МНОГОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С КРУГОВЫМИ ОБМОТКАМИ НА РАЗНЫХ ВИТЫХ МАГНИТОПРОВОДАХ Российский патент 2007 года по МПК H01F30/14 H02M5/14 

Изобретение относится к трансформаторостроению и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, например в инверторах, выпрямителях и других полупроводниковых устройствах.

Известна активная часть трансформатора, содержащая шихтованные внутренний магнитопровод с пазами и уложенными в них многофазными первичной и вторичной обмотками, и примыкающий к нему внешний магнитопровод, причем внутренний магнитопровод выполнен ромбовидным в плоскости, перпендикулярной сторонам обмоток, лежащими в пазах этого магнитопровода, а внешний магнитопровод содержит два V-образных пакета, проходящих внутри катушек обмоток и примыкающих своими внутренними находящимися под тупым углом излома плоскими поверхностями с двух противоположных сторон к зубцам внутреннего магнитопровода (а.с. №1064326, МКИ³ Н01F 27/30, 1982).

Известен многофазный трансформатор полупроводникового преобразователя, содержащий прямоугольный внутренний с прямоугольными пазами и наружный шихтованный, выполненный из состыкованных внахлест пакетов, магнитопроводы, трехфазную и многофазную обмотки, выполненные из катушек, уложенных одной стороной в пазы внутреннего магнитопровода и охватывающих пакеты наружного магнитопровода, и снабженный немагнитными прокладками, расположенными между внутренним и наружным магнитопроводами (а.с. №1125665, МКИ³ H01F 33/02 // H02М 9/02).

Применение ромбовидных и/или прямоугольных магнитопроводов приводит к неравномерному вращению магнитного поля в трансформаторах, когда частота вращения вектора магнитной индукции на отдельных участках его магнитной системы отличается от средней за период. При этом появляются высшие гармонические составляющие во вторичных ЭДС, что снижает качество преобразования электрической энергии, вызывает добавочные потери и снижает КПД трансформатора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многофазный трансформатор, содержащий средний витой магнитопровод с пазами на торцевых поверхностях, в которые уложены первичная трехфазная обмотка и два боковых витых магнитопровода с пазами на торцевых поверхностях, примыкающих к торцам среднего витого магнитопровода с многофазными обмотками, каждая из которых охватывает тот боковой магнитопровод, в пазы которого она уложена (патент РФ №2082245, МКИ 6 Н01F 30/14, Н02М 5/14, 1994 г.). Данное решение принято за прототип.

Основной недостаток трансформатора такой конструкции состоит в наличии значительных магнитных потоков рассеяния из-за намотки трехфазной обмотки на цилиндрической поверхности среднего витого магнитопровода, который не имеет пазов на боковой поверхности. Пазы у среднего и боковых витых магнитопроводов конструктивно могут быть проточены только на их торцевых поверхностях, кроме того, применение диаметрального шага намотки обмоток приводит к появлению у трансформатора лобовых частей, что исключает плотное прилегание боковых витых магнитопроводов к среднему витому магнитопроводу через тонкую немагнитную прокладку.

Предлагаемое изобретение позволяет решить задачу улучшения электромагнитной совместимости, снижения потерь электроэнергии и повышения КПД трансформатора.

Решение задачи достигается следующим образом. В трансформаторе ярмо среднего магнитопровода выполнено шихтованным, сформированным из пакетов разного профиля с пазами на торцевых, внутренних и боковых поверхностях, в которые уложена трехфазная обмотка, два крайних пакета среднего шихтованного магнитопровода имеют пазы на полную высоту катушечной группы, центральная часть среднего шихтованного магнитопровода имеет пазы у наружной и внутренней поверхностей шихтованного магнитопровода, причем пазы на боковой поверхности среднего шихтованного магнитопровода выполнены со скосом, который принимается равным зубцовому делению b_c=2pτ/z (где τ - полюсное деление, z - число зубцов в расточке магнитопровода), круговые обмотки намотаны на витых магнитопроводах, примыкающих к среднему шихтованному магнитопроводу через немагнитные прокладки, причем каждая из них охватывает тот боковой магнитопровод, на котором она намотана.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид среднего шихтованного магнитопровода, на фиг.2 и 3 - профили крайних и центральных пакетов среднего шихтованного магнитопровода, на фиг.4 показан общий вид трансформатора.

Трансформатор содержит два боковых витых магнитопровода 1, средний шихтованный магнитопровод (СШМ), торцевые 2 и средние 3 части которого выполнены из пакетов разного профиля, в скошенных пазах СШМ размещены секции трехфазной обмотки с выводами на внешнюю его поверхность. С двух противоположных торцов к СШМ через немагнитные прокладки примыкают два боковых витых торцевых магнитопровода, в пазы 5 которых уложены круговые обмотки, причем каждая из них охватывает тот боковой магнитопровод, в пазы которого она уложена.

Многофазный трансформатор работает следующим образом.

При подключении трехфазной обмотки к питающей сети она создает в среднем шихтованном магнитопроводе вращающееся магнитное поле, распространяющееся на два боковых витых торцевых магнитопровода, в силу чего, в соответствии с законом электромагнитной индукции e(t)=-d(ψ)/d(t) в круговых обмотках возбуждаются ЭДС взаимоиндукции со сдвигом на угол 2π/n, где n - число секций круговых обмоток. В результате происходит преобразование трехфазной системы напряжений в n-фазную систему напряжений, которая подается на два многофазных выпрямителя.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет по сравнению с прототипом получить реальную конструкцию и достаточно простую технологию изготовления многофазного трансформатора, обладающего улучшенной электромагнитной совместимостью, меньшими потерями электроэнергии и более высоким КПД.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, например инверторах, выпрямителях и других полупроводниковых устройствах. Технический результат состоит в повышении электромагнитной совместимости, снижении потерь электроэнергии и повышении КПД. Многофазный трансформатор содержит средний шихтованный магнитопровод и два боковых витых магнитопровода, примыкающих к торцам среднего шихтованного магнитопровода через немагнитные прокладки. Средний шихтованный магнитопровод выполнен из пакетов холоднокатанной электротехнической стали двух разных профилей с пазами на торцевых, внутренних и боковых поверхностях, в которые уложена трехфазная обмотка, охватывающая ярмо среднего шихтованного магнитопровода. Центральная часть среднего шихтованного магнитопровода имеет пазы у наружной и внутренней поверхностей шихтованного магнитопровода. Боковые витые магнитопроводы, примыкающие к среднему шихтованному магнитопроводу, имеют пазы на боковой поверхности, примыкающей к среднему шихтованному магнитопроводу, и содержат две круговые обмотки с отводами, каждая из которых охватывает тот боковой витой магнитопровод, на котором она намотана. 4 ил.

Многофазный трансформатор, содержащий средний шихтованный магнитопровод и два боковых витых магнитопровода, примыкающих к торцам среднего шихтованного магнитопровода через немагнитные прокладки, отличающийся тем, что средний шихтованный магнитопровод выполнен из пакетов холоднокатаной электротехнической стали двух разных профилей с пазами на торцевых, внутренних и боковых поверхностях, в которые уложена трехфазная обмотка, охватывающая ярмо среднего шихтованного магнитопровода, центральная часть среднего шихтованного магнитопровода имеет пазы у наружной и внутренней поверхностей шихтованного магнитопровода, а боковые витые магнитопроводы, примыкающие к среднему шихтованному магнитопроводу, имеют пазы на боковой поверхности, примыкающей к среднему шихтованному магнитопроводу, и содержат две круговые обмотки с отводами, каждая из которых охватывает тот боковой витой магнитопровод, на котором она намотана.