Способ повышения эффективности работы трансформатора

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам. Технический результат состоит в повышении эффективности работы трансформатора. Трансформатор содержит контур обратной связи, включающий электрически связанные вторичную катушку, нагрузку и дополнительную катушку обратной связи. Вектора магнитных напряженностей катушки обратной связи и первичной катушки трансформатора направлены вдоль магнитопровода в одну сторону. Катушка обратной связи может быть параллельно подключена к вторичной катушке трансформатора. На катушку обратной связи может быть подано напряжение согласно желаемой временной характеристики. При параллельной работе двух трансформаторов обратная связь первого трансформатора подключена ко второму и наоборот - обратная связь второго трансформатора подключена к первому трансформатору. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области трансформаторов и может быть использовано в промышленных объектах техники для всех типов трансформаторов.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности работы трансформатора.

Известно, что принцип действия трансформатора основан на явлении взаимной индукции, возникающем при протекании переменного тока в первичной обмотке трансформатора, в результате чего за счет созданного в ней переменного магнитного потока во вторичной обмотке наводится переменная электродвижущая сила (ЭДС). При подключении ко вторичной обмотке нагрузки в цепи вторичной обмотки протекает ток, создающий во вторичной обмотке магнитный поток, встречный направлению магнитного потока в первичной обмотке. В литературе Кацман М.М. «Электрические машины», М.: Высшая школа, 1990, - 360 с. отмечено, что отбор энергии из первичной обмотки во вторичную в линейном плане может происходить только при индуктивном характере нагрузки или в режиме короткого замыкания трансформатора, т.е. когда нагрузкой является вторичная обмотка.

На основании экспериментальных и теоретических исследований, изложенных в монографии авторов Ермакова И.И., Киселева В.В. «Обобщенный анализ и синтез электрических цепей с распределенными параметрами» - Казань: Изд-во КВАКУ, 2000. - 132 с., отмечено, что недостатком классических трансформаторов является то, что реально ток во вторичной обмотке, который определяется характером конкретной нагрузки, не находится в противофазе по отношению к току в первичной обмотке. Вследствие чего магнитные потоки, созданные токами первичной и вторичной обмоток, алгебраически не вычитаются. Во вторичной обмотке как бы появляется дополнительная поперечная составляющая магнитного потока. Это обстоятельство приводит к появлению в трансформаторе высших гармоник, к повышению потерь в стали и нарушению постоянства коэффициента трансформации.

Также отмечено, что по опыту эксплуатации трансформаторов в лабораторных условиях его кпд в ненагруженном состоянии значительно ниже, чем в нагруженном. Известно также, что коэффициент трансформации классических трансформаторах при изменении нагрузки меняется, причем в значительных пределах. С точки зрения закона сохранения энергии (полагая, что потери, присущие трансформатору, представляющему собой единое электротехническое устройство, в различных режимах работы должны оставаться постоянными) этого быть не должно.

Активная нагрузка трансформатора вводит во вторичную цепь эффект форсировки (опережения) тока - за полупериод переменного тока накопившаяся в индуктивности обмотки энергия магнитного поля рассеивается через резистор. Поэтому угол смещения между токами в первичной и вторичной обмотках оказывается равным не 180°, как это обычно предполагается, а равным 90°+α. Причем угол α в зависимости от параметров вторичной обмотки Тр и значения активной нагрузки может колебаться в пределах от 45°, что соответствует максимальной выдаче электрической энергии в нагрузку (это когда индуктивное сопротивление вторичной обмотки равно значению активного сопротивления), до 25°.

Задачей данного изобретения является обеспечение постоянства коэффициента трансформации за счет повышения инерционности вторичной цепи, сведения к минимуму уменьшения постоянной составляющей намагниченности магнитопровода сердечника трансформатора и приближения к противофазности токов в первичной и вторичной обмотках.

Указанная задача решается тем, что с целью повышения кпд трансформатора и его эффективности работы нагрузку трансформатора, содержащего согласно фиг. 1 магнитопровод 1, первичную катушку 2, вторичную катушку 4 и нагрузку 5 увеличиваем за счет последовательного или параллельного подключения к действующей нагрузки второй первичной катушки 3, представляющую собой внутреннюю положительную обратную связь. При этом магнитный поток, образованный этой катушкой 3, должен совпадать с магнитным потоком, образованным первичной катушкой 2. Катушка 3 при этом устраняет эффект форсировки (опережения) тока в нагрузке. Таким образом, трансформатор содержит контур обратной связи, включающий электрически связанные вторичную катушку, нагрузку и дополнительную катушку обратной связи, при этом вектора магнитных напряженностей катушки обратной связи и первичной катушки трансформатора направлены вдоль магнитопровода в одну сторону. Катушка обратной связи может быть параллельно подключена ко вторичной катушке трансформатора.

Дополнительное увеличение эффективности заключается в том, что однопериодная электромагнитная волна, образованная током вторичной катушки 4 трансформатора, имеющая длину, например, 6000 км проходит через нагрузку 5 столько раз, сколько длина контура прохождения тока образованного током катушки 4 меньше длины 50 Гц волны. Для сравнения можно сказать, что длина контура нагрузочного тока трансформатора без обратной связи значительно превышает длину рассматриваемого контура обратной связи.

На фиг. 2 изображена параллельная работа двух трансформаторов с обратными связями. При этом обратная связь первого трансформатора подключена ко второму и наоборот - обратная связь второго подключена к первому трансформатору. Если в качестве нагрузки используются, например, электромагнитные излучатели, то для изменения их выходных характеристик на трансформаторы подаются напряжения, сдвинутые по фазе, или один из трансформаторов отключается. Также для изменения выходных характеристик (временных диаграмм) обратная связь может содержать фазосдвигающие устройства, регулируемые низкочастотные преобразователи, усилители. Таким образом, на катушку обратной связи может быть подано напряжение согласно желаемой временной характеристики (диаграммы).

1. Способ повышения эффективности работы трансформатора, заключающийся в том, что трансформатор содержит контур обратной связи, включающий электрически связанные вторичную катушку, нагрузку и дополнительную катушку обратной связи, при этом вектора магнитных напряженностей катушки обратной связи и первичной катушки трансформатора направлены вдоль магнитопровода в одну сторону.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катушка обратной связи параллельно подключена ко вторичной катушке трансформатора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при параллельной работе двух трансформаторов обратная связь первого трансформатора подключена ко второму и наоборот - обратная связь второго трансформатора подключена к первому трансформатору.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на катушку обратной связи подается напряжение согласно желаемой временной характеристики.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэнергетическим установкам. Ветроэнергетическая установка содержит башню (102) с по меньшей мере одним нижним башенным сегментом (102а), изготовленный заранее противопожарный модуль (300), вмещающий трансформатор (500) и служащий для ограничения распространения пожара, возникшего в противопожарном модуле (300).

Изобретение относится к области электротехники, в частности к изготовлению электронного компонента, в особенности катушки с сердечником, у которой витки катушечной обмотки, по меньшей мере, на одном участке имеют между собой промежуток в продольном направлении катушки, в области которого отливается захватный элемент из пластмассы, который охватывает как сердечник, так и, по меньшей мере, оба соседних витка катушечной обмотки в продольном направлении.

Изобретение относится к радиотехнике, к радиотехническим элементам, применяемым в электрических цепях с частотной избирательностью, и может быть использовано в трактах промежуточной частоты радиоприемных устройств.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в учебных приборах для лабораторного практикума по курсу физики. .

Изобретение относится к области электротехники, металлургии и может быть использовано, например, при плавке и рафинировании алюминиевых сплавов. .

Изобретение относится к прикладной сверхпроводимости и позволяет повысить степень защиты обмотки от возможных механических повреждений, а также степень безопасности эксплуатации.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к трансформаторам и реакторам большой мощности. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве сильноточного электрического реактора мощного преобразователя частоты. .

Изобретение относится к криогенной электротехнике, а именно к электромагнитам со сверхпроводящими обмотками, и может быть использовано при изготовлении электромагнитов для спектрометров ядерного магнитного резонанса, электромагнитного парамагнитного резонанса, квантовых парамагнитных усилителей и других приборов криогенной техники, в которых необходимо иметь сильное магнитное поле высокой однородности.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов электрических станций и подстанций, работающих в электрических сетях с номинальным напряжением 110 кВ и выше, от воздействия геоиндуцированных токов в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных средствах релейной защиты, противоаварийного управления энергосистем, измерения, регистрации аварийных событий и диагностики состояния оборудования.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов электрических станций и подстанций от воздействия геоиндуцированных токов в периоды геомагнитных бурь.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах релейной защиты, измерения и противоаварийной автоматики. Технический результат состоит в снижении погрешности восстановления первичного тока в переходных режимах, устойчивости восстановления первичного тока и увеличении быстродействия.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в военных и промышленных объектах и технике, где для решения задач электроснабжения необходимы однофазные трансформаторы.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для применения в трансформаторах, используемых в устройствах и технических системах различного назначения. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, для питания находящихся под высоким потенциалом устройств измерения переменного электрического тока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротехнических устройствах, а именно в электромагнитах, электромагнитных устройствах, электронагревателях, приводных системах переменного и постоянного тока, импульсных транзисторах.

Изобретение относится к электроэнергетике и конкретно касается устройств и способов защиты трансформаторов напряжения от повреждений сверхтоками при феррорезонансных процессах в сетях с изолированными нейтралями.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для преобразователей тока, трансформаторов или катушек индуктивности общего режима. Техническим результатом является уменьшение габаритов преобразователей, уменьшение энергии, рассеиваемой за счет эффекта Джоуля, уменьшение отрицательного влияния индуктивности утечки.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам. Технический результат состоит в повышении эффективности работы трансформатора. Трансформатор содержит контур обратной связи, включающий электрически связанные вторичную катушку, нагрузку и дополнительную катушку обратной связи. Вектора магнитных напряженностей катушки обратной связи и первичной катушки трансформатора направлены вдоль магнитопровода в одну сторону. Катушка обратной связи может быть параллельно подключена к вторичной катушке трансформатора. На катушку обратной связи может быть подано напряжение согласно желаемой временной характеристики. При параллельной работе двух трансформаторов обратная связь первого трансформатора подключена ко второму и наоборот - обратная связь второго трансформатора подключена к первому трансформатору. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх