Трехфазный трансформатор

(и НО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕН бю юр ля ра, 1971 зного ания форматора (заимствована из чертежа ТЦ 4.724.028 СБ), содержащего три О-образаааайных магнитопровода, лежащих в одной плоскости, два крайних из которых внешними поверхностями стержней прилегают к Сд внешним поверхностям стержней среднего СЬ магнитопровода так, что получается групповой четырехстержневой магнитопровод, На (,Д еньше- каждый стержень намотаны четыре секции Ор рехфаз- первичной обмотки с одинаковым количестго КПД. вом витков, каждая Секция, намотанная на ипиаль- . средние стержни представляет собой фазматора, ную обмотку первичной обмотки, а две сек- Ы нитных ции помещенные на крайних стержнях ках; на группового магнитопровода, соединенные хтован- последовательно-встречно образуя третью оводов фазу первичной обмотки. Вторичные обмотки намотаны поверх первичной в той же закономерности. Вторичных обмоток может быть несколько, Обмотки могут быть соединены "звездой" и "треугольником". Изо ке, в час и прео быть ис электро туры, ат мышле н принципиальная фазного транс(2 1) 4938177/07(56) Авторское свидетельство СССРМ 1.417,050, кл, Н 01 Г 33/00, 1988,Бальян Р.Х, Трансформаторы ддиоэлектроники, М,: Советское радис.492.Чертеж ТЦ 4,724,028 СБ трехфтрансформатора в устройствах иНПО "Муссон",бретение относится к электротехнитности.к трансформаторостроению бразовательной технике и может пользовано в источниках вторичного питания радиоэлектронной аппараакже в электроустановках общепроного назначения. Целью изобретения является ум ние массогабаритных показателей т ного трансформатора, повышение е На фиг.1-3 представлены принц ные схемы трехфазного трансфор векторными диаграммами МДС, маг потоков и ЭДС, наводимых в обмот фиг.4 и 5 - конструкции плоскоши ных четырехстержневых магнитопр для предложенного устройства. На фиг.1 приведена электрическая схема трех(54) ТРЕХФАЗН ЫЙ ТРАНСФОРМАТОР (57) Использование: в электротехнике. Сущность: трансформатор содержит шихтованный из пластин четырехстержневой магнитопровод 1. Ширина двух средних стержней больше ширины крайних пример" но в 1,75 раза. На стержнях магнитопровода помещены секции первичной обмотки и секции вторичной обмотки, 5 ил.При подаче.на входные клеммы А, В, САналогичнополучаетсятрехфазнаясистрехфазного напряжения 01 по фазным об- тема ЭДС вторичной обмотки, моткам пойдет ток. Каждый О-образный: Магнитные потоки средних стержней сердечник находится под действием МДС сердечника:двух фазных обмоток: 1-й находится подвоздействием Ед и Ев, второй - Ев и Ес, Фв =Ф 1 - % третий-Еси Ед(см.фиг.2). Магнйтныйпотокв каждом О-образном сердечникесоздается Фс =% - Ф 3 геометрической разностью двух фазных .МДС; .; 10 Из приведенных выражений ясно, что этимагнитные потоки определяются автономЕ 1 =Ев -Ед ..ными магнитными потоками в О-образныхсердечниках . Ф 1, Ф и Фэ . Площадь средЕ 2 = Ес - Ев . них стержней группового. магнитопроводэ16 равна удвоенному значению площади попеЕз = Ед - Ес. речного сечения крайнего стержня, Приэтом плотность магнитного потока в край-Под действием МДС Е в сердечнике 1 них и средних стержнях имеет одинаковоевозникает магнитный поток Ф 1 . Фаза пото-; значение.ка Ф совпадает с фазой Е 1, Аналогично 20 Рассмотрим диаграмму магнитных повозникают магнитные потоки в сердечниках токов в магнитопроводе трансформатора, 2 и 3. Ф иФ. изображенную на фиг,2,Учитывая. чтомодуСредние фазные обмотки ВО и СО охва- ли векторов Ф 1 и -% равны по величине, э .тывают по паре автономных магнитных по-угол между ними равен 120, по теореметоков Ф 1 и 4, Ф и Ф соответствейно, 25.: косинусов получаемСуммарный магнитный поток, охватываемый обмоткой ВО равен геометрической Фз = Ф 1 +Ф - 2 Ф 1 ф 2 соз 120 разности автономных магнитных потоков всердечниках 2 и 1, т.е, . = 13 Ф 130Ь = Ф 1 - 4 Ъ, . Из этого следует, что ьЬгнитный потоксреднего стержня больше магнитного пото- Аналогично для фазы С: .Ф = Фг - Фэ, . ка крайнего стержня в 6 раз. Значит; если,Магнитный поток Фа наводит в обмот- средние стержни выполнить едиными, а йе ках, помещенных на стержень "В", ЭдС, Зб раздвоенными, кэк это получается у прото-пропорциональные количеству витков, со- типа, то поперечное. сечение средних стер- : держащихся в этих обмотках. По фазе они .: жней должно превышать поперечнов отстают от магнитного потока .Фв на 900: сечение крайних стержней магнитопровода: Для примера на векторной диаграмме ука- . вЮраз, У прототипа Зср28 к,.т,е. поперечэан вектор ЭдС фазы В первичной обмотки 40 ное сечение средних стержней мэгнитопроЕв. Вектор Ес получен аналогично.. вода равно удвоенному сечению крайнего .ЭДС фазы А получена сложением векто-,. стеРжня. Ров:. Реализация единого среднего стержнявозможна в плоскошихтоеэнной конструкЕд: Еэ - Е 1, . ф Нии четырехстержневого магнитопроводэ.Предлагаемый в заявляемом техническом где Е 1-Эд(:, наводимая магнитнымпото" Решении трехфазный. трансформатор выком Ф 1 в секции первичной обмотки, поме-. полнен на плоскошихтованном четырех- щенной на крайнем левом стержне стержневом магнитопроводе. (см.фиг,3), составного магнитопровода: 50 ширина средних двух стержней составляетЕз - то же, но в секции, помещенной напРиблизительно 1,73 Ширины крайних стеркрайнем правом стержне составного магни- ж"еитопровода.Разрезные ленточные сердечники хаВектора Ед, Ев и Ес равны по модулю Рактериэуются повышенной стоимостьюизи сдвинуты друг относительно друга на .55 эа сложности технологической оснастки инеобходимости ее частой замены.. угол - радиан, .Учитывая то, что для трансформаторов сТаким образом получена трехфазная итыми Разрезнымисердвчникамиисплосистемэ ЭдС первичной обмотки. скошихтованными сердечниками возможноприменение активных материалов с равными значениями удельной загрузки (плотностей магнитного потока и электрического тока), можно сделать вывод, что предлагаемый переход с витых раэрезных сердечников на шихтованный соответствует достижению поставленной цели.Предельная рабочая индукция в шихтованных сердечниках с уширением ярма при применении холоднокатанной сали находится в пределах 1,25-1,65 Тл, а в ленточных разрезных - 1,5-1,65 Тл,Предлагаемое усовершенствование приводит к уменьшению средней длины витка обмоток, размещаемых на средних стержнях. Это приводит к уменьшению массы провода на трехфазный трансформатор. Уменьшение ширины средних стержней магнитопровода приводит к уменьшению 10 15 20 массы магнитопровода. При сохранении прежними значений загрузки активных материалов уменьшатся потери в стали и в меди трансформатора. а значит, повысится КПД устройства. Уменьшение ширины средних стержней магнитопровода приводит к уменьшению длины трехфазного трансформатора.На фиг.3 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого 30 трехфазного трансформатора. Трехфазный трансформатор содержит шихтованный из пластин четырехстержневой магнитопровод 1, Ширина двух средних стержней выбрана больше ширины крайних примерно в 1,73 раза. На стержнях магнитопровода помещены секции первичной обмотки 2,3, 4 и 5 и секции вторичной обмотки 6, 7, 8 и 9. Количества витков в секциях первичной обмотки одинаковы, Количества витков в секциях вторичной обмотки равным между собой.Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на клеммы "А", "В" и "С" первичной обмотки трехфазного 35 40 трансформатора в режиме холостого хода 45по фаэным обмоткам потекут токи, которыесоздадут трехфазную систему МДС, Как у прототипа, магнитный поток Ф 1, наводится МДС Е 1 = Ев = ЕА, магнитный поток 50 Фз наводится МДС Ез=ЕА-Ес, магнитный 55 поток фг, протекающий в участке ярма между средними стержнями, наводится Г МДС Ег = Ес - Ев, По левому среднемустержню проходит магнитный поток Фв, по правому среднему стержню - магнитный поток фс. Как показано выше модули магнитных потоков фв и Фс равны, т.е, Фв =Фс =13 Ф 1 =УФ, Следовательно при наличии единых средних стержней в магнитопроводе их шиоина должна быть равна увеличенной в Л раз ширине крайних стержней. Магнитные потоки Фв и Фс наводят фаэнце ЭДС в обмотках, размещенных на левом и правом средних стержнях магнитопровода, Величины ЭДС пропорциональны количествам витков в фазных обмотках. Обмотка фазы А содержит две секции, размещенные на крайних узких стержнях магнитопровода. В одной из секций магнитным потоком Ф 1, наводится ЭДС Е, в другой секции магнитным потоком фз наводится ЭДС Ез, Так квк секции соединены встречно-последовательно, то Ед-Гз-Е 1, Учитывая, что модули Е 1= Ез и, что угол2 между векторами Ез и - Е 1, равен - л3 радиан, получаем ЕА = Л Е 1, Все секции одной обмотки содержат одинаковое количество витков. Значит, с учетом равенства потоков фв =Ф: =ЖФ 1, получаем равенство фазных ЭДС ЕА = Ев = Ес. Из векторной диаграммы следует, что векторы Ед, Ев и Ес сдвинуты па фазе на угол 2- л радиан. Таким образом получена трехфазная система ЭДС. Таких трехфазных ЭДС различных по величине можно получить несколько, а именно столько, сколько обмоток находятся на магнитопроводеВеличины ЭДС будут пропорциональны количествам витков в секциях обмотокагЕг= Е 1 - ,а 1где Ег - ЭДС вторичной обмотки:Е 1 - ЭДС первичной обмотки;а 1 -количество витков в секции первичной обмотки;аг - количество витков в секции вторичной обмотки.При подключении к выходным клеммам "а", "в" и "с" трехфаэной нагрузки по секциям вторичной обмотки потечет ток, Первичный ток при этом изменится таким образом, что сохранится равенство МДС первичной и вторичной обмоток.На фиг.4 представлена схема шихтовки магнитопровода заявленного устройства прямоугольными пластинами. На фиг,4 а показан нечентный слой пластин; на фиг,4 б - четный слой пластин, Каждый слой пластин содержит восемь деталей: по две пластины четырех типоразмеров. Ширина средних двух. пластин примерно равна 1,73 ширины крайних пластин.С целью улучшения параметров Транс- форматора в магнитопроводе можно приме 1836738нять известные способы: косоугольный стыки уширение ярма.Применяя 1,- и Т-образные пластины(см.фиг.5), можно обеспечить изготовлениемагнитопровода предлагаемого трехфазного -5трансформатора из пластин двух типоразмеров. При этом слой пластин содержит четыре детали, что приводит к уменьшениючисла воздушных зазоров вдвое. Последнееприводит к резкому снижению магнитного 10сопротивления сердечника и создает возмож-ность уменьшения толщины пакета пластин.,Как и в случае применения прямоуголь.ных пластин сборка сердечника из пластинтипа . и Т производится вперекрышку. Но в 15этом случае появляется возможность намотки обмоток на пакеты пластин с предварительным наложением изоляции. Послеукладки обмоток пакеты собираются встык,плотно прижимаются друг к другу и свариваются жестко швами плазменной сварки.Сборка "встык" позволяет повысить коэффициент заполнения окна проводниковымматериалом, т.е. повысить мощность габарита и существенно снизить трудоемкость 25сборки трансформатора,Следует отметить, что технологическийпроцесс изготовления ленточных разрезных магнитопроводов в большей мере снижает исходные характеристики магнитных 30материалов по сравнению с. процессом изготовления шихтованных магнитопроводов,Удельные потери в шихтованных сердечниках возрастает в 1,15 раза, а в витых разрезных в 13 раза. Предварительные расчеты показали, что переход в трехфазном трансформаторе с группового сердечника, составленного из трех магнитопроводов ПЛМ 34 х 50 - 90 по НПО,666,001 на шихтованный магнитопровод по заявленному техническому решению дает уменьшение длины трансформатора примерно на 7, обеспечивает уменьшение расхода материалов на средние катушки на 6. Общая масса трансформатора уменьшается примерно на 3. Снижение массы сердечника и массы обмоток средних катушек приводит, к повышению КПД устройства на 3,5%,ф ормула изобретения Трехфазный трансформатор, содержащий четырехстержневой магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, каждая из которых состоит из четырех секций, имеющих соответственно равные количества витков для каждой обмотки и размещенных на каждом из четырех стержней, причем секции, размещенные на двух средних стержнях, представляют собой обмотки двух фаз, а две секции, расположенные на крайних стержнях, соединены последовательно- встречно и представляют собой третью фазу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения КПД, магнитопровод трансформатора выполнен плоскошихтованным, причем ширина средних стержней магнито-провода составляет около 1,73 ширины крайних..Мельникова Техред М.Моргентал Корректор Н,КорольГ едак Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г а Заказ 3023 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноебретениям и открытиям при ГКНТ Саушская наб 4/8