ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 2023 года по МПК H01F30/06 H01F27/30 H02K11/30 H01H5/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным трансформаторам.

Известен трансформатор (SU 630654, H01F 27/24, 01.11.78), содержащий две системы, каждая из которых выполнена в виде отдельно намотанных обмоток. Обмотки размещены концентрично одна в другой, при этом каждая из систем выполнена с внутренней полостью, в которой частично размещена другая система так, что системы сцеплены друг с другом и расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Причем обмотки выполнены в виде лент, состоящих из слоев биметалла. Один из слоев является ферромагнитным, а другой изготовлен из высокоэлектропроводящего материала. При этом подключение обмоток к источнику напряжения и нагрузке выполнено с возможностью формирования первичной и вторичной обмоток в одной из систем и магнитопровода в другой системе, а также одновременного формирования первичной и вторичной обмоток и магнитопровода в каждой из систем, слои обмоток и обмотки разделены изоляцией. Каждая система может состоять из двух и более концентрически расположенных обмоток. При подключении концов биметаллической ленты любой из обмоток первой катушки к полюсам источника электропитания ток этой обмотки создает переменное магнитное поле, замыкающееся через вторую катушку. Это магнитное поле наводит электрическое напряжение между концами другой обмотки первой катушки. Для этой системы первая катушка выполняет роль обмоток трансформатора, а вторая - роль магнитопровода. Одновременно, можно подключить концы биметаллической ленты любой из обмоток второй катушки к полюсам другого источника электропитания, ток этой обмотки создает магнитное поле, замыкающееся через первую катушку. Это магнитное поле наводит электрическое напряжение между концами другой обмотки второй катушки. Для второй системы вторая катушка выполняет роль обмоток трансформатора, а первая катушка - роль магнитопровода. Таким образом, в одном и том же объеме размещены два трансформатора вместо одного, что уменьшает объем и массу трансформатора.

Необходимость запитывания обмоток только переменным током определяет узкий диапазон возможностей использования данного трансформатора в энергетике.

Известен трансформатор (RU 2320045, H01F 30/06, H01F 27/28, 20.03.2008), выбранный в качестве прототипа и содержащий изолированные магнитопровод, концентрично расположенные первичную и вторичную обмотки, каждая из которых намотана отдельно, образующие две системы, одна из систем содержит магнитопровод, выполненный из ферромагнитного низкоэлектропроводящего материала, включающий вторичную обмотку из ферромагнитного высокоэлектропроводящего материала, а другая система включает первичную обмотку из неферромагнитного высокоэлектропроводящего материала, охватывающую вторичную обмотку.

Недостатком прототипа является то, что его работа возможна только при запитывании первичной обмотки переменным током, что определяет ограниченные возможности его использования.

Задачей настоящего изобретения является расширение возможностей использования трансформатора за счет возможности прерывания постоянного тока, протекающего по первичной обмотке, что обусловливает возможность индуцирования электродвижущей силы во вторичной обмотке при запитывании первичной обмотки постоянным током.

Технический результат достигается тем, что в трансформаторе, содержащем изолированные цилиндрический ферромагнитный магнитопровод, концентрично расположенные первичную и вторичную обмотки, на торцах цилиндрического ферромагнитного магнитопровода жестко закреплены верхняя и нижняя контактные площадки, к которым подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора, источника питания и контактора, к верхней контактной площадке жестко прикреплена с обеспечением электрического контакта первичная обмотка, выполненная в виде пружины, к другому концу которой жестко прикреплен шток, заканчивающийся подвижным контактом, в обесточенном состоянии контактирующим с нижней контактной площадкой, на внутренней боковой поверхности цилиндрического ферромагнитного магнитопровода расположена цилиндрическая вторичная обмотка, охватывающая первичную обмотку и предназначенная для подключения к нагрузке.

Конструктивная схема трансформатора показана на чертеже.

Трансформатор содержит изолированный цилиндрический ферромагнитный магнитопровод 1, Внутри которого расположены концентрические первичная 2 и цилиндрическая вторичная 3 обмотки. На торцах цилиндрического ферромагнитного магнитопровода 1 с внутренней стороны жестко закреплены верхняя 4 и нижняя 5 контактные площадки, выполненные из меди, к которым подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора 6, источника питания 7, например, аккумуляторной батареи или генератора постоянного тока, и контактора 8. К верхней контактной площадке 4 жестко прикреплена с обеспечением электрического контакта первичная обмотка 2, выполненная в виде пружины, к другому концу которой жестко прикреплен шток 9, заканчивающийся подвижным контактом 10, в обесточенном состоянии контактирующим с нижней контактной площадкой 5. На внутренней боковой поверхности цилиндрического ферромагнитного магнитопровода 1 расположена цилиндрическая вторичная обмотка 3, выполненная или по схеме многослойной цилиндрической обмотки, или многослойной цилиндрической катушечной обмотки, или винтовой обмотки (Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. С. 251-253). Цилиндрическая вторичная обмотка 3 охватывает первичную обмотку 2 и может быть подключена к нагрузке, которая на чертеже не показана.

Работа трансформатора происходит следующим образом. Под действием силы тяжести цилиндрической первичной обмотки 2, штока 9 и подвижного контакта 10 последний находится в механическом и электрическом контакте с нижней контактной площадкой 5. Затем замыкается контактор 8 и по цепи, состоящей из источника питания 7, ограничительного резистора 6, контактора 8, первичной обмотки 2, штока 9, подвижного контакта 10, верхней и нижней контактных площадок 4 и 5 начинает протекать ток. В результате протекания этого тока по виткам пружины, в виде которой выполнена первичная обмотка 2, между соседними витками возникнет сила притяжения, которая превысит силу тяжести цилиндрической первичной обмотки 2, штока 9 и подвижного контакта 10, в результате сказанного, цилиндрическая первичная обмотка 2 начнет сокращаться и подвижный контакт 10 отходит от нижней контактной площадки 5. Ток, протекающий по цепи из источника питания 7, резистора 6, контактора 8, первичной обмотки 2, штока 9, подвижного контакта 10 и верхней и нижней контактных площадок 4 и 5, начинает уменьшаться со скоростью, определяемой индуктивностью данной цепи. Уменьшается и магнитный поток, созданный этим током, и сцепляющийся с витками цилиндрической вторичной обмотки 3. Сказанное приводит к уменьшению электродвижущей силы, индуцированной в цилиндрической вторичной обмотке 3. Одновременно происходит сжатие пружины, в виде которой выполнена первичная обмотка 2, когда сила упругости пружины превысит силу сжатия, обусловленную кинетической энергией, шток 9 и подвижный контакт 10 начинают движение вниз до касания подвижного контакта 10 нижней контактной площадки 5, и в цепи появляется ток, а, следовательно, в цилиндрической вторичной обмотке 3 индуцируется максимальная электродвижущая сила. Затем процесс повторяется.

Как можно заметить, заявляемый трансформатор способен преобразовывать постоянный ток в переменный, благодаря чему в цилиндрической вторичной обмотке 3 индуцируется электродвижущая сила. В случае использования источника переменного напряжения описанный процесс имеет место, однако амплитуда и частота сокращений первичной обмотки 2 будет зависеть от действующего значения и частоты напряжения источника питания 7. Отмеченный факт подтверждает расширение возможностей использования трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным трансформаторам. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей использования трансформатора за счет возможности прерывания постоянного тока, протекающего по первичной обмотке, что обуславливает возможность индуцирования ЭДС во вторичной обмотке при запитывании первичной обмотки постоянным током. Трансформатор содержит изолированные цилиндрический ферромагнитный магнитопровод, концентрично расположенные первичную и вторичную обмотки. На торцах цилиндрического ферромагнитного магнитопровода жестко закреплены верхняя и нижняя контактные площадки, к которым подключена цепь. Цепь состоит из последовательно соединенных резистора, источника питания и контактора. К верхней контактной площадке жестко прикреплена с обеспечением электрического контакта первичная обмотка, выполненная в виде пружины, к другому концу которой жестко прикреплен шток, заканчивающийся подвижным контактом, в обесточенном состоянии контактирующим с нижней контактной площадкой. На внутренней боковой поверхности цилиндрического ферромагнитного магнитопровода расположена цилиндрическая вторичная обмотка, охватывающая первичную обмотку и предназначенная для подключения к нагрузке. 1 ил.

Трансформатор, содержащий изолированные цилиндрический ферромагнитный магнитопровод, концентрично расположенные первичную и вторичную обмотки, отличающийся тем, что на торцах цилиндрического ферромагнитного магнитопровода жестко закреплены верхняя и нижняя контактные площадки, к которым подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора, источника питания и контактора, к верхней контактной площадке жестко прикреплена с обеспечением электрического контакта первичная обмотка, выполненная в виде пружины, к другому концу которой жестко прикреплен шток, заканчивающийся подвижным контактом, в обесточенном состоянии контактирующим с нижней контактной площадкой, на внутренней боковой поверхности цилиндрического ферромагнитного магнитопровода расположена цилиндрическая вторичная обмотка, охватывающая первичную обмотку и предназначенная для подключения к нагрузке.