Регулируемый трансформатор

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНСФОРМАТОР , содержащий стержневой магнитопровод с тремя ярмами - верхним, средним и нижним, первичную и вторичную размещенную между средним и нижним ярмами, обИзобретение относится к электротехнике и мржет быть использовано в любой отрасли промышленности для бесконтактного регулирования вторичного напряжения трансформатора. Известна конструкция трансформаторно-транзисторного регулятора-стабилизатора н апряжения, содержащего регулирующий элемент, управлянэщий элемент и схему широтно-импульсной модуляции, в которой регулирующий элемент выполнен в зиде двух последовательно включенных автотрансформаторов (трансформаторов). Недостатком конструкции является ее пониженная надежность, обусловленная сложностью схемного решения. Известна также конструкция регулируемого трансформатора, содержащего стержневой магнитопровод с тремя ярмами верхним , средним и нижним, первичную и мотки и биполярно соединенные тиристоры , причем первичная обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательносогласно , одна из которых размещена на стержнях между двумя соседними ярпами, средним и нижним, а к другой присоединены указанные биполярно соединенные тиристоры , отличающийся тем. что, с целью упрощения трансформатора, уменьшения его стоимости, расширения диапазона регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальной увеличения коэффициента полезного действия, вторая часть первичной обмотки размещена на стержнях между средним и верхним ярмами . (Л с вторичную, размещенную между средним и нижним ярмами, обмогки и биполярно соединенные тиристоры, причем первичная обмотка состоит W3 двух частей, соединенных последовательно-согласно, одна из которых 00 размещена на стержнях между двумя соседел о ними ярмами, например, средним и Н1 жним , а к другой присоединены биполярно VI соединенные тиристоры. Данная конструкция по своей технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к описываемому изобретению. Недостатками ее являются относительная сложность конструкции трансформатора , повыщенная его стоимость, а такжр достаточно узкий диапазон регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальным , и пониженный коэффициент { олезного действуя.

C0IO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 F 29/14

ГОСУД/ РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3266297/07 (22) 24.03.81 (46) 23.09.92.Бюл.N05 (71) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) С,А. Калинников (56) Авторское свидетельство СССР

N. 182772, кл; Н 02 Н 5/28. 1966.

Авторское свидетельство СССР

N378974,,кл,,Н 01 F 29/14, 1970. (54)(57) РЕГУЛИ.РУЕЫЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. содержащий стержневой магнитопровод с тремя ярмами — верхним, средним и нижним, первичную и вторичную размещенную между средним и нижним ярмами, обИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в любой отрасли промышленности для бесконтактного регулирования вторичного напряжения трансф зрматора.

Известна конструкция трансформаторно-транзисторного регулятора-стабилизатора напряжения, содержащего регулирующий элемент, управляющий элемент и схему широтно-импульсной модуляции, в которой регулирующий элемент выполнен в эиде двух последовательно включенных автотрансформаторов (трансформаторов).

Недостатком конструкции является ее пониженная надежность, обусловленная сложностью схемного решения. известна также конструкция регулируемого трансформатора. содержащего стерж-. невой магнитопровод с тремя ярмами— верхним, средним и нижним, первичную и Ы 1148507 А1 мотки и биполярно соединенные тиристоры, причем первичная обмотка состсит из двух частей, соединенных последовательносогласно, одна из которых размещена на стержнях между двумя соседними ярмами, средним и нижним, а к другой присоединены указанные биполярно соединеннь|е тиристоры, отличающийся тем, что, с целью упрощения трансформатора, уменьшения его стоимости, расширения диапазона регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальной увеличения коэффициента полезного действия. вторая часть первичной обмотки размещена на стержнях между средним и верхним ярмами. вторичную, размещенную между средним и нижним ярмами, обмотки и биполярно соединенные тиристоры причем первичная обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательно-согласно, одна из кот арык размещена на стержнях между двумя соседними ярмами, например, средним и нижним, а к другой присоединены биполярно соединенные тиристоры.

Данная конструкция по своей технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к описываемому изобретению.

Недостатками ее являются относительная сложность конструкции трансформатора, повышенная его стоимость, à такжР достаточно узкий диапазон регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальным. и пониженный коэффициент полезного действуя.

1148507

20

50

Целью изобретения является упрощение трансформатора, уменьшение его стоимости, расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальной, и увеличение коэффициента полезного действия.

Для обеспечения реализации поставленной цели в регулируемом трансформаторе, содержащем стержневой магнитопровод с тремя ярмами — верхним, средним и нижним, первичную и вторичную, размещенную между средним и нижним ярмами, обмотки и биполярно соединенныетиристоры, причем первичная обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательно-согласно, одна из которых размещена на стержнях между двумя соседними ярмами, например, средним и нижним, а к другой присоединены биполярно соединенные тиристоры, вторая часть первичной обмотки размещена на стержнях между средним и верхним ярмами.

На фиг, 1 схематически изображена однофазная конструкция регулируемого трансформатора; на фиг. 2 — трехфазная конструкция, на фиг. 3 — электрическая схема трехфазной конструкции; на фиг. 4 — вариант выполнения трансформатора в однофазном исполнении; на фиг, 5 — вариант выполнения трансформатора в трехфазном исполнении; на фиг. 6 и 7 — внешние характеристики трансформаторов по фиг. 1, 2, 3 и фиг. 4, 5 соответственно.

Регулируемый трансформатор содержит стержневой магнитопровод 1 с тремя ярмами — верхним 2, средним 3 и нижним 4, первичную и вторичную 5 обмотки и биполярно соединенные тиристоры б, причем первичная обмотка состоит из двух частей 7 и 8, соединенных последовательно-согласно, одна из которых, например часть 7 обмотки, размещена на стержнях,ме>кду двумя соседними ярмами, например, средним 3 и нижним 4, а к другой, например части 8 обмотки, присоединены биполярно соединенные тиристоры б, причем вторая часть 8 первичной обмотки размещена на стержнях ме>кду средним 3 и верхним 2 ярмами.

Варианты трансформаторов по фиг. 4, 5 выполнены с немагнитными зазорами в ярме, а к первичной обмотке трансформатора по фиг. 4 может быть подключен конденсатор, Внешние характеристики (фиг. б и 7) трансформаторов по фиг. 1, 2, 4 и фиг. 5 соответственно содержат. характеристики при максимальном 9 и минимальном 10 напряжениях холостого хода.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Регулирование трансформатора осуществляется путем изменения угла включения тиристоров 6, Н ижний предел диапазона регулировайия вторичного напряжения по кривой 10 (фиг. 6) имеет место при угле включения 180О, когда тиристоры б в течение всего периода выключены. При этом напряжение сети 01 прикладывается к обеим частям 7 и 8 первичной обмотки, следовательно напряжение витка будет минимальным, а значит и напряжение, наводимое во вторичной обмотке 5 имеет также минимальное значение (02мин) Верхний предел диапазона регулирования вторичного напряжения по кривой 9 (фиг. 6) реализуется при угле включения Оо, когда тиристоры 6 включены в течение всего периода.

В этом случае напряжение сети U1 приложено только к части 7 витков первичной обмотки, поэтому напряжение витка трансформатора максимально, а следовательно и вторичное напряжение имеет максимальное значение (UzM>«). Плавно изменяя угол включения тиристоров 6 от 0 до 180О, получают соответствующие им промежуточные значения вторичного напряжения Uz. Внеш30 ние характеристики, получаемые при этом, располагаются между внешними характеристиками 9 и 10 по фиг. 6. При включенных тиристорах 6 описываемый трансформатор превращается в обычный нерегулируемый трансформатор с минимальным полем рассеяния, поэтому внешняя характеристика 9 по фиг, б является жесткой, практически не зависящей от тока нагрузки.

Опыт работы с моделью описываемого трансформатора и с трансформатором по прототипу показывает, что при больших токах нагрузки, близких к номинальным, максимальные значения . напряжений устанавливаются при выключенных тиристорах, шунтирующих части силовых обмоток. Однако при снижении тока нагрузки от некоторой величины, меньшей номинального тока, до холостого хода для получения минимальных значений напряжений в трансформаторе по прототипу включаются тиристоры, шунтирующие часть вторичной обмотки.

В описываемом трансформаторе управление осуществляется только одной парой биполярно соединенных тиристоров, подключенных к части первичной обмотки, Поэтому диапазон регулирования напряжения при малых нагрузках и при холостом ходе в описываемом трансформаторе (фиг. 6) меньше, чем в трансформаторе по прототипу.

Для большинства потребителей электрической энергии важнее иметь возможность более широкого плавного регулирования напряжения при токах нагрузки, близких к номинальному. чем на холостом ходу и малых нагрузках.

В тех случаях. когда требуется большой диапазон регулирования напряжения при холостом ходе и малых нагрузках, можно использовать варианты конструкций трансформаторов flo фиг. 4 и 5, Благодаря наличию немагнитных зазоров в ярмах, основной магни гный поток, создаваемый частями 7 и 8 первичной обмотки при включенных тиристорах 6, не проходит через них, а полностью замыкается по двум другим ярмам. Поэтому eданном случае напряжение на виток и значения вторичного напряжения по кривой 10 (фиг. 7) будут меньше, чем утрансформатора по фиг. 1(см. кривую 10 по фиг. 6), и совпадают с характеристикой при минимальном напряжении холостого хода трансформатора по прототипу.

Верхний диапазон регулирования напряжения по кривой 10 (фиг, 7) в этом трансформаторе (по фиг. 4 и 5), как и в трансформаторах по фиг. 1, 2, 3 достигается включением тиристоров 6. при этом. благодаря экранирующему действию части 8 первичной обмотки. основной магнитный

5 поток, преодолевая повышенное магнитное сопротивление, замкнется по ярму с немагнитным зазором.

Как показали испытания опытной модели, для получения необходимого диапазона

10 регулирования напряжения холостого хода требуется незначительная длина немагнитного зазора, и в зависимости от мощности трансформатора она изменяется от 0;1 до 1 мм.

15 В тех случаях, когда ток холостого хода из-за немагнитного зазора возрастает выше установленной нормы и эксплуатация трансформатора недопустима, то ïàðàëлельно первичной обмотке подключается

20 электрический конденсатор. Трансформатор может быть выполнен трехфазным, с симметричной магнитной системой. Он является. весьма перспективным при совершенствовании многих источников питания, 25 применяемых для различных сварочных процессов, (148507

5и г.

1148507

Составитель Б.Сорокин

Редактор Е.Гиринская Техред M.Moðãåíòàë Корректор М.Андрушенко

Заказ 4058 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101