Трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11991522 Своз Советск нхСоциапнстмческмхреспублик(23) Приоритет Опубликоаано 23,01.83. Бюллетень М 3 Дата опубликования описания 23.01.83 в делам кзебратеккй и еткрытяй(72) Авторы изобретения Д. Л. Шварц, Г. А. Гендельман, В. А. Шевелев, Ю.,:Г;"Анщвф,-",и Г. Е. Гольберг . :м ,:3ЪиСпециальное проектно-конструкторское и технологическое октропо погружному электрооборудованию для бурения скважини добычи нефти(,54) ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ 1.Изобретение относится к электротем нике, а именно к области регулирования": напряжения в электрических сетях и у потребителей путем использования дискретных средств регулирования и может быть использовано для питания.погружных элеКтродвигателей центробежных насосов добычи нефти, для которых необходимо, исходя из конкретных условий нагрузки, в каждой скважине подбирать оптимальное напряжение питания, отличающееся от номинального напряжения для электродвигателя.Известен трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, который содержит первичную и вторичную обмотки, причем последняя частично состоит из включенных последовательно с ней грубой ступени и точных ступеней регулирования выходного напряжения.Напряжение, снимаемое с выхода такого трансформатора, может при регулировании изменяться на величину ступени точного регулирования, как при вкао 2чении ступени грубого регулирования,так и при ее отключении 13 .Однако такое устройство не позволя ет получить одинаковую плавность (постоянное. отношение напряжения, снимаемого на последующей ступени, к напряжению, снимаемому на предыдущей ступени) регулирования на всем диапазонерегулирования напряжения.Известен также трансформатор соступенчатым регулированием напряжения, Он содержит первичную обмотку ивторичную, составленную из набора отдельных обмоток. Более детально этотнабор состоит из секций обмоток грубогои точного регулирования, которые подкаочены к нагрузке через понижатощий авто трансформатор. Это устройство позволяет получать различные величины напря 2 о жения с небольшими ступенями 21 ..Однако в нем также не обеспечивается постоянная плавность регулированиянапряжения (отношение величины напряг жения каждой последующей ступени диана822 4должна сохраняться для обеспечения эффективных условий работы установки.Целью изобретения является повышение точности регулирования путемобеспечения постоянной плавности регулирования изменения снимаемого со вторичной обмотки трансформатора напряжения.Поставленная цель достигается тем, 1 О что в трансформаторе со ступенчатым регулированием напряжения, содержащем первичную и секционированную вторичную обмотки, первичная обмотка выполнена секционированной, причем регулируемая часть первичной обмотки трансформатора выполнена из набора последовательно соединенных секций, количество витков в каждой( из которых вйбрано из условия20 Трансформатор имеет сравнительно небольшое количество отпаек и позволяет получать различные величины напряжения с небольшими ступенями, например через 2 В, т.е, с точностью до 1 В. Это достигнуто благодаря вышеуказанному выполнению .вторичной обмотки трансформатора. Каждая из ее секций может быть вкаочена согласно с остальными, отключена или включена встречно, что определяет разнообразие выходных напряжений трансформатора при относительно небольшом количестве отпаек 3 3Однако выбор числа витков отдельных обмоток по троичной системе исчисления определяет постоянную разность между соседними ступенями напряжения как в начале диапазона регулирования напряжения (при минимальных напряжениях), так и в конце (при максимальных напряжениях). Это не обеспечивает одинаковую во всем диапазоне плотность регулирования напряжения, при которой отношение величины напряжения каждой последующей ступени диапазона регулирования к величине напряжения соответствующей предыдушей ступени должно сохраняться постоянным. Одинаковая плавность регулирования45 напряжения, снимаемого с трансформатора, часто необходима для одинаковой точности подбора оптимального напряже.ния питания потребителей как в начале диапазона регулирования, так и в конце диапазона. Например, при изменившихся притоках нефти в скважину часто приходится спускать насос, параметры которого отличаются от работавшего ранее,.в в частности существенно может отличаться номинальное напряжение питания приаодного электродвигателя, а точность подбора оптимального напряжения 1где % - количество витков в -ой 25секции регулируемой частипервичной обмотки;р - полное число витков в первичной обмотке=1,2 пр30с - отношение величин последовательно снимаемых с трансформатора напряжения,а регулируемая часть вторичной обмоткитрансформатора выполнена из набора пос ледовательно соединенных отдельныхсекций, количество витков в каждой изкоторых выбрано из условия 40 50 зона регулирования напряжения к величине напряжения соответствующей предыдущей ступени),Кроме того, оно усложнено, так как для додключения нагрузки необходимо применение дополнительного автотрансформатора.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемоМу является трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, который содержит первичную обмотку и вторичную, причем вторичная обмотка составлена из набора отдельных обмоток, количество витков которых относится друг к другу как числа 3; 31; :3 3; 3 =1;3:9:27:87 и т.д. 0 и (и+1)(-1) пн 3 где Ф" , - количество витков в 1 -ойсекции регулируемой частивторичной обмотки;цп - количество витков нерегулируемой части вторичной обмотки;1 =1,2 уп;и и го - число секций регулируемыхчастей первичной и вторичной обмоток, выбираем,е изусловия получения нужного числа студеней напряжения,Предложенные соотношения позволяют получить с помощью этого трансформатора различные величнны приращения на-. пряжения в каждой ступени диапазона регулирования, В данном случае получэ5 001 ны такие значения напряжений, которые определяют одинаковую плавность регулирования,т,е. соотношениевеличинкаждой пары последовательно снимаемых с трансфор 5 16 15 25 30 матора напряжений остается постоянным.На чертеже изображена схема обмоток трансформатора со ступенчатым ре. гулированием напряжения.Трансформатор содержит первичную обмотку 1 и вторичную обмотку 2, Первичная обмотка 1 состоит из нерегули,руемой части 3 и регулируемой части, которая содержит набор последовательно соединенных секций, включающий секцию 4, число витков которой равно Ф, секцию 5, число витков которой равно Ф и .так далее до в -секций 6, число вит.ков которой равно Цг . Вторичная обмотка состоит из нерегулируемой части1 у7, содержащей рр витков из регулируемой части, которая содержит набор последовательно соединенных отдельныхсекций, включающих секцию 8, число витков которой равно Ф секцию 9, число витков которой равно Ф" и так далее до в -ой секции 10, число витков которой равно Фп.Регулирование напряжения, снимаемого со вторичной обмотки 2 трансформатора, выполняется путем переключений обмоток. (изменения числа включенных секций) регулируемой части как первичной обмотки 1, так и вторичной обмотки 2, Наименьшее напряжение снимается снерегулируемой части 7 вторичной обмот. ки 2, если напряжение сети подключено к включенным последовательно всем секциям регулируемой части первичной обмотки 1 и ее нерегулируемой части 3, суммарное числовитков которых равно М. Напряжение второй ступени ряда напряжений снимаемых с трансформатора, величина которого равна произведению величины наименьшего напряжения, снимаемого с трансформатора, на величину с, снимается также в нерегулируемой части 7 вторичной обмотки 2, ес- . ли напряжение сети подключено к включенным последовательно нерегулируемой части 3 и всем секциям регулируемой части первичной обмотки 1 за исключением секции 4 с числом витков Ф. . Дляполучения напряжения последующей третьей ступени ряда напряжений, снимаемых с трансформатора, достаточно из числа включенных секций регулируемой части первичной обмотки 1 исключитьдополнительно к секции 4 еще секцию 5 с числом витков Жу, затем последуюшую секцию регулируемой части первичной обмотки 1 и так далее до исключения секции 6 с числом витков М, когда с нерегулируемой части 7 вторичнойобмотки 2 трансформатора снимаетсянапряжение, величина которого соответствует о +1-й стунени ряда снимаемыхс трансформатора напряжений,Для получения на выходе трансформатора и+2 й ступени ряда снимаемыхнапряжений, необходимо выполнить такиепереключения, чтобы выходное напряжение с трансформатора снималось с включенных последовательно нерегулируемойчасти 7 вторичной обмотки 2 с числомвитков. % и секции 8 с числом витковФ", а напряжение сети было подкаченоко всем включенным последовательносекциям регулируемой части первичнойобмотки 1 и ее нерегулируемой части 3.Далее для получения последующих ступеней ряда напряжений, снимаемых странсформатора, вплоть до ступени (п ++1) 2необходимо выполнить описанныевыше переключений, при которых последовательно искаочаются из числа последовательно подктеоченных к сети секциирегулируемой части первичной обмотки 1,Для получения ступени 2 (и+1)+13ряда снимаемых с трансформатора напряженич необходимо снять напряжение свключенных последовательно нерегулируемой части 7, и секции.8 и 9 вторичной обмотки 2 трансформатора,. а напряжение сети снова подключить на вкаоченные последовательно нерегулируемуючасть 3 и все секции регулируемой частипервичной обмотки 1 и так далее аналогично описанному выше до достижениянапряжения последней ступениГ(+1) (я+1)ЗПолное число витков первичной обмочки 1 и число витков ее нерегулируемойчасти 3, а также число витков Ф нереИгулируемой части 7 вторичной обмотки2 трансформатора выбираются известными методами в соответствии с тре бованиями к трансформатору.Одинаковая плавность регулированиянапряжения на всем диапазоне обеспечивается, если числа витков секций регулируемых частей первичной обмотки 1и вторичной обмотки 2 трансформаторабудут выбраны в соответствии с приведенными соотношениями для Щ и %1.,3Предлагаемое устройство по сравнениюс базовым образцом, в качестве которого приняг трансформатор серии ТМПН,позволяет осуществлять постоянную плавность регулирования изменения снимаемого со вторичной обмотки трансформаторанапряжения. Например, для питания погружных электронасосов это позволяетрезко сократить число типоисполненийтрансформаторов (до 4, вместо 10-13),т.е. за счет увеличения диапазона регулированиянапряжения появилась воэ-.можность испольэовать один трансформатор для питания разных погружных элек Отродвигателей.Сокращение типоисполнений трансформатора позволит существенно упроститьпроизводство трансформаторов и их эксплуатацию, что повысится производительность выполнения работ при изготовлении"за счет применения более производительной оснастки технологических процессов,целесообразной при большом количествеодинаковых иэделий и уменьшит время и 20затраты на выполнение ремонтных работ на нефтяных скважинах, так как вбольшинстве случаев при замене погружного электронасоса не потребуются замена трансформаторной подстанции, в которую входит трансформатор,рц щд п+4 И 3-4)Г й+1 где %" щП1 =1,2,пи в ЭО К сФ ФЭ Э Ф еее е ВНИИПИ Заказ 154/72 Тираж 701 Подписно филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,формула изобретенья Трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, содержащий первичную и секционированную вторичную обмотки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путем обеспечения постоянной плавности регулирования вторичногонапряжения, первичная обмотка выполнена секционированной, причем регулируемая часть первичной обмотки выполнена из набора последовательно соединенныхЧ 2 8секций, число витков в каждой из которых,выбрано из условия ф ф Чгде %.число витков -й секцииЭ/ - полное число витков первичнойобмотки=1,2 о ф/с - отношение величию последова.тельно снимаемых с трансформатора напряжений, а регулируемая часть вторичной обмотки выполнена иэ набора последовательно соединенных секций, число витков в каж дой иэ которых выбрано из условия число витков-й секции; число витков нерегулируемой части вторичной обмотки,число секций регулируемых частей первичной и вторич- ной обмоток, выбираемое из условиИ получения нужного числа ступеней напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1638379,кл, 21 д 53/02, 1972.2, Патент США3239749,кл. 323-43.5, 1966.3. Авторское свидетельство СССР164353, кл. Н 01 Г 29/02, 1961