Регулируемый трансформатор

 

Использование: в области электротехники и может быть использован как сварочный трансформатор, а также в качестве преобразователя числа фаз с регулируемым напряжением. Сущность: регулируемый трансформатор состоит из корпуса 1 в виде полого немагнитноготеплопроводящего цилиндра с внутренними пазами, по торцам которого установлены диски 3,4 с аналогичными пазами. Катушки первичных 6 и вторичных 7 обмоток, соединенных по типу якорных обмоток машин переменного тока, выполнены в виде плоских катушек рамочного типа и вставляются в пазы корпуса и торцевых дисков, при этом катушки вторичной обмотки укорочены по длине цилиндра, а торцевые части первичных и вторичных катушек разделены немагнитным диском.. Магнитопровод 19 выполнен в виде массы из ферромагнитного порошка, пропитанного диэлектрической жидкостью, заполняющей всю полость между цилиндром и торцевыми дисками. На длине укорочения вторичных катушек во внутренней цилиндрической полости установлена обмотка подмагничивания 13 с насыщающимся магнитным шунтом 12, при этом шаг обмот« fe 00 СА Os XI СО XI СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н01 F 29/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

° юЬ

Ь (21) 5013508/07 (22) 22.10.91 (46) 23.08.93, Бюл.М 31 (76) В.А.Обухов, Q,М.Клопыжников, А.В.Касьянов и Ю,А.Пономаренко (56) Патент Англии N 31124, кл. 38 /1Ч,. 1934.

Авторское свидетельство СССР пя 110770, кл. Н 01 F 29/14, 1957. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙТРАНСФОРМАТОР (57) Использование; s области электротех.. ники и может быть использован как сварочный трансформатор, а также в качестве преобразователя числа фаз с регулируемым напряжением. Сущность; регулируемый трансформатор состоит иэ корпуса 1 в виде полого немагнитного теплопроводящего цилиндра с внутренними пазами, по торцам которого установлены диски 3, 4 с аналогич Ы 1836737 АЗ ными пазами. Катушки первичных 6 и вторичных 7 обмоток, соединенных по типу якорных обмоток машин переменного тока, выполнены в виде плоских катушек рамочного типа и вставляются в пазы корпуса и торцевых дисков, при этом катушки вторичной обмотки укорочены по длине цилиндра, а торцевые части первичных и вторичных катушек разделены немагнитным диском, Магнитопровод 19 выполнен в виде массы из ферромагнитного порошка, пропитанного диэлектрической жидкостью, заполняющей всю полость между цилиндром и торцевыми дисками, На длине укорочения вторичных катушек во внутренней цилиндрической полости установлена обмотка подмагничивания 13 с насыщающимся магнитным шунтом 12, при этом шаг обмотД

1836737

10

20 лом дов 18 и t9 ки составляет четное число пар полюсов обмоток переменного тока. Магнитопровод с насыщающимся шунтом имеет устройство для возможности его аксиального перемещения, Корпус трансформатора имеет каналы для жидкостного охлаждения. Каждая из .

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к регулируемым трансформаторам и может быть использовано в сварочных трансформаторах, преобразователях числа фаз, с регулируемым напряжением, Цель изобретения — уменьшение габаритов, возможность преобразования числа фаэ, улучшение качества электроэнергии.

Укаэанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа корпус выполнен из немагнитного теплопроводящего материала в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого снабжена пазами, по торцам цилиндра установлены диски, снабженные пазами с числом равным числу пазов цилиндра, первичная и вторичная обмотки выполнены иэ плоских катушек, радиально установленных одной стороной и торцами в пазы, другой стороной образуют внутреннюю цилиндрическую полость, катушки вторичной. обмотки укорочены по длине цилиндра, между торцевыми частями первичных и вторичных катушек установлен немагнитный разделяющий диск, катушки первичной и вторичной обмоток соединены по типу якорных обмоток машин переменного тока„магнитопровод выполнен иэ ферромагнитного порошка, пропитанного диэлектрическим материалом, заполняющим полость, образованную цилиндром и торцевыми дисками, обмотка подмагничивания с насыщающимся магнитным шунтом установлена на длине укорочения вторичной обмотки во внутренней цилиндрической полости, кроме того, шаг обмотки подмагничивания составляет четное число пар полюсов обмоток переменного тока, кроме того., магнитопровод с насыщающимся магнитным шунтом выполнен с воэможностью свободного перемещения в аксиальном направлении и снабжен устройством для его перемещения, кроме того, корпус выполнен с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости, кроме того, каждая из двух фаэ в 3-х фаэной вторичной обмотке разделена на две группы с равным числом витков, начала первой группы одной

45 двух фаэ трехфазной обмотки выходного напряжения разделена на две группы с равным числом витков, при этом начала первой группы одной фазы соединены с концом второй группы другой фазы. 4 .з.п.ф-лы, 2 ил. фазы соединены с концом второй группы другой фазы, На фиг.1 изображено устройство регулируемого трансформатора, продольное сечение; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг.1.

Регулируемый. трансформатор включает корпус 1 с направляющими пазами 2 (фиг.2), . торцевые диски 3 и 4 с направляющими пазами 5, первичную 6 и вторичную 7 обмотки с катушками рамочного типа 8 (фиг.2) и выходными клеммами первичной 9 и вторичной 10 обмоток, немагнитный разделяющий . диск 11, насыщающийся магнитный шунт 12 с обмоткой подмагничивания 13, с выходными клеммами 14 постоянного тока, с каналами 15 (фиг.2) в корпусе.1 для прохода охлаждающей жидкости, устройство для аксиального перемещения 16 магнитного шунта 12, внутренняя цилиндрическая полость 17 с магнитопровоДом, внутрикатушечный магнитопровод 18 вторичной обмотки, внутрикатушечный магнитопровод

19 первичной обмотки.

Направляющие пазы 2 (фиг.2) и 5 (фиг.1) служат для обеспечения установки катушек

8 с равным шагом по внутренней цилиндрической полости 17, заполненной магнитрпроводом. Магнитопроводы 17, 18, 19 выполнены из ферромагнитного порошка, пропитанного диэлектрическим материаУстройство работает следующим обра.зом.

При подаче напряжения на клеммы 9 первичной обмотки, выполненной в трехфазном исполнении, в магнитопроводах

18, 17 и 12 создается круговое вращающееся электромагнитное поле.. Поскольку магнитное сопротивление по длине первичных катушек 6 практически одинаково, то распределение магнитного потока во вторичной 7 и первичной 6 обмотках будет пропорционально объемам магнитопрово42 У18

Ж У1я, При одинаковой фазности первичной и вторичной обмоток ЗДС, наведенная во вто1836737 ричной обмотке, будет пропорциональна произведению отношения эффективных витков в этих обмотках на отношение магнитных потоков;

W + У ВW2

W У в М/1

Е ах, Щах У 2 ЧЧ1

Таким образом, теоретический диапа.зон регулирования определится отношением объемов магнитопроводов 18 и 19:

1Я"" я

Ч1в

При регулировании выходного напря- 45 жения подмагничивание шунта 12 можно исключить, заменив его перемещением этого шунта в аксиальном направлении с помощью механического устройства 16.

При протекании тока по вторичной об- SO мотке резко возрастает магнитное сопротивление рассеяния на укороченной части торца вторичной обмотки. Для резкого уменьшения потока рассеяния необходимо на торцевой части вторичной обмотки уста- 55 новить немагнитный разделяющий диск 11.

Изменением расстояния между вторичной обмоткой и разделяющим диском 11, а также его толщиной можно получать требуеВеличина магнитного потока первичной обмотки Ф1 постоянна поскольку напряже- 10 ние питающей сети

U1 = Е1 = COllSZ

При подаче постоянного напряжения на обмотку подмагничивания 13 сопротивления магнитного шунта возрастает, следовательно, возрастает магнитное сопротивление для первичного магнитного потока Ф1 на длине шунта подмагничивания 12. Поскольку величина магнитного потока Ф должна быть постоянной, то часть 20 магнитного потока из участка подмагничи вания переместится на.участок магнитопровода 18 вторичной обмотки. Это приведет к повышению потока: чг, а следовательно, к увеличению вторичной ЗДС и выходного на- .25 пряжения Ez "-432.

При очень сильном насыщении участка подмагиичивания 12 и очень малом насыщении учзвтка магнитопроводов вторичной обмотки 17, 18 величина выходного напряжения.-будет минимальной и будет стремиться к величине: мую величину рассеяния вторичной обмотки, что очень важно для сварочных трансформаторов.

Для полного использования по мощности в трехфаэном виде трансформатора для нужд сварки целесообразно вторичную обмотку выполнять в 2-х фазном (или 4-х фазном) исполнении. Это позволяет при сварке равномерно загружать все три фазы, а следовательно, получить большую мощность сварки или при заданной мощности снизить . массогаба риты.

Магнитный поток вращающего кольцевого электромагнитного поля проходит по магнитному шунту 12 и наводит ЗДС переменного тока в обмотке подмагничивания и при большом числе витков ее величина может быть очень высокой. Это, в частности, характерно для прототипа и аналогов. Для исключения переменной ЭДС на обмотке подмагкичивания шаг между началом и концом обмотки должен составлять величину кратную паре числа полюсов (2р) обмоток 6 и 7 переменного тока, . При однофазном исполнении первичной обмотки 6 в магнитопроводах образуется пульсирующее поле, которое раскладывается на два навстречу вращающихся кольцевых поля. Если во вторичной трехфазной обмотке каждую иэ двух фаз.(B и С) разбивать на две группы с равным числом витков и затем соединить начала первой группы одной фазы с концом второй группы другой фазы, то на выходе трехфазной обмотки может быть получен трехфазный ток. Это .позволяет использовать предлагаемое устройство в качестве преобразователя однофазного тока s трехфазный.

Круговое вращающее гюле с обмотками переменного тока соединенными в звезду не создает ЭДС третьей гармоники, как это имеет место в трансформаторах традиционной конструкции, что позволяет улучшить качество электроэнергии. Кроме того исключается целый ряд недостатков прототипа, связанных с искажением формы кривой выходного напряжения.

Для повышения использования иуменьшения габаритов целесообразно по каналам 15 в корпусе 1 (фиг.2) пропускать охлаждающую воду.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заклю-. чается в уменьшении габаритов, преобразовании числа фаэ, улучшении качества электроэнергии, так как магнитопровод выполнен цилиндрическим с первичными и вторичными обмотками пс типу якорных обмоток машин переменного

1836737

° Ф

° 4 ° е

° °

Ю е а а ю

° ° ° е °

° °

Ф

Ф а ° Ф

° 4

° ф в е 0

o ° о

ФФ Ю

Ю ее

Ф

° ° ° е

° °

ee °

Ф 9 е а .уI э ° I у °

Ф а

° O 4I

:р, 9 о °

/р

Фиа 2

Составитель В.Обухов

Редактор M.Êóçíåöîâà Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Заказ 3023 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, )01 тока, обмотки выполнены из катушек рамоч- ют число пазов, равное числу пазов цилиндного типа и установлены радиально, вторич-. ра, плоские первые катушки первичной обная обмотка укорочена по длине мотки радиально установлены одной цилиндричеокого магнитопровода и между стороной и торцами в пазы, другой стороной первичными и вторичными катушками уста- 5 образуют внутреннюю цилиндрическую поновлен немагнитный разделяющий диск, лость катушки вторичной обмотки, установобмотка подмагничивания с насыщающим- лены внутри катушек первичной обмотки и ся магнитным шунтом установлена на длине между ними установлен немагнитный разукорочения вторичной обмотки во внутрен- деляющий диск, катушки первичной и втоней цилиндрической полости; шаг обмотки 10 ричной обмоток соединены по типу якорных подмагничивания равен двойному полюс- . обмоток машин переменного тока, обмотка ному делению, магнитопровод с насыщаю- . подмагничивания с насыщающимся шунтом щимся шунтом выполнен с возможностью установлена во внутренней цилиндричесвободного движения, каждая.из двух фаз в ской полости, магнитопровод заполняет по3-х фазной вторичной обмотке разделена на 15 лость, образованную торцевыми дисками и две равные части, при этом начала первой . цилиндром. части одной фазы соединены с концом второй 2. Трансформатор rio п.1, о т л и ч а ючасти другой фазы, корпус выполнен с шийся тем, что шаг обмотки подмагничиканалами для циркуляции охлаждающей воды. вания составляет четное число пар полюсов

Ф о р мул а и за бр ете ни.я 20 обмоток переменноготока.

1. Регулируемый трансформатор, содер- 3. Трансформатор по п.1, о т л, и ч а южащий корпус с магнитопроводом, трехфаз- . шийся тем, что магнитопровод с насыщаные первичные и вторичные обмотки с . ющимися магнитным шунтом выполнен с . выводными. клеммами, обмотку подмагни- возможностью свободного движения в акчивания с насыщающимся магнитным шун- 25: .сиальном направлении и снабжен устройсттом, отличающийся тем, что он имеет вом для его перемещения. торцевые диски с пазами, немагнитный раз- 4. Трансформатор по п.1, о т л и ч а юделяющий диск, корпус выполнен из не-; что каждая из двух фаз в магнитного теплопроводящего материала трехфазной вторичной обмотке разделена в виде полого цилиндра с пазами на внут- 30 на две группы с равным числом витков, наренней поверхности, первичная и вторич- чала первой группы одной фазы соединены .ная обмотки — в виде плоских катушек, с концом второй группы другой фазы. магнитопровод выполнен из ферромагнит- ...5. Трансформатор по п.1, о т л и ч а юного порошка, пропитанного диэлектриче- шийся тем, что корпус выполнен с каналаским материалом, торцевые диски 35 ми для циркуляции охлаждающей жидкоустановлены с двух сторон цилиндра и име- сти..