РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С ВРАЩАЮЩИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ Российский патент 2004 года по МПК H01F29/14 H01F38/18 

Изобретение относится к электротехнике, а в частности к трансформаторам с подмагничиванием.

Известно устройство [1], содержащее составной цилиндрический шихтованный маганитопровод, имеющий внешнюю и внутреннюю части с пазами для обмоток переменного тока и обмотку подмагничивания. С целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения и упрощения технологии изготовления в него введен магнитный шунт, установленный между зубцами внешней и внутренней частей магнитопровода и выполненный в виде шихтованного полого цилиндра с открытыми пазами, расположенными на его внутренней и внешней поверхностях, в которых размещена тороидальная обмотка подмагничивания, охватывающая внешнюю и внутреннюю цилиндрические поверхности шунта, причем павы и зубцы шунта расположены соответственно против пазов и зубцов внешней и внутренней частей магнитопровода
Недостатками устройства являются
- необходимость в дополнительном регулируемом внешнем источнике постоянного тока для питания обмотки подмагничивания шунта;
- снижение выходного напряжения по мере увеличения тока нагрузки.

Задачами изобретения являются
- исключение дополнительного внешнего регулируемого источника постоянного тока, необходимого для питания обмотки подмагничивания щунта, т.е. автономность работы регулируемого трансформатора;
- улучшение стабильности выходного напряжения регулируемого трансформатора при увеличении его тока нагрузки.

Задачи решаются введением трансформатора тока с выпрямителем в каждую из трех фаз нагрузочной цепи регулируемого трансформатора для питания обмотки подмагничивания шунта.

Технический результат выражается в том, что
- обеспечивается автономность работы предлагаемого устройства за счет исключения потребности в дополнительном внешнем регулируемом источнике постоянного тока для питания обмотки подмагничивания шута,
- по своей сути вводимые в известное устройство [1] дополнительные элементы представляют собой автоматический стабилизатор выходного напряжения. Как показывают результаты экспериментальных исследовании, в известном устройстве при увеличении тока нагрузки от 0 до номинального значения выходное напряжение снижается на 53,3%, а в предлагаемом устройстве - всего на 1,1%.

Нa фиг.1 представлен поперечный разрез трансформатора с вращающимся магнитным полем (ТВМП).

Электрическая схема включения элементов предлагаемого устройства приведена на фиг.2.

Конструкция ТВМП содержит (см. фиг.1)
- первичное ярмо 1 - внешний шихтованный полый цилиндр с трапецеидальными пазами на внутренней цилиндрической поверхности для многофазной первичной обмотки переменного тока 2;
- вторичное ярмо 3 - внутренний шихтованный цилиндр с трапецеидальными пазами на внешней цилиндрической поверхности для вторичной многофазной обмотки переменного тока 4;
- магнитный шунт 5 - промежуточный полый цилиндр с трапецеидальными пазами на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях для тороидальной обмотки подмагничивания 6.

На электрической схеме (см. фиг.2) приняты следующие обозначения:
- 7, 8, 9 - трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены соответственно в фазу А, В, С нагрузки ТВМП;
- 10, 11, 12 - мостовые выпрямители, запитывающиеся от вторичных обмоток соответствующих трансформаторов тока;
- 13 - регулировочный реостат для изменения тока в цепи питания обмотки подмагничивания.

Выходы выпрямителей 10, 11, 12 (см. фиг.2) соединяются между собой последовательно, что обеспечивает суммирование их выходных напряжений. Эта сумма напряжений и является напряжением питания обмотки подмагничивания шунта.

Электрическая схема предлагаемого устройства (см. фиг.2) обеспечивает компаундную (пропорциональную току нагрузки) стабилизацию напряжения на выходе ТВМП. Требуемая для стабилизации величина выходного напряжения выставляется с помощью регулировочного резистора 13.

Работает предлагаемое устройство следующим образом (см. фиг.1, 2): при подключении питания Uвх к первичной обмотке переменного тока 2 по последней протекает ток, создающий вращающийся магнитный поток Фя1. Этот магнитный поток, пройдя по первичному ярму 1, делится на две составляющие: Фя2 и Фш. Составляющая Фш является потоком рассеяния и замыкается через магнитный шунт 5, а составляющая Фя2, являясь основным рабочим потоком, замыкается через вторичное ярмо 3, и, пересекая витки вторичной обмотки переменного тока 4, наводят в ней электродвижущую силу, пропорциональную величине потока Фя2.

Взаимосвязь составляющих первичного магнитного потока определяется выражением
Фя1=Фя2+Фш, (1)
откуда следует, что
Фя2=Фя1-Фш, (2)
Из выражения (2) следует, что, изменяя величину Фш, можно изменять величину Фя2, а следовательно, и величину напряжения Uвых на выходе устройства. Само же значение Фш зависит от магнитного сопротивления шунта, которое в свою очередь определяется величиной тока, протекающего по обмотке подмагничивания 6. Регулирование величины тока в обмотке подмагничивания 6 обеспечивается автоматическим регулятором, состоящим из трансформаторов тока 7, 8, 9 и выпрямителей 10, 11, 12. Реостат 13 служит для выставки величины выходного напряжения, подлежащего стабилизации.

Итак: при увеличении тока нагрузки в выходных обмотках трансформаторов тока 7, 8, 9 пропорционально увеличивается переменное напряжение. Увеличивается и выпрямленное в выпрямителях 10, 11, 12 напряжение постоянного тока. Далее осуществляется суммирование этих выпрямленных значений напряжений, а их сумма и является напряжением питания обмотки подмагничивания шунта. Причем это напряжение увеличивается пропорционально увеличению тока нагрузки. Следовательно, ток подмагничивания шунта также увеличится пропорционально току нагрузки. Увеличение тока подмагничивания вызовет соответствующий рост магнитного сопротивления шунта. В результате величина магнитного потока Фш, замыкающегося по магнитному шунту 5, снижается. При этом в соответствии с выражением (2) происходит увеличение магнитного потока Фя2, замыкающегося по вторичному ярму 3 ТВМП и, следовательно, напряжение Uвых на его выходной обмотке 4 остается равно исходному. При уменьшении тока в обмотке подмагничивания 6 все процессы протекают в обратном порядке.

ЛИТЕРАТУРА
1. Авторское свидетельство 1070615 СССР, МКИ H 01 F 29/14. "Регулируемый трансформатор с вращающимся магнитным полем". М.М.Красношапка, Г.А.Коваленко, Д.М.Красношапка. - опубл. 30.01.84 (прототип).

2. Авторское свидетельство 1179488 СССР, МКИ Н 02 К 17/30. "Регулируемый асинхронный двигатель" Д. М.Красношапка. Г.А.Коваленко, Д.М.Красношапка. - опубл. 15.09.85.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам с подмагничиванием. Технический результат заключается в исключении дополнительного внешнего источника постоянного тока, необходимого для питания обмотки подмагничивания шунта и повышении стабильности выходного напряжения при увеличении тока нагрузки. Устройство содержит внешний шихтованный полый цилиндр с трапецеидальными пазами на внутренней поверхности для многофазной первичной обмотки, а внутренний шихтованный цилиндр - с трапецеидальными пазами на внешней поверхности для вторичной многофазной обмотки, магнитный шунт в виде промежуточного полого цилиндра с трапецеидальными пазами на внешней и внутренней поверхностях для обмотки подмагничивания. Первичные обмотки трансформаторов тока включены соответственно в фазы А, В, С нагрузки. Выпрямители питаются от вторичных обмоток трансформаторов тока. Регулировочный реостат предназначен для выставки выходного напряжения. Магнитная проводимость шунта регулируется изменением тока в его обмотке подмагничивания. Регулирование величины тока подмагничивания осуществляется автоматическим регулятором, состоящим из трансформаторов тока и выпрямителей и изменяющим напряжение питания обмотки подмагничивания пропорционально изменению тока нагрузки. Изменяя ток в обмотке подмагничивания можно изменять величину магнитного потока, сцепленного с витками вторичной обмотки, расположенной на вторичном ярме, а значит и величину выходного напряжения. 2 ил.

Регулируемый трансформатор с вращающимся магнитным полем, содержащий составной цилиндрический шихтованный магнитопровод, имеющий внешнюю и внутреннюю части с пазами для многофазных первичной и вторичной обмоток переменного тока, а также магнитный шунт, выполненный в виде полого цилиндра с пазами для обмотки подмагничивания, отличающийся тем, что он снабжен трансформаторами тока, первичные обмотки которых включены в каждую фазу его нагрузки, а вторичные обмотки питают мостовые выпрямители, выводы которых соединены между собой последовательно, обеспечивая суммирование их выходных напряжений, являющееся напряжением питания обмотки подмагничивания, а регулировочный реостат обеспечивает необходимый уровень регулировочного напряжения.