Преобразовательный трансформатор Российский патент 2024 года по МПК H01F27/28 H01F29/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в преобразовательных трансформаторах, имеющих дополнительный трансформатор, предназначенный для изменения величины или (и) угла сдвига вторичного напряжения у вентильной обмотки или ее части.

Уровень техники

Известен преобразовательный трансформатор (авторское свидетельство №777745, дата публикации 07.11.80, бюл. №41), содержащий сетевую обмотку, магнитопровод и вентильную обмотку с отводами, расщепленную на четное число частей, также устройство снабжено тороидальными сердечниками с обмотками, подключенными к каждой из частей вентильной обмотки, имеющей одинаковую схему соединения, через окно сердечника проходят отводы вентильной обмотки.

В соответствии с описанием авторского свидетельства в качестве одной из обмоток тороидального автотрансформатора используются отводы вентильной обмотки, которые, проходя через окно сердечника, образуют виток вторичной обмотки. Это позволяет уменьшить расход активных материалов, но также требует дополнительного пространства для размещения автотрансформатора между отводами и вводами вентильной обмотки преобразовательного трансформатора.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является преобразовательный агрегат (полезная модель №RU31295, дата публикации 27.07.2003, бюл. №21), содержащий трехфазный преобразовательный трансформатор, электромагнитные устройства, каждое из которых содержит сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью и обмотку, вентильные секции, соединенные параллельно на стороне постоянного тока, причем трехфазный трансформатор содержит магнитопровод, сетевую и вентильную обмотки, расположенные концентрически на стержнях магнитопровода, электромагнитные устройства установлены в цепях, соединяющих, по крайней мере, одну из частей вентильной обмотки с ее вентильной секцией, а обмотки электромагнитных устройств подсоединены, по меньшей мере, к одной из частей вентильной обмотки. При этом электромагнитные устройства размещены внутри бака трехфазного трансформатора.

Электромагнитные устройства, установленные на выходных шинах частей вентильной обмотки, также требуют дополнительного пространства внутри преобразовательного агрегата для их размещения и обеспечения его сборки. В этой связи, недостатками указанного преобразовательного агрегата являются увеличенный габарит и повышенный расход конструктивных материалов.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание трансформатора, устанавливаемого внутри преобразовательного трансформатора и предназначенного для изменения величины и (или) угла сдвига вторичного напряжения у вентильной обмотки или ее части, позволяющего не снижая надежности, снизить расход материалов и уменьшить габариты преобразовательного трансформатора.

Технический результат заявленного изобретения достигается благодаря тому, что в преобразовательном трансформаторе, содержащем магнитную систему, сетевую обмотку и вентильную обмотку, с установленным по меньшей мере вокруг одного из вводов вентильной обмотки дополнительным трансформатором, содержащим магнитную систему, первичную обмотку, подключенную к вентильной обмотке или ее части, и вторичную обмотку, являющуюся вводом вентильной обмотки, согласно настоящему изобретению, дополнительный трансформатор закрепляется на внутренней стороне плиты вводов вентильной обмотки преобразовательного трансформатора, при этом первичная обмотка состоит, по меньшей мере, из одной пары последовательно включенных катушек, размеры и числа витков которых равны между собой и расположенных осесимметрично относительно ввода вентильной обмотки.

Под плитой вводов вентильной обмотки понимается поверхность, на которой закрепляются вводы вентильной обмотки преобразовательного трансформатора.

Сущность изобретения поясняется следующим образом.

Как правило, пространство вокруг внутренней части ввода вентильной обмотки преобразовательного трансформатора позволяет разместить дополнительный трансформатор для изменения величины и (или) угла сдвига вторичного напряжения у вентильной обмотки или ее части.

При этом необходимо иметь минимальный размер дополнительного трансформатора и обеспечить возможность сборки преобразовательного трансформатора так, чтобы сохранить размер преобразовательного трансформатора. Также ввод вентильной обмотки является вторичной обмоткой дополнительного трансформатора, поэтому его расположение относительно первичной обмотки в значительной степени влияет на его значение напряжения короткого замыкания, на токораспределение в параллельных проводах (катушках) первичной обмотки. Указанные параметры в свою очередь влияют на температуру первичной обмотки и соответственно на надежность работы всего преобразовательного трансформатора.

Гарантировать соблюдение точных размеров расположения ввода вентильной обмотки относительно первичной обмотки технологически сложная задача. Поэтому дополнительный трансформатор закрепляется на внутренней стороне плиты вводов вентильной обмотки. Это обеспечивает более точное позиционирование дополнительного трансформатора относительно отверстия под ввод по сравнению с закреплением его на активной части преобразовательного трансформатора. Также это упрощает собираемость преобразовательного трансформатора и позволяет делать расстояние между вводом вентильной обмотки и первичной обмоткой дополнительного трансформатора с минимальным производственным допуском. Кроме того, первичная обмотка состоит, по меньшей мере, из одной пары последовательно включенных катушек, размеры и числа витков которых равны между собой и расположенных осесимметрично относительно ввода вентильной обмотки. Это позволяет снизить значение и отклонение напряжения короткого замыкания дополнительного трансформатора и выровнять токораспределение в параллельных проводах первичной обмотки. В случае необходимости увеличения суммарного сечения проводов первичной обмотки количество пар последовательно включенных катушек может быть увеличено, при этом пары последовательно включенных катушек соединяются между собой параллельно.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется фигурами (Фиг.1, Фиг.2, Фиг.3):

- на фигуре 1 изображен вариант электрической принципиальной схемы преобразовательного трансформатора;

- на фигуре 2 изображена схема дополнительного трансформатора в варианте исполнения с тороидальной магнитной системой;

- на фигуре 3 изображена схема дополнительного трансформатора в варианте исполнения со стержневой магнитной системой.

Перечень позиций на фигурах:

1 – преобразовательный трансформатор;

2 – магнитная система преобразовательного трансформатора 1;

3 – сетевая обмотка преобразовательного трансформатора 1;

4 – вентильная обмотка преобразовательного трансформатора 1;

5 – ввод вентильной обмотки 4, который является вторичной обмоткой дополнительного трансформатора 6;

6 – дополнительный трансформатор, предназначенный для изменения величины или (и) угла сдвига вторичного напряжения;

7 – магнитная система дополнительного трансформатора 6;

8 – первичная обмотка дополнительного трансформатора 6;

9 – вторичная обмотка дополнительного трансформатора 6;

10, 11, 12, 13 – катушки первичной обмотки 8 дополнительного трансформатора 6.

Преобразовательный трансформатор 1, содержит магнитную систему 2 (Фиг. 1), сетевую обмотку 3 и вентильную обмотку 4, с установленным по меньшей мере вокруг одного из вводов вентильной обмотки 5 (Фиг. 2, Фиг. 3) дополнительным трансформатором 6, содержащим магнитную систему 7, первичную обмотку 8, подключенную к вентильной обмотке 4, и вторичную обмотку 9, которая является вводом вентильной обмотки 5. При этом дополнительный трансформатор 6 закрепляется на внутренней стороне плиты вводов вентильной обмотки 5 преобразовательного трансформатора 1, первичная обмотка 8 состоит, по меньшей мере, из одной пары последовательно включенных катушек 10 и 11 или 12 и 13, размеры и числа витков которых равны между собой и расположенных осесимметрично относительно ввода вентильной обмотки 5. Катушки 10, 11, 12, 13 расположены на магнитной системе 7 через промежутки, которые используются для закрепления дополнительного трансформатора на плите вводов вентильной обмотки 5 преобразовательного трансформатора 1.

Осуществление изобретения

Преобразовательный трансформатор работает следующим образом. При подаче питания на сетевую обмотку 3 преобразовательного трансформатора 1 на вентильной обмотке 4 наводится напряжение, и соответственно получает питание первичная обмотка 8 дополнительного трансформатора 6. В связи с тем, что ввод вентильной обмотки 5 выполняет функцию вторичной обмотки 9 дополнительного трансформатора 6, результирующее напряжение на контактных зажимах вводов вентильной обмотки 4 изменится на величину вторичного напряжения дополнительного трансформатора 6.

В частном случае, на электрической принципиальной схеме преобразовательного трансформатора (Фиг. 1) показано подключение (по схеме «звезда») трех дополнительных трансформаторов 6 к вентильной обмотке 4, которое позволяет изменить значение напряжения части вентильной обмотки 4, соединенной в звезду без изменения фазового сдвига. Изменение напряжения части вентильной обмотки 4 может быть использовано для выравнивания напряжения между частями вентильной обмотки 4. Аналогично могут быть получены варианты, где изменяется напряжение другой части вентильной обмотки 4, всех частей или дополнительно требуется изменить фазовый сдвиг выходного напряжения вентильной обмотки 4, например, подключив три дополнительных трансформатора 6 по схеме «треугольник».

В частном случае, уменьшение размеров дополнительного трансформатора может быть достигнуто применением магнитной системы, имеющую прямоугольное поперечное сечение, применением в катушках первичной обмотки проводника с прямоугольным сечением или фольги с низким удельным сопротивлением, применением изоляционных материалов с высокой электрической прочностью и высоким классом нагревостойкости.

При изготовлении преобразовательного трансформатора ввод вентильной обмотки 5 может быть смещен относительно катушек 10, 11, 12, 13. При смещении ввода вентильной обмотки 5 к катушке 10 (12), будет уменьшаться её реактивное сопротивление. Одновременно ввод вентильной обмотки 5 будет удаляться от катушки 11 (13), за счет чего будет увеличиваться её реактивное сопротивление. Последовательное включение катушек 10 и 11 (12 и 13), а также выполнение их размеров и числа витков равными позволяет компенсировать изменение реактивного сопротивления между первичной обмоткой 8 и вводом вентильной обмотки 5, являющегося вторичной обмоткой 9.

В частном случае, на схеме дополнительного трансформатора 6 с тороидальной магнитной системой (Фиг. 2) приведено две пары последовательно включенных катушек 10 и 11, 12 и 13, а на схеме дополнительного трансформатора 6 со стержневой магнитной системой (Фиг. 3) приведена одна пара последовательно включенных катушек 10 и 11. Количество пар последовательно включенных катушек, а также выбор соединения между парами должны определяться для конкретного преобразовательного трансформатора 1. Для получения числа витков в первичной обмотке 8 больше, чем размещается в одной паре последовательно включенных катушек 10 и 11 (12 и 13), количество пар может быть выполнено более одной, а пары при этом соединяются последовательно. Для увеличения суммарного сечения проводов первичной обмотки 8 больше, чем размещается в одной катушке 10 (11, 12, 13), количество пар последовательно включенных катушек может быть выполнено более одной, при этом пары соединяются параллельно.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в преобразовательных трансформаторах, имеющих дополнительный трансформатор, предназначенный для изменения величины или (и) угла сдвига вторичного напряжения у вентильной обмотки или ее части. Техническим результатом является снижение уменьшение габаритов преобразовательного трансформатора при сохранении параметров его надежности. Преобразовательный трансформатор содержит магнитную систему, сетевую обмотку и вентильную обмотку, с установленным по меньшей мере вокруг одного из вводов вентильной обмотки дополнительным трансформатором. Дополнительный трансформатор содержит магнитную систему, первичную обмотку, подключенную к вентильной обмотке или ее части, и вторичную обмотку, являющуюся вводом вентильной обмотки. Дополнительный трансформатор закрепляется на внутренней стороне плиты вводов вентильной обмотки преобразовательного трансформатора. Первичная обмотка дополнительного трансформатора состоит, по меньшей мере, из одной пары последовательно включенных катушек, размеры и числа витков которых равны между собой, и расположенных осесимметрично относительно ввода вентильной обмотки. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Преобразовательный трансформатор, содержащий магнитную систему, сетевую обмотку и вентильную обмотку, с установленным по меньшей мере вокруг одного из вводов вентильной обмотки дополнительным трансформатором, содержащим магнитную систему, первичную обмотку, подключенную к вентильной обмотке или ее части, и вторичную обмотку, являющуюся вводом вентильной обмотки, отличающийся тем, что дополнительный трансформатор закрепляется на внутренней стороне плиты вводов вентильной обмотки преобразовательного трансформатора, при этом первичная обмотка дополнительного трансформатора состоит, по меньшей мере, из одной пары последовательно включенных катушек, размеры и числа витков которых равны между собой, и расположенных осесимметрично относительно ввода вентильной обмотки.

2. Преобразовательный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что магнитная система дополнительного трансформатора имеет прямоугольное поперечное сечение.

3. Преобразовательный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что в первичной обмотке дополнительного трансформатора применяется проводник с прямоугольным сечением.

4. Преобразовательный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что в первичной обмотке дополнительного трансформатора применяется фольга с низким удельным сопротивлением.

5. Преобразовательный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что первичная обмотка дополнительного трансформатора состоит из двух или более пар последовательно включенных катушек, и при этом пары соединяются последовательно.

6. Преобразовательный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что первичная обмотка дополнительного трансформатора состоит из двух или более пар последовательно включенных катушек, и при этом пары соединяются параллельно.