Регулировочный трехфазный трансформатор с магнитной коммутацией

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(6 ) Дополнительное н авт. свид-ву(22) Заявлено 30.06,78 (2 ) 2634955/24-07с присоединением заявки РЙоо делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институтэлектросварки им, Е. О. Патона и Специальное проектноконструкторское технологическое бюро го трансформаторамСредневолжского производственного обьедичения "Трансформаторф(54) РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С МАГНИТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ Изобретение относится к электротехнической промышленности, выпускающей регуляторы и регуляторы - стабилизаторы напряжения и тока, и может быть использовано в различных областях текники, например,5в химической, радиотехнической, металлургической промышленности, в исслецовательскик и испытательных лабораториях, в сварочной текнике и других областях народного хозяйства, где требует 1 Ося плавное регулирование напряжения иего стабилизации,Известен трехфазный симметричный регулируемый трансформатор, содержащийе 5 стержни, расположенные поц углом 120 друг к цругу, обмотки на каждом стержне, управляемые ярма с обмотками поцмагничивания, выполненные в вице многоугольника, замыкающегося вне стержней 1.Такой трансформатор обладает хорошими регулировочцьтми возможностями. Его конструкция исключает нечетные гармоники, Однако из эа цвойно о намагничи 2вания управляемых ярм постоянным и переменным магнитными полями возникают четные гармоники, Поэтому такая конструкция трансформатора с магнитной коммутацией витков имеет значительный коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения и потребляемого тока, превышающий допустимые 5% для регуляторов - стабилизаторов напряжения общетехнического назначения. Наиболее близким по текнической сущности является трехфазный симметричный трансформатор, регулируемый ма гнитной коммутацией, исключающий четные гармоники. У такого трансформатора управляемые ярма, выполненные в виде замкнутого многоугольника, расщеплены, а на каждой расщепленной части расположены катушки обмоток подмагничивания, соединенные послецовательновстречно цля постоянного магнитного поля, создаваемого этими катушками в расщепленных частях 21.С целью уменьшения коэффициента нелинейных искажений вторичного напряжения и потребляемого тока, управляемые ярма выполнены двухконтурными,каждый контур стыкован с взаимно противоположными плоскостями стержней,причем катушки обмоток подмагничивания, расположенные на двух контурах управляемого ярма, соединены последовательно-встречно,На фиг. 1 приведена конструктивнаясхема трехфазного симметричного регулировочного трансформатора с магнитной коммутацией, разрез; на фиг, 2 то же, вид сверху; на фиг. 3принципиальная электрическая схема регулируе 40мого трехфазного трансформатора, выполненного по автотрансформаторной схеме,Магнитопровод трансформатора, регулируемого магнитной коммутацией, содержит выполненные в виде трехлучевойзвезды три стержня 1, расположенные водной плоскости под углом 120 относиотельно друг друга,На каждом стержне расположены первичная обмотка 2, нерегулируемая часть50витков 3 и регулировочная часть витков4 вторичной обмотки, два управляемыхярма 5 и 6, выполненные в виде витогомногоугольника или круга. Наиболее приемлемо для описываемой конструкции тран 55сформатора управляемые ярма выполнятьв виде витого шестиугольника (фиг. 2).Каждое управляемое ярмо состоит издвух контуров 7 и 8, 9 и 10. На конту 30 3 7023Коэффициент нелинейных искаженийтакого трансформатора не превышает2,5 - ЗУо.Однако такой трансформатор имеетповышенный расход активных материалов,5обладает значительным индуктивным сопротивлением короткого замыкания, что всвою очередь уменьшает диапазон плавного регулирования напряжения,Целью изобретения является уменьшение расхода активных материалов, расширение диапазона плавного регулированиянапряжения.Поставленная цель достигается тем,что ярма с обмотками управления выполнены витыми, концентрично расположенными друг относительно друга и стыкованными со стержнями, выполненными ввиде шихтованной трехлучевой звезды,расположенной в одной плоскости, причем плоскость навивки ярм перпендикулярна шихтуемой стыковочной плоскостистержней. 03 4рах 7 и 8 управляемого ярма 5 расположено по три с одинаковым количеством витковкатушек 11 обмотки подмагничивания, а наконтУрах 9 и 10 управляемого ярма 6 расположено по три катушки 12 обмотки подмагничивания, Каждый контур управляемого ярма стыкован с взаимно противоположными плоскостями стержней.Плоскость навивки ярм перпендикулярна шихтуемой стыкованной плоскостистержней, Во избежание перекрытия пластин ярм и стержней в местах стыковкизакладываются тонкие изоляционные прокладки, С целью уменьшения тока и потерьхолостого хода в местах стыковки стержней и ярм целесообразно применять прокладки из магнитодиэлектрика (на чертежепрокладки не обозначены).В катушках обмоток подмагничивания,расположенных на ярмах, выполненных ввиде многоугольника или круга и стыкованных с симметрично расположеннымистержнями, выполненными в виде трехлу чевой звезды, результирующая ЭДС основной гармоники от переменного магнитного потока равна нулю. В трансформаторес симметричной магнитной системой компенсируются нечетные гармонические составляющие. Однако при подмагничиваниипостоянным током одного из ярм, выполненного в виде замкнутого многоугольникаили круга, на выходе трансформатора появляются четные гармонические составляющие, что увеличивает коэффициент нелинейных искажений. С целью подавлениячетных гармоник каждое управляемое ярмовыполнено двухконтурным, причем последовательно-согласно соединенные катушкиобмотки подмагничивания двух контуровуправляемого ярма включены между собойпоследовательно-встречно (фиг. 3).Регулировочная часть витков 4 вторичной обмотки расположена между управляемыми ярмами 5, 6 и включена последовательно с нерегулируемой частью витков3 втЬричной обмотки,При такой конструкции трансформатора сечение управляемых ярм 5 и 6 равно половине сечения стержня, а сечение каж-дого контура 7, 8, 9 и 1 0 равно четверти сечения стержня.Очевидно, что расстояние между первичной,обмоткой 2 и регулировочной частью витков 4 вторичной обмотки незначительное, так как определяется шириной навитой части контура ярма 5, Следовательно, индуктивное сопротивление короткого замыкания предлагаемого трансфор 7923матора, которое, как известно, прямо пропорционально расстоянию между первичной и регулировочной частью витков вторичной обмотки, небольшое. Поэтому внешние характеристики трансформатора, регулируемо го магнитной коммутацией, относительно жесткие.Первичная и вторичная обмотки предлагаемого трансформатора могут соединяться как в звезду, так и в треугольник. Пре.10 имущественное соединение в звезду. Описываемый трансформатор с магнитной коммутацией может быть выполнен по автотрансформаторной схеме (фиг. 3),15При подключении первичной обмотки 2 к напряжению сети в магнитопроводе трансформатора создается переменный магнитный поток холостого хода, который практически равномерно распределяется по неподмагниченным управляемым ярмам 5 и 6, Когда ярма 5 и 6 не подмагничены, по кажцому из них проходит магнитный поток, который равен половине потока в стержнях 1. В регулировочной части витков 4 вторичной обмотки наводится ЭДС, пропорциональная половине магнитного дотока в стержне 3., Эта ЭДС складывается с ЭДС, наводимой в нерегулируемой части витков 3 вторичной обмотки, На выходе трансформатора будет заданное среднее значение напряжения.При насыщенном состоянии ярма 5 переменный магнитный поток из него вы 35 тесняется в ярмо 6. Потокосцепление регулировочной части витков 4 вторичной обмотки максимально, Наибольшее значе ние ЭДС, наводимой в этой обмотке, складывается с ЭДС нерегулируемой части витков 3, при этом напряжение на выходе трансформатора будет максимальное.При насыщенном состоянии управляе- . мого ярма 6, переменный магнитный поток вытесняется в ярмо 5. Потокосцепление витков 4. вторичной обмотки отсутствует. На выходе трансформатора напряжение будет минимальным и соответствует ЭДС, наводимой в нерегулируемой части витков 3 вторичной обмотки.Дифференциальным или раздельным подма гничиванием ярм 5 и 6 обеспечивается плавное амплитудное регулирование напряженияна выходе трансформатора путем магнитной коммутации витков.Условия намагничивания двух контуров управляемого ярма отличаются только полярностью постоянной составляющей магнитного поля, при этом изменяется 03 бфаза четных гармоник на 180 ф, Оба контура управляемого ярма обтекаются переменным и встречно направленными постоянными потоками, а сумма мгновенных значений индукций не содержит четных гармонических составляющих.Поэтому ЭДС, наводимая в витках 4 вторичной обмотки, не содержит четных гармоник.форма кривой напряжения такого трансформатора при амплитудном регулировании синусоидальна, Коэффициент нелинейных искажений незначительный и практи-чески равен коэффициенту нелинейных искажений сети.Диапазон регулирования напряжения пропорционален количеству витков 4 вторичной обмотки. Чем больше витков 4 регулировочной части вторичной обмотки, тем шире диапазон плавного регулирования.Предлагаемая конструкция трансформатора позволяет значительно расширить диапазон регулирования напряжения, поскольку индуктивное сопротивление короткого замыкания такого трансформатора незначительное.Такая конструкция трансформатора с магнитной коммутацией позволяет при повышенном напряжении витка исключить нерегулируемую часть витков вторичной обмотки, а всю обмотку расположить между управляемыми ярмами и получить плавное глубокое регулирование от нуля до максимальной величины напряжения.В денной конструкции трансформатора объем стали среднего управляемого ярма 5 значительно меньше объема стали управляемого ярма 6, так как средняя длина ярма 5 меньше. Поэтому требуется меньше ампервитков для насыщения ярма по сравнению с прототипом, следовательно, уменьшается расход обмоточного провода. Компактность трансформатора позволяет значительно сократить расход материалов.Значительное расширение диапазонаплавного регулирования напряжения и уменьшение индуктивного сопротивления короткого замыкания трансформатора с магнитной коммутацией, снижение расхода активных материалов, а также более высокие энергетические показатели в совокупности дают весомый экономический эффект от изготовления и применения предложенного трансформатора с ма гнитной коммутацией в народном хозяйстве,792303. 8перпендикулярна шихтуемой стыковочнойплоскости стержней.2. Трансформатор по и. 1, о т л и -ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюуменьшения коэффициента нелинейных искажений вторичного напряжения, управляемые ярма выполнены двухконтурными,каждый контур которых стыкован с взаимно противоположными плоскостями стер 10 жней, причем катушки обмоток подмагничивания расположены на двух контурахуправляемого ярма,1, Регулировочный трехфазный трансформатор с магнитной коммутацией, содержаший стержни, расположенные в про странстве под углом 120 друг к другу силовые обмотки на каждом стержне и управляемые ярма, выполненные в виде замкнутого многоугольника, на которых расположены обмотки подмагничивания, соединенные последовательно-встречно, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов, расширения диапазона плавного регулирования напряжения, ярма выполнены витыми, концентрично расположенными друг относительно друга, стержни выполнены в виде шихтованной трехлучевой звезды, расположенной в одной плоскости, причем плоскость навивки ярм 7формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 214700, кл. В 23 С 9/00,2. Авторское свидетельство СССРМ 597013, кл. Н 01 Р 29/14,го 03 "07. 72.792303 -игФиг. 3Составитель В. МясниковаРедактор 3. Ходакова Техред Е.Гаврилешко Корректор С. Шекмар Заказ 9585/51 Тираж 844Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5Филиал ПП 11 "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 1