Трансформатор

 

Использование: относится к электротехнике и может быть использовано, например, в измерительной аппаратуре, аппаратах для контактной сварки, для испытаний, наладки и проверки токовых защит и токовых расцепителей защитной аппаратуры электрооборудования. Сущность: в трансформаторе, содержащем магнитопровод, размещены две обмотки, одна из которых выполнена многожильной, участки многожильной обмотки, уложенные в окна магнитопровода, выполнены прессованными с изменяющейся формой сечения на своем протяжении. Кроме того, в трансформаторе с тороидальным сердечником участки многожильной обмотки, уложенные на внешней стороне тора, выполнены прессованными. Кроме того, данный трансформатор имеет, по крайней мере, один протяженный вдоль второй обмотки канал охлаждения, повторяющий направление проводников. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в измерительной аппаратуре, аппаратах контактной сварки, для испытаний токовых расцепителей защитной аппаратуры.

Известен трансформатор, содержащий тороидальный сердечник, первичную и вторичную обмотку, которая выполнена в виде составного контейнера из цилиндра и дисков (см. а.с. N 431561, кл. Н 01 F 27/26, от 1972 г.).

Однако известное устройство не отличается достаточно высокой удельной мощностью и простотой конструкции из-за сложности обеспечения электрического соединения составных частей контейнера.

Известен трансформатор для электрической контактной сварки, содержащий литую вторичную обмотку (см. Рыськова З.А. и др. "Трансформатор для электрической контактной сварки", Л. Энергоиздат, 1990 г. с. 78).

Недостатком этого известного устройства является использование медного провода с жаростойкой изоляцией для первичной обмотки и относительно сложная технология выполнения вторичной обмотки.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является трансформатор, содержащий магнитопровод, на котором размещены две обмотки, одна из которых выполнена многожильной (см. а.с. N 1262579, кл. Н 01 F 27/28, от 1983 г.).

Недостатком этой конструкции трансформатора является относительно невысокая удельная мощность, которая определяется площадью токоведущих частей вторичной обмотки и не является оптимальной. Кроме того, габариты и вес известного трансформатора относительно велики.

Техническим результатом является повышение удельной мощности за счет уменьшения потерь и снижения веса устройства.

Достигается это тем, что в трансформаторе, содержащем магнитопровод, на котором размещены две обмотки, одна из которых выполнена многожильной, многожильная обмотка выполнена прессованной на участках, уложенных внутри магнитопровода, и с изменяющейся формой сечения на своем протяжении, кроме того, участки многожильной обмотки, уложенные внутри тора, имеют в сечении форму трапеции, сужающейся к центру тора, а также тем, что он содержит, по крайней мере, один канал охлаждения.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение многожильной обмотки прессованной на участках, уложенных внутри магнитопровода, с изменяющейся формой сечения на своем протяжении, позволяет при том же размере магнитопровода и количестве витков обмотки увеличить полезную площадь сечения витка и снизить потери.

Решение с указанной совокупностью признаков в научно-технической и патентной литературе не известно.

Наличие изобретательского уровня данного решения в неочевидности получения эффекта от увеличения токоведущего сечения многожильного проводника при ограниченных размерах сечения магнитопровода.

На фиг.1,2,3 представлен трансформатор в разрезе.

Трансформатор содержит магнитопровод 1, как правило из электротехнической стали, со слоем изоляции, на которую уложена первая обмотка 2 из одножильного провода, которая может работать как в режиме первичной обмотки, так и в режиме вторичной. Поверх первой обмотки 2 уложена вторая обмотка 3 взятая из многожильного провода, а для большего заполнения отверстия магнитопровода опрессована на участках, уложенных внутри магнитопровода 1.

Многожильная обмотка 3 выполнена с изменяющейся формой сечения на своем протяжении.

Гибкие выводы 4 обмотки могут быть непосредственно подведены, например, к подвижным электродам сварочной машины.

Для охлаждения обмоток 2 и 3 в трансформаторе вдоль многожильной обмотки 3 уложена медная трубка 5, образующая канал охлаждения.

На фиг. 1 изображен трансформатор с прямоугольными окнами, собранный из Ш-образных пластин, с двумя витками вторичной обмотки 3, выполненной многожильной. Участки 6 многожильной обмотки 3, уложенные в окна магнитопровода 1, выполнены прессованными.

Участки 7 многожильной обмотки 3 вне магнитопровода 1 выполнены также прессованными на входе и выходе из окон и непрессованными в местах поворота.

Такая конструкция с изменяющейся формой сечения на своем протяжении позволяет иметь максимальное заполнение окон магнитопровода 1 активной частью проводника и хорошую технологичность при сборке, так как непрессованные участки обмотки 3 позволяют легко изгибать ее при намотке.

На фиг.2 изображен трансформатор с тороидальным сердечником. Вторая обмотка 3, выполненная из многожильного проводника с переменным сечением на своем протяжении, имеет четыре витка.

Участки 6, уложенные в отверстие тока восемью клинообразными секциями, выполнены прессованными. Участки 8, уложенные на внешней образующей тора, также выполнены прессованными и покрывают тор равномерным слоем, что обеспечивает магнитосцепление и минимальную длину второй обмотки 3. В различных вариантах исполнения участки 8 могут быть выполнены не прессованными, но обязательно веерообразными.

На фиг.3 изображены сегменты разреза тороидального трансформатора.

В первом варианте спрессованные участки 6,8 имеют в сечении форму трапеции, сужающуюся к центру тора.

Во втором варианте сечения участков 6,8 имеют форму круга.

Выполненная с изменяющейся формой сечения на своем протяжении вторая обмотка 3 позволит трансформатору иметь минимальные потери от активного сопротивления, так как она имеет максимальное сечение при данных габаритах и массе магнитопровода. Трансформатор имеет минимальное поле рассеяния магнитного потока за счет максимального сближения первой и второй обмоток и их относительного равномерного расположения друг от друга. Также трансформатор имеет во вторичной обмотке 3 минимальные потери от вихревых токов.

Процесс намотки трансформатора осуществляется следующим образом. Берут пучок многожильной обмотки 3 и на предварительно рассчитанных ее участках, которые должны быть уложены внутри магнитопровода осуществляют прессование.

Эту операцию можно осуществлять любым известным способом, например, путем сжатия на обычном гидравлическом прессе с помощью матрицы и пуансона по форме участка окна. После этого осуществляют процесс намотки.

Пример. Был изготовлен трансформатор с магнитопроводом из электротехнической стали. Наружный диаметр магнитопровода 120 мм, внутренний 60 мм, высота 60 мм. Первая обмотка выполнена из провода круглого сечения, вторая обмотка выполнена из многожильного проводника и уложена четырьмя витками на первую обмотку.

Мощность трансформатора составила 30 КВА при весе 7 кг.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается повышенная удельная мощность за счет уменьшения потерь и снижения веса трансформатора.

Формула изобретения

1. Трансформатор, содержащий магнитопровод, на котором размещены две обмотки, одна из которых выполнена многожильной, отличающийся тем, что многожильная обмотка выполнена прессованной на участках, уложенных внутри магнитопровода, и с изменяющейся формой сечения на своем протяжении.

2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что участки многожильной обомотки, уложенные внутри тора, имеют в сечении форму трапеции, сужающейся к центру тора.

3. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что он содержит протяженный вдоль многожильной обмотки по крайней мере один канал охлаждения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3