Силовой трансформатор Советский патент 1985 года по МПК H01F21/12 

Изобретение относится к электро технике, в частности к трансформаторам для распределительных электр сетей. Цель изобретения - снижение потерь энергии в трансформаторе. На фиг. 1 приведена схема силового трансформатора с двумя регули ровочными ветвями (последовательное соединение регулировочных ветвей); на фиг. 2 - то же (параллель ное соединение регулировочных ветвей обмоток); на фиг. 3 - схема силового трансформатора, не содержащего нерегулируемые асти обмото (последовательное соединение регулировочных ветвей обмоток); на фиг. 4 - то же (параллельное соеди нение регулировочных ветвей обмоток); на фиг. 5 схема, силового трансформатора с четырьмя регулиро .ночными ветвя ш (последовательное соединение регулировочных ветвей обмоток); на фиг. 6 и 7 - то же (смешанное соединение регулировочных ветвей обмоток); на фиг.. 8 то же (параллельное соединение регулировочных ветвей обмоток); на фиг. 9 - кривые суммарных потерь трансформатора (фиг. 1 и 2) в зависимости от его нагрузки; на фиг. 10 - кривые суммарных потерь трансформатора (фиг. 5-8) в зависимости от его нагрузки. А, X начало и конец обмотки высшего нап ряжения, а, X - начало и конец обмотки низшего напряжения. Трансфогматор состоит из соединенных последовательно нерегулируе мой части 1 обмотки высшего напряжения (ВН) и регулируемой ее части образованной регулировочными ветвя ми 2, аналогичных частей 3 и 4 юбмотки низшего напряжения (НН) и магнитопровода 5 из электротехнической стали. Все регулировочные ветви 2, как и ветви 4, имеют одинаковое число витков, а отношение чисел витков в ветвях 2 и 4 пример но равно отношению чисел витков в нерегулируемых частях 1 и 3. Точное равенство указанных отношений не всегда достижимо из-за того, что числа витков в регулировочных ветвях могут быть только целыми. Каждая обмотка силового трансфо матора, не содержащего нерегулируе мые части (фиг. 3 и 4), состоит . HSi двух одинаковых регулировочных ветвей 2 и 4. Кривая 6 (фиг. 9) отражает потери при последовательном соединении регулировочных ветвей обеих обмоток трансформатора (фиг. 1), кривая 7 - при параллельном соединении (фиг. 2). При последовательном соединении регулировочных ветвей общее число витков в обеих обмотках увеличивается, что при неизменном питающем напряжении приводит к уменьшению основного магнитного потока без изменения коэффициента трансформации между обмотками. При этом потери холостого хода уменьшаются, а потери короткого замыкания возрастают за счет увеличения эмического сопротивления обмоток и добавочных потерь. Поэтому кривая 6 имеет меньшую ординату при (потери холостого хода) по сравнению с кривой 7,- но большую крутизну роста потерь с увеличением нагрузки. Точка пересечения кривых 6 и 7 соответствует пороговой нагрузке, для которой потери при параллельном и последовательном соединении регулировочных ветвей одинаковы. В предлагаемом трансформаторе используется не только последовательное (фиг. 5) и параллельное (фиг. 8), но и смешанное соединение регулировочных ветвей (фиг. 6 и 7). Кривыми 8-11 (фиг. 10) обозначены зависимости для схем фиг. 5-8 соответственно. Точки пересечения кривых 8 и 9, 9 и 10, 10 и 11 соответствуют трем пороговым нагрузкам, при переходе через которые производится пересоединение регулировочных ветвей на одну из схем фиг. 5-8. Трансформатор позволяет осуществлять более плавное многоступенчатое (на фиг. 5-8 - четырехступенчатое) регулирование потерь и получать больший эффект. Однако в конструктивном отношении этот вариант более сложен. При работе трансформатора с нагрузкой выше пороговой (для варианта по фиг. 5-8 -. вьш1е верхней пороговой) регулировочные ветви всех обмоток соединяют параллельно, а при нагрузке нижней этой величины все регулировочные ветви или часть их

соединяют последовательно. Благодаря этому потери при нагрузке вьппе пороговой остаются такими же, как в обычном трансформаторе (без регулирования потерь), а потери при нагрузке ниже пороговой снижаются за счет уменьшения потерь холостого хода. Одновременно с этим снижается и уровень шума трансформатора.

Пересоединение регулировочных ветвей в процессе эксплуатации трансформатора может осуществляться как вручную обслуживающим персоналом в соответствии с годовыми и сезонными колебаниями нагрузки/ так и автоматически с помощью электромеханических или электронных коммутирующих устройств, реагирующих на величину текущей нагрузки транс;форматора. Если трансформатор имеет более двух обмоток, то остальные обмотки выполняют аналогично обмоткам ВН и НН..

Возможно также использование регулировочных ветвей обмоток для регулирования напряжения путем пересоединения с параллельного на последовательное регулировочных ветвей одной из обмоток. При наличии в одной из обмоток трансформатора регулировочной части, специально предназначенной для регулирования напряжения, это регулирование производится независимо от регулирования потерь согласно изобретению.

Использование изобретения обеспе- чивает снижение потерь электроэнергии в трансформаторе в среднем на 8-12%.

СИПОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий магнитопровод и первичную и вторичную обмотки, причем в первичной обмотке вьтолнено не менее двух регулировочных ветвей с отводами для пересоединения их параллельно или последовательно, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения потерь энергии в трансформаторе, регулировочные ветви выполнены и во вторичной обмотке, причем отношение чисел витков в регулировочных ветвях обеих обмоток равно отношению общих чисел витков этих обмоток, а регулировочные ветви в каждой обмотке соединены между со(Л бой и со своей обмоткой одинаково. :о Фиг.1

Фиг, 6

Х0фиг. 7