Регулируемый трансформатор

(54)57) РЕГУЛИ. ТОР, содержащи вод с тремя ярм нижним, первич. ную между сред ГОСУД/ РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ видетельство СССР02 Н 5/28. 1966.видетельство СССР01 Р 29/14, 1970. РУЕЫЫЙ ТРАНСФОРМА- й стержневой магнитопроами - верхним, средним иую и вторичную размещенним и нижним ярмами, обИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в любой отрасли промышленности для бесконтактного регулирования вторичного напряжения трансформатора.Известна конструкция трансформатор- но-транзисторного регулятора-стабилизатора напряжения, содержащего регулирующий элемент, управляющий элемент и схему широтно-импульсной лодуляции, в которой регулирующий элемент выполнен в эиде двух последовательно включенных авто- трансформаторов (трансформаторов).Недостатком конструкции является ее пониженная надежность, обусловленная сложностью схемного решения.известна также конструкция регулируемого тоансформатора, содержащего стерж-. невой магнитопровод с тремя ярмами - верхним, средним и нижним, первичную и мотки и биполярно соединенные тиристоры, причем первичная обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательно- согласно, одна из которых размещена на стержнях между двумя соседними ярмами, средним и нижним, а к другой присоединены указанные биполярно соединеннье ти. ристоры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения трансформатора, уменьшения его стоимости, расширения диапазона регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальной увеличения коэффициента полезного действия. вторая часть первичной обмотки размещена на стержнях между средним и верхним ярмавторичную, размещенную между снижним ярмами, обмотки и биполя диненные тиристорыпричем первмотка состоит )з двух частей, соед последовательно-согласно, одна из размещена на стержнях между двум ними ярмами, например, средним ним, а к другой присоединены биполярно соединенные тиристоры.Данная конструкция по своей технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к описываемому изобретению.Недостатками ее являются относительная сложность конструкции трансформатора, повьщенная его стоимость, а такжР достаточно узкий диапазон регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальным. и пониженный коэффициент полезного действуя.1148507 10 20 25 35 40 45 50 55 Целью изобретения является упрощение трансформатора, уменьшение его стоимости, расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальной, и увеличение коэффициента полезного действия.Для обеспечения реализации поставленной цели в регулируемом трансформаторе, содержащем стержневой магнитопровод с тремя ярмами - верхним, средним и нижним, первичную и вторичную, размещенную между средним и нижним ярмами, обмотки и биполярно соединенныетиристоры, причем первичная обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательно-согласно, одна из которых размещена на стержнях между двумя соседними ярмами, например, средним инижним, а к другой присоединены биполярно соединенные тиристоры, вторая часть первичной обмотки размещена на стержнях между средним и верхним ярмами,На фиг, 1 схематически изображена однофазная конструкция регулируемого трансформатора; на фиг. 2 - трехфазная конструкция, на фиг. 3 - электрическая схема трехфазной конструкции; на фиг. 4 - вариант выполнения трансформатооа в однофазном исполнении; на фиг, 5 - вариант выполнения трансформатора в трехфазном исполнении; на фиг, б и 7 - внешние характеристики трансформаторов по фиг. 1, 2, 3 и фиг, 4, 5 соответственно,Регулируемый трансформатор содержит стержневой магнитопровод 1 с тремя ярмами - верхним 2, средним 3 и нижним 4, первичную и вторичную 5 обмотки и биполярно соединенные тиристоры б, причем первичная обмотка состоит из двух частей 7 и 8, соединенных последовательно-согласно, одна из которых, например часть 7 обмотки, размещена на стержнях,мекду двумя соседними ярмами, например, средним 3 и нижним 4, а к другой, например части 8 обмотки, присоединены биполярно соединенные тиристоры б, причем вторая часть 8 первичной обмотки размещена на стержнях мекду средним 3 и верхним 2 ярмами,Варианты трансформаторов по фиг. 4, 5 выполнены с немагнитными зазорами в ярме, а к первичной обмотке трансформатора по фиг. 4 может быть подключен конденсатор,Внешние характеристики фиг. б и 7) трансформаторов по фиг, 1, 2, 4 и фиг. 5 соответственно содержат. характеристики при максимальном 9 и минимальном 10 напряжениях холостого хода. Предлагаемое устройство работает следующим образом.Регулирование трансформатора осуществляется путем изменения угла включения тиристоров 6, Н ижний предел диапазона регулировайия вторичного напряжения по кривой 10 (фиг. 6) имеет место при угле включения 180, когда тиристоры б в течение всего периода выключены. При этом напряжение сети О 1 прикладывается к обеим частям 7 и 8 первичной обмотки, следовательно напряжение витка будет минимальным, а значит и напряжение, наводимое во вторичной обмотке 5 имеет также минимальное значение (02 лин) Верхний предел диапазона регулирования вторичного напряжения по кривой 9 фиг. 6) реализуется при угле включения 00, когда тиристоры б включены втечение всего периода.В этом случае напряжение сети О 1 приложено только к части 7 витков первичной обмотки, поэтому напряжение витка трансформатора максимально, а следовательно и вторичное напряжение имеет максимальное значение (024 ак). Плавно изменяя угол включения тиристоров 6 от 0 до 180, получают соответствующие им промежуточные значения вторичного напряжения 02, Внеш 30 ние характеристики, получаемые при этом,располагаются между внешними характеристиками 9 и 10 по фиг. б. При включенных тиристорах б описываемый трансформатор превращается в обычный нерегулируемый трансформатор с минимальным полем рассеяния, поэтому внешняя характеристика 9 по фиг, б является жесткой, практически не зависящей от тока нагрузки.Опыт работы с моделью описываемого трансформатора и с трансформатором по прототипу показывает, что при больших токах нагрузки, близких к номинальным, максимальные значения . напряжений устанавливаются при выключенных тиристорах, шунтирующих части силовых обмоток. Однако при снижении тока нагрузки от некоторой величины, меньшей номинального тока, до холостого хода для получения минимальных значений напряжений в трансформаторе по прототипу включаются тиристоры, шунтирующие часть вторичной обмотки,В описываемом трансформаторе управление осуществляется только одной парой биполярно соединенных тиристоров, подключенных к части первичной обмотки, Поэтому диапазон регулирования напряжения при малых нагрузках и при холостом ходе в описываемом трансформаторе фиг, 6) меньше, чем в трансформаторе по прототипу.Для большинства потребителей электрической энергии важнее иметь возможность более широкого плавного регулирования напряжения при токах нагрузки, близких к номинальному. чем на холостом ходу и малых нагрузках.В тех случаях. когда требуется большой диапазон регулирования напряжения при холостом ходе и малых нагрузках, можно использовать варианты конструкций трансформаторов по фиг, 4 и 5, Благодаря наличию немагнитных зазоров в ярмах, основной магни гный поток, создаваемый частями 7 и 8 первичной обмотки при включенных тиристорах 6, не проходит через них, а полностью замыкается по двум другим ярмам. Поэтому в данном случае напряжение на виток и значения вторичного напряжения по кривой 10 (фиг. 7) будут меньше, чем у трансформатора по фиг. 1(см. кривую 10 по фиг. 6), и совпадают с характеристикой при минимальном напряжении холостого хода трансформатора по прототипу. Верхний диапазон регулирования напряжения по кривой 10 (фиг, 7) в этом трансформаторе (по фиг, 4 и 5), как и в трансформаторах по фиг. 1, 2, 3 достигаетсявключением тиристоров 6, при этом, благодаря экранирующему действию части 8 первичной обмотки, основной магнитный5 поток, преодолевая повышенное магнитноесопротивление, замкнется по ярму с немагнитным зазором,Как показали испытания опытной модели, для получения необходимого диапазона10 регулирования напряжения холостого ходатребуется незначительная длина немагнит.ного зазора, и в зависимости от мощноститрансформатора она изменяется от 0;1 до 1мм,15 В тех случаях, когда ток холостого ходаиз-за немагнитного зазора возрастает вышеустановленной нормы и эксплуатациятрансформатора недопустима, то параллельно первичной обмотке подключается20 электрический конденсатор. Трансформатор может быть выполнен трехфазным, ссимметричной магнитной системой. Он является весьма перспективным при совершенствовании многих источников питания,25 применяемых для различных сварочныхпроцессов,