Трехфазный трансформатор для питания импульсных преобразовательных агрегатов

 

ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащий стержневую магнитную систему, сетевую и вентильную обмотки, расположенные на четырех концентрах на стержнях магнитной системы, при этом сетеваяобмотка состоит из двух соединенных последовательно секций и каждая из секций сетевой обмотки расположена на отдельном концентре, а вентильная обмотка разделена на четное число электрически не связанных частей, каждай из которых выполнена из секций, причем каждая часть вентильной обмотки расположена на двух концентрах и их секции , расположенные на одном концентре , соединены последовательно с секциями /ой же части, расположенными на другом концентре, при этом между концентрами, на которых расположены секции вентильной обмотки, находится концентр, на котором расположена по крайней мере одна секция сетевой обмотки , отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения надежности путем снижения динамических осевых усилий в аварийных режимах к.з. одной из частей вентильной обмотки, число секS ций каждой части вентильной обмотки четное, причем на каждрм из двух концентров расположена половина секций каждой части этой обмотки и секции частей чередуются по высоте между собой, причем последовательность чередования секций частей вентильной обмотки на одном концентре обратна последовательности чередования секций на другом концентре. ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

В ЛЮ

РЕСПУБЛИК

gyp Н 01 F 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3595076/24-07 (22) 03.06.83 (46) 23.09.84. Бюл. Р 35 (72) А.В. Виноградов, Л.М. Пестряева и Я.Л. Фишлер (71) Производственное объединение

"Уралэлектротяжмаш"им. В.И. Ленина (53) 621.3 l4.228(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство НРБ

Р 29955, кл. Н 01 F 27/28, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 1020872, кл. Н 01 F 27/28, t981. (54)(57) ТРЕХФАЗНЪ|Й ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ

ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ

АГРЕГАТОВ, содержащий стержневую магнитную систему, сетевую и вентильную обмотки, расположенные на четырех концентрах на стержнях магнитной системы, при этом сетевая обмотка состоит из двух соединенных последовательно секций и каждая из секций сетевой обмотки расположена на отдельном концентре, а вентильная обмотка разделена на четное число электрически не связанных частей, каждай из которых выполнена из секций, причем,.SUÄÄ 1115117 А каждая часть вентильной обмотки расположена на двух концентрах и их секции, расположенные на одном концентре, соединены последовательно с секциями г ой же части, расположенными на другом концентре, при этом между концентрами, на которых расположены секции вентильной обмотки, находится концентр, на котором расположена по крайней мере одна секция сетевой обмотки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения надежности путем снижения динамических осевых усилий в аварийных режимах к.з. одной из частей вентильной обмотки, число сек- ф ций каждой части вентильной обмотки четное, причем на каждом из двух концентров расположена половина секций каждой части этой обмотки и секции частей чередуются по высоте меж- Ф

С ду собои, причем последовательность чередования секций частей вентильной обмотки на одном концентре обратна последовательности чередования секций на другом концентре.

CR

lack

1 )f35

Изобретение относится к электротехнике, а именно к трансформаторам для питания мощных преобразовательных агрегатов, работающих в режиме импуль-сов тока.

Известен трехфазный трансформатор для питания импульсных преобразовательных агрегатов, содержащий сетевую и вентильную обмотки, расположенные на четырех концентрах на стержнях 1О магнитной системы, при этом сетевая обмотка состсят из двух соединенных последовательно секций и секции сетевой обмотки расположены на внутреннем и наружном концентрах, а вентиль- ц ная обмотка разделена па четное число электрически не связанных частей, каждая из которых выполнена из секций, а каждая из частей вентильнои обмотки выполнена на отдельном концентре.

Трансформатор обеспечивает хорошее ограничение тока при коротких замыканиях одной из частей вентильной обмотки r.)3, 25

Однако осевая составляющая поля .рассеяния в каналах между обмотками в режиме сквозного к.з. определяется половиной м,д. с сетевой обмотки, что обусловливает появление больших радиальных электродинамических усилий при к.з. всех частей. Такая конструкция имеет завышенные массогабаритные показатели. Импульсные трансформаторы обладают относительно малой величиной напряжения сквозного к.з., 35 для достижения которого их необходимо выполнять на магнитной системе, имеющей относительно большой диаметр стержней. Иассогабаритные показатели 4 импульсных трансформаторов в основном определяются магнитной системой, так как расход меди обмоток меньше, чем в обычных трансформаторах, иэ-за значительно больших величии плотностей тока в обмотках по сравнению с обычными трансформаторами.

117 3 расположена ка отдельном концентре, а вентильная обмотка разделена на четное число электрически не связанных частей, каждая иэ которых выполнена из секций, причем каждая часть вентильной обмотки расположена на двух коицентрах, при этом между концентрами, на которых расположены секции одной обмотки, находится концеитр, на котором расположена по крайней мере одна секция другой обмотки, причем на одном из концентров вентильной обмотки расположено по одной секции каждой ее части, а на другом— остальные секции каждой из частей вентильной обмотки, секция части вентильной обмотки, расположенная на одном концентре, соединена последовательно, с секциями той же части, расположенными на другом концентре., Известный трансформатор имеет существенно лучшие массогабаритные показатели, поскольку осевая составляющая индукции поля рассеяния в каналах между концентрами в опыте сквоз- . ного к.з. определяется третьей частью м.д,.с. сетевой обмотки. Это приводит к воэможности выполнения трансформатора на уменьшенном диаметре стержня магнитной системы. Снижение индукции приводит к соответствующему снижению радиальных электродинамических усилий в обмотках при сквозном к.з °, таким образом трансформатор обладает повышенной надежностью (2J.

Недостатком известного трансформатора являются большие осевые элек-, тродинамические усилия, возникающие в обмотках при аварийном частичном к.з. Таким образом, трансформатор при внезапных к.з. одной из частей вентильной обмотки обладает пониженной .надежностью. Для достижения заданного уровня надежности приходится снижать плотности тока в обмотках, что приводит к ухудшению массогабаритных показателей трансформатора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является трехфазный 50 трансформатор для питания импульсных преобразовательных агрегатов, содержащий сетевую и вентильную обмотки,. расположенные на четырех концентрах на стержнях магнитной системы, при 55 этом сетевая обмотка состоит из двух соединенных последовательно секций и каждая из секций сетевой обмотки, Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и повышение надежности путем снижения динамических осевых усилий в аварийных режимах к.з. од" ной из частей вентильной обмотки.

Укаэанная цель достигается тем, что в трехфаэном трансформаторе для питания импульсных преобразовательных агрегатов, содержащем стержневую магнитную систему, сетевую и вентильную обмотки, расположенные на четырех

3 1115 концентрах на стержнях магнитной сис темы, при этом сетевая обмотка состоит иэ двух соединенных последовательно секций и каждая из секций сетевой обмотки расположена на. отдель5 ном концентре, а вентильная обмотка разделена на четное число электрически не связанных частей, каждая из которых выполнена из секций, причем каждая часть вентильной обмотки расположена на двух концентрах и их секции, расположенные на одном концентре, соединены последовательно с секциями той же части, расположенными на другом концентре, при этом между кон- 15 центрами, на которых расположены секции вентильной обмотки, находится концентр, на котором расположена по крайней мере одна секция сетевой. обмотки, число секций каждой части вентильной обмотки четное, причем на каждом из двух концентров расположена половина секций каждой части этой обмотки и секции частей чередуются по высоте между собой, причем последовательность чередования секций частей вентильной обмотки на одном концентре обратна последовательности чередования секций на другом концентре. 30

На чертеже представлена одна из фаз трехфазного трансформатора для питания импульсных агрегатов, разрез °

На стержне 1 магнитной системы 35 расположены сетевая обмотка 2 и вентильная обмотка 3, размещенные на четырех концентрах 4-7. Сетевая обмотка 2 состоит из двух соединенных последовательно секций 8 и 9, 40 расположенных соответственно на концентрах 4 и 6. Вентильная обмотка 3 состоит из двух частей 10 и 11, причем часть 10 выполнена из шести секций 12-17, а часть 11 — из шести 45 секций 18-23. Секции 12-14 части 10 и секции 18-20 части 11 расположены на концентре 5, а секции 15-17 части

10 и секции 21-23 части 11 — на концентре 7. Секции 12-14 гальванически соединены между собой и последовательно соединены с секциями 1517. Аналогично секции 18-20 по"ледовательно соединены с секциями 21-23 °

Все секции вентильной обмотки разде- 55 лены на шесть групп 24-29. В каждой группе чередуются по высоте секции,,принадлежащие обеим частям вентиль117 4 ной обмотки. Причем последовательность чередования секций одинакова для всех групп, расположенных на одном концентре. Так в каждой,из групп

24-26, расположенных на концентре 5, сверху расположена секция части 10, а снизу — части 11. В группах 27-29, расположенных на концентре 7, сверху расположена секци части 11 ° а снизу " части 10. Таким образом, последовательность чередования секций на концентре 5 обратная по отношению к последовательности чередования секгчй на концентре 7.

Недостатком предлагаемого решения является наличие отводов, расположенных в канале между концентрами 5 и 6.

Однако изобретение позволяет существенно снизить осевые усилия в обмотках в режимах аварийных частичных к.з., за счет чего повысить надежность трансформатора .и плотность тока в обмотках, а также улучшить массогабаритиые показатели трансформатора.

Снижение осевых усилий достигается путем компенсации усилий, создаваемых всеми секциями. Так при к.s. части 10 вентильной обмотки 3 усилие, возникающее в секции 9 сетевой обмотки 2 от взаимодействия с секцией 12, компенсируется усилием от взаимодействия с секцией 17, усилие от взаимодействия с секцией 13 компенсируется усилием от взаимодействия с секцией 16» а усилие от взаимодействия с секцией 14 - усилием от взаимодействия с секцией 15. Аналогична компенсация усилий при к.s. части 11 вентильной обмотки 3. !

Для компенсации электродинамических воздействий необходимо, чтобы поперечные сечения секций каждой части располагались с центральной симметрией, причем центром симметрии является геометрический центр поперечного сечения секции сетевой обмотки, расположенной на третьем концентре, т.е. необходимо, чтобы каждой секции одной части, расположенной на одном концентре, соответствовала секция той же части, расположенная на другом концентре, и прямая линия, соединяющая центры поперечных сечений этих секций, проходила через геометрический центр поперечного сечения секции сетевой обмотки, расположенной на третьем концентре. При четном числе частей в вентильной обмотке для

1 7

S 11151 достижения условия о центральной симметрии необходимо чередование секций разных частей в группах, расположенных на одном концентре, проводить в обратном порядке по отношению к чере- 5 дованию секций разных частей в группах, расположенных на другом концентре, Рассмотрим компенсацию усилий на 10 примере секции сетевой обмотки, расположенной. на третьем концентре. Одновременно при частичном к.з. происходит компенсация усилий в концентрах, на которых расположены секции 15 вентильной обмотки, так на секцию 12 действует усилие от секций 8 и 9 сетевой обмотки, направленное вверх, а также усилия от секций 13-17, направлейные вниз.

Секция 8 сетевой обмотки 2 находится в значительно меньших радиальных полях рассеяния в сравнении с секциями, расположенными на других концент«25 рах. Усилия, возникающие в ней, малы и поэтому, компенсацию усилий, воздействующих на нее, не рассматриваем.

Ь

Прн расположении одной секции части вентильной обмотки на одном концентре, а остальных секций — на другом, кбмпенсация усилий невозможна, поэтому и усилия при такой конструкции существенно больше, чем в предлагаемой.

Радиальные усилия в предлагаемой конструкции при частичных к.з. не. сколько увеличиваются в сравнении с известной, однако это увеличение мало влияет на общую стойкость обмоток, так как в этих режимах стойкость обмоток определяется в основном осевыми усилиями. Радиальные усилия определяют стойкость обмоток при аварийном сквозном к.s. а в этом режиме предлагаемая конструкция полностью идентична известной.

Осевые усилия по сравнению с известным в трансформаторе типовой мощностью 80 ИВ А снижаются в аварийных режимах к.э. в 2-2,5 раза, что с учетом необходимости обеспечения радиальной стойкости в аварийных режимах сквозного и частичных к.з. позволяет увЕличить плотность тока в обмотках на 15-20Х.

ВНИИПИ Заказ 6782/38

Тираж 682 Подписное

Филиа ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4