Составной трансформатор с саморегулированием напряжения под нагрузкой

Авторы патента:

Сомов Дмитрий Иванович (RU)

Сомов Иван Яковлевич (RU)

H01F29/04 - с приспособлениями для переключения отводов без размыкания тока нагрузки

Владельцы патента RU 2422935:

Сомов Иван Яковлевич (RU)
Сомов Дмитрий Иванович (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и распределения электроэнергии. Технический результат состоит в обеспечении плавного бесконтактного саморегулирования напряжения под нагрузкой. Трансформатор состоит из двух частей, основной (1) и дополнительной (2), выполненной на отдельном трехстержневом сердечнике с шестью обмотками, тремя первичными и тремя вторичными, соединенными последовательно и пофазно с соответствующими обмотками основной части. Дополнительная часть имеет больший витковый коэффициент трансформации, чем основная часть. В цепи ее первичных обмоток последовательно включены конденсаторы (3). Дополнительная часть выполняется на сердечнике трансформатора, в 10 раз меньшем, по мощности основной части. Обмотки дополнительной части имеют 10-16% количества витков по сравнению с соответствующими обмотками основной части. Плавное бесконтактное саморегулирование напряжения под нагрузкой осуществляется без стороннего воздействия на работу трансформатора и не требует дополнительной автоматики или присутствия человека. В режиме х.х. на выходе составного трансформатора присутствует номинальное напряжение, которое плавно увеличивается по мере роста нагрузки. Регулирование может иметь вид стабилизации напряжения. Размеры дополнительной части определяются выбранной величиной приращения напряжения. Дополнительная часть может быть добавлена к находящемуся в эксплуатации трансформатору. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и распределения электроэнергии.

Известны трансформаторы с плавным бесконтактным регулированием напряжения под нагрузкой, работающие на принципах:

а) механического перемещения обмоток или частей сердечника [1];

б) изменения магнитной проницаемости сердечника путем его подмагничивания постоянным током [2, 3].

Оба принципа подразумевают сложную конструкцию самого трансформатора и наличие устройства управления его работой в виде механического привода для перемещения конструктивных элементов или схемы подмагничивания сердечника с источником постоянного тока.

Регулирование напряжения в обоих случаях основано на стороннем воздействии на работу трансформатора и поэтому изначально ведет к конструктивным, техническим и эксплуатационным издержкам. Это подтверждает и анализ патентов, разнообразие решений в которых, в разной степени, направлено на приемлемость изменений в конструкции трансформатор либо на совершенствование схемы подмагничивания сердечника.

Задачей изобретения является трансформатор с плавным бесконтактным саморегулированием напряжения под нагрузкой, конструктивно выполненный в обычной для трансформаторов форме и без стороннего воздействия на его работу.

Решение задачи заключается в том, что трансформатор состоит из двух частей, основной и дополнительной, выполненной на отдельном сердечнике с двумя обмотками, первичной и вторичной, при этом первичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с первичной обмоткой основной части, вторичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с вторичной обмоткой основной части, дополнительная часть имеет больший витковый коэффициент трансформации, чем основная часть, в цепь первичной обмотки дополнительной части последовательно включен конденсатор.

Технический результат состоит в плавном бесконтактном саморегулировании напряжения под нагрузкой дополнительной частью составного трансформатора, при этом основная его часть работает как обычный трансформатор.

Принцип регулирования напряжения заключается в использовании вторичного тока и нагрузочной составляющей первичного тока для получения в сердечнике дополнительной части магнитного потока, а в ее вторичной обмотке электродвижущей силы (э.д.с.), изменяющихся при изменении нагрузки составного трансформатора. При этом первичный и вторичный токи создаются основной частью и пропускаются через обмотки дополнительной части, имеющие значительно меньшее количество витков по сравнению с соответствующими обмотками основной части. Режим изменения магнитного потока и э.д.с. вторичной обмотки устанавливается витковым коэффициентом трансформации дополнительной части, который делается большим, чем у основной части.

В режиме холостого хода на выходе составного трансформатора присутствует номинальное напряжение, которое плавно увеличивается по мере роста нагрузки.

При определенном коэффициенте трансформации дополнительной части регулирование может иметь вид стабилизации напряжения.

Размеры дополнительной части определяются выбранной величиной приращения напряжения.

Дополнительная часть может быть добавлена к находящемуся в эксплуатации трансформатору.

На фиг.1 представлена схема составного трансформатора, состоящего из основной части 1, дополнительной части 2 и конденсатора 3.

Саморегулирование напряжения при изменении нагрузки достигается за счет изменения электродвижущей силы вторичной обмотки дополнительной части 2, соединенной последовательно с вторичной обмоткой основной части 1. Э.д.с. вторичной обмотки изменяется за счет изменения результирующей магнитодвижущей силы (м.д.с.), действующей в сердечнике дополнительной части 2. При увеличении нагрузки эта м.д.с. растет, при уменьшении нагрузки она уменьшается. Соответственно этому изменяется магнитный поток в сердечнике дополнительной части 2 и э.д.с. ее вторичной обмотки. Причиной изменения результирующей м.д.с. является отличие виткового коэффициента трансформации дополнительной части 2 от виткового коэффициента трансформации основной части 1.

В сердечнике основной части 1 результирующая м.д.с. является величиной практически постоянной и равной м.д.с., создаваемой током холостого хода. В сердечнике дополнительной части 2 сумма векторов м.д.с., первичной и вторичной обмоток не равняется вектору м.д.с., создаваемой током холостого хода, т.к. количество витков первичной обмотки превосходит количество витков вторичной обмотки в большее число раз, чем в основной части 1, поэтому с ростом нагрузки результирующая м.д.с. в сердечнике дополнительной части 2 плавно увеличивается, а при уменьшении нагрузки она плавно уменьшается.

Конденсатор 3 предназначен для компенсации падения напряжения на индуктивном сопротивлении первичной обмотки дополнительной части 2.

В трехфазном составном трансформаторе дополнительная часть, в зависимости от характера нагрузки, симметричной или несимметричной, выполнена либо на одном отдельном трехстержневом сердечнике с шестью обмотками, тремя первичными и тремя вторичными, либо на трех отдельных сердечниках, на каждом из которых есть две обмотки, первичная и вторичная. В обоих случаях каждая первичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с одной из первичных обмоток основной части, каждая вторичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с одной из вторичных обмоток основной части соответственно фазе подключения, дополнительная часть имеет больший витковый коэффициент трансформации, чем основная часть, в цепи первичных обмоток дополнительной части последовательно включены конденсаторы для компенсации падения напряжения на их индуктивных сопротивлениях.

Технический результат состоит в плавном бесконтактном саморегулировании напряжения под нагрузкой трехфазной дополнительной частью трехфазного составного трансформатора, при этом основная его часть работает как обычный трехфазный трансформатор.

Режим изменения напряжения задается витковым коэффициентом трансформации трехфазной дополнительной части.

На фиг.2 и 3 представлены схемы трехфазного составного трансформатора, состоящего из трехфазной основной части 1, трехфазной дополнительной части 2 и конденсаторов 3.

Основные существенные признаки дополнительной части трехфазного составного трансформатора аналогичны существенным признакам дополнительной части однофазного составного трансформатора.

Лабораторные испытания составного трансформатора при его работе с активно-индуктивной нагрузкой с разными коэффициентами мощности, Cos(φ) нагрузки, показали совпадение опытных данных с расчетными.

Источники информации

1. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч.1. - М.: Энергия, 1974, с.180-181.

2. Бамдас A.M. и Шапиро С.Б. Трансформаторы, регулируемые подмагничиванием. - М.: Энергия, 1965, с.10-48.

3. Окунь С.С. и др. Трансформаторные и трансформаторно-тиристорные регуляторы-стабилизаторы напряжения. -М. -Л.: Энергия, 1969, с.5-32.

1. Трансформатор с саморегулированием напряжения под нагрузкой, состоящий из двух частей, основной и дополнительной, выполненной на отдельном сердечнике с двумя обмотками, первичной и вторичной, первичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с первичной обмоткой основной части, вторичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с вторичной обмоткой основной части, дополнительная часть имеет больший витковый коэффициент трансформации, чем основная часть, в цепь первичной обмотки дополнительной части последовательно включен конденсатор.

2. Трехфазный трансформатор с саморегулированием напряжения под нагрузкой, состоящий из двух частей: трехфазной основной части на сердечнике и дополнительной части на отдельном трехстержневом сердечнике с шестью обмотками, тремя первичными и тремя вторичными, каждая первичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с одной из первичных обмоток основной части, каждая вторичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с одной из вторичных обмоток основной части соответственно фазе подключения, дополнительная часть имеет больший витковый коэффициент трансформации, чем основная часть, в цепи первичных обмоток дополнительной части последовательно включены конденсаторы.

3. Трехфазный трансформатор с саморегулированием напряжения под нагрузкой, состоящий из двух частей: трехфазной основной части на сердечнике и дополнительной части из трех отдельных сердечников, на каждом из которых есть две обмотки, первичная и вторичная, каждая первичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с одной из первичных обмоток основной части, каждая вторичная обмотка дополнительной части последовательно соединена с одной из вторичных обмоток основной части соответственно фазе подключения, дополнительная часть имеет больший витковый коэффициент трансформации, чем основная часть, в цепи первичных обмоток дополнительной части последовательно включены конденсаторы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для пуска электродвигателей переменного тока. .

Переключатель ответвлений обмоток с устройством для контроля коммутации // 2404473

Изобретение относится к переключателю ответвлений обмоток с устройством для контроля коммутации, расположенным над верхней передаточной ступенью в корпусе, которая выполнена с возможностью приведения в действие мальтийской передачи.

Аккумулятор энергии // 2394297

Изобретение относится к аккумулятору энергии для ступенчатого переключателя под нагрузкой с продольно перемещающимися заводными салазками и также продольно перемещающимися скачковыми салазками, которые после разблокирования повторяют движение заводных салазок и преобразуют их продольное перемещение во вращательное движение выходного вала, который приводит в действие ступенчатый переключатель под нагрузкой.

Блок трансформатор(ы)-выключатель // 2394296

Изобретение относится к электротехнике к коммутационным аппаратам переменного тока. .

Переключатель ответвлений // 2385514

Изобретение относится к переключателю для переключения при отсутствии мощности ответвлений обмоток ступенчатого трансформатора. .

Аккумулятор энергии // 2380782

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аккумулятору энергии для переключателя ступеней обмоток трансформатора под нагрузкой для быстродействующего и непрерывного переключения между разными ответвлениями обмотки.

Блок трансформатор-выключатель трехфазного тока // 2375777

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для выключения трехфазного тока. .

Устройство передачи вращательного движения // 2367047

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи вращательного движения. .

Переключатель шунтирующего сопротивления, способ управления таким переключателем и использование такого переключателя // 2345437

Изобретение относится к переключателю шунтирующего сопротивления с управляющим элементом и электрической цепью. .

Трехфазный трансформаторный агрегат с регулированием напряжения // 2326462

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой электротехнике, а более конкретно к трансформаторным агрегатам, предназначенным для питания выпрямителей мощных преобразовательных подстанций алюминиевой промышленности.

Электрический двигатель для переключателя отводов под нагрузкой // 2431884

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в переключателях отводов трансформаторов под нагрузкой

Блок трансформатор-выключатель трехфазного тока // 2436180

Управляющая система для трансформатора или стабилизатора // 2438203

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве управляющей системы диагностики для предотвращения снижения работоспособности контрактов в переключателе отводов трансформатора, которую можно встроить в существующее управляющее оборудование и оборудование для переключения отводов, обеспечивающей удаленный контроль и управление оборудованием и измерение различных критериев, относящихся к переключателю отводов

Привод устройства регулирования напряжения силового трансформатора под нагрузкой // 2444046

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие контактных систем устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой

Способ безобрывного переключения между отводами обмотки трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения // 2460163

Изобретение относится к способу безобрывного переключения между двумя отводами (отвод n, отвод n+1) обмотки трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения, причем каждый из обоих отводов обмотки через соответствующий механический переключатель (DS) и последовательно с ним расположенную схему последовательного соединения из двух противоположно включенных IGBT (Ip , In) может соединяться с общим нагрузочным выводом

Переключатель ступеней обмоток трансформатора с полупроводниковыми переключающими элементами // 2479058

Изобретение относится к переключателю ступеней обмоток трансформатора с полупроводниковыми переключающими элементами для безобрывного переключения между двумя отводами (отвод n, отвод n+1) обмотки трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения, причем каждый из обоих отводов обмотки через соответствующий механический переключатель (DS) и последовательно с ним расположенную схему последовательного соединения из двух противоположно включенных IGBT (IР, In) соединен с общим нагрузочным выводом

Установка для контактной сварки переменным током, переключательный модуль для управления ее сварочным трансформатором и способ изготовления переключательного модуля // 2486997

Ручной привод для переключателей ответвлений обмотки ступенчатых трансформаторов // 2499319

Изобретение касается ручного привода для пошагового, без потребления мощности, управления переключателем ответвлений обмотки ступенчатого трансформатора с устройством блокировки. Причем предусмотрен ведущий вал, на котором за одно переключение осуществляются несколько оборотов вручную. Предусмотрен также механизм управления, который преобразует эти обороты ровно в один оборот зубчатого колеса за одно переключение. Устройство блокировки содержит вращающийся внутренний ключ и поворачивающуюся вокруг оси поворота защелку, содержащую стопор, который соответствует стопорному пазу ведущего вала, и стопорный кулачок, который соответствует пазу зубчатого колеса механизма управления. За счет приведения в действие внутреннего ключа защелка поворачивается из блокированного положения таким образом, что стопор и стопорный кулачок выходят из зацепления с соответствующими пазами. Технический результат - повышение надежности защиты в отношении непреднамеренного или же преднамеренного неправильного использования ручного привода. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Реактивное балластное устройство // 2514856

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для установки дополнительной реактивности трансформатора электродуговой печи. Технический результат состоит в упрощении и повышении точности установки реактивности. Реактивное балластное устройство (V) для электродуговой печи содержит дроссельную катушку (1)с открытым переключателем (2) ступеней нагрузки, который выполнен с возможностью установки реактивности дроссельной катушки (1) под нагрузкой. Реактивное балластное устройство (V) подключено перед трансформатором для электродуговой печи (О), в частности, для выплавки стали. 3 н. и 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

Измерение последовательности контактов в переключателе ответвлений // 2516460

Переключатель ответвлений для трансформатора содержит цилиндр и вал, который размещен с возможностью вращения внутри цилиндра. Цилиндр снабжен неподвижными контактами, а вал снабжен контактной схемой, обращенной к цилиндру и включающей в себя механические контакты, причем механические контакты выполнены с возможностью выборочного сопряжения с неподвижными контактами цилиндра при вращении вала. Контактная схема также включает в себя, по меньшей мере, две измерительные точки для измерения характеристики контактной схемы. Переключатель ответвлений содержит, по меньшей мере, одно измерительное контактное устройство, которое электрически подключено к соответствующим измерительным точкам в контактной схеме. Измерительное контактное устройство размещено внутри вала. Технический результат - расширение области использования переключателя ответвлений и способа измерения за счет облегчения доступа к измерительным точкам переключателя. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.