ТРАНСФОРМАТОР С РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ТРАНСФОРМАЦИИ, СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЕГО КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ И СПОСОБ КОНТРОЛЯ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ИМ ОТ СЕТИ Российский патент 1999 года по МПК H01F21/08 

Изобретение относится к электротехнике и электроснабжению населенных пунктов и предприятий, электропитанию отдельных потребителей, общему трансформаторостроению.

Аналогов устройства нет.

Известные устройства для переключения чисел витков обмоток трансформаторов для изменения коэффициента трансформации требуют сложных механических переключателей, комплексов аппаратуры для сглаживания бросков тока и напряжения, дугогасительных устройств и выключателей. Известен трансформатор, состоящий из замкнутого магнитопровода, первичной и вторичной обмоток (Касаткин А.С. Электротехника. -М.: Энергия, 1974, с. 208-210).

Недостатком известного устройства является невозможность регулирования коэффициента трансформации. Кроме того, контроль потребляемой мощности может быть осуществлен или ваттметром, или амперметром и вольтметром при включении их в сети обмоток.

Аналогов способа регулирования коэффициента трансформации трансформатора с регулируемыми коэффициентом трансформации нет.

В настоящее время известен единственный способ изменения коэффициента трансформации трансформаторов изменением чисел витков первичной и вторичной обмоток путем механического или электрического переключения части витков обмоток под нагрузкой или без таковой (Касаткин А.С. Электротехника. -М.: Энергия, 1974, с.208-210).

Недостатками известного способа являются либо неизбежные отключения потребителей от энергопитания, либо значительные броски тока и напряжения в регулируемых цепях.

Аналогов по способу контроля мощности трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации нет.

Известен способ контроля мощности, потребляемой трансформатором от сети, заключающийся во включении в цепи обмоток амперметра и вольтметра с вычислением результатов по показаниям приборов (Иванов А.А. Справочник по электротехнике. - Киев: Высшая школа, 1984, - 94 с.).

Недостатком описанного способа является неоперативность получения результатов и вмешательство в контролируемые цепи, в высоковольтных цепях требуются измерительные трансформаторы.

Известен способ контроля мощности, потребляемой трансформатором от сети, заключающийся во включении в цепи обмоток вольтметра (Иванов А.А Справочник по электротехнике. - Киев: Высшая школа, 1984, 94с.).

Недостатками описанного способа являются вмешательство в контролируемые сети и наличие измерительных транформаторов в высоковольтных цепях.

Известный в настоящее время способ регулирования коэффициента трансформации обладает существенным недостатком: необходимостью переключать число витков обмоток транформатора, что сопряжено с применением сложных механических переключателей и аппаратуры сглаживания бросков тока и напряжения. Известные способы контроля мощности, потребляемой трансформатором, требуют или применения измерительных трансформаторов или включения приборов непосредственно в измеряемую цепь.

Изобретение решает задачу создания транформатора с новыми свойствами, т. е. с регулированием коэффициента трансформатора и возможностью контроля потребляемой мощности, что на сегодняшний день является технически невозможным.

Единый технический результат заключается в создания трансформатотра с регулированным коэффициентом трансформации, возможностью регулирования его коэффициента трансформации и возможностью контроля потребляемой мощности.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту устройству достигается тем, что трансформатор с регулируемым коэффициентом трансформации, содержащий замкнутый магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, согласно изобретению дополнительно содержит по крайней мере одну обмотку управления, намотанную вокруг всего магнитопровода без создания полных витков вокруг отдельных стержней.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту способу регулирования коэффициента трансформации трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации достигается тем, согласно изобретению на обмотку управления трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации подают переменное напряжение, изменяемое по величине и/или по фазе.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту способу контроля мощности, потребляемой трансформатором от сети трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации согласно изобретению, заключается в регистрации величины ЭДС, пропорциональной потребляемой мощности, генерируемой в обмотках управления, причем последние отключают от источника управляющего переменного тока.

Именно намотка дополнительной обмотки управления вокруг всего магнитопровода трансформатора обеспечивает, согласно способу регулирования коэффициента трансформации трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации, возможность регулирования коэффициента трансформации трансформатора путем подачи переменного напряжения на эту обмотку, изменяемого по величине и- или по фазе, и именно такая обмотка, согласно способу контроля мощности трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации, генерирует в отключенном состоянии ЭДС, пропорциональную мощности, потребляемой этим трансформатором от сети. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Заявленная группа изобретений соответствует требованиям единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство-трансформатор с регулируемым коэффициентом трансформации предназначено для осуществления других заявленных объектов группы - способа регулирования коэффициента трансформации трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации и способа контроля мощности трансформатора, потребляемой от сети трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации, при этом эти объекты группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Изобретения нигде не описаны. Автором впервые создана конструкция трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации, позволяющая регулировать коэффициент трансформации и контролировать мощность этого трансформатора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлено заявляемое устройство.

Конструкция трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации состоит из магнитопровода 1, первичной 2, вторичной 3 обмоток и обмотки управления 4, намотанной вокруг магнитопровода без создания полных витков вокруг отдельных стержей.

Трансформатор с регулируемым коэффициентом трансформации работает следующим образом: при включении первичной обмотки 2 в сеть, во вторичной 3 обмотке наводится ЭДС, определяемая отношением чисел витков первичной 2 и вторичной 3 обмоток. При подаче на обмотку управления 4 переменного напряжения от постороннего источника ЭДС вторичной обмотки изменяется, что является результатом изменения коэффициента трансформации. Направление изменения коэффициента трансформации в большую или меньшую сторону определяется фазой напряжения, подаваемого на обмотку управления 4, а величиной этого напряжения определяется глубина регулирования ЭДС во вторичной обмотке 3. Наблюдаемые эффекты регулирования коэффициента трансформации сохраняются при любых режимах работы трансформатора - от холостого хода до максимальной потребляемой мощности.

Если обмотку управления 4 отключить от источника регулирующего переменного напряжения и подключить к какому-либо регистрирующему прибору (например, вольтметру), то прибор будет регистрировать ЭДС, пропорциональную мощности, потребляемой от сети.

Пример конкретной реализации.

Трансформатор с регулируемым коэффициентом трансформации выполнен на половине набора магнитопровода от трансформатора типа ОСО-0,25. Первичная 2 и вторичная 3 обмотки содержат по 80 витков. Обмотка управления 4 также содержит 80 витков. Испытания проводились как на холостом ходу, так и при работе полученного трансформатора под нагрузкой. Напряжение сети 12,6 В.

Управляемое напряжение 12,6 В от другого гальванически не связано с первым источником. В зависимости от фазы управляющего напряжения напряжение на обмотке 3 трансформатора изменяется либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения. Глубина регулирования зависит от величины управляющего напряжения на обмотке 4 и при данных напряжениях составила ± 15%. Опыт по регистрации мощности, потребляемой трансформатором, проводился на готовом трансформаторе типа ОСО-0,25 380/36, включенном в сеть 220В. В качестве нагрузки использовались группы ламп 24 В х 20 Вт. Регистрирующая обмотка содержала 60 витков провода от 0,7 мм, представляя собой гибкое кольцо, свободно надеваемое на трансформатор в целом и фиксируемое приблизительно посередине всего трансформатора.

Результаты замера ЭДС в регистрирующей обмотке показаны в таблице.

Величина ЭДС, регистрируемая в дополнительной обмотке, обратно пропорциональна мощности, потребляемой трансформатором от сети.

Использование предлагаемой конструкции трансформатора с регулирующим коэффициентом трансформации позволит наиболее простым способом регулировать напряжение трансформаторов, в системах энергоснабжения стабилизировать напряжения сетей, а также осуществлять контроль мощности, потребляемой трансформатором, без использования измерительных трансформаторов и включений в контролируемые цепи.

Таким образом, изложенные сведения показывают, что при использовании заявленной группы изобретений выполнена следующая совокупность условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлен, предназначено для использования в промышленности, а именно в электротехнике.

- для заявленной группы изобретений в том виде, как она охарактеризована в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует условию "промышленная применимость".

Использование: в электротехнике и трансформатостроении. Сущность изобретения: содержит замкнутый магнитопровод, первичную и вторичную обмотки и по крайней мере одну обмотку управления, намотанную вокруг всего магнитопровода без создания полных витков вокруг отдельных стержней. При подаче переменного напряжения на обмотку управления, изменяемого по величине и (или) по фазе, можно регулировать коэффициент трансформации. При отключении обмотки управления от источника управляющего переменного тока возможно контролировать мощность, потребляемую трансформаторов от сети. Изобретение позволяет создать трансформатор, обеспечивающий регулирование коэффициента потребителей от энергопитания и бросков тока и напряжения в регулируемых цепях. 3 с.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Трансформатор с регулируемым коэффициентом трансформации, содержащий замкнутый магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере одну обмотку управления, намотанную вокруг всего магнитопровода без создания полных витков вокруг отдельных стержней. 2. Способ регулирования коэффициента трансформации трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации по п.1, отличающийся тем, что на обмотку управления подают переменное напряжение, изменяемое по величине и/или по фазе. 3. Способ контроля мощности, потребляемой от сети трансформатором с регулируемым коэффициентом трансформации по п.1, отличающийся тем, что в любой из обмоток управления трансформатора регистрируют ЭДС, генерируемую в обмотках управления, причем последние отключают от источника управляющего переменного тока.