Регулируемое трансформаторное устройство

 

Использование: электротехника, регулируемые трансформаторы. Сущность изобретения: устройство содержит трехстержневой магнитопровод 1, один из стержней которого (средний) используется в качестве шунта, первичную 2 и вторичную 3 обмотки, расположенные на разных стержнях , две регулировочные обмотки 4 и 7, расположенные на шунтовом стержне и стержне к вторичной обмотки и соединенные последовательно через регулятор 6 тока , и переключатель 5. имеющий порядок соединения регулировочных обмоток с согласного на встречный и обратно. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (22) 11.10.89 (46) 07.09.92, Бюл. N 33 (75) P.Ë,Ðûæêîâè÷, А.Н.Болтушкин, О.К.Каплановский. l0.Н.Медведев, Д.А.Передня, Л.P.Ðûæêîâè÷ и В.А,Корольков (56) Бамдас А.М, и др, Трансформаторы, регулируемые подмагничиванием. М,-Л.:

Энергия, 1965, с.27, рис.1 — 7.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1119088, кл, Н 01 F 21/08. 1983. (54) РЕГУЛИРУЕМОЕ ТРАНСФОРМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

„, « Ы „„1 760567 А1 (51)5 Н 01 F 21/08 лируемые трансформаторы. Сущность изобретения; устройство содержит трехстержневой магнитопровод 1, один из стержней которого (средний) используется в качестве шунта, первичную 2 и вторичную 3 обмотки, расположенные на разных стержнях, две регулировочные обмотки 4 и 7, расположенные на шунтовом стержне и стержне к вторичной обмотки и соединенные последовательно через регулятор 6 тока, и переключатель 5, имеющий порядок соединения регулировочных обмоток с согласного на встречный и обратно. 2 ил.

1760567

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторам с шунтами, регулируемым подмагничиванием, которые могут использоваться в промышленных, лабораторных и бытовых установках, где требуется плавное изменение величины тока и напряжения в широких пределах без отключения от нагрузки.

Известен однофазный трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунта с плоскопараллельным четырехстержневым сочлененным магнитопроводом. В магнитопровод этого трансформатора два боковых стержня — главные, а два средних — шунты.

На главных стержнях помещены первичная и вторичная обмотки. Стержни шунта охватываются добавочными первичными и вторичными обмотками. На каждом стержне шунта расположены обмотки подмагничивания, соединенные встречно-последовательно.

Существенным недостатком устройства является то, что для питания обмоток подмагничивания требуется внешний регулируемый источник постоянного тока, Кроме того, шунт устройства состоит из двух частей, что усложняет конструкцию магнитопровода и технологию его изготовления.

Обмотка подмагничивания состоит в связи с этим из двух секций, что увеличивает расход активных материалов (медь) и усложняет технологию изготовления системы подмагничивания. Пределы регулирования выходного напряжения являются ограниченными и довольно узкими, поскольку в трансформаторе реализуется механизм вытеснения из шунтов магнитного потока, В частности нельзя получить выходное напряжение более высокое, чем то, которое определяется коэффициентом трансформации.

Известен регулятор напряжения, выбранный в качестве прототипа, содержащий магнитную систему, первичную и вторичную обмотки и обмотку управления. Магнитная система выполнена из двух Ш-образных магнитопроводов, плотно прилегающих к размещенному между ними П-образному магнитопроводу. Первичная и вторичная обмотки размещены на различных крайних стержнях, Обмотка управления размещена на двух средних стержнях. Она состоит из двух секций, соединенных последовательно, В цепь обмотки управления включен регулятор тока, в качестве которого используют переменный резистор или реостат, В работе известного регулятора напряжения реализован принцип самоподмагничивания, так как обмотка управления питается индуктированным в ней же переменным током.

Однако известный регулятор имеет следующие недостатки, Так как в нем реализуется известный механизм вытеснения из шунтов магнитно5 ro потока, то вторичное напряжение регулируется этим устройством в строго ограниченных довольно узких пределах.

Когда обмотка управления разомкнута и ток в ней отсутствует, то получают наименьшее

10 по своему значению вторичное напряжение, величина которого определяется не только коэффициентом трансформации, но и соотношением между площадью поперечного сечения стержня, на котором распола15 гают вторичную обмотку, и суммарной площадью сечений шунтов.

Наибольшее вторичное напряжение достигается при короткозамкнутой обмотке управления и, следовательно, при макси20 мальном токе в ней, Величина вторичного напряжения в этот момент определяется только коэффициентом трансформации.

Расширить пределы регулирования в известном устройстве можно только конст25 руктивными изменениями — либо увеличив площадь поперечного сечения шунтов, либо уменьшив коэффициент трансформации, т.е. увеличив количество витков во вторичной обмотке. Однако это связано с увеличе30 нием расхода активных материалов— трансформаторного железа или меди.

Если одним недостатком является то, что шунт состоит из двух частей, Это усложняет конструкции магнитопровода и техно35 логию его изготовления.

Еще один недостаток заключается в том, что обмотка подмагничивания состоит .из двух секций. Это увеличивает расход активных материалов и усложняет технологию

40 изготовления системы подмагничивания.

Целью изобретения является обеспечение в устройстве принципа самоподмагничивания, т.е. использованиедля подмагничивания внутреннего источника тока, но при значительном

45 увеличении глубины регулирования за счет реализации механизма усиления и ослабления магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки, а также упрощение конструкции магнитопровода, системы подмагничи50 вания и технологии их изготовления.

Для этого в трансформаторном устройстве, которое содержит магнитопровод с двумя стержнями и шунтом, первичную и вторичную обмотки, расположенные на раз55 ных стержнях, регулировочную обмотку, расположенную на шунте и подключенную к регулятору переменного тока, на стержне вторичной обмотки располагают дополнительную регулировочную обмотку. Обе регулировочные обмотки — на шунте и на

1760567 стержне вторичной обмотки — соединяют последовательно через регулятор тока и переключатель, предназначенный для изменения порядка соединения регулировочных обмоток с согласного на встречный и обратно. Шунт магнитопровода в этом устройстве выполнен в виде одного стержня. При этом качественно изменяется механизм регулированя и выходного напряжения. Вместо механизма вытеснения из шунтов магнитного потока, в новом устройстве реализуется механизм усиления или ослабления магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки, магнитным полем регулировочных обмоток, Новый механизм регулирования позволяет получать выходное напряжение значительно превышающее то, что должно быть, если исходить из коэффициента трансформации.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что шунт состоит из одной части, а дополнительная обмотка на шунте — из одной секции. Введена еще одна дополнительная обмотка на стержне вторичной обмотки, причем обе регулировочные дополнительные обмотки соединены последовател ьно через регулятор тока и переключатель, предназначенный для изменения порядка соединения регулировочных обмоток с согласного на встречный и обратно. Таким образом, регулируемое трансформаторное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие его от прототипа. Весьма существенно, что в иных решениях для подмагничивания используют внешний источник тока, а в предлагаемом решении задача регулирования с использованием измененного механизма передачи мощности из сети в цепь вторичной обмотки решена за счет использования внутреннего источника тока. что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиr.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — результаты исследования работы этого устройства в сравнении с работой прототипа.

Устройство (фиг.1) содержит стержневой магнитопровод 1 с шунтом. Первичная

2 и вторичная 3 обмотки расположены на разных стержнях этого магнитопровода. Регулировочная обмотка 4, состоящая из одной секции, расположена на шунте, состоящем из одного стержня. Через переключатель 5 и регулятор 6 переменного тока обмотка 4 соединена с дополнительной ре5

55 гулировочной обмоткой 7, которая расположена на одном стержне с вторичной обмоткой 3.

На фиг,2 кривая 1 соответствуег работе прототипа, а кривые 2 и 3 — работе заявленного устройства при двух различных положениях переключателя 5 на фиг.1, что соответствует реализации режимов усиления и ослабления магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки.

Регулируемое трансформаторное устройство работает следующим образом.

Первичную обмотку 2 подключают к сети. Вторичную обмотку 3 — к нагрузке. Переключатель 5 устанавливают в одном из двух возможных положений.

Регулировочная обмотка 4 при прохождении по ней тока влияет на величину вторичного напряжения путем реализации механизма вытеснения магнитного потока из шунта. Обмотка 7 эту же задачу выполняет путем реализации механизма усиления или ослабления магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки. Не исключено при этом взаимное влияние обмотки 7 на обмотку 4. заставляющее и ее вносить свой вклад s реализацию механизма дополнительного усиления (или ослабления) магнитного потока, сцепленного с витками обмотки 3. Эти процессы наиболее выражены на участке, где кривая 2 (фиг.2) расположена выше кривой 1 (прототип), т.е. на том участке, где вторичное напряжение превышает те значения. которые должны были бы быть, если исходить только иэ коэффициента трансформации. Режим усиления или ослабления связан с положением переключателя 5, поскольку от этого зависит сдвиг по фазе тока, поступающего в обмотку 7 из обмотки 4 и наоборот. В связи с этим в одном положении переключателя 5 магнитный поток, сцепленный с витками обмотки 3, дополнительно усиливается, в другом положении наоборот ослабляется (в сравнении с прототипом), что и отражено на фиг.2.

Сравнительные испытания проведены на трансформаторе, имеющем трехстержневой сердечник (см. фиг.1). Площади поперечных сечений сердечников — крайние по 8 см, г средний — 10 см . На крайних стержнях расг положили первичную 2 и вторичную 3 обмотки с числом витков 1100 и 110 соответственно.

Коэффициент трансформации, следовательно, равен 10, т,е. максимальное вторичное напряжение, которое можно ожидать по прототипу — 22 В, поскольку первичное напряжение в исследовании было всегда 220 В, На одном стержне с вторичной обмоткой выполнили дополнительную регулировочную обмотку 7 с числом витков 110. На среднем

1760567

25

2D о

О

ro

Х о

10 ooo

"-- У roy< п 1к яжьсяия 0я

Фяг. 2

Составитель Л.Рыжкович

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Юско

Редактор M.Ñòðåëüíèêîâà

Заказ 3189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 стержне магнитопровода расположили регулировочную обмотку 4 с числом витков

ЗОО. Работа прототипа исследовалась с использованием этого же трансформатора, однако использовались те его элементы, которые соответствуют схеме прототипа.

Результаты сравнительных испытаний приведены на фиг.2, Устройство обеспечивает реализацию принципа самоподмагничивания. т.е. регулирование вторичного напряжения происходит в нем путем использования для подмагничивания переменного тока индуцируемого в самом устройстве. Упрощена конструкция системы подмагничивания — вместо двух шунтов, например, использован один шунт, что является не только количественным, но, главным образом, качественным изменением (изменяет механизм регулирования).

Вследствие этого значительно (в рассмотренном примере более чем íà 50 ) расширяется диапазон плавного регулирования выходного напряжения за счет изменения именно механизма передачи мощности из сети в цепь вторичной обмотки, Обмотка подмагничивания (регулировочная обмотка). разнесенная на два стержня, один из которых является шунтом, не только меняет состояние магнитной цепи, но и используется для переда5 чи дополнительной мощности в контур вторичной обмотки.

Формула изобретения

Регулируемое трансформаторное устройство, содержащее магнитопровод с дву10 мя стержнями и шунтом, первичную и вторичную обмотки. расположенные на разных стержнях, и регулировочную обмотку, расположенную на шунте и подключенную к регулятору переменного тока. о т л и ч а ю15 щ е е с я тем, что, с целью расширения пределов регулирования и упрощения, шунт магнитопровода выполнен в виде одного стержня, содержит дополнительную регулировочную обмотку, расположенную на стер20 жне вторичной обмотки, причем регулировочные обмотки соединены последовательно через регулятор тока и переключатель, предназначенный для изменения порядка соединения регулировочных обмо25 ток с согласного на встречный и обратно.