ТРАНСФОРМАТОР КРЕЩИШИНА С УВЕЛИЧЕННЫМ РАССЕЯНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК H01F31/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трансформаторах с падающей нагрузочной характеристикой, например предназначенных для устройств зарядки электрических аккумуляторов или для электропитания электрического разряда.

Известен электродугосварочный трансформатор с магнитопроводом, содержащим два концентрично расположенных кольцевых сердечника. Поверх одного сердечника равномерно навита первичная обмотка, а вторичная обмотка разделена на две части: одна часть навита на одном сердечнике поверх первичной обмотки, а вторая часть навита одновременно поверх обоих сердечников. Второй сердечник выполняет функцию электромагнитного дросселя [1].

К недостаткам известного трансформатора следует отнести значительные габариты и вес, вызванные концентричным расположением сердечников и использованием второго сердечника в пассивной роли электромагнитного дросселя.

Известен сварочный аппарат, содержащий трансформатор с двумя соприкасающимися наружными цилиндрическими поверхностями кольцевыми сердечниками. Первичная обмотка выполнена из двух одинаковых частей, соединенных электрически параллельно, и на одном сердечнике намотана первая часть первичной обмотки, а на втором - вторая часть первичной обмотки. Вторичная обмотка трансформатора намотана одновременно на оба сердечника [2].

В известном трансформаторе, выбранном в качестве прототипа, индуктивности рассеяния частей первичной обмотки на каждом сердечнике одинаковы, что создает линейность прохождения напряжения через трансформатор. Секционная первичная обмотка снижает удельную мощность трансформатора.

Целью изобретения является увеличение удельной мощности трансформатора и оптимальное соответствие падающей нагрузочной характеристики трансформатора с параметрами нелинейной электронагрузки.

На фиг. 1 изображена электрическая схема тороидального трансформатора, соответствующая п.1 формулы изобретения, с одним магнитопроводом и первичной обмоткой и последовательно соединенных двух частей: тороидальной намотки по всему периметру магнитопровода и секции и вторичной обмотки в виде секции; на фиг.2 -изображена электрическая схема тороидального трансформатора с первичной и вторичной обмотками из двух частей: тороидальной и секции; на фиг.3 изображена электрическая схема, соответствующая п.3 формулы изобретения, тороидального трансформатора, у которого первичная обмотка выполнена из параллельно соединенных секции и тороидальной части, а вторичная обмотка - из последовательно соединенных секции и тороидальной части; на фиг.4 изображена электрическая схема, соответствующая п.8 формулы изобретения, с двумя магнитопроводами различной величины, на одном из которых намотана секция первичной обмотки, а на втором магнитопроводе намотана тороидальная часть первичной обмотки, а вторичная обмотка намотана в виде секции на оба магнитопровода одновременно; на фиг.5 изображена электрическая схема, соответствующая п. 6 формулы изобретения, тороидального трансформатора с двумя магнитопроводами, на одном из которых первая часть первичной обмотки выполнена в виде тороида, а на втором магнитопроводе первая часть первичной обмотки выполнена в виде секции; на фиг.6 изображена электрическая схема, соответствующая п.6 тороидального трансформатора с четырьмя магнитопроводами, у которого первичная обмотка выполнена в виде секций и одного тороида: четыре секции намотаны на четыре магнитопровода одновременно, три секции намотаны по одной на отдельном своем магнитопроводе, а тороид намотан на отдельном своем магнитопроводе, вторичная обмотка намотана на четыре магнитопровода одновременно; на фиг.7 изображен трансформатор в разрезе.

Тороидальный трансформатор содержит один или несколько магнитопроводов 1-4, на которые намотаны первичная и вторичная обмотки 5 и 6. По крайней мере одна из упомянутых обмоток, например первичная обмотка 5, выполнена в виде двух частей: одна часть обмотки выполнена в виде тороидальной намотки 7 по всему периметру по крайней мере одного магнитопровода 1, а другая часть упомянутой обмотки выполнена в виде секции 8 и намотана по крайней мере из двух слоев обмоточного провода на участке по крайней мере одного магнитопровода 1-4. Вторая из упомянутых обмоток, например вторичная обмотка 6, может быть намотана в виде секции 9 на все магнитопроводы 1-4 одновременно, или в виде отдельных параллельных, либо последовательных секций 9 на каждом магнитопроводе 1-4. Вторая из упомянутых обмоток может быть выполнена из двух частей: секции 9, намотанной на участке по крайней мере одного магнитопровода 1-4, и тороидальной намотки 10 по всему периметру по крайней мере одного магнитопровода 1-4.

Тороидальная намотка 7 и секция 8, или секция 9 и тороидальная намотка 10, принадлежащие одной обмотке 5 или 6, соединены либо параллельно, либо последовательно и могут быть намотаны как на одном магнитопроводе 1 или на разных магнитопроводах 1-4, так и на всех магнитопроводах 1-4 в любых сочетаниях количеств витков и охваченных ими магнитопроводов. Обе части одной обмотки, например первичной 5, могут быть соединены параллельно, а обе части второй обмотки, например вторичной 6, могут быть соединены последовательно.

У трансформатора, согласно фиг.4, в первичной обмотке 5 тороидальная намотка 7 намотана по периметру по крайней мере одного магнитопровода 1, а секция 8 намотана на участке другого магнитопровода 2.

Возможен трансформатор, в первичной обмотке 5 которого секция 8 намотана на участке по крайней мере одного магнитопровода 1, а тороидальная намотка 7 намотана по периметру всех магнитопроводов 1-4.

Возможно, что у тороидального трансформатора по крайней мере, на одном магнитопроводе 1 одна обмотка, например первичная 5, выполнена из двух частей, а именно тороидальной намотки 7 и секции 8, а на остальных магнитопроводах 2-4 обмотка 5 намотана в виде секций 8, а вторая обмотка намотана на все магнитопроводы 1-4.

Возможно исполнение тороидального трансформатора, у которого на каждом магнитопроводе 1-4 намотана своя первичная обмотка 5, которая состоит из двух частей, а именно по крайней мере на одном магнитопроводе 1 намотана тороидальная намотка 7, а на каждом из остальных магнитопроводов 2-4 одна часть первичной обмотки 5 намотана в виде секции 8, а вторые части 11 первичной обмотки 5 намотаны на все магнитопроводы 1-4.

Соотношение количества витков в одинаковых частях каждой из обмоток 5 или 6 на разных магнитопроводах 1-4, в частности тороидальных намоток 7, или секций 8, или секций 9 или тороидальных намоток 10 отличаются друг от друга в пределах 0,6-1,4.

Соотношение внутренних диаметров магнитопроводов 1-4 отличаются друг от друга в пределах 0,6-1,4.

Соотношения поперечных сечений отдельных магнитопроводов 1-4 отличаются друг от друга в пределах 0,6-1,4.

Тороидальный трансформатор работает следующим образом.

К первичной обмотке 5 тороидального трансформатора подводится переменное питающее напряжение, и в первичной обмотке протекает первичный ток. Во вторичной обмотке 6 индуцируется вторичное напряжение и при подключении к вторичной обмотке 6 ее электрической нагрузки во вторичной обмотке 6 и электрической нагрузке течет вторичный ток. Величина вторичного тока в электронагрузке зависит от вторичного напряжения и суммарного сопротивления трансформатора и электронагрузки, в том числе от величины индуктивного сопротивления трансформатора. В некоторых случаях электропитания нестабильных или нелинейных нагрузок, например при заряде электрических конденсаторов, аккумуляторов или электропитания электрического разряда, полезно обеспечить стабильность тока в электронагрузке независимо от нестабильного изменения электрического сопротивления электронагрузки, изменяющегося в определенных пределах. В этом случае предпочитают трансформаторы с большим внутренним индуктивным сопротивлением, а именно с большой индуктивностью рассеяния, причем для каждой конкретной электронагрузки с конкретной величиной нестабильности и нелинейности электросопротивления желательна соответствующая величина внутреннего индуктивного сопротивления питающего трансформатора. В тороидальном трансформаторе наименьшее индуктивное сопротивление наблюдается в случае равномерной тороидальной намотки на кольцевой магнитопровод первичной 5 и вторичной 6 обмоток. В случае выполнения первичной обмотки 5 в виде секции 8, а вторичной обмотки 6 - в виде секции 9 наблюдается большое индуктивное сопpотивление тороидального трансформатора. Промежуточные значения внутреннего индуктивного сопротивления тороидального трансформатора обеспечивает выполнение первичной обмотки в виде двух частей, а именно тороидальной намотки 7 и секции 8, и вторичной обмотки 6 также в виде двух частей, а именно секции 9 и тороидальной намотки 10. С увеличением числа слоев секций 8 и 9 увеличивается индуктивное сопротивление трансформатора.

Отношения различных количеств витков у тороидальной части 7 к различным количествам витков у секции 8 первичной обмотки 5 или различных количеств витков у секции 9 к количеству витков тороидальной части 10 вторичной обмотки 6 обеспечивают различные значения индуктивного сопротивления тороидального трансформатора, что позволяет подобрать оптимальное соотношение и соответствие падающей нагрузочной характеристики тороидального трансформатора с параметрами его нелинейной или нестабильной нагрузки. Благодаря использованию для этой цели нескольких магнитопроводов 1-4, отличающихся по величине, и вариантам параллельно-последовательного соединения частей 7, 8, 9 и 10 и 11 обмоток 5 и 6 повышена точность согласования индуктивного сопротивления тороидального трансформатора с параметрами электронагрузки. Путем изменения электрических схем соединения частей 7-11 обмоток 5 и 6 достигается одновременное регулирование индуктивного сопротивления тороидального трансформатора и выходного напряжения вторичной обмотки 6.

В любом предлагаемом варианте электросхемы тороидального трансформатора все части 7-11 обмоток 5 и 6 нагружены электрическим током и включены в электромагнитную трансформацию напряжения и тока, в результате чего предлагаемый тороидальный трансформатор обладает большей удельной мощностью на всех ступенях регулирования в сравнении с его аналогами и прототипом.

Использование: в электротехнике. Сущность: трансформатор содержит один или несколько магнитопроводов с первичной и вторичной обмотки. По крайней мере одна из них выполнена из двух частей. Одна часть первичной обмотки намотана по всему периметру по крайней мере одного магнитопровода. Другая часть первичной обмотки намотана в виде секции из нескольких слоев обмоточного провода. В дополнительных пунктах уточняется расположение второй части первичной обмотки, особенности выполнения вторичной обмотки и ее расположение, а также схема соединения обмоток и соотношение частей обмоток и магнитопроводов. 8 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Трансформатор с увеличенным рассеянием, содержащий первичную и вторичную обмотки, намотанные на магнитопроводах, причем по крайней мере первичная обмотка выполнена из двух частей, отличающийся тем, что одна часть первичной обмотки намотана по всему периметру по крайней мере одного магнитопровода, а вторая часть первичной обмотки намотана в виде секции по крайней мере из двух слоев обмоточного провода. 2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что вторичная обмотка выполнена из двух частей. 3. Трансформатор по п.2, отличающийся тем, что одна часть вторичной обмотки намотана по всему периметру по крайней мере одного магнитопровода, а вторая часть вторичной обмотки намотана в виде секции. 4. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что обе части одной обмотки соединены последовательно, другой обмотки - параллельно. 5. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что вторая часть первичной обмотки намотана на участках нескольких магнитопроводов. 6. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными первичными обмотками, каждая из которых состоит из двух частей, причем одна часть каждой дополнительной обмотки намотана в виде секции на участке одного магнитопровода, а вторые части первичных обмоток намотаны на все магнитопроводы. 7. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что количества витков в первых и вторых частях обмоток на разных магнитопроводах отличаются друг от друга в соотношениях 0,6 - 1,4. 8. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что соотношения внутренних диаметров магнитопроводов находятся в пределах 0,6 - 1,4. 9. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что соотношения поперечных сечений отдельных магнитопроводов находятся в пределах 0,6 - 1,4.