ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1994 года по МПК H01F31/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроиндукционным устройствам, и может использоваться в силовой энергетике, а также во вторичных источниках электропитания.

Известны и широко распространены однофазные трансформаторы, выполненные на броневом магнитопроводе из ленточных или штампованных сердечников [1].

К числу недостатков таких трансформаторов можно отнести сравнительно малую поверхность охлаждения катушки (значительная часть катушки закрыта магнитопроводом).

Наиболее близким к заявленному устройству является круговой трансформатор с радиально расположенными сердечниками [2]. К числу достоинств этих трансформаторов относится развитая поверхность магнитопровода за счет его расщепления на несколько сердечников. Достоинством является также кольцевая круглая катушка, позволяющая уменьшить толщину межслойной изоляции, особенно для проводов большего диаметра. Достоинством является также открытая внутренняя поверхность катушек, увеличивающая тем самым поверхность охлаждения обмоток.

Основным недостатком таких круговых трансформаторов является определенная потеря окна катушки, т.е. снижение коэффициента заполнения магнитопровода из-за наличия центрального отверстия, не заполненного магнитопроводом, при этом увеличиваются средняя длина катушки, вес и габариты трансформатора.

Цель изобретения - уменьшение массогабаритных показателей трансформатора.

Цель достигается тем, что броневой магнитопровод кругового трансформатора выполняется расщепленным на 4 сердечника, радиально расположенных по периметру катушки с эксцентриситетом (е) относительно оси симметрии катушки, равным половины ширины сердечника. Известные решения со сходными отличительными признаками не обнаружены.

На фиг.1 представлен трансформатор на броневом магнитопроводе с радиально расположенными четырьмя сердечниками, общий вид.

Магнитопровод трансформатора состоит из четырех сердечников, расположенных перпендикулярно друг другу и сдвинутых относительно оси симметрии катушки 2. Для того, чтобы полностью устранить центральное отверстие магнитопровода, как это показано на фиг.2, необходимо, чтобы сечение было квадратным и одинаковым для всех четырех сердечников. В этом случае эксцентриситет - расстояние между осью симметрии сердечника и катушки равно половине ширины сердечника. Сердечники могут быть выполнены как витыми разрезными, так и наборными из штампованных пластин. На фиг.2 показано сечение магнитопровода трансформатора с круглой катушкой, выполненное с эксцентриситетом (без центрального отверстия). На фиг.3 показано сечение магнитопровода трансформатора с центральным отверстием и радиально расположенными сердечниками, у которых ось симметрии совпадает с осью симметрии круглой катушки. Сравнительный расчет размеров круглой катушки выполняется при одинаковых размерах сердечников по фиг.2 и 3. r²_ст = (0,5a+b)² + (0,5a)² r_н² = a² + b² при a = b; при a = b; r²_ст = (1,5a)² +0,25a² = 2,5a²; r_н² = 2a² r_ст==1,58a; r_н==1,41a Таким образом примерно на 12% внутренний диаметр катушки меньше. Соответственно уменьшается и вес катушки. Дополнительным преимуществом трансформаторов с броневым магнитопроводом на четырех радиально расположенных сердечниках с эксцентриситетом может быть переход от круглой формы катушки к квадратной (прямоугольной, если a≠b). При квадратной форме внутренний периметр катушки П=8а, При круглой катушке П = 2 π·r_н. П = 2а = 8,85а. При переходе на квадратную катушку средняя длина и вес катушки уменьшаются еще примерно на 10% . Такие конструкции трансформатора особенно перспективны для мощных трансформаторов на частоте 50 Гц, когда потери в магнитопроводе сравнительно низкие и развитая поверхность охлаждения магнитопровода может служить дополнительным радиатором для отвода тепла от катушки.

Таким образом суммарная экономия веса катушки трансформатора на броневом магнитопроводе с 4-мя радиально расположенными сердечниками с эксцентриситетом составляет более 20%.

Использование: в электротехнике. Сущность: содержит трансформатор на броневом магнитопроводе, имеющем четыре радиально расположенных сердечника, установленных эксцентрично оси обмоток. Эксцентриситет равен половине ширины сердечника. 3 ил.

ТРАНСФОРМАТОР, содержащий обмотки, броневой магнитопровод, состоящий из радиально расположенных четырех сердечников, отличающийся тем, что сердечники расположены эксцентрично относительно оси симметрии обмоток со сдвигом, равным половине ширины сердечника.