МНОГОФАЗНЫЙ АГРЕГАТИРОВАННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1999 года по МПК H01F27/38 H02M5/14 

Изобретение относится к области трансформаторостроения и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразовательных устройствах.

Известен многофазный трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на отдельные секции, из которых формируются фазы вторичной многофазной системы. Однако конструкция такого трансформатора оказывается очень сложной и практически трудно реализуемой (см. Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы. М.: Высшая школа, 1987, с. 183. рис.3.17).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многофазный трансформатор, содержащий средний витой магнитопровод с прямоугольным вытянутым окном, на двух стержнях которого размещены катушки с секциями трехфазной первичной и многофазной вторичной обмоток и два боковых витых без обмоток магнитопровода аналогичной формы, примыкающих к торцам среднего магнитопровода через вставленные зубцы и немагнитные прокладки на противоположных сторонах зубцов (см. а.с. СССР N 1292135. Многофазный трансформатор /Левин Н.Н., Якушков А.А. и др. Опубл. 23.07.87. бюл. N 27).

Однако многофазный трансформатор такой конструкции имеет сложную технологию изготовления из-за того, что после навивки средний магнитопровод разрезается на две половины для размещения на его стрежнях катушек, после чего эти половины магнитопровода состыковываются и склеиваются специальным магнитным клеем. Причем катушки размещаются не равномерно вдоль всей длины среднего магнитопровода, а только на верхней и нижней частях его стержней, в результате боковые участки среднего магнитопровода для размещения катушек не используются, что приводит к несимметрии магнитной цепи, увеличению массы и габаритов магнитопровода, а также к снижению его удельной мощности на единицу массы.

Этих недостатков лишен предлагаемый трансформатор, у которого внутренние и боковые магнитопроводы тороидальные.

На фиг. 1 показан вид спереди (в разрезе по линии B-B, см. фиг. 2) многофазного агрегатированного трансформатора; на фиг. 2 - вид сверху (в разрезе по линии А-А, см. фиг. 1); на фиг. 3 - схемы соединений одной фазы первичной и одной фазы вторичной обмоток этого трансформатора.

Многофазный агрегатированный трансформатор тороидальной конструкции (см. фиг. 1 и 2) содержит несколько (в приведенном на фиг. 1 варианте - три) внутренних средних витых тороидальных магнитопроводов 1, каждый из которых имеет две активные торцевые поверхности с пазами 2, в которые уложены трехфазная распределенная первичная 3 и многофазная (например, девятифазная) сосредоточенная вторичная 4 обмотки. Немагнитными прокладками 5 внутренние магнитопроводы отделены от промежуточных листовых невитых, нешихтованных, безпазовых ярм 6 и от двух боковых витых безпазовых тороидальных магнитопроводов 7.

Многофазный агрегатированный трансформатор работает следующим образом. При подключении первичных трехфазных обмоток 3 к питающей сети во внутренних магнитопроводах 1 создается вращающееся магнитное поле, которое, пересекая витки первичной 3 и вторичной 4 обмоток, наводит в них ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции соответственно. При этом магнитные потоки, наведенные верхней и нижней частями первичной и вторичной обмоток, находящимися на разных торцевых поверхностях каждого из внутренних магнитопроводов, замыкаются через его центральную область, представляющую собой совмещенное (сдвоенное) ярмо этих двух активных частей каждого внутреннего магнитопровода 1 трансформатора. Величина суммарного магнитного потока совмещенного ярма определяется схемой соединения (чередованием фаз) и направлением укладки обмоток. Так, если принять обе части первичной и обе части вторичной обмоток каждого внутреннего магнитопровода 1 трансформатора симметричными между собой и включить их согласно-параллельно и на одинаковое чередование фаз (либо прямое, либо обратное) согласно фиг. 3, то потоки, созданные параллельными частями обмоток в совмещенном ярме будут равны и направлены встречно (как это показано на фиг. 1). В результате суммарный поток совмещенного ярма будет равен нулю, и необходимость в ярме как таковом отпадает. Одновременно при этом равные по величине и противоположно направленные потоки, но только от двух рядом расположенных внутренних магнитопроводов, замыкаются через каждое промежуточное ярмо 6. В результате суммарный поток каждого промежуточного ярма будет равен нулю, поэтому необходимость в этих ярмах тоже отпадает.

Однако полностью исключить из конструкции многофазного трансформатора совмещенное ярмо и промежуточные магнитопроводы нельзя, так как в противном случае будет нарушена конструктивная целостность внутренних магнитопроводов трансформатора, и, кроме того, исчезает возможность взаимной компенсации магнитных потоков активных частей в промежуточных и совмещенных ярмах трансформатора.

Таким образом, высота (толщина) совмещенного ярма (а тем более сдвоенного) определяется не величиной магнитного потока, а лишь условиями обеспечения механической прочности (целостности конструкции) каждого внутреннего магнитопровода 1. В зависимости от мощности трансформатора эта высота может быть принята 3 - 10 мм при мощностях до 10 кВА.

Назначение промежуточных ярм более узкое - обеспечение лишь возможности замыкания двух потоков (равных по величине и противоположных по направлению). Никаких механических нагрузок они не несут, а потому их высота (толщина) может быть минимальна. В качестве каждого промежуточного ярма достаточно использовать лист электротехнической стали толщиной, например, 0,35 - 0,50 мм.

Два боковых безопасных витых тороидальных магнитопровода 7 выполняют роль ярма, через которые замыкаются потоки от внутренних магнитопроводов 1 (причем от двух крайних из них). А так как в этих ярмах отсутствуют встречные (и равные по величине) потоки, то их высота (толщина) значительна и определяется величиной проводимого однонаправленного потока.

Изобретение относится к трансформаторостроению и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразовательных устройствах. Трансформатор состоит из тороидальных витых внутренних (средних), двух тороидальных боковых витых безпазовых магнитопроводов и промежуточных магнитопроводов (ярм), представляющих собой тонкие листы электротехнической стали. Количество внутренних и промежуточных магнитопроводов и немагнитных прокладок, отделяющих их друг от друга, определяется суммарной мощностью трансформатора. Также через немагнитные прокладки к крайним внутренним магнитопроводам примыкают боковые магнитопроводы. В пазы, выполненные на обоих торцах внутренних магнитопроводов, укладываются части трехфазной распределенной первичной обмотки и многофазной сосредоточенной вторичной обмотки так, что они создают магнитные потоки, компенсирующие друг друга в центральной части внутренних магнитопроводов и в промежуточных магнитопроводах (ярмах). Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и увеличение общей выходной мощности трансформатора. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Многофазный агрегатированный трансформатор, содержащий внутренние (средние) витые магнитопроводы с обмотками и два боковых витых магнитопровода, примыкающих к торцам среднего магнитопровода через немагнитные прокладки, отличающийся тем, что внутренние витые магнитопроводы и два боковых витых магнитопровода выполнены тороидальными, причем внутренних (средних) магнитопроводов принято несколько и каждый из них с двумя активными торцевыми поверхностями, имеющими в пазах трехфазную распределенную первичную и многофазную сосредоточенную вторичную обмотки, примыкает друг к другу торцевыми поверхностями через две немагнитные прокладки, разделенные между собой одним промежуточным ярмом в виде листа из электротехнической стали. 2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что количество средних витых магнитопроводов, промежуточных ярм и немагнитных прокладок между ними определяется суммарной мощностью единого агрегатированного многофазного трансформатора.