Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой

Класс 21 д 2, 53,а Ха 61125 СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТРАНСФОРМАТОР С РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОИЗаявлено 13 декабря 1938 г. за Мо 20438 в Народный Комиссариат электропромышленности СССР Опубликовано 31 марта 1942 г, Изобретение относится к трансформаторам с регулированием нанряжечия под нагрузкой при помощи перемещаемого вдоль обмотки магнитопровода,В современных регулируемых трансформаторах изменение напряжения под нагрузкой в подавляющем числе случаев осуществляется аппаратами, работа которых основана на принципе переключения контактов с витка на виток, Стоимость переключающего механизма составляет значительную часть стоимости трансформатора. Но эти аппараты имеют ряд недостатков, Так, например, отдельные типы трансформаторов (системы Норриса) имеют большой ток холостого хода и большой расход материалов, другие трансформаторы имеют большие потери. Системы с подмагничиванием требуют расхода энергии постоянного ока и имеют повышенное рассеяние и ток холостого хода.Общим в указанных выше двух системах с механическим перемещением является то, что перемещаются друг относительно друга крупные основные детали, составляющие в совокупности трансформатор с переменной взаимоиндукцией. В предлагаемом трансформаторе происходит перемещение лишь соединительной детали между двумя частями магнитопровода, благодаря чему изменяются направление потока и магнитное сцепление, В предложении заложена идея максимально приблизить изменение сцепления магнитного потока с током к существующему типу трансформаторов с перемещающимися электрическими контактами.Для этой цели перемещающийся магнитопровод расположен в воздушном зазоре между полюсным наконечником, несущим первичную обмотку среднего стержня магнитной системы броневого типа и перпендикулярным этому стержню сердечником, несущим вторичну 1 о об Л% б 1125мотку, уложенную в пазы. В предлагаемом трансформаторе применены два передвижных магнитопровода у, перемещаемых соответственно вдоль оси двух половин вторичной обмотки, намотанных навстречу.В грансформаторе могут быть применены на передвижных магнитопроводах компенсационные обмотки, а также пары дополнительно повышающих напряжение обмоток, намотанных на крайних сердечниках таким образом, чтобы поток их замыкался по крайним стержням магнитной системы.На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого трансформатора; на фиг. 2 - то же, с компенсационными обмотками; на фиг, 3 и 4 - варианты выполнения предлагаемого трансформатора; на фиг. 5 и 6 - конструктивное оформление грансформатора в двух проекциях.Поток от тока в первичной обмотке Уь показан пунктиром. Части (ползушки) у магнитопровода из трансформаторного железа могут перемещаться. Но при всех положениях они симметричны относительно оси о - о. Вторичная обмотка Ф намотана так, чтэ в плоскости, соприкасающейся с ползушкой у, она лежит в пазах. Две половины обмотки У намотаны противоположно. При крайних положениях ползушки у напряжение Е почти равно нулю. При среднем положении (когда обе ползушки сдвинуты вплотную) напряжение Е. максимально. Таким образом, меняя положение ползушек, изменяем напряжение Е,В схеме (фиг. 1) ввиду удаленности друг от друга обмоток будут иметь место значительные потоки рассеяния. Эти потоки - типа потоков :ярмового рассеяния, но все же они велики, если сравнивать с обычной системой переключающихся контактов. Указанные потоки могут быть устранены компенсационными обмотками.Для того чтобы поток, пронизывающий обмотку У, прошел только через ползушки, нужна компенсационная обмотка Р" в совокупности с обмоткой Р (фиг, 2). Две обмотки Р" включены последовательно друг с другом с одинаковым направлением намотки, а кроме того последовательно с обмоткой Р - включены с направлением против нее. При неравенстве суммы потоков в ползушках у в обмотке Р возникнет ток и восстановит равенство. Нужно стремиться к тому, чтобы обмогка Р" была маломощной, так как она передвигается вместе с ползушкой у и конструктивно неудобна. Она может быть во много раз разгружена, если применить также обмотки Р и Р", или хотя бы одну из них.Обмотки Р, Р, Р" и Р" обеспечивают то, что поток от тока в обмотке У (равно как и поток от тока в отрезке обмотки У снаружи от ползушки у) проходит так, как указано пунктиром, без возникновения значительных потоков, не сцепляющих обе обмотки. Но ток в обмотке Ю проходит также и по участку между ползушкой у. Он вызывает поток рассеяния, встречный в обеих часгях, расположенных по обе стороны от оси о - о, и замыкающийся через воздух (масло), Для подавления этого потока служат обмотки Я, передвигающиеся вмесге с ползушками и соединенные навстречу друг другу, Если обе обмотки Я пронизываются соответственно встречными потоками Ф и Ф, то возникает ток и эти потоки уничтожаются. Потоки одинакового направления, пронизывающие обмотки Я, не вызывают тока и протекают беспрепятственно. Наконец конструктивно просто поместить коротко- замкнутые обмотки К для устранения потока с торца внутреннего ярма (этот поток являлся бы не сцепленным с обеими обмотками), Наличие обмоток К разгрузит другие компенсационные обмотки, М 61125Поскольку обмотка К 2 находится в пазах, постольку схема в описанном виде не применима для напряжений обмотки и"2 относительно земли, выше, чем 6 - 10 кв. Поэтому схема требует дальнейшего развития. Перед тем, как перейти к описанию полной схемы, отметим, что как и в отношении обмоток Я, в обмотках Р", включенных последовательно друг с другом, э. д. с. в сумме равна нулю, если они пронизываются одним и тем же потоком, протекающим в наружном ярме, имеющим в обеих обмотках одно и то же направление (например, от А к В). При этом в обмотках Р" ток не возникает.Насадим на боковые ярма обмотку Р 2 с равным числом витков на каждом из ярем (фиг. 3). Если по этой обмотке течет ток 2, как указано стрелками, то возникает поток, показанный сплошной линией, не заходящий в средний сердечник. Пусть этот поток таков, что вызывает в обмотке В"2 э. д, с., равную Е Поток, показанный сплошной линией, не наводит в обмотках К, и У. никаких э. д. с. Пусть приложено напряжение Е, и образовался также и поток (обозначенный пунктиром), который мы рассматривали прежде. Этот поток не наводит в обмотке 1 Г. никакой э. д. с., поскольку э. д. с. в обеих половинах обмотки 1 Г 2 взаимно уничтожаются, Следовательно имеет место равенство э. д. с. на концах обмоток Р 2 и 1 Г 2.Если соединить эти обмотки, то ток , который мы прежде оставляли произвольным, станет равным намагничивающему току потока, показанного сплошной линией. Этот поток, как уже указано, не будет наводить э. д. с. в компенсационных обмотках и не нарушит их работы, описанной выше.При определенных положениях ползушек потоки, обозначенные пунктирной и сплошной линиями, в некоторых участках магнитного пути арифметически сложатся (соответственные сечения железа должны быть увеличены вдвое), Поток от обмоток 1 Г 2 (сплошная линия) может частично ответвляться через ползушки у и проходить через внутреннее ярмо. Это нежелательно, так как требует усиления сечения одной ползушки и половины внутреннего ярма (других неприятных последствий, вообще говоря нет; в частности э. д. с, в обмотке Р" не наведется). Можно поставить компенсационную отмотку 5 (коротко- замкнутую). Она уничтожает всякий поток, проходящий через внутреннее ярмо насквозь (от М к У), и не влияет на потоки, пронизывающие ее в разных направлениях (например на поток, обозначенный пунктиром).Насадим теперь обмотку высокого напряжения Г. В ней наводится э. д, с., обозначенная сплошной линией. Е. - КЕ где К - коэффициент трансформации между 1 Г 2 и У"2. Таким образом, мы получим высокое напряжение Е, пропорциональное Е, т. е. переменное с изменением положения ползушки у. Если по обмотке 1 Г, потечет токто соответственно возрастает ток 2, а за ним ток . Обмотки 1 Г, и 1 Г 2 сидят коаксиально, и рассеяние этой пары мало,Таким образом, при неизмененном Е, с передвижением ползушек у будет изменяться Е - и наоборот.На фиг, 4 дана полная схема со всеми обмотками (часть компенсационных обмоток, возможно, практически не потребуется).В описанной схеме движущиеся части не подвержены значительным механическим усилиям (в противовес системе других трансформаторов).Поток, пронизывающий ползушки у, остается неизменным. Лишь при регулировании меняется его конфигурация, и поэтому усилия в направлении движения незначительны.61125Основные особенности конструкции схематически показаны на фиг, 5 и 6, Магнитный контакт между наружным и внутренним ярмами осуществляется ползушкой, перемещающейся на роликах, Верхние боковые стороны обоих ярем находятся в одной горизонтальной плоскости. Плоскости листов обоих ярем параллельны. Плоскости листов ползушки перпендикулярны к ним. Средний сердечник (несущий оомотку %,) разбит на две половины, которые с двух сторон приложены к основному магнитопроводу 1. Форма каждой половицы 2 Т-образная и перекладина буквы Т образует внутреннее (по прежней терминологии) ярмо.Магнитный контакт внизу осуществляется накладкой из трансформаторного железа 3, Наивыгоднейшие сечения сердечников, повидимому, - прямоугольной формы и обмотки - броневого типа. Обмотка 11 укладывается в пазы ярма основного магнитопровода 1. Пазы имеются лишь с наружной стороны ярма, Система конкретизируется в процессе конструктивной разработки и здесь лишь указаны основные элементы конструкции.Движение ползушки относительно ярма требует некоторого зазора. Если даже принять зазор порядка 1 мм, то это вызовет увеличение тока холостого хода лишь процентов на десять. Наличие компенсационных обмоток несколько увеличивает потери и расход меди. В остальном по электрическим свойствам аппарат не будет отличаться от существующих конструкций с разрывом контактов. Нужно сказать, что при полном комплекте указанных компенсационных обмоток рассеяние будет во всяком случае не выше, чем в существующих трансформаторах,Предмет из о бр ет е н ия1. Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой нри помощи перемещаемого вдоль обмотки магнитопровода, отл и ч аю щи й ся тем, что, с целью сцепления первичного потока с изменяемым числом вторичных витков, указанный магнитопровод расположен в воздушном зазоре между полюсным наконечником несущего первичную обмотку среднего стержня магнитной системы броневого типа и перпендикулярным этому стержню сердечником, несущим вторичную обмотку, уложенную в пазы,2. Форма выполнения трансформатора по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я применением двух передвижных магнитопроводов У, перемещаемых соответственно вдоль двух половин вторичной обмотки, намотанных навстречу.3. В трансформаторе по пп. 1 и 2 применение на передвижных магнитопроводах компенсационных обмоток.4, В трансформаторе по пп. 1 - 3 применение наложенной на крайних сердечниках дополнительной повышающей напряжение пары обмоток, намотанных таким образом, чтобы поток их замыкался лишь по крайним стержням магнитной системы.(б осква,ография, пр. Сапунова Подп. к печ. 10/11 -Зак. 2749ЦБТ Формат Тираж ете по де Совете М ентр, М. Чоум. 70 ( 108/х200чам изобретенийинистров СССРеркасский пер Объем 0,61 нзд. л. Цена 5 коп. ткрытий