7 эту же задачу выполняет путем реализации механизма усиления или ослабления магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки. Не исключено при этом взаимное влияние обмотки 7 на обмотку 4, заставляющее и ее вносить свой вклад в реализацию механизма дополнительного усиления (или ослабления) магнитного потока, сцепленного с витками обмотки 3. Эти процессы наиболее выражены на участке, где кривая 2 (фиг,2) расположена выше кривой 1 (прототип), т.е. на том участке, где вторичное напряжение превышает те значения, которые должны были бы быть, если исходить только из коэффициента трансформации, Режим усиления или ослабления связан с положением переключателя 5, поскольку от этого зависит сдвиг по фазе тока, поступающего в обмотку 7 из обмотки 4 и наоборот. В связи с этим в одном положении переключателя 5 магнитный поток, сцепленный с витками обмотки 3, дополнительно усиливается, в другом положении наоборот ослабляется (в сравнении с прототипом), что и отражено на фиг.2,Сравнительные испытания проведены на трансформаторе, имеющем трехстержневой сердечник (см. фиг.1). Площади поперечных сечений сердечников - крайние по 8 см,г средний - 10 см, На крайних стержнях расгположили первичную 2 и вторичную 3 обмотки с числом витков 1100 и 110 соответственно. Коэффициент трансформации, следовательно, равен 10, т,е. максимальное вторичное напряжение, которое можно ожидать по прототипу - 22 В, поскольку первичное напряжение в исследовании было всегда 220 В, На одном стержне с вторичной обмоткой выполнили дополнительную регулировочную обмотку 7 с числом витков 110, На среднемТираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3189 ВНИИПомбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 Производственно-издател стержне магнитопровода расположили регулировочную обмотку 4 с числом витков ЗОО. Работа прототипа исследовалась с использованием этого же трансформатора, однако использовались те его элементы, которые соответствуют схеме прототипа.Результаты сравнительных испытаний приведены на фиг.2,Устройство обеспечивает реализацию принципа самоподмагничивания, т.е. регулирование вторичного напряжения происходит в нем путем использования для подмагничивания переменного тока индуцируемого в самом устройстве, Упрощена конструкция системы подмагничивания - вместо двух шунтов, например, использован один шунт, что является не только количественным, но, главным образом, качественным изменением (изменяет механизм регулирования). Вследствие этого значительно (в рассмотренном примере более чем на 50) расширяется диапазон плавного регулирования выходного напряжения за счет изменения именно механизма передачи мощности из сети в цепь вторичной обмотки, Обмотка подмагничивания (регулировочная обмотка). разнесенная на два стержня, один из которых является шунтом, не только меняет состояние магнитной цепи, но и используется для переда чи дополнительной мощности в контурвторичной обмотки.Формула изобретения Регулируемое трансформаторное устройство, содержащее магнитопровод с дву мя стержнями и шунтом, первичную ивторичную обмотки, расположенные на разных стержнях, и регулировочную обмотку, расположенную на шунте и подключенную к регулятору переменного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширенияпределов регулирования и упрощения, шунт магнитопровода выполнен в виде одного стержня, содержит дополнительную регулировочную обмотку, расположенную на стер жне вторичной обмотки, причемрегулировочные обмотки соединены последовательно через регулятор тока и переключатель, предназначенный для изменения порядка соединения регулировочных обмо ток с согласного на встречный и обратно.