Регулировочный трехфазный трансформатор с магнитной коммутацией

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ll)792ЗОЗ (6I ) Дополнительное н авт. свид-ву(22) ЗаЯвлено 30.06.78 (2I ) 2634955/24 07 с присоединением заявки РЙ (23) ПриоритетОпубликовано 30.12.80. Бюллетень Лй 48

Дата опубликования описания 02.01.81 (5l)M. Кл.

Н 01 I: 31/06

Государственный комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314. .214.5(088.8) Ю. И. Борю, H. E. Кияткин, Q. H. Паршин, В. М. Богданов, В. А. Троицкий, Н. Г. Белый, В. А. Нагайцев и A. В. Шкуропат (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им, Е. О. Патона и Специальное проектноконструкторское технологическое бюро rо трансформаторам

Средневолжского производственного обьедичения "Трансформатор (71) Заявители (54) РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

С МАГНИТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Изобретение относится к электротехнической промышленности, выпускающей регуляторы и регуляторы — стабилизаторы напряжения и тока, и может быть использовано в различных областях текники, например, 5 в химической, рациотехнической, металлургической промышленности, в исслецовательскик и испытательных лабораториях, в сварочной текнике и других областях народного хозяйства, где требует1о ся плавное регулирование напряжения и его стабилизации.

Известен трехфазный симметричный регулируемый трансформатор, содержащий е 5 стержни, расположенные поц углом 120 друг к цругу, обмотки на каждом стержне, управляемые ярма с обмотками поцмагничивания, выполненные в вице многоугольника, замыкаю|пегocR вне стержней (1).

Такой трансформатор обладает хорошими регулировочцыми возможностями. Fr o конструкция исключает нечетные гармоники. Однако из за цвойно о намагничи2 вания управляемых ярм постоянным и переменным магнитными полями возникают четные гармоники. Поэтому такая конструкция трансформатора с магнитной коммутацией витков имеет значительный коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения и потребляемого тока, превышающий допустимые 5 7 цля регуляторов - стабилизаторов напряжения общетехнического назначения.

Наиболее близким по текнической сущности является трехфазный симметричный трансформатор, регулируемый ма гнитной коммутацией, исключающий четные гармоники. У такого трансформатора управляемые ярма, выполненные в виде замкнутого многоугольника, расщеплены, а на каждой расщепленной части расположены катушки обмоток подмагничивания, соециненные послецовательновстречно цля постоянного магнитного поля, создаваемого этими катушками в расщепленных частях (21.

С целью уменьшения коэффициента нелинейных искажений вторичного напряжения и потребляемого тока, управляемые ярма выполнены двухконтурными, каждый контур стыкован с взаимно противоположными плоскостями стержней, причем катушки обмоток подмагничивания, расположенные на двух контурах управляемого ярма, соединены последовательно-встречно.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема трехфазного симметричного регулировочного трансформатора с магнитной коммутацией, разрез; на фиг. 2то же, вид сверху; на фиг. 3 «принципиальна я электрическая с кема ре гулируе40 мого трехфазного трансформатора, выполненного по автотрансформаторной схеме.

Магнитопровод трансформатора, регулируемого магнитной коммутацией, содержит выполненные в вице трехлучевой звезды три стержня 1, расположенные в одной плоскости под углом 1 2 0 относио тельно друг друга.

На каждом стержне расположены первичная обмотка 2, нерегулируемая часть

50 витков 3 и регулировочная часть витков

4 вторичной обмотки, цва управляемых ярма 5 и 6, выполненные в виде витого многоугольника или круга. Наиболее приемлемо для описываемой конструкции тран55 сформатора управляемые ярма выполнять в виде витого шестиугольника (фиг. 2).

Каждое управляемое ярмо состоит из двух контуров 7 и 8, 9 и 10. На конту30

3 7923

Коэффициент нелинейных искажений такого трансформатора не превышает

25 - З .

Однако такой трансформатор имеет повышенный расход активных материалов, 5 обладает значительным индуктивным сопротивлением короткого замыкания, что в свою очередь уменьшает диапазон плавного регулирования напряжения.

Целью изобретения является уменьше- ip ние расхода активных материалов, расширение диапазона плавного регулирования напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что ярма с обмотками управления выполнены витыми, концентрично расположенными цруг относительно друга и стыкованными со стержнями, выполненными в виде шихтованной трехлучевой звезды, расположенной в одной плоскости, при- 2О чем плоскость навивки ярм перпендикулярна шихтуемой стыковочной плоскости с те ржне й.

03 4 рах 7 и 8 управляемого ярма 5 расположено по три с оцинаковым количеством витков катушек 11 обмотки подмагничивания, а на контурах 9 и 10 управляемого ярма 6 расположено по три катушки 12 обмотки подмагничивания. Каждый контур управляемого ярма стыкован с взаимно противоположными плоскостями стержней.

Плоскость навивки ярм перпендикулярна шиктуемой стыкованной плоскости стержней. Во избежание перекрытия пластин ярм и стержней в местах стыковки закладываются тонкие изоляционные прокладки. С целью уменьшения тока и потерь холостого хода в местак стыковки стержней и ярм целесообразно применять прокладки из магнитоциэлектрика (на чертеже прокладки не обозначены) .

В катушках обмоток подмагничивания, расположенных на ярмак, выполненных в вице многоугольника или круга и стыкованных с симметрично расположенными стержнями, выполненными в вице трехлу чевой звезды, результирующая ЭДС основной гармоники от переменного магнитного потока равна нулю. В трансформаторе с симметричной магнитной системой ком» пенсируются нечетные гармонические составляющие. Однако при подмагничивании постоянным током одного из ярм, выполненного в виде замкнутого многоугольника или круга, на выходе трансформатора появляются четные гармонические составляющие, что увеличивает коэффициент нелинейных искажений. С целью подавления четных гармоник кажцое управляемое ярмо выполнено двухконтурным, причем последовательно-согласно соединенные катушки обмотки подмагничивания двух контуров управляемого ярма включены между собой послецовательно-встречно (фиг. 3).

Ре гули р ов очная час ть витков 4 в т оричной обмотки расположена между управляемыми ярмами 5, 6 и включена послецовательно с нерегулируемой частью витков

3 втЬричной обмотки.

При такой конструкции трансформатора сечение управляемык ярм 5 и 6 равно половине сечения стержня, а сечение каж- цого контура 7, 8, 9 и 1 0 равно четверти сечения стержня.

Очевицно, что расстояние межцу первичной,обмоткой 2 и регулировочной частью витков 4 вторичной обмотки незначительное, так как опрецеляется шириной навитой части контура ярма 5. Следовательно, индуктивное сопротивление короткого замыкания предлагаемого трансфор7923 матора, которое, как известно, прямо пропорционально расстоянию MBKl\y первичной и регулировочной частью витков вторичной обмотки, небольшое. Поэтому внешние характеристики трансформатора, регулируемо- 5 го магнитной коммутацией, относительно жесткие.

Первичная и вторичная обмотки предлагаемого трансформатора могут соединяться как в звезду, так и в треугольник. Пре-10 имущественное соединение в звезду. Описываемый трансформатор с магнитной коммутацией может быть выполнен по автотрансформаторной схеме (фиг. 3), 15

При подключении первичной обмотки 2 к напряжению сети в магнитопроводе трансформатора создается переменный магнитный поток холостого хода, который практически равномерно распределяется по неподмагниченным управляемым ярмам 5 и 6. Когда ярма 5 и 6 не подмагничены, по кажцому из них проходит магнитный поток, который равен половине потока в стержнях 1. В регулировочной части витков 4 вторичной обмотки наводится ЭДС, пропорциональная половине магнитного иотока в стержне 3. Эта

ЭДС складывается с ЭДС, наводимой в нерегулируемой части витков 3 вторичной обмотки. На выходе трансформатора будет заданное среднее значение напряжения.

При насыщенном состоянии ярма 5 переменный магнитный поток из него вы35 тесняется в ярмо 6. Потокосцепление регулировочной части витков 4 вторичной обмотки максимально. Наибольшее значе» ние ЭДС, наводимой в этой обмотке, складывается с ЭДС нерегулируемой части витков 3, при этом напряжение Hà выходе трансформатора будет максимальное.

При насыщенном состоянии управляе- . мого ярма 6, переменный магнитный поток вытесняется в ярмо 5. Потокосцепление витков 4. вторичной обмотки отсутствует. На выходе трансформатора напряжение будет минимальным и соответствует 3QC, наводимой в нерегулируемой части витков 3 вторичной обмотки.

Дифференциальным или раздельным подма гничиванием ярм 5 и 6 обеспечивается плавное амплитудное регулирование напряжения на выходе трансформатора путем магнитной коммутации витков.

Условия намагничивания двух контуров управляемого ярма отличаются только полярностью постоянной составляющей магнитного поля, при этом изменяется

03 б фаза четных гармоник на 180 . Оба контура управляемого ярма обтекаются переменным и встречно направленными постоянными потоками, а сумма мгновенных значений индукций не содержит четных гармонических составляющих.

Поэтому ЭДС, наводимая в витках 4 вторичной обмотки, не содержит четных гармоник.

Форма кривой напряжения такого трансформатора при амплитудном регулировании синусоидальна. Коэффициент нелинейных искажений незначительный и практи- чески равен коэффициенту нелинейных искажений сети.

Диапазон регулирования напряжения пропорционален количеству витков 4 вторичной обмотки. Чем больше витков 4 регулировочной части вторичной обмотки, тем шире диапазон плавного регулирования.

Предлагаемая конструкция трансформатора позволяет значительно расширить диапазон регулирования напряжения, поскольку индуктивное сопротивление короткого замыкания такого трансформатора незначительное.

Такая конструкция трансформатора с магнитной коммутацией позволяет при повышенном напряжении витка исключить нерегулируемую часть витков вторичной обмотки, а всю обмотку расположить между управляемыми ярмами и получить плавное глубокое регулирование от нуля до максимальной величины напряжения.

В денной конструкции трансформатора объем стали среднего управляемого ярма

5 значительно меньше объема стали управляемого ярма 6, так KBK средняя длина ярма 5 меньше. Поэтому требуется меньше ампервитков для насыщения ярма по сравнению с прототипом, следовательно, уменьшается расход обмоточного провода. Компактность трансформатора позволяет значительно сократить расход материалов.

Значительное расширение диапазона плавного регулирования напряжения и уменьшение индуктивного сопротивления короткого замыкания трансформатора с магнитной коммутацией, снижение расхода активных материалов, а также более высокие энергетические показатели в совокупности дают весомый экономический эффект or изготовления и применения предложенного трансформатора с ма гнитной коммутацией в народном хозяйстве.

792303. 8 перпенцикулярна шихтуемой стыковочной плоскости стержней.

2. Трансформатор по п. 1, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения коэффициента нелинейных искажений вторичного напряжения, управляемые ярма выполнены цвухконтурными, каждый контур которых стыкован с взаимно противоположными плоскостями стер10 жней, причем катушки обмоток поцмагничивания расположены на цвух контурах управляемого ярма.

1. Регулировочный трехфазный трансформатор с магнитной коммутацией, со держаший стержни, расположенные в про странстве поц углом 120 цруг к другу силовые обмотки на кажцом стержне и управляемые ярма, выполненные в виде замкнутого многоугольника, на которых расположены обмотки подмагничивания, соединенные послецовательно-встречно, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов, расширения циапазона плавного регулирования напряжения, ярма выцолнены витыми, концентрично расположенными друг относительно друга, стержни выполнены в виде шихтованной трехлучевой звезцы, расположенной в одной плоскости, причем плоскость навивки ярм

7 формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свицетельство СССР

No. 214700, кл. В 23 С 9/00.

2. Авторское свидетельство СССР

N 597013, кл. Н 01 F 29/14, го 03,"07 72

11 12

792303

Составитель В. Мясникова

Редактор 3. Ходакова Техред Е.Гаврилешко Корректор С. Шекмар

Заказ 9585/51 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПП11 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 1