Регулировочный трансформатор с магнитной коммутацией

О П И С А Н И Е ( 1936054ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик)М. Кл. Н 01 Е 29/1 вки М с присоелинением уАпрстееппып кеиктет СССР) Авторыизобретения ециал ьное проект но- конст рукторс кое бюро по трансформаторамедне-Волжского производственного объединения"(71) Заявител 5 ч) РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С МАГНИТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ обладает хорозможностями.ет нечетные Изобретение относится к электротехнической промышленности, выпускающей регуляторы и регуляторы-стабилизаторы напряжения и тока, и может быть использовано в различных областях техники, например в химической, 5 радиотехнической, металлургической промышленности, в исследовательских и испытательных лабораториях, в сварочной технике и других областях народного хозяйства, где требуется плавное регулиоование напряжения и его стабилизацияИзвестен трехфазный симметричный регулировочный трансформатор, содержащий, стержни магнитной системы, расположенные под углом 120 о друг относительно друга, обмотки на каждом стержне, управляемые ярма с обмотками под 1магничивания и направляемые ярма, выполненные в виде многоугольника, замыкающиеся вне стержней. При этом первичная обмотка расположена между неуправляемым (нижним) и управляемым(средним) ярмом, а регулировочная вторичная обмотка расположена между управляемыми ( средним и верхним) ярмами 111,Такой трансформаторшими регулировочными воЕго конструкция исключагармоники.Однако из-за двойного намагничивания 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.Наиболее близок к предложенному регулировочный трехфазный трансформатор с магнитной коммутацией, содержащий стержни магнитной системы, расположенные в пространстве под углом 120 о друг к другу, силовые обмотки3 93605на каждом стержне, расщепленные управляемые и неуправляемые ярма, выполненные в виде замкнутого многоугольника, на управляемых ярмах расположены обмотки подмагничивания,соединенные последовательно-согласнона каждой расщепленной части и последовательно-встречно между собой 2 3.Коэффициент нелинейных искаженийвторичного напряжения такого транс Оформатора не превышает 2,5-33, однако он имеет повышенный расход активных материалов, обладает .значительным индуктивным сопротивлением короткого замыкания, что в свою очередь 15уменьшает диапазон плавного регулирования напряжения.Так как регулировочная часть вторичной обмотки имеет значительноеудаление от первичной, то неизбежнотакой трансформатор имеет большоезначение, напряжения короткого замыкания. Результатом чего являютсявесьма мягкие внешние характеристики трансформатора.25Для увеличения диапазона плавногорегулирования необходимо увеличиватьчисло витков регулировочной частивторичной обмотки, что влечет за собой увеличение обмоток управления,увеличение размеров магнитной системы.Изготовление трансформатора с полным диапазоном плавного регулирования по причинам, изложенным выше,экономически нецелесообразно.Цель изобретения - уменьшение расхода активных материалов, расширениедиапазона плавного регулированиянапряжения,40Поставленная цель достигается тем, что неуправляемое ярмо расположено между управляемыми ярмами, а первичная обмотка расщеплена на две последовательно-встречно соедйненные части, расположенные по обе стороны от неуправляемого ярма, и вторичная обмотка размещена на одной из частей первичной обмотки.На фиг. 1 приведена конструктив ная схема регулировочного трансформатора с магнитной коммутацией; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3- один из вариантов электрической схемы регулировочного трансфбрматора с 55 магнитной коммутацией; на фиг. 4- то же, но трансформатор выполнен по автотрансформаторной схеме. 4 4Магнитная система трансформатора содержит стержни 1, расположенные под углом 120 О друг относительно друга, продольные оси которых параллельны.На каждом стержне 1 расположена первичная, обмотка 2 с двумя расщепленными частями 2 и 2 и вторичная обмотка 3.Два управляемых ярма 4 и 5 выполненны в виде многоугольника.Каждое управляемое ярмо расщеплено на две части 4 и 4", 5 и 5 Неуправляемое ярмо 6 расположено между управляемымиярмами 4 и 5. На контурах 4 и 4 управляемого ярма 4 расположено по три с одинаковым числом витков катушки 7 обмотки подмагничивания, а на контурах 5 и 5 управляемого ярма 5 - по три катушки 8 обмотки подмагничивания.Стержни 1 состыкованы с ярмами 4, 5 и 6 по трем плоскостям, расположенным под углом 120 О.Во избежание перекрытия пластинярм и стержней в местах стыковкиустанавливаются тонкие изоляционныепрокладки (не обозначены).В обмотках подмагничивания, состоящих из катушек 7 и 8 и расположенных на управляемых ярмах 4 и 5, выполненных в виде многоугольника истыкованных с симметрично расположенными стержнями 1, результирующаяЭДС основной гармоники от переменногомагнитного потока равна нулю. В трансформаторе с симметричной магнитнойсистемой компенсируются гармонические составляющие кратные трем,Четные гармонические составляющиекомпенсируются конструктивным выполнением управляемых ярм и соединениемобмоток подмагничивания, т.е, управляемые ярма выполнены расщепленнымина две части, а катушки одного контура управляемого ярма, соединенныесогласно-последовательно, соединеныс катушками второго контура последовательно-встречно (фиг. 3),Одна часть 2 первичной обмотки 2расположена в нижнем окне, образован-,ном нижним управляемым ярмом 5 и неуправляемым ярмом 6.Вторая часть 2 первичной обмотки2 расположена в верхнем окне, образованном неуправляемым средним ярмом6 и верхним управляемым 4, В верхнемже окне расположена и вторичная обмотка 3.При максимальном токе подмагничивания, проходящем через катушки 8 обмотки управления, поток холостого хода вытесняется в окно, образуемое средним 6 и верхним 4 ярмами. Вторич-, ное напряжение равно О.При максимальном токе подмагничивания, проходящем через катушки 7 обмотки управления, поток холостого хода вытесняется в нижнее окно, образуемое средним 6 и нижним 5 ярмами, Потокосцепление вторичной 3 (2,) обмотки максимальное, вторичное напряжение максимальное. 5 9360Очевидно, что расстояние между первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3 при концентричном их расположении является наименьшим из всех случаев расположения вторичных обмо ток относительно первичных.Следовательно, индуктивное сопротивление короткого замыкания предлагаемого трансформатора, которое прямо пропорционально расстоянию между пер в вичной и вторичной обмотками, небольшое, поэтому внешние характеристики предложенного трансформатора весьма жестки (в пределах диапазона нагрузок не выше номинальной). Пер вицная и вторичная обмотки предложенного трансформатора могут соединяться как в звезду, так и в треугольник,ТрансФорматор работает следующим 20 образом.При подключении первичной обмотки 2 к напряжению сети в магнитопроводе трансформатора создается переменный магнитный поток холостого хода, ко торый практически равномерно распределяется по неподмагниченным управляемым ярмам 4 и 5. При этом магнитный поток в стержнях верхнего окна направлен встречно потоку в стержнях нижнего окна, так как части 2 и 2 ц первичной обмотки 2 соединены между собой последовательно-встречно.Когда управляемые ярма 4 и 5 не подмагничены, по каждому из них про 35 ходит магнитный поток, равный половине полного потока в стержнях 1, так как. к каждой части 2 и 2 ц первичной обмотки 2 приложена половина напряжения сети. Во вторичной обмотке 3 наводится ЭДС, пропорциональная половине магнитного потока в стержнях 1. На выходе трансформатора будет заданное среднее значение напряжения.При насыщенном состоянии ярма 5 переменный магнитный поток из него вытесняется в ярмо 4. Потокосцепление вторичной обмотки 3 из-за того, что все первичное напряжение приложено к части 2 ц первичной обмотки 2, макси 50 мальное. Напряжение на выходе трансформатора максимальноеПри насыщенном состоянии управляемого ярма 4 переменный магнитный поток вытесняется в ярмо 5. Потокосцепление вторицной обмотки 3 отсутствует, так как все первичное напряжение в этом случае приложено к 54 6части 2 первичной обмотки 2. На выходе трансформатора напряжение минимальное.Дифференциальным или раздельнымподмагничиванием ярм 4 и 5 обеспечивается плавное амплитудное регули"рование напряжения на выходе трансформатора путем магнитной коммутациивитков .Условия намагничивания каждойрасщепленной части управляемого ярмаотличаются только полярностью постоянной составляющей магнитного, поля,при этом изменяется Фаза четных гармоник на 180. Обе части расщепленного ярма обтекаются переменным ивстречно-направленными постояннымимагнитными потоками., а сумма мгновенных значений индукций не содержитчетных гармонических составляющих.Поэтому ЭДС наводимая во вторичнойобмотке 3, не содержит чатных гармоник.Форма кривой вторичного напряжения такого трансформатора при ампли"тудном регулировании синусоидальна.Коэффициент нелинейных искаженийназначительный и практически равенкоэффициенту нелинейных искаженийсети, Диапазон регулирования напряжения пропорционален числу витковвторичной обмотки 3,Предложенный трансформатор позволяет получить полный диапазон регули"рования напряжения, поскольку индук-,тивное сопротивление короткого замыкания такого трансформатора оченьмало..Предложенное устройство может бытьвыполнено по автотрансформаторнойсхеме (фиг. 4).В данном случае вторичной обмоткой 3 является часть первичной обмот 2 с93605Значительное расширение диапазона плавного регулирования напряжения, уменьшение напряжения короткого замыкания и снижение расхода активных материалов, а также повышение энергетических показателей позволяют получить весомый экономический эффект от изготовления и применения предложенного трансформатора с магнитной коммутацией в народном хозяйстве. 16формула изобретенияРегулировочный трансформатор с магнитной коммутацией, содержащий стержни магнитной системы, расположенные в пространстве под углом 120 О друг к другу, силовые обмотки на каждом стержне, расщепленные управляемые и неуправляемые ярма, вь 1 полненные в виде замкнутого многоугольника, на управляемых ярмах расположены обмотки подмагничивания,соединенные последовательно-согласнона каждой расщепленной части и последовательно-встречно между собой,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения расхода активныхматериалов, расширения диапазонаплавного регулирования напряжения,неуправляемое ярмо расположено междууправляемыми ярмами, первичная обмотка выполнена расщепленной на двепоследовательно-встречно соединенные части, расположенные по обе стороны от неуправляемого ярма, вторичная обмотка распсрожена на одной изчастей первичной обмотки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство КККР М 214700, кл. Н 01 Е 29/14,6,03,67 2. Авторское свидетельство СССР М 597013, кл, Н 01 Г 29/14, 3.07.72,