ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 2024 года по МПК H01F29/10 H01F21/08 H01F27/24 H01F27/28 H01F27/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения.

Известен трехфазный трехстержневой трансформатор, включающий Ш-образный магнитопровод, первичные и вторичные обмотки и переключающие устройства [Кацман М.М. Электрические машины: Учебник для средн. спец. учебн. заведений. - М.: ВШ, 1983 (аналог)].

Недостатком данного трансформатора является недостаточная стабильность выдаваемого трехфазного напряжения при переменной и несимметричной нагрузке, что приводит к ограничению функциональных возможностей трансформатора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трансформатор, содержащий Ш-образный магнитопровод, первичную и вторичную обмотки и переключающее устройство, емкость с магнитной жидкостью, стержни магнитопровода выполнены полыми и соединены с помощью трубопровода через гидронасос, управляемый реверсивным выключателем переключающего устройства, с емкостью с магнитной жидкостью, при этом напряжение с выводов вторичной обмотки подается на устройство сравнения, сравнивающее его с заданным номинальным напряжением и вырабатывающее в зависимости от знака разности напряжений управляющий сигнал на реверсивный выключатель, а в стенках магнитопровода на уровне верхних кромок полостей выполнены отверстия для сообщения с атмосферой [Патент РФ №2306627 С1, 27.12.2005 (прототип)].

Недостатком данного трансформатора является недостаточная стабильность выдаваемого трехфазного напряжения при переменной и несимметричной нагрузке. Кроме того, ограничения применения трансформатора связано с необходимостью его размещения на строго горизонтальной неподвижной поверхности, что приводит к ограничению функциональных возможностей трансформатора.

Изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей трансформатора путем обеспечения независимого измерения и независимого автоматического плавного регулирования и поддержания напряжения на всех выводах вторичной обмотки.

Для достижения необходимого технического результата известный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки, емкость с магнитной жидкостью, первое устройство сравнения, первый реверсивный выключатель, первый гидронасос, Ш-образный магнитопровод, стержни магнитопровода выполнены полыми, а в стенках магнитопровода на уровне верхних кромок полостей выполнены отверстия для сообщения с атмосферой, выход первого устройства сравнения через первый реверсивный выключатель соединено с первым гидронасосом, первый гидронасос с помощью трубопровода соединен с первым стержнем магнитопровода и емкостью, в него дополнительно введены второе устройство сравнения, второй реверсивный выключатель, второй гидронасос, третье устройство сравнения, третье реверсивный выключатель, третий гидронасос, вход первого устройства сравнения соединен с первой фазой вторичной обмотки, вход второго устройства сравнения соединен с второй фазой вторичной обмотки, а выход через второй реверсивный выключатель соединен с входом второго гидронасоса, второй гидронасос с помощью трубопровода соединен с вторым стержнем магнитопровода и емкостью, вход третьего устройства сравнения соединен с третьей фазой вторичной обмотки, а выход через третий реверсивный выключатель соединен с входом третьего гидронасоса, третий гидронасос с помощью трубопровода соединен с третьим стержнем магнитопровода и емкостью.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются:

наличие в схеме устройства двух устройств сравнения, двух реверсивных выключателя, двух гидронасосов;

новые связи между известными и новыми признаками.

Применение в устройстве всех новых признаков позволяет решить задачу расширения функциональных возможностей трансформатора путем обеспечения независимого измерения и независимого автоматического плавного регулирования и поддержания напряжения на всех трех выводах вторичных обмоток.

На чертеже изображена схема устройства.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - магнитопровод; 2 - первичные обмотки; 3 - вторичные обмотки; 4 - первый полый стержень магнитопровода; 5 - магнитная жидкость; 6 - трубопровод; 7 - первый гидронасос; 8 - емкость; 9 - отверстия; 10 - первое устройство сравнения; 11 - первый реверсивный выключатель; 12 - второе устройство сравнения; 13 - второй реверсивный выключатель; 14 - второй гидронасос; 15 - третье устройство сравнения; 16 - третий реверсивный выключатель; 17 - третий гидронасос; 18 - второй полый стержень магнитопровода; 19 - третий полый стержень магнитопровода.

В стенке магнитопровода 1 имеются отверстия 9, посредством которых внутренние полости первого 4, второго 18 и третьего 19 полых стержней магнитопровода сообщаются с атмосферой.

Магнитопровод 1 выполнен Ш-образным с трехфазной первичной обмоткой 2 и трехфазной вторичной обмоткой 3, соединенных по схеме звезда.

Трансформатор работает следующим образом.

Напряжение U_a с выводов первой фазы вторичной обмотки 3 подается на первое устройство сравнения 10. При изменении напряжения U_a на выводах первой фазы вторичной обмотки 3 от заданного номинального напряжения U_ном._зад первое устройство сравнения 10 определяет это отклонение и, в зависимости от знака разности напряжения, вырабатывает управляющий сигнал, который подается на первый реверсивный выключатель 11.

Если напряжение на выводах первой фазы вторичной обмотки 3 возрастает то их разность положительна -+ΔU_a. Эту разность фиксирует первое устройство сравнения 10 и подает соответствующих сигнал на первый реверсивный выключатель 11, который управляет первым гидронасосом 7. Первый гидронасос 7 откачивает магнитную жидкость 5 из первого полого стержня магнитопровода 4 в емкость 8. По мере откачки магнитной жидкости 5 с помощью первого гидронасоса 7 в емкость 8 магнитное сопротивление первого полого стержня магнитопровода 4 за счет снижения уровня магнитной жидкости 5 в его полости и заполнения их воздухом через отверстие 9 возрастает. Потокосцепление первых фаз первичных 2 и вторичных 3 обмоток снижается, что, в свою очередь, приводит к снижению напряжения на выводах первой фазы вторичной обмотки 3 до заданного номинального напряжения U_ном._зад.

Если напряжение на выводах первой фазы вторичной обмотки 3 уменьшается то их разность отрицательна - -ΔU_a. Эту разность фиксирует, аналогично первому случаю, первое устройство сравнения 10 и подает соответствующий сигнал на первый реверсивный выключатель 11, который управляет первым гидронасосом 7. Первый гидронасос 7 закачивает магнитную жидкость 5 из емкости 8 в первый полый стержень магнитопровода 4. По мере закачки магнитной жидкости 5 магнитное сопротивление первого полого стержня магнитопровода 4 уменьшается. Потокосцепление первых фаз первичных 2 и вторичных 3 обмоток увеличивается, что, в свою очередь, приводит к увеличению напряжения U_a на выводах первой фазы вторичной обмотки 3 до заданного номинального напряжения U_ном._зад.

Аналогично осуществляется регулирование напряжения на выводах второй фазы вторичной обмотки 3. Напряжение U_b с выводов второй фазы вторичной обмотки 3 подается на второе устройство сравнения 12. При изменении напряжения U_b на выводах второй фазы вторичной обмотки 3 от заданного номинального напряжения U_ном._зад второе устройство сравнения 12 определяет это отклонение и, в зависимости от знака разности напряжения, вырабатывает управляющий сигнал, который подается на второй реверсивный выключатель 13.

Если напряжение на выводах второй фазы вторичной обмотки 3 возрастает то их разность положительна -+ΔU_b. Эту разность фиксирует второе устройство сравнения 12 и подает соответствующих сигнал на второй реверсивный выключатель 13, который управляет вторым гидронасосом 14. Второй гидронасос 14откачивает магнитную жидкость 5 из второго полого стержня магнитопровода 18 в емкость 8. По мере откачки магнитной жидкости 5 с помощью второго гидронасоса 14 в емкость 8 магнитное сопротивление второго полого стержня магнитопровода 18 за счет снижения уровня магнитной жидкости 5 в его полости и заполнения их воздухом через отверстие 9 возрастает. Потокосцепление вторых фаз первичных 2 и вторичных 3 обмоток снижается, что, в свою очередь, приводит к снижению напряжения на выводах второй фазы вторичной обмотки 3 до заданного номинального напряжения U_ном._зад.

Если напряжение на выводах второй фазы вторичной обмотки 3 уменьшается то их разность отрицательна - -ΔU_b. Эту разность фиксирует, второе устройство сравнения 12 и подает соответствующий сигнал на второй реверсивный выключатель 13, который управляет вторым гидронасосом 14. Второй гидронасос 14 закачивает магнитную жидкость 5 из емкости 8 во второй полый стержень магнитопровода 18. По мере закачки магнитной жидкости 5 магнитное сопротивление второго полого стержня магнитопровода 18 уменьшается. Потокосцепление вторых фаз первичных 2 и вторичных 3 обмоток увеличивается, что, в свою очередь, приводит к увеличению напряжения U_b на выводах второй фазы вторичной обмотки 3 до заданного номинального напряжения U_ном._зад.

Регулирование напряжения на выводах третей фазы вторичной обмотки 3 осуществляется следующим образом. Напряжение U_c с выводов третьей фазы вторичной обмотки 3 подается на третье устройство сравнения 15. При изменении напряжения U_c на выводах третьей фазы вторичной обмотки 3 от заданного номинального напряжения U_ном._зад третье устройство сравнения 15 определяет это отклонение и, в зависимости от знака разности напряжения, вырабатывает управляющий сигнал, который подается на третий реверсивный выключатель 16.

Если напряжение на выводах третьей фазы вторичной обмотки 3 возрастает то их разность положительна -+ΔU_c. Эту разность фиксирует третье устройство сравнения 15 и подает соответствующих сигнал на третий реверсивный выключатель 16, который управляет третьим гидронасосом 17. Третий гидронасос 17 откачивает магнитную жидкость 5 из третьего полого стержня магнитопровода 19 в емкость 8. По мере откачки магнитной жидкости 5 с помощью третьего гидронасоса 17 в емкость 8 магнитное сопротивление третьего полого стержня магнитопровода 19 за счет снижения уровня магнитной жидкости 5 в его полости и заполнения их воздухом через отверстие 9 возрастает. Потокосцепление третьих фаз первичных 2 и вторичных 3 обмоток снижается, что, в свою очередь, приводит к снижению напряжения на выводах третьей фазы вторичной обмотки 3 до заданного номинального напряжения U_ном._зад.

Если напряжение на выводах третьей фазы вторичной обмотки 3 уменьшается то их разность отрицательна - -ΔU_c. Эту разность фиксирует третье устройство сравнения 15 и подает соответствующий сигнал на третий реверсивный выключатель 16, который управляет третьим гидронасосом 17. Третий гидронасос 17 закачивает магнитную жидкость 5 из емкости 8 во третий полый стержень магнитопровода 19. По мере закачки магнитной жидкости 5 магнитное сопротивление третьего полого стержня магнитопровода 19 уменьшается. Потокосцепление третьих фаз первичных 2 и вторичных 3 обмоток увеличивается, что, в свою очередь, приводит к увеличению напряжения U_c на выводах третьей фазы вторичной обмотки 3 до заданного номинального напряжения U_{ном.зад}.

Свободная перекачка магнитной жидкости 5 из полостей стержней магнитопровода 1 гидронасосами в емкость 8 и обратно обеспечивается свободным доступом атмосферного воздуха через отверстия 9 в пространство между верхней кромкой полости и поверхностью магнитной жидкости 5 в стержни 4.

Таким образом осуществляется независимое регулирование напряжения на каждой из фаз трансформатора.

Предлагаемое решение позволяет обеспечить автоматическое плавное независимое регулирование и поддержание напряжения на выводах трех фаз вторичных обмоток трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей трансформатора путем обеспечения независимого измерения и независимого автоматического плавного регулирования и поддержания напряжения на всех выводах вторичной обмотки. Трансформатор состоит из Ш-образного магнитопровода, первичных и вторичных обмоток, трех полых стержней, заполняемых магнитной жидкостью, соединенных с помощью трубопровода через три устройства сравнения и три реверсивных выключателя с тремя гидронасосами и емкостью, содержащей магнитную жидкость. Входы трех устройств сравнения соединены с фазами вторичной обмотки соответственно. В стенке магнитопровода имеются отверстия, посредством которых внутренние полости стержней магнитопровода сообщаются с атмосферой. 1 ил.

Трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки, емкость с магнитной жидкостью, первое устройство сравнения, первый реверсивный выключатель, первый гидронасос, Ш-образный магнитопровод, стержни магнитопровода выполнены полыми, а в стенках магнитопровода на уровне верхних кромок полостей выполнены отверстия для сообщения с атмосферой, выход первого устройства сравнения через первый реверсивный выключатель соединен с первым гидронасосом, первый гидронасос с помощью трубопровода соединен с первым стержнем магнитопровода и емкостью, отличающийся тем, в него введены второе устройство сравнения, второй реверсивный выключатель, второй гидронасос, третье устройство сравнения, третий реверсивный выключатель, третий гидронасос, вход первого устройства сравнения соединен с первой фазой вторичной обмотки, вход второго устройства сравнения соединен с второй фазой вторичной обмотки, а выход через второй реверсивный выключатель соединен с входом второго гидронасоса, второй гидронасос с помощью трубопровода соединен с вторым стержнем магнитопровода и емкостью, вход третьего устройства сравнения соединен с третьей фазой вторичной обмотки, а выход через третий реверсивный выключатель соединен с входом третьего гидронасоса, третий гидронасос с помощью трубопровода соединен с третьим стержнем магнитопровода и емкостью.