Трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения

 

O П И С А Н И Е 991522

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеноз Советск нх

СоциаттнстмМесимх республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (5I)N. К,д.

Н 01 F29l02

{22) Заявлено 30.01.81 (2! ) 3290242/24-07 с присоедииеннеи заявки М

Геаудлрстваллыа кемктет (53) ЙК621.314. .2 1 (088.8) (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.83. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23.01.83 де делам кзебратеккй и еткрытяй

<т;»;...-, » ! (72) Авторы изобретения д. Л. Шварц, Г. А. Гендельман, В. А. Шевелев, Ю., :Г:фнерттзв-., и Г. Е. Гольберг . „- - м

Специальное проектно-конструкторское и технологическое октро по погружному электрооборудованию тя бурения скважин и добычи нефти (7!) Заявитель (S4) ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ

РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

1Изобретение относится к электроте ь нике, а именно к области регулирования" напряжения в электрических сетях и у потребителей путем использования дискретных средств регулирования и может быть использовано для питания.погружных элеКтродвигателей центробежных насосов добычи нефти, для которых необходимо, исходя из конкретных условий нагрузки, в каждой скважине подбирать оптимальное напряжение питания, отличающееся от номинального напряжения для электродвигателя.

Известен трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, который содержит первичную и вторичную обмотки, причем последняя частично состоит из включенных последовательно с ней грубой ступени и точных ступеней регулирования выходного напряжения.

Напряжение, снимаемое с выхода такого трансформатора, может при регулировании изменяться на величину ступени точного регулирования, как при вкао2

Г чении ступени грубого регулирования, так и при ее отключении 513 .

Однако такое устройство не позволя° ет получить одинаковую плавность (постоянное. отношение напряжения, снимае5 мого на последующей ступени, к напряжению, снимаемому на предыдущей ступени) регулирования на всем диапазоне регулирования напряжения.

Известен также трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, Он содержит первичную обмотку и вторичную, составленную из набора отдельных обмоток. Более детально этот набор состоит из секций обмоток грубого и точного регулирования, которые подкюаочены к нагрузке через понижатоший авто° трансформатор. Это устройство позволяет получать различные величины напря2а жения с небольшими ступенями 21 .

Однако в нем также не обеспечивает ся постоянная плавность регулирования напряжения (отношение величины напря жения каждой последующей ступени диана

822 4 должна сохраняться для обеспе ения эффективных условий работы установки.

Целью изобретения является повышение точности регулирования путем обеспечения постоянной плавности регулирования изменения снимаемого со вторичной обмотки трансформатора напряжения.

Поставленная цель достигается тем, 10 что в трансформаторе со ступенчатым регулированием напряжения, содержащем первичную и аекционированную вторичную обмотки, первичная обмотка выполнена секционированной, причем регулируемая часть первичной обмотки трансформатора выполнена из набора последовательно соединенных секций, количество витков в каждой(из которых вйбрано из условия

Трансформатор имеет сравнительно небольшое количество отпаек и позволяет получать различные величины напряжения с небольшими ступенями, например через 2 В, т.е. с точностью до 1 В.

Это достигнуто благодаря вышеуказанному выполнению .вторичной обмотки трансформатора. Каждая из ее секций может быть вкаочена согласно с остальными, отключена или включена встречно, что определяет разнообразие выходных напряжений трансформатора при относительно небольшом количестве отпаек (3 )

Однако выбор числа витков отдельных обмоток по троичной системе исчисления определяет постоянную разность между соседними ступенями .напряжения как в начале диапазона регулирования напряжения (при минимальных напряжениях), так и в конце (при максимальных напряжениях). Это не обеспечивает одинаковую во всем диапазоне плотность регулирования напряжения, при которой отношение величины напряжения каждой последующей ступени диапазона регулирования к величине напряжения соответствующей предыдушей ступени должно сохраняться постоянным.

Одинаковая плавность регулирования

45 напряжения, снимаемого с трансформатора, часто необходима для одинаковой точности подбора оптимального напряже.ния питания потребителей как в начале диапазона регулирования, так и в конце диапазона. Например, при изменившихся притоках нефти в скважину часто приходится спускать насос, параметры которого отличаются от работавшего ранее,.в в частности существенно может отличаться номинальное напряжение питания приводного электродвигателя, а точность подбора оптимального напряжения

1 где % — количество витков в j-ой

25 секции регулируемой части

° первичной обмотки; д — полное число витков в первичной обмотке

J =1,2...пр

Зо с — отношение величин последовательно снимаемых с трансформатора напряжения, а регулируемая часть вторичной обмотки трансформатора выполнена из набора пос35 ледовательно соединенных отдельных секций, количество витков в каждой из которых выбрано из условия

50 зона регулирования напряжения к величине напряжения соответствующей предыдушей ступени).

Кроме того, оно усложнено, так как для подключения нагрузки необходимо применение дополнительного автотрансформатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемоМу является трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, который содержит первичную обмотку и вторичную, причем вторичная обмотка составлена из набора отдельных обмоток, количество витков которых относится друг к другу как числа Зо: 3-1;

:3 3: 3 =1:3:9:27:87 и т.д.

0 и (и+1)(-1)(п+ „1 где Ф/" .— количество витков в 1 -ой

1 секции регулируемой части вторичной обмотки; фп — количество витков нерегулируемой части вторичной обмотки;

1 1 ф2рф44 и ° и и m — число секций регулируемых частей первичной и вторичной обмоток, выбираемые из условия получения нужного числа ступеней напряжения.

Предложенные соотношения позволяют получить с помощью этого трансформатора различные величнны прирашения на-. пряжения в каждой ступени диапазона регулирования. В данном случае получэ5 001 ны такие значения напряжений, которые определяют одинаковую плавность регулирования,т.е. соотношениевеличинкаждой пары последовательно снимаемых с трансфор5

36

30 матора напряжений остается постоянным.

На чертеже изображена схема обмоток трансформатора со ступенчатым ре. гулированием напряжения.

Трансформатор содержит первичную обмотку 1 и вторичную обмотку 2. Первичная обмотка 1 состоит из нерегули,руемой части 3 и регулируемой части, которая содержит набор последовательно соединенных секций, включающий секцию

4, число витков которой равно 9f, сек1 цию 5, число витков которой равно М/ и .так далее до и -секций 6, число вич ков которой равно Ц . Вторичная обмотка состоит из нерегулируемой части

1у

7, содержащей рр витков из регулируемой части, которая содержит набор последовательно соединенных отдельных секций, включающих секцию 8, число витков которой равно W „секцию 9, число витков которой равно Wz" и так далее

iso yn -ой секции 10, число витков которой равно Фl и.

Регулирование напряжения, снимаемого co вторичной обмотки 2 трансформатора, выполняется путем переключений обмоток (изменения числа включенных секций) регулируемой части как первичной обмотки 1, так и вторичной обмотки

2. Наименьшее напряжение снимается с нерегулируемой части 7 вторичной обмотки 2, если напряжение сети подключено к включенным последовательно всем секциям регулируемой части первичной обмотки 1 и ее нерегулируемой части 3, суммарное число витков которых равно

М . Напряжение второй ступени ряда напряжений, снимаемых с трансформатора, величина которого равна произведению величины наименьшего напряжения, снимаемого с трансформатора, на величину с, снимается также в нерегулируемой части 7 вторичной обмотки 2, ec- . пи напряжение сети подключено к включенным последовательно нерегулируемой части 3 и всем секциям регулируемой части первичной обмотки 1 за исключением секции 4 с числом витков Ф. . Для получения напряжения последующей третьей ступени ряда напряжений, снимаемых с трансформатора, достаточно из числа включенных секций регулируемой части первичной обмотки 1 исключить дополнительно к секции 4 еще секцию

5 с числом витков Жу, затем последую(шую секцию регулируемой части первичной обмотки 1 и так далее до исключения секции 6 с числом витков 4l„, ког да с нерегулируемой части 7 вторичной обмотки 2 трансформатора снимается напряжение, величина которого соответствует и +1-й стунени ряда снимаемых с трансформатора напряжений.

Для получения на выходе трансформатора и+2 и ступени ряда снимаемых напряжений, необходимо выполнить такие переключения, чтобы выходное напряжение с трансформатора снималось с включенных последовательно нерегулируемой части 7 вторичной обмотки 2 с числом витков. % и секции 8 с числом витков

Ф", а напряжение сети было подкачено ко всем включенным последовательно секциям регулируемой части первичной обмотки 1 и ее нерегулируемой части 3.

Далее для получения последующих ступеней ряда напряжений, снимаемых с трансформатора, вплоть до ступени ((и +

+1) . 2 ) необходимо выполнить описанные выше переключений, при которых последовательно искаочаются из числа последовательно подктаоченных K сети секции регулируемой части первичной обмотки 1.

Для получения ступени (2 (и+1)+1) ряда снимаемых с трансформатора напряженич необходимо снять напряжение с включенных последовательно нерегулируемой части 7.и секции.8 и 9 вторичной обмотки 2 трансформатора,. а напряжение сети снова подключить на вкаоченные последовательно нерегулируемую часть 3 и все секции регулируемой части первичной обмотки 1 и так далее аналогично описанному выше до достижения напряжения последней ступени

Г(и +1-) (m+1)3.

Полное число витков первичной обмоч ки 1 и число витков ее нерегулируемой части 3, а также число витков 9/ нереII гулируемой части 7 вторичной обмотки

2 трансформатора выбираются известными методами в соответствии с тре-бованиями к трансформатору.

Одинаковая плавность регулирования напряжения на всем диапазоне обеспечивается, если числа витков секций регулируемых частей первичной обмотки 1 и вторичной обм6тки 2 трансформатора будут выбраны в соответствии с приведенными соотношениями для ® и 19 ., 1

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым образцом, в качестве которого приняг трансформатор серии ТМПН, позволяет осуществлять постоянную плав001822

8 секций, число витков в каждой из котоых.выбрано из условия ность регулирования изменения снимаемого со вторичной обмотки трансформатора р напряжения. Например, для питания погружных электронасосов это позволяет резко сократить число типоисполнений трансформаторов (до 4, вместо 10-13), т.е. за счет увеличения диапазона регулирования напряжения появилась во:-ь-. можность испольэовать один трансформатор для питания разных погружных элек- 10 тродвигат елей.

Сокращение типоисполнений трансформатора позволит существенно упростить производство трансформаторов и их эксплуатацию, что повысит производитель 15 ность выполнения работ при изготовлении

"за счет применения более производительной оснастки технологических процессов, целесообразной при большом количестве одинаковых иэделий и уменьшит время и 20 . затраты на выполнение ремонтных работ на нефтяных скважинах, так как в большинстве случаев при замене погружного электронасоса не потребуются замена трансформаторной подстанции, в ко- 25 торую входит трансформатор. ф1 +t Ч !

rae % ° -.Число витков / и секции.

Э А — полное число витков первичной обмотки .ы1 2 ч

/ с - отношение величию последова.тельно снимаемых с трансформатора напряжений, а регулируемая часть вторичной обмотки выполнена иэ набора последовательно соединенных секций, число витков в каж дой иэ которых выбрано из условия л щ" (0+4 )(i-4) Г й+1 где

l щП

i =1,2,... пи ю

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ ¹ 1638379, кл. 21 д 53/02, 1972.

2. Патент США № 3239749, кл. 323-43.5, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР № 164353, кл. Н 01 F 29/02, 1961 (прототип).

)К с

° Ф Ф ° ° Э Э Ф

ВНИИПИ Заказ 154/72 Тираж 701 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретенья

Трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, содержащий первичную и секционированную вторичную обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования путем обеспечения постоянной плавности регулирования вторичного напряжения, первичная обмотка выполнена секционированной, причем регулируемая часть первичной обмотки выполнена из набора последовательно соединенных

Ъд число витков j -й секции; число витков нерегулируемой части вторичной обмотки, И число секций регулируемых частей первичной и вторич- ной обмоток, выбираемое из условиИ получения нужного числа ступеней напряжения.

Ф ° ° ° ° ее е 0