Регулировочный трансформатор

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (gled 4 Н 01 F 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3433444/24-01 (22) 28,04,82 (46) 23,07,86. Бюл. № 27 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по трансформаторостроению Средневолжского производственного объединения "Трансформатор" (72) В.М, Богданов, Д.Н. Паршин, Н,Е, Кияткин и А,Ф, Колбасов (53) 621 ° 314.2!4.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 725098, кл. Н Ol F 29/06, 1976.

Патент США ¹ 3025452, кл. 323 47, 1962. (54)(57) 1, РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий тороидальный магнитопровод, обмотку с контактной дорожкой, расположенную на изоляционном элементе, токосниматель с расщепленной на две части щеткой, токоограничивающие. сопротивления, включенные в цепь щеток, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости и габаритных размеров, трансформатор содержит расщепленную на две части контактную дорожку, на каждой части контактной дорожки витки с контактными поверхностями расположены один относительно другого с изоляционным промежутком, равным (2n-l)h, при этом расположенные на одной части расщепленной контактной дорожки витки с контактными поверхностями смещены относительно витков с контактными поверхностями, расположенных на второй части расщепленной контактной дорожки на изоляционный промежуток, равный (n-1) л, где п - ряд натуральных чисел 1,2, 3...; — ширина провода, мм, причем одна часть расщепленной щетки контактирует с одной частью расщепленной контактной дорожки, а вторая часть расщепленной щетки контактирует с другой частью расщепленной контактной дорожки, при этом обе части щетки расположены в одной плоскости.

2, Трансформатор по п.l; о т л ич а ю шийся тем, что части витков, расположенных между витками с контактными поверхностями со щеткой на обеих частях контактной дорожки, расположены ниже уровня поверхности контактной дорожки, а впадины, образованные над утопленными частями витков, заполнены изоляционным материалом, 3. Трансформатор по пп.l и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения изготовления обмотки, каждая часть контактной дорожки выполне а на поверхностях, расположенных ,1од углом 90 < K () 80, где К - угол между поверхностями.

4, Трансформатор по пп.l и 2 о тл и ч а ю шийся тем, что каждая часть расщепленной контактной дорожки выполнена на поверхностях, образующие которых представляют собой дуги, 1 2 г 6149

Изобретение относится к электро-технике и может быть использовано r» производстве регулировочных трансформаторов {автотрансфарматорав), вторичное напряжение KoTopbIK плавно регулируется при помощи подвижньгх контактов, перемещаемых по эачищенным от изоляции ниткам обмотки, Известен регулировочный трансформатор, содержащий тороидальную маг- (. нитную систему, обмотку с контактной дорожкой, токосниматель, перемещаю— щийся по контактной дорожке, Такой трансформатор при перемещении токоснимателя по контактной дорожке обес- > печивает плавное регулирование вторичного напряжения, имеет простое токасъемное устройство.

Недостатком такого трансформатора является необходимость применения для И токосъема щеткH с высоким уцельным сопротивлением, что приводит к значительному выделению тепла в переходном сопротивлении и в самой щетке, Большое выделение энергии в ограниченном объеме вызывает недопустимый нагрев места контактирования, С целью уменьшения отрицательного воздействия на изоляцию высокой температуры в месте контакта необ>содимо 3О снижение электромагнитных нагрузок „ в частности снижение плотности тока в обмотке. Это приводит с увеличению размеров трансформатора, к увеличениго материалоемкости, 35

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулировачный трансформато р, содержащий Top 0H! JBJIb Hb!i. ма г нитопровод, обмотку с контактной дорож- »11 кай, распало>кеннай на изоляционном материале, такасниматель с расщепленной на. две части щеткой, находящейся в контакте с контактной дорожкой, При этом абе части расщепленной щетки расположены сме>гпго в двух параллельных плоскостях и соединены с нагрy"зкой через токаограничивающие сопротивления, Шетки токоснимателя этого трансформатора можно изготовлять из материалов с низким удель ным сопро". тивлением, что позволяет резко уменьшить выделение тепла в щетках и переходном сопротивления, Однако и этот трансформатор имеет повышеii ную материалаемкость.

Повышенная материалаемкость обус— ловлена необходимостью выполнения пэоляпианньгх промежутков между зачи— щенньпли контактными поверхностями витков обмотки, равных ширине одной половины расщепленной щетки °

11еиэбежность выполнения этого требав»ания приводит к значительному увеличению наружного диаметра магнитной системы и наружного диаметра обмотки и„ как следствие, к увеличению материалоемкости, Целью изобретения является уменьшение материалоемкости и габаритных размеров трансформаторов {автотрансформаторов).

По=.тавленная цель достигается тем. что регулировачный трансформатор„ «дер>сащий тораидальный магнитапровод, обмотку с контактной дорожкой, расположенную на изоляционном элементе, токосниматель с расщепленной на две части щеткой, токоогран:лчивающие сопротивления, включенные в цепь щеток, имеет расщепггеьгную на две части контактную дорожку, на каждой части контактной дорож:си, витки с контактными поверх. настями, расположены друг относительно,друга с изаляпианным промежуткогл равным {2n-1)л, при этом расположенные на оцной части расщепленной контактной дорожки витки с контактными поверхностями смещены относительHQ витков с контактными поверхностями, расположенных на второй части расщепленной контактной дорожки па изоляционный промежуток, рав"-о ь-."г { i" 1", где n — ряд натуральных чисел, -- шглр>лна провода, м>л, причем одна

;асть расщепленной щетки контактирует с одной частью расщепленной кантакгной дорожки, а вторая часть расцепленной щетки контактирует с другой частью контактной дорожки, при этом обе -."асти щетки расположе-. нь* в одной плоскости, части витков, расположенных между витками с контактными поверхностями на обеих час-: тях контактной дорожки, расположены ниже уровня поверхности контактной дорах;ки, а впадины, образованные над чтопленными частями витков заполнены -лзоляцианным материалом; каждая чйсть :санf;fêòíoé дорожки выполнена па поверхностях, расположенньгх под о о углом ЭО гс г-180, где г{, — угол между поверхностями; каждая часть расщепленной обмотки выполнена HB no!

246!49 верхностях> образующие которых представляют собой дуги окружностей, На фиг.1 приведена конструктивная схема регулировочнага автотрасформатора; на фиг,2 — эскиз расположения контактных поверхностей витков обмотки на каждой части расщепленной контактной дорожки при п = 1; на фиг,3 сечение обмотки в зоне первой половины контактной дорожки при п = 1; на !0 фиг,4 — сечение обмотки в зоне второй половины контактной дорожки при п = 1; на фиг. 5 — эскиз расположе жения зачищенных от изоляции контактных поверхностей витков обмотки при 15 п = 2; на фиг, 6 — сечение обмотки в зоне первой половины контактной дорожки при п = 2; на фиг. 7 — сечение обмотки в зоне второй половины контактной дорожки при n = 2; на фиг. 8-20 сечение обмотки регулировочного трансформатора, обе части расщеплен,ной контактной дорожки которого выполнены на поверхностях, представляющих собой дуги окружностей; на 25 фиг,9 — сечение регулировочного трансформатора, части расщепленной контактной дорожки которого расположены на двух торцовых поверхностях сечения магнитной системы; на фиг.10 — элект-зо рическая схема регулировочного трансформатора, Регулировочный трансформатор (автотрансформатор ) содержит тораидальную магнитную систему 1, обмотку 2, намотанную на магнитную систему и изолированную от нее при помощи изоляционных элементов 3 и 4, контактную дорожку 5, расщепленную на две части

6 и 7, токосниматель 8 с расщепленной на две части 9 и 10 щеткой, при этом часть 9 щетки контактирует с частью 6 контактной дорожки, а часть

10 щетки — с частью 7 контактной дорожки. Поверхности 11 и 12, на кото- 45 рых выполнены контактные дорожки, расположенные под углом g друг к другу, Изображенный на фиг.2 фрагмент обмотки 2 иллюстрирует расположение контактных поверхностей витков 2!в

27 при n=l при этом витки с контактными поверхностями 21, 23, 25 и 27 расположены на части 6 расщепленйай контактной дорожки, а витки с контактными поверхностями 22, 24 и 26 расположены на части 7 расщепленной контактной дорожки, Витки обмотки намотаны так, что на первой половине 6 контактной дорожки 5 части витков 21, 23, 25 и 27 образуют контактные поверхности, на второй половине 7 контактной дорожки 5 части витков 21, 23, 25 и 27 утоплены в изоляционный элемент 4 и контактных поверхностей не образует.

Части витков 22, 24 и 26, расположенные на второй половине 7 контактной дорожки 5, образуют на ней контактные поверхности, а на первой половине 6 контактной до ажки 5 части витков 22, 24 и 26 утоплены в изоляционный элемент 3 и контактных по верхностей не образуют, Как видно из фиг ° 2 — 4, изоляционные расстояния между витками 21, 23, 25 и 27, расположенньп1и на первой половине 6 контактной дорожки 5 и между витками 22, 24 и 26, расположенными на второй половине 7 контактной дорожки 5 при и = I,ðàâíû ширине одного провода, при этом витки 21, 23,25 и 27 смещены относительно контактных поверхностей 22,, 24 и 26 на величину, равную О, Такая укладка провода обеспечивается конструкцией изоляционных элементов 3 и 4, на которых выполнены канавки 28 и 29 различной глубины, при этом перед намоткой обмотки изоляционные элементы 3 и 4 устанавливаются так, чтобы глубокая канавка 28 на детали 4 была установлена напра тив мелкой канавки 29 на детали 3, как указано на фиг. 3 и 4.

Части 9 и 10 щетки подсоединены к вы= ходной клемме через сопротивления 13 о и 14, водило 15 и контакт 16, Обмотка 2 закреплена на основании

17 при помощи крепежного элемента 18, Перемещение токоснимателя 6 производится рукояткой 19, сблокированной с осью 20 и водилам I5. Âîäèëo 15 изолировано от оси 20 и от корпуса .трансформатора °

Использование этого технического решения совместно с выполнением обе их частей 6 и 7 контактной дорожки 5 на поверхностях (фиг.8) 11 и 12, расположенных под уголом М. друг к другу, позволяет значительно упростить укладку витков обмотки в соответствие с заданным законом ((2n-1) d1; (n-1)а) и позволяет получить четко разграниченные две части контактной дорожки, Для того, чтобы обе части

1246149

Ре1 (лираваь(ие ВТОричнОго на1.ря)((е ° ния (клеммы 44 и 451 rlраизводится

I Î пл Явньгг пер еме цением частей 9 и 10 расщепленной щетки, При перемецении .цеток к клемме 43 напряжение 1мень1!!я(тся, 3. (! ри и ер емещении п(е TQK В сторон" клеммы 42 повыгзается„ ИзмеВ.ение напряжения при 11p рр !есцении щеток (тупенчатае без разрыва цепи.

Величины ступени регулирования напряжения В предлагаемом трансформаторе

БЫРЯж(!ЕТCH фОРМ)TËOÉ Г„" = ПЕ О где 1, — няпря> ение одной "тупени регулирования, В;

n — ряд натуральных чисел 1, 2„3 — напряжение одного Витка, В, 25 Для пОЯснениЯ функции такаагpаничивающих сопротивлений 13 и )4 рассмотрим двя положения частей 9 и 10 расщепленной щетки, На фиг,10 сплошными линиями на схеме 2 обмотки укя= зяны Витки с контактными 1 Оверхнастями 21 — 27, Палажепис с частей 9 и 10 щетки, указанное ня фиг.)0, сплошной линией саОтветcTBvE T случяю кОгда чяcTь щетки дстаь!Овленя на кан "o T Tной поверхности витка 23, а часть 10 щетПредлагаемь!й регулиравочпый трансформатор работает следующим образом, контактной дорожки были ровные и гладкие, впадины, образованные над утопленными частями Витков 2), 23, 25, 27, 22, 24 и 26, заполняются изоляционным материалом 30, Части 9 и 10 расщепленной щетки лежат в одной поверхности, след ка= торой В-В изображен па фиг,2, При п = 2 витки 31-39 обмотки уложены так, что на первой половине 6 контактной дорожки 5 между частями витков 3), 35 39, образующими контактные поверхности, расположены части витков 32, 33, 34, 36, 37 и 38, не образующие контактных поверхностей, а ня второй половине 7 контактной дорожки 5 между частями витков

33 и 37, абразующим1! контактные па верхности, расположены части Витков

34-36, не образующие контактных поверхностей, Таким образом, при п = 2 на первой половине 6 контактной дорожки 5 зачищенные от изоляции контактные поверхности витков 31, 35 и 39 расположены с промежутком 3(); пя второй половине

7 контактной дорожки 5 зачищенные от изоляции контактные поверхности витков 33 и 37 расположены также с про-. межутком Зд, Я зачище11ные от изоляции контактные поверхности витков, например 3) и 35, смещены относительно зачищенной от изоляции поверхности витка 33 на промежуток равный:!)

Упомянутый закон укладки провода обеспечивается конструкцией изоляционных элементов 3 и 4, на которых выполнены канавки различной глубины, Части 9 и 10 расщепленной щетки лежат в одной IilioñêocTII, след которой

Е-Е изобра)1(ен на (риг,5, Изображенное íà ф и .8 сечение по-. казывает вариант канстт)уктивнога BBI полнения частей 6 и 7 контактной дорожки 5 на поверхностях 40 и 41,, об=разующие которых представляют собой дуги окружностей, Такой вариант мажет быть выгоден в части уменьшения трудоемкости изготовлепия, тяк как при радиусе кривизны поверхности, соотнетству1ощем радиусу естественной укладки провода при намотке., отпадает необходимость последующей обкатки с целью придания контактной дорожке соответствующего профиля, При подключении обмотки 2 (клеммь: 42 и 4!3,! к напряжению сети в магнитной системе ) автатрансформятара навад1!)с>! Поток холостого ходя, который индуктирует ЗДС в витках Обмотки 2, ки установлена ня изоляцианна:,! Праме)кутке „т, е-; нягру зочпыи To пг)Охацит галька через часть 9 шетки и сопро-!

Нвленне 13, Hp::.I паложепи, (-"T, ко,opoe yKHBaiso штриховой линией, части 9:= 10 щетки находятcH В контакте с контактными паверхнаст1!м11 Витков 27 . и 26 Об)!Отки

2, В этом случя" Tol; нагрузки проходит па ооеим ча" тям 9 и 10 щетки и

co1*рОтивле ниям 1 3 и 1 4, Данно- полажение xapaKT(!)изуется тем, -г.-о через !асти 9 и 10 и canpopиВз!е!(liH ) 3 H 1 4 зямыкаютс11 Витки аб=.

1"стки " !lапрЯжениеl! рав(зым I - Як

p1 C öë.I 1!рецля1 яемай конструкции кя:T H для устройства применяются щетк:! с низким удельным сопротивлением, :r: (! ". О of)(сэ!е -!иВяет и низкое перехОднОе с О poтивле=:ие В месте контакта то бе» сопротивлений 13 и I -- напряжение

=B)!Кнута(:. кан". y ре

l246149

Фаад

i ур 8 9(а/ весьма большой ток и привело бы к выходу трансформатора из строя, С этой целью и введены токоограничивающие сопротивления, Преимущество предлагаемого техниче ского решения перед из ве стным з аключается в том, что оно позволяет увеличить до необходимой величины, равной или несколько больше ширины одной половины щетки, изоляционные расстояния между зачищенными контактными поверхностями витков без увеличения наружного диаметра обмотки с сохранением величины напряжения ступени регулирования, Без использования технических решений, составляющих суть настоящего изобретения, наружный диаметр обмот- ки с целью выполнения изоляционных промежутков между контактными поверхностями витков равными или несколько большими ширины одной половины расщепленной щетки необходимо было бы увеличить.

Кроме того, изображение позволяет не увеличивая габаритных размеров и массы, без увеличения напряжения одной ступени регулирования напряжения

1О значительно увеличить ширину одной половины щетки, улучшив тем самым условия контактирования и механичес" кую износоустойчивость щеток.

Замена существующей серии регули-

15 ровочных автотрансформаторов на новую серию с использованием изобретения позволит получить экономический эффект в народном хозяйстве не менее 500,0 тыс.руб. с одновременным

20 повышением надежности и долговечности изделий °!

246!49

124б149

1246149

Составитель 4, ч/èðêèíà

Техред В „Кадар Корректор М Максимишчнец

Редактор В, Иванова

Заказ 4006/44 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4