Многофазный трансформатор Советский патент 1984 года по МПК H01F30/14 H02M9/02 

Изобретение относится к электро технике, а именно к многофазным полупроводниковым преобразователям Известны многофазные полупровод никовые преобразователи переменног тока в постоянный, содержащие несколько трехфазных трансформаторов и вентильных cxeMtlD. Недостатком таких преобразовате лей является выполнение трансформаторного устройства в виде несколь ких трансформаторов (дробление трансформаторного узла), что ухудшает его массогабаритные показател Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является многофазны трансформатор, содержащий шихтова ный внутренний магнитопровод с пря моугольными пазами и уложенными в них одной стороной катушками трехфазной и многофазной обмоток и пршлыкаквдие к нему проходящие внутр катушек пакеты внешнего магнитопроводаС21. Известная конструкция обладает лучшими массогабаритными характеристиками, когда она применяется в инверторах напряжения. Однако при использовании ее в преобразователях переменного тока в постоянный, когда выпрямитель включен на зажимы многофазной выходной обмотки, имеет есто искажение формы кривой и симметрии выходных ЭДС и, как следстви ухудшение качества выпрямленного напряжения. Цель изобретения - улучшение качества выпрямленного напряжения путем обеспечения синусоидальности и симметрии многофазных выходных ЭДС. С этой целью многофазный трансФорматор полупроводникового преобразователя, содержащий внутренний с прямоугольными пазами и наружный шихтованные магнитопроводы, трехфазную и многофазную обмотки, выполненные из катушек, уложенных одной стороной в пазы внутреннего магнитопровода и охватывающих пакеты наружного магнитопровода, снаб жен немагнитными прокладками, причем внутренний магнитопровод выполнен прямоугольным, наружный магнито провод - из состыкованных внахлест пакетов, охватывающих внутренний магнитопровод, а немагнитные прокла ки расположены между,внутренним и наружным магнитопроводами. На фиг.1 показаны магнитопроводы трансформатора, расположение на них катушек обмоток и особенность стыковки пакетов внешнего магнитопровода; на фиг.2 - соединения катушек одной фазы первичной и одной фазы вторичной обмоток, а также форма листов стали внутреннего и внешнего магнитопроводов. Активная часть многофазного трансформатора ( фиг.1) содержит шихтованные листами электротехнической стали внешний 1 и внутренний 2 магнитопроводы. Листы стали внутреннего магниг: топровода выполнены прямоугольными с прямоугольными пазами 3 по периферии. В пазы внутреннего магнитопровода одной стороной уложены катушки 4 трехфазной первичной 5 и многофазной вторичной б обмоток с охватом проходящих внутри катушек пакетов внешнего магнитопровода 1. На фиг.2 в качестве примера показаны схемы соединения катушек, но лишь для одной фазы первичной обмотки 5, занимающей одну треть всех пазов, и одной фазы вторичной обмотки 6, например, девятифазной, занимающей одну девятую часть всех пазов, Активные стороны катушек первичной и вторичной оботок (фиг.2) располагаются в одних и тех же пазах с соблюдением известных для индукционных машин правил. Плоская внутренняя поверхность каждого пакета внешнего магнитопровода 1 отделена от поверхности зуб- . цов 7 внутреннего магнитопровода 2 немагнитной прокладкой 8, изготовленной, например, из фторопласта-42 и имеющей толщину 1,0-О, 5 мм. Внешний магнитопровод 1 состоит из четырех шихтованных и состыкованных внахлестку пакетов 9-12, при этом внешние углы пакетов магнитопровода могут быть выполнены закругленными. Многофазный трансформатор работа ет следующим образом. При подключении трехфазной пер-- вичной обмотки 5 к питающей сети во внешнем магнитопроводе трансформатора создается бегущее магнитное поле, которое, взаимодействуя с многофазной вторичной, например, девятифазной обмоткой 6, наводит в ней ЭДС, сдвинутые одна относительно другой на угол 2IF/9, т.е. происходит преобразование трехфазной системы напряжений в девятифазную. Важную роль в процессе такого преобразования играет наличие тонкой и постоянной по толщине немагнитной прокладки 8, отделяющей плоскуювнутреннюю поверхность внешнего магнитопровода 1 от зубцов 7 внутреннего магнитопровода 2, В случае отсутствия немагнитной прокладки или при непостоянной ее толщине имеет место насыщение зуб- ; цов 7 внутреннего магнитопровода 2, так как магнитный поток стремится замкнуться по кратчайшему пути. В результате этого происходит изме

нение связей между катушками, искажение формы кривой магнитного потока, сцепленного с каждой катушкой и обмоткой. В спектре вторичной ЭДС появляются большие по величине высшие гармоники, изменяются фазовые сдвиги, возрастают потери в магнитопроводе, падает КПД, увеличиваются пульсации выпрямленного напряжения. Введение небольшого и постоянного по величине немагнитного промежутка между зубцами и внешним магнитопроводом исключает местные насыщения стали, обес.печивает более равномерное распределение магнитной индукции.

. При этом преобразование трехфазной системы напряжений в многофазную, например девятифазную, осуществляется с высоким качеством. Многофазная система получается симметричной, форма кривых фазных ЭДС приближается к синусоидальной.

Обеспечить постоянство толщины немагнитного промежутка между внешним магнитопроводом 1 и зубцами 7 внутреннего магнитопровода 2 в конструкции с прямоугольными.внутренним магнитопроводом и состыко.ванными внахлестку пакетами внешнего магнитопровода проще, так как примыкающие поверхности плоские, одна из. них может шлифоваться, а вторая (со стороны пакетов внешнего магнитопровода) формироваться и выравниваться в процессе шихтовки и стыковки.

При этом немагнитные прокладки, например, из фторопласта-42 для упрощения сборки заранее заготавливаются и наклеив.аются на внешнюю поверхность зубцов внутреннего маг итопровода после укладки катушек.

Фторопласт-42 наряду с хорошими диэлектрическими свойствами не склонен к ползучести, является химостойким хорошо поддается прессованию, литью и наклеиванию на..к металл.

Таким образом, предлагаемый многофазный трансформатор обеспечиваетсинусоидальную форму кривой и симметрию мног офазных вторичных ЭДС и, следовательно, высокое качество выпрямленного напряжения, в преобразователе переменного тока в постоянный. ,

МНОГОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР полупроводникового преобразователя содержащий внутренний с прямоугольными пазами и наружный шихтованные магнитопроводы, трехфазную и многофазную обмотки, выполненные из катушек, уложенных одной стороной в пазы внутреннего магнитопровода и охватывающих пакеты наружного магнитопровода, отличающийс я тем, что, с целью улучшения качества напряжения путем обеспечения синусоидаль.ности и симметрии многофазных выходных ЭДС, он снабжен немагнитными прокладками, причем внутренний магнитопровод выполнен прямоугольным, наружный магнитопровод - из состыкованных внахлестку пакетов, охватывающих внутренний магнитопровод, а немагнитные прокладки расположены между внутренним и наружным магнитопроводами.