Трансформатор, предназначенный для поддержания вторичной электродвижущей силы постоянного тока

 

№ 2405

Класс 21 d

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ трансформатора, предназначенного для поддержания вторичной электродвижушей силы постоянною при меняюшемся первичном напряжении.

K патенту В. А. Паршина, заявленному 23 июня 1925 года (заяв. свид. ¹ 3065).

Действительный изобретатель указан Ю. Д. Соколов- Вишневский.

0 выдаче патента опубликовано 28 февраля 19 т года. Действие патента распрострайяется íà lo лет от 88 февраля 10ат года.

Обычно для измерительных целей в качестве источника электрического тока применяются гальванические элементы или аккумуляторные батареи в виду того, что переменный ток в городской сети не отличается абсолютным постоянством. и напряжение его колеблется в пределах слишком широl

Предлагаемое изобретение „аетвозможность избегнуть указанного неу обства и получить источник тока с практ пиески неизменным напряжением, пользуясь городской сетью, независимо от наличия в ней колебания вольтажа.

На фиг. ".— 12 изображены способы расположения обмоток первичной и вторичной на стержнях трансформатора, и на фиг. 13 и 14 изображены лиаграммь. магии гной индукции.

Железный сердечник трансформатора (фиг. 1 — 12) состоит из трех стержней 1, 2 и 3, соединенных промежуточнытн частями 4,3. б, 7 в одну об.ную рамку. На стержень 1 и олин или ооа остальных 2 и 3 намотана последовательно первичная обмотка, питаемая от наружной сети; вторичная же обмотка намотана на олин, два ил:r все три стержня сердечника.

Прп включении первичной цепи трансформатора в сеть переменного тока в железе сердечника возникают магнитные силовые линии. при чем обший поток их . идущий по стержню 1 ! (фиг. 1 — 12!, разветвляется на два потока — один, обозначенный 6, по стерж- ню 2 и другой с по стержню 3. Поперечное сечение стержней подбирается таким образом, чтобы в заданных пределах колебаний напряжения питающей сети магнитное насыщение железа стержня 7 было по возможно-, сти полныи, а стержней 2 и 3 — не полным. Благодаря тому, что главная обмотка первичной цепи трансформа- тора расположена на части железного сердечника с довольно большипм маг-, нитным насыщением (стержень 1) в ней, при колебаниях напряжения ! в сети, получаются достаточно большие колебания силы тока. Эти колебания силы тока и использованы для саморегулирования трансформатора.

Для этого последовательно с главной ( обмоткой первичной цепи вктючены добавочные регулировочные витки на стержнях 2 и 3 в виде одной или двух катушек (фиг. 1 — 12). Изменение силы тока в главной обмотке первичной цепи изменяет, при помощи этих по- I следовательно включенных регулиро- вочных витков, взаимное распределе- ние частей разветвленного магнитно- го потока 6 и " (в стержнях 2 и 3), Таким образом, основной магнит- нь.й поток а может быть разложен на любые два слагаемых — о и с, при чем, изменения относительных величин этих слагаемых магнитного потока ! находятся в полной зависимости b r числа регулировочных,витков пер- i вичной оомотки и — следовательно, можно легко подобрать магнитное насьпцение стержня 7 и число и напраB;Tcíèå регулировочных витков HB остальных стержнях так, чтобы получить одно из слагаеиых (например, с) постоянным в заданных пределах и чтобы все увеличение основного маг-, нитного потока а сказывалось только на увеличении другого слагаемого b.

Можно подобрать эти величины и таким образом, чтобы в заданных пре- делах одно из слагаемых очень резко ( возрастало, в то время, как другое будет убывать. При этом витки вторич- ной обмотки на стержнях трансфор- . матора располагаются таким образом и число витков и их направление так подбираются, чтобы алгебраическая сумча электродвижущих сил всех витков вторичной обмотки оставалась постоянной.

Тот случай, когда одно из слагаемых чагнитного потока постоянно, очень ярко иллюстрируется фиг. 1 и кривыми фиг. 13. Изображенная на фиг. 13 диаграмча магнитной индукции показывает изменение последней в каждом из стержней сердечника при изменении напряжения питающей первичну.о цепь трансформатора наружной сети, при чем на абсциссах отложены напряжения в сети, а на ординатах — соответствующая им чагнитная индукция в каждом из стержней трансформатора.

Внутри катушки, расположенной на насыщенной части железного сердечника (стержень 1)т введен воздушный промежуток 9 (фиг. 1 — 12), включенный, таким образом, в магнитную цепь трансфорчатора параллельно насыщенной части железа. При насыщении железа в этом воздушном промежутке возникает магнитный поток, который значительно выпрямляет кривую индукции (фиг. 13) в стержне 7.

Если бы эта часть трансфорчатора была сделана без добавочного количества воздуха внутри катушки (в виде обыкновенного тонкого насыщенного стержня, как показано на фиг. 1а), то кривая магнитной индукции приняла бы форму А (фиг. 13). В случае же., когда внутри обмотки есть достаточное количество воздуха. данная кривая принимает форму 7 (фиг, 13 и 14).

Такие форчы чагнитных кривых, черезвычайно близкие K opSUIQA, очень удобны для получения прячолинейной и горизонтальной части результирующей кривой, составляющей их алгебраическую сумму. Для удооства практического подбора магнитного насыщения

=тержня ?, пластины его с вырезами 9 могут быть сделаны достаточно длинными и подвижными. Тогда простыч передвижением отдельных пластинок можно менять насыщение стержня 1

;1 соответственно форму и наклон кривой 7.

В указанной форме выполнения, согласно фиг. 1, магнитный поток а, про 45 ходящий по стержню 1, разветвляется, как уже упоминалось выше, на два потока †и с. Характер изменения индукции в стержне 2 соответствует магнитной кривой !! (фиг. 13). Для целей настоящего изобретения необходимо. чтобы, начиная с некоторого напряже-, ния в сети, дальнейшая ветвь кривой !! была параллельна соответствующей ветви кривой !. В форме выполнения; трансформатора по фиг. 1 и др., это может быть достигнуто введением в силовой поток b которого магнит- ного сопротивления в виде воздушно- ( го зазора 8, представляющего собою ( простую щель между, железными стержнями 2 и 7. Регулируя величину этой щели, можно изменять сопроти- I вление магнитной цепи на пути пото- ка I) и таким путем изменять взаим- ное распределение потоков б и с. что черезвычайно облегчает окончательную и точную регулировку трансформато-, ра. (На кривой фиг. 13 это изменение, и;ели скажется в изменении наклона кривой II!.

Таким образом, силовой поток с, составляющий разность от вычитания потока 6 из потока а (иначе сказать, алгебраическую сумму а + l ) будет иметь величину, изменение которой, при возрастании напряжения питающей трансформатор сети, будет происходить по кривой !!1, изоораженной на фиг. 13 сплошной линией.

Так как. начиная от определенной величины напряжения первичной цепи, кривая !!1 идет далее параллельно оси абсцисс, то. очевидно, что индукция стержня 3. несмотря на возрастание напряжения питающей сети, остается неизменной.

Поэтому, если на стержне 3 помещена вторичная обмотка трансформатора, то электродвижущая сила, индуктируемая в ней при любых колебаниях напряжения в питающей сети, свыше заданного вольтажа. будет оставаться неизменной. что и требуется, согласно предлагаемого изобретения.

На фиг. 2 показано иное расположение первичной обмотки по отношению ко вторично". п именно, первичная намотана на стержни 1 и 3, а вторичная — на тот же стержень 3. При этом обмотка 3 намотана в направлении. противоположном .1 и подобрана таким образом. чтобы общий потэк магнитных силовых .линий стержня 1, благодаря противоположному действию обмоток на стержнях 1 и 3, распределялся в стержнях 1 и 3 так же. как и при расположении по фиг. 1 (кривые фиг. 13). Тог а вторичная обмотка будет находиться в таких же условиях, как и при расположении по фиг. 1 (кривые фиг. 13).

Согласно фиг. 3. первичная обмотка расположена на всех трех стержнях

1. 2 и 3. при чем витки на стержне 2 направлены в ту же сторону, что и витки главного стержня 1, а витки 3— в противоположную. Соответственным подбором числа витков можно получить распределение магнитных потоков в стержнях 1, 2 и 3 такое же, как изображено на фиг. 13. так что вторичная обмотка. помещенная на стержне 3, будет находиться под влиянием индукции, изменяющейся по кривой !!!.

Если витки вторичной обмотки трансформатора расположены на двух или трех стержнях, то можно и не деTé . чтобы олно H3 с.tét аемых потока (I> или c) было постоянным.

В этих случаях надо только так расположить катушки вторичной цепи (комбинируя число витков и направление их,для каждой катушки). чтобы алгебраическая сумма электродвижущих сил всех витков вторичной обмотки была в заданных пределах велич. ной постоянной.

Не меняя сущности саморегулирования трансформатора при помощи добавочных регулирующих витков, расположенных íà стержнях 2 и 3 (ил1 на одном из них) и включенных последовательно с главной обмоткой первичной пепи трансформатора, можно располагать все обмотки очень разнообразно. Несколько примеров приведены на фиг. от 1 до 12, из которых фиг. 1,2и3 уже описаны выше.

На фиг. 4. 5. б. 7, 8 и 9 вторичная обмотка расположена на двух стержнях трансформатора. При таких формах выполнения трансформатора важно соблюсти только одно — чтобы в зад5анных пределах сумма электродвижущих сил всех витков вторичной обмотки была величина постоянная, формы же кривых электродвижущих сил отдельных катушек могут быпь черезвычайно разнообразны. Эти кривые могут иметь характер фиг. 13, 14 иди какой-либо друтой, дающий в сумме, в заданных пределах, прямолинейную и горизонтальную результирующую.

Кривые фиг. 13 уже описаны выше с той только разницей, что в данном случае по оси ординат будут откладываться не величины магнитных потоков, а электрочвижушие силы для вторичных оомоток (кривая 1 для катушки 1, кривая 1! для катушки 2), при чем кривой 111 изобразится их алгебраическая сумма на зажимах вторичной цепи. Ясно, что в этом случае напряжение вторичной цепи в заданных пределах будет величиной постоянной.

Одним из примеров кривых электродвижущих сил при трех катушках вторичной цеп. может служить фиг. 14.

Здесь также по оси абсцисс отложен вольтаж первичной цепи. - по оси ординат †вторичн. При чем в данном случае кривые и !!! со знаком + (катушки и 3 намотаны в одну сторону), а кривая !! — со знаком (катушка 2 намотана в обратную сторону). Кривая 1+ !!! изображает сумму электродвижущих сил 1 и 3 катушки, а кривая Л вЂ” результирующая., т.-е. 1+ III — 11 (aлгебра. 1ческую сул— му электродвижуи»1х сил всех 15итков ьторичной обмотки). Как это ясно видно по кр;1вой Л, вольтаж на зажимах вторичной цепи и в данном слу1ае оудет величина постоянная.

Так11» образом, при соответственно прави "bHOM подборе и расположении частей первичной и втор11чной оомоток на сердечни1<е rp 1»с<()орматора, с тремя стержнями можно получить во вторичной цепи напряжение, остаюIiIååñÿ неизменным, независимо от колебаний напряжения в питающей первичную цепь сети в определенных, довольно широких пределах.

В указанных на чертежах формах выполнения., приведены только некоторые примеры такого взаимного подбора, но, разу»еется, основная идея изобретения может быть осуществлена и целым рядом других комбинаций, не описанных выше.

ПРЕДЫЕТ ПАТЕНТА.

1. Трансформатор, предназначенчый

pля поддержания вторичной электродвижущей силы постоянною при меня1ощемся первичном напряжении, характеризующийся Те!», что: а)»агнитная цепь трансформатора разомкнута и состоит из двух крайних железных сердечников 2 — 3 одинакового сечения и третьего, среднего, уменьшенного сравнительно с г1ервыми, сечения. соединенных жедезныАIИ нак:1адка. ни

4 ", б — 7 с поперечною воздушною

Л1ед<ю 8 в одной из них, и б) первичная н вторичная обмотки выполнены та1;. что первичная расположена на сре: нем сердечнике и íà одном или обоих крайних серде .:-!и;ах, вторичная:1<е 00:\Iоткa — на всех сердечниках при чем число ви I ков обмоток и направления их намотки подобраны таким образом. чтооы при всех изменениях первичного напряжения магнитный поток, пронизываюп<ий вторичную обмотку. 1и1дуктпровал в ней постоянно одну и ту же по величине электродвилщую силу 1фиг. 1а. 12).

2. BI:;!0!1зменение ОхараI<теризованногo 15 и. 1 Транс<)5орматора, отличаю»1ееся тем, что средний сердечник

С ИМЕЮ<НИМСЯ В НЕМ ВЫРЕЗОМ. ДЛЯ у,1еньшения сечения сердечника, устроен передвижным вдоль оси катушек (фиг, 1 — 1 2).

Типо-литографии «1Срасный Печатник», Ленпнгра;т„Меи5дупа родный, 7о.