Регулировочный трансформатор (его варианты)

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 936053 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. Н О 1 г 29/14 Гооудеретмевй кеметет СССР оо делая изобретений к открытке(72) Авторы изобретения Специальное проектно-конструкторское б аявитель Средне-Волжского производственного объех я, создаваемого этим сщепленных частях 1 нелинейных искажени рматора не превышает Изобретение относится к электрот нике, в частности к промышленности, выпускающей регуляторы и регуляторы- стабилизаторы напряжения и тока, и может быть использовано в различных областях техники, например в химической, радиотехнической, металлурги ческой промышленности, в исследовательских и испытательных лабораториях, в сварочной технике и других областях народного хозяйства, где требуется плавное бесконтактное регулирование напряжения и его стабилизация.Известен регулировочный трансформатор, содержащий стержни, расположенные под углом 120 О относительно друг друга, обмотки на каждом стержне ,расщепленные управляемые ярма, выполненные в виде замкнутого многоугольника, катушки обмоток управления, расположенные на каждой расщепленной части и соединенные последовательно-встречно для постоянного магнитного пол и катушками в ра 3.Коэффициент й такого трансфо2,5-3 Ф.Недостатком такого трансформатора является то, что он имеет повышенный расход активных материалов, обладает значительным индуктивным сопротивле" нием короткого замыкания, что, в свою очередь, уменьшает диапазон регулирования напряжения, а кроме того, на базе такого трансформатора невозможно выполнить однофазный регулировочный трансформатор с приемлемыми технико-экономическими показателямиНаиболее близок к предложенному регулировочный однофазный трансформатор, содержащий стержни с силовыми первичной и вторичной обмотками,. катушки подмагничивания и магнитные шунты, выполненные в виде многоугольника и концентрично расположенные друг относительно друга2.Недостатком его являются низкие энергетические характеристики.Цель изобретения - повышение энергетических показателей однофазного регулировочного трансформатора,Поставленная цель достигается тем, что стержни магнитной системы трансформатора выполнены в виде четырехлучевой звезды, магнитные шунты выполнены витыми двухконтур О ными и служат ярмами, первичная обмотка разделена на две встречно соединенные части, расположенные на двух стержнях магнитной системы, а вторичная обмотка разделена на нере гулируемую и регулируемую катушки, причем плоскость навивки ярем перпендикулярна стыковочной плоскости стержней, каждый контур ярма установлен на взаимно-противоположных плоскостях стержней катушки подмагничивания расположены на двух контурах ярм по обе стороны от стержней, нерегулировочные катушки вторичной обмотки расположены на одном стержне с первичной обмоткой, а регулировоцные катушки - на двух других стержнях между двумя контурами ярм.С целью уменьшения индуктивного сопротивления трансформатора регулировоцная часть вторичной обмотки снабжена двумя дополнительными катушками, расположенными между управляемыми ярмами на стержнях. С целью уменьшения коэффициентанелинейных искажений вторичного напряжения и потребляемого тока катушки намагничивания, расположенные надвух контурах управляемых ярм, соединены последовательно-согласно.40С целью упрощения конструкции магнитная система трансформатора выполнена на одном стержне, магнитные шунты выполнены витыми и служат ярмами,каждое ярмо выполнено двухконтурным, ф 5вторичная обмотка разделена на нерегулируемую и регулируемую катушки,причем плоскость навивки ярм перпендикулярна стыковочной плоскости стержня, каждый контур ярма установленна взаимно противоположных плоскостях стержней, катушки подмагницивания расположены на двух контурах ярм,нерегулировочная катушка вторичнойобмотки расположена совместно с первичной, а регулировочные катушкирасположены между двумя контурамиярм,На фиг. 1 приведена конструктивнаясхема трансформатора, разрез А-Ана фиг. 2; на фиг, 2 - то же, видсверху; на фиг. 3 - конструкция трансформатора с пониженным индуктивнымсопротивлением, вид сверху; нафиг, 4 - конструкция трансформатора,магнитная система которого выполненана одном стержне.Магнитная система трансформаторасодержит выполненные в виде четырехлуцевой звезды четыре стержня 1, расположенные в одной плоскости под углом 90 относительно друг друга.На двух стержнях вдоль оси 2-2расположены две цасти 3 и 3" первичной обмотки, две части 4 и 4 ц нерегулировочных витков вторичной обмотки.На стержнях вдоль оси 5-5 распо;ложены две части 6 и 6 регулировочных витков вторичной обмотки,Два управляемых ярма 7 и 8 выполнены в виде витого многоугольникаили круга, Наиболее целесообразноуправляемые ярма выполнять в видевитого четырехугольника.Каждое управляемое ярмо состоитиз двух контуров 7 и 7, 8 и 8. Наконтурах 7 и 7" управляемого ярмарасположено по четыре катушки 9 обмотки подмагницивания с одинаковымоколичеством витков, а на контурах 8и 8" управляемого ярма 8 расположенопо четыре катушки 10 обмотки подмагничивания, Каждый контур управляемогоярма стыкован с взаимно противоположными плоскостями стержней.Плоскость навивки ярм перпендикулярна шихтуемой стыкованной плоскости стержней, Во избежание перекрытия пластин ярм и стержней в местахстыковки закладываются тонкие изоляционные прокладки (не обозначены).Части 3 и Зк первичной обмоткимогут соединяться последовательноили параллельно, при этом соединениечастей 3 и 3" первичной обмотки должно обеспечивать потоки холостого ходав стержнях 1, направленные встречно,при этом в одной половине по длинесредней линии управляемых ярм 7 и 8переменное поле направлено в однусторону, в другой половине - в другую.В катушках обмоток подмагничивания, .расположенных на ярмах, выполненных в виде многоугольника и стыкованных с симметрично располсженнымистержнями, результирующая ЭЛС основне 1. В регулировочной части витков 6 вторичной обмотки наводится ЭДС, пропорциональная половине магнитного потока в стержне 1, Зта ЗДС складывается с ЭДС, наводимой в нерегулировочной части 4 витков вторичной обмотки. На выходе трансформатора- заданное среднее значение напряжения.При насыщенном состоянии ярма 7 переменный магнитный поток из него вытесняется в ярмо 8. Потокосцепление регулировочной части витков 6 вторичной обмотки максимально, Наибольшее значение ЭДС, наводимой в этой обмотке, складывается с ЭДС нерегулировочной части витков 4, при этом напряжение на выходе трансформатора максимальное. 5 9360 ной гармоники от переменного магнитного потока равна нулю.При подмагничивании постоянным током одного иэ ярм, выполненного в виде замкнутого многоугольника, на й выходе трансформатора появляются четные гармонические составляющие, что увеличивает коэффициент нелинейных искажений.С целью подавления четных гармо В ник катушки обмотки подмагничивания двух контуров управляемого ярма включены между собой последовательно-согласно, при этом постоянное поле в обоих контурах управляемых ярм направлено в одну сторону.Регулировочная часть витков 6 игл6 вторичной обмотки расположена между управляемыми ярмами 7 и 8, при этом часть витков 6 соединена после довательно-согласно с частью витков 4 нерегулировочных витков вторичной обмотки.При такой конструкции трансформатора сечение управляемых ярм 7 и 8 2 равно половине сечения стержня, а сечение каждого контура 7 и 7 Н 8 и 8" равно четверти сечения стержня. Расстояние между двумя частями 3 и 3" первичной обмотки и двумя частями 6 и 6" регулировочной части вторичной обмотки несколько больше чем в известном трансформаторе, однако расщепление обмоток на две части позволяет получить относительно неболь 3 шое индуктивное сопротивление короткого замыкания и довольно жесткие внешние характеристики.Предложенный трансформатор может быть выполнен по автотрансформаторной схеме.В специальных случаях, когда требуется получить весьма жесткие внешние характеристики, целесообразно . применение трансформатора с пониженным индуктивным сопротивлением.Такой трансформатор (см, фиг. 3) содержит четыре стержня 1, выполненных в виде четырехлучевой звезды. Стержни 1 расположены в одной плоскости под углом 90 о друг относительно дру 30 га. На стержнях 1 вдоль оси 2-2 расположены две катушки первичной обмотки 3 и 3". Две катушки нерегулируемой части витков вторичной обмотки М и 4" расположены на стержняхпо оси 5-5.Регулировочная часть витков вторичной обмотки расщеплена на четыре части 6, 6", 6," 6 щ, Каждая часть расположена на стержне между внутренним 7 и наружным 8 управляемыми ярмами, выполненными в виде витых многоугольников. Ярма 7 и 8 состоят иэ двух контуров .7, 7"и 7 и 8".Индуктивное сопротивление короткого замыкания такого трансформатора в связи с тем, что регулировочная часть витков вторичной обмотки расщеплена на четыре части, составляет малую величину, поэтому внешние характеристики такого трансформатора будут весьма жесткими.Иатнитная система трансформатора ( см. фиг. 4 ) содержит один стержень 1 с расположенными на нем первичной обмоткой 3, нерегулировочной частью 4 вторичной обмотки и двумя регулировочными частями 6 и 6 вторичной об 1 лмотки, расположенными между управляемымм ярмами 7 и 8, Управляемые ярма 7 и 8 выполнены двухконтурнымиПри этом управляемое ярмо 7 содержит контуры 7 и 7", а ярмо 8 - контуры 8 и 8 п, На каждом контуре управляемых ярм расположены по две катушки обмоток подмагничивания 9 и 10.Трансформатор работает следующим образом.При подключении первичной обмотки 3 к напряжению сети в магнитной системе трансформатора создается переменный магнитный поток холостого хода, который практически равномерно распределяется по неподмагниченным управляемым ярмам 7 и 8. Когда ярма 7 и 8 не подмагничены, по каждому из них проходит магнитный поток,который равен половине потока в стерж936053 Формула изобретения О= (1) При насыщенном состоянии управляемого ярма 8 переменный магнитный поток вытесняется в ярмо 7. Потокосцепление витков 8 вторичной обмотки отсутствует, На выходе трансформатора напряжение минимальное и со, ответствует ЭДС, наводимой в нерегулировочной части витков 4 вторичной обмотки.Дифференциальным или раздельным 1 о подмагничиванием ярм 7 и 8 обеспечивается плавное амплитудное регулирование напряжения на выходе трансФорматора путем магнитной коммутации витков. 15При работе трансформатора с магнитной коммутацией под нагрузкой в связи с наличием разнесенной части витков вторичной обмотки его индуктивное сопротивление короткого 2 О замыкания увеличивается, что приводит к значительному наклону внешней характеристики Это весьма заметно при насыщенномвнутреннем ярме 7, когда в регулировочной части витков 6 наводитсяЭДС. Вследствие повышенного индуктивного сопротивления диапазонплавного регулирования напряжения уменьшается.Известно, что индуктивное сопротивление короткого замыкания пропор 35ционально квадрату разнесенной части витков вторичной обмотки Хд Ч,Так,. например, если количество регулировочных витков составляет Ир = 40, то ХК -1600. Прирасщеплении регулировочных витковна две части и размещении их на противоположных стержнях индуктивноесопротивление пропорционально сумме квадратов двух частей витков Х кь - 0,5 И+ 0,5 Ир, и при Чр= 40, ф 5 Х д 400 + 400 = 800, т.е. индуктивное сопротивление уменьшается практически наполовину. При расщеплениина четыре части Х 1-400.Важной особенностью предложенного 50 трансформатора является то, что при насыщении ярм постоянным током стержни не насыщаются и форма кривой индукции в стержнях не искажается.Снижение расхода активных материалов, более высокие энергетическиепоказатели позволяют получить весомый экономический эффект от изготов 8ления и применения предложенного трансформатора в народном хозяйстве.Только за счет повышения КПД трансформатора предложенной конструкции эффект экономии потребителя составит более 300 руб. в год на одну штуку. Кроме того, за счет уменьшения активных материалов экономический эффектна заводе-изготовителе составит, до 150 руб. на штуку. 1. Регулировочный трансформатор,содержащий стержни с силовыми первичной и вторичной обмотками, катушки подмагничивания и магнитные шунты,выполненные в виде многоугольникаи концентрично расположенные друготносительно друга, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателейрегулировочного трансформатора, стержни магнитной системы трансформаторавыполнены в виде четырехлучевойзвезды, магнитные шунты выполненывитыми двухконтурными и служат яр-.мами, первичная обмотка разделенана две встречно соединенные части,расположенные на двух стержнях магнитной системы, а вторичная обмоткаразделена на нерегулируемую и регулируемую катушки, причем плоскостьнавивки ярм перпендикулярна стыковочной плоскости стержней, каждыйконтур ярма установлен на взаимнопротивоположных плоскостях стержней,катушки подмагничивания расположенына двух контурах ярм по обе стороныот стержней, нерегулировочные катушки вторичной обмотки расположенына одном стержне с первичной обмоткой, а регулировочные катушки расположены на двух других стержнях,между двумя контурами ярм,2. Трансформатор по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что регулировочная часть вторичной обмоткиснабжена двумя дополнительными катушками, расположенными между управляемыми ярмами на стержнях. 3. Трансформатор по пп 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента нелинейных искажений вторичного напряжения и потребляемого тока, катушки подмагничивания, расположенные на15 двух контурах управляемых ярм, соединены последовательно-согласно.4. Регулировочный трансформатор, содержащий стержни, на которых расположены силовые первичная и вторичная обмотки, катушки подмагничивания и магнитные шунты, выполненные в виде многоугольников и концентрично расположенные друг относительно друга, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции регупировочного трансформатора, магнитная система трансформатора выполнена на одном стержне, магнитные шунты выполнены витыми и служат ярмами, каждое ярмо выполнено двухконтурным, вторичная обмотка разделена на нерегулируемую и регулируемую катушки, приц:н плоскость навивки ярм перпендикулярнастыковочной плоскости стержня, каждый контур ярма установлен на взаимно противопопожных плоскостях стержней, катушки подмагничивания расположены на двух контурах ярм, нерегулировочная катушка вторичнойобмотки расположена совместно с первичной, а регулировочные катушкирасположены между двумя контурамиярм. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 11 597013, Икл Н 01 Г 29/14, 1972,2. Авторское свидетельство СССР й 493816, М, кл, Н 01 Г 29/14, 1971,936053 Составитель И, Якимецедактор Л. Веселовская Техред Е.Харитончик орректчр М, Пожс Заказ ч 225/57 Тираж 761 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.