Регулировочный трансформатор Советский патент 1986 года по МПК H01F29/06 

Изобретение относится к электро-- технике и может быть использовано в производстве регулировочных трансформаторов (автотрансформаторов), вторичное напряжение которых плавно регулируется при помощи нодвижных контактов J перемещаемых гю зачищенным от изоляции виткам обмотки.

Известен регулировочный трансформатор, содержащий тороидальную магнитную систему, обмотку с контактной дорожкой, токосниматель, перемещающийся по контактной дорожке, Такой трансформатор при перемещении токоснимателя по контактной дорожке обеспечивает плавное регулирование вторичного напряжения, имеет простое то косъемное устройство.

Недостатком такого трансформатора является необходимость применения дд токосъема щетки с высок1-1м удельным сопротивлением 5 что приводит к значительному выделению тепла в переходном сопротивлении и в самой О1етке . Большое выделение энергии в ограниченном объеме вызьшает недопустимый нагрев места контшстирования,

С целью уменьшения отрицательного воздействия на изоляцию высокой температуры в месте контакта необходимо снижение злeктpo iaгнитнь x нагрузок, в частности снижение плотности тока обмотке. Это приводит к увеличению размеров трансформатора, к увеличению материалоемкости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулировочпьш трансформатор, содержащий тороидальный магни™ топровод обмотку с контактпой дорожкой , расположенной на изоляционном материале 5 токосниматель с расщепленной на. две части щеткой, находящейся в контакте с контактной доролской, При этом обе части расщепленной щетк расположены смелшо в двух пара-31лель- ных плоскостях и соединены с нагрузкой через токоограничивающие сопротивления , Щетки токоснимателя этого трансформатора можно изготовлять из материалов с низким удельным сопро-, тивлением, что позволяет резко уменьшить выделение тепла в щетках и переходном сопротивления. Однако и этот трансформатор имеет повышенную материалоемкость.

.. Повышенная материалоемкость обусловлена необходимостью выполнения

0

изоляционных промежутков между зачи- щенньп.)И контактными поверхностями . витков обмотки, равных ширине одной половины расщепленной щетки,

Неизбежность выполнения этого требования приводит к значительному 3,тзеличер1ию наружного диаметра магнитной системы и наружного диаметра обмотки и. как следствие, к увеличению материалоемкости,

Целью изобретения является уменьшение материалоемкости и габаритных размеров трансформаторов (автотрансформаторов ),

Поставленная цель достигается тем, что регулировочный трансформатор,, содержащий тород1з;альный магни- топрозод, обмотку с контактной дорожкой, расположенную на изоляционном элементе, токосниматель с расщепленной на две части щеткой, токоограничивающие сопротивления 5 включенные в цепь щеток; имеет расщепленную на две части контактную дорожку, на каждой части контактной, дорожкиJ витки с контактньми поверхностями, рг1сположены друг относительно друга с изоляционным промв - жутком равным (2n-i) при этом расположенные на одной части расщепленной контактной доролски витки с кон-, тактными поверхностями смещены относительно витков с контактны1 1и по- верхност. ями 5 расположенных на второй части расщепленной контактной дорож- ja-i па изоляционный промежуток, рав НЫ.Й () 5 где п - ряд натуральных чисел, л--ширина провода, мм, прыгаем одна часть расщепленной щетки контактирует с одной частью расщепленной контэлстной дорожки, а вторая часть расщепленной щетки контактирует с другой частью контактной дорожки, при этом обе части щетки расположет. ны в одной плоскости, части витковj расположенных между витками с контактными поверхностями на обеих часг тях контактной дорожки, распо.ложены ниже уровня поверхности контактной дорожки, а впадины, образованные над утопленными частями витков заполпе- .ны ИЗО.ПЯЦИОННЫМ материалом; каждая часть контактной дорожк-и выполнена на поверхностях, расположенных под углом 90°i. , где с(.. - угол между ПОВЕРХНОСТЯМИ; каждая часть расщепленной обмотки выполнена на по3124

верхностях, образующие которых представляют собой дуги окружностей.

На фиг,1 приведена конструктивная схема регулировочного автотрасформа- тора; на фиг,2 - эскиз расположения контактных поверхностей витков обмотки на каждой части расщепленной контактной дорожки при п 1; на фиг.З - сечение обмотки в зоне первой половины контактной дорожки при п 1; на фиг,4 - сечение обмотки в зоне второй половины контактной дорожки при |п 1; на фиг, 5 - эскиз расположе- жения зачищенных от изоляции контакт ных поверхностей витков обмотки при п 2; на фиг, 6 - сечение обмотки в зоне первой половины контактной дорожки при п 2,- на фиг, 7 - сечение обмотки в зоне второй половины контактной дорожки при п 2; на фиг, 8сечение обмотки регулировочного трансформатора, обе части расщепленной контактной дорожки которого вы- полнены на поверхностях, представляющих собой дуги окружностей; на фиг,9 - сечение регулировочного трансформатора, части расщепленной контактной дорожки которого расположены на двух торцовых поверхностях сечения магнитной системы; на фиг.10 - злектрическая схема регулировочного трансформатора.

Регулировочный трансформатор (автотрансформатор ) содержит тороидаль- ную магнитную систему 1, обмотку 2, намотанную на магнитную систему и изолированную от нее при помощи изоляционных элементов 3 и 4, контактную дорожку 5, расщепленную на две части 6 и 7, токосниматель 8 с расщеплен- ной на две части 9 и 10 щеткой, при этом часть 9 щетки контактирует с частью 6 контактной дорожки, а часть 10 щетки - с частью 7 контактной дорожки. Поверхности 11 и 12, на кото- рых выполнены контактные дорожки, расположенные под углом pi друг к другу,

Части 9 и 10 щетки подсоединены к вы- ходной клемме через сопротивления 13 и 14, водило 15 и контакт 16,

Обмотка 2 закреплена на основании 17 при помощи крепежного элемента 18,

Перемещение токоснимателя 6 производится рукояткой 19, сблокированной с осью 20 и водилом 15, Бодило 15 изолировано от оси 20 и от корпуса .трансформатора,

94

Изображенный на фиг.2 фрагмент омотки 2 иллюстрирует расположение контактных поверхностей витков 21- 27 при , при этом витки с контактными поверхностями 21, 23, 25 и 27 расположены на части 6 расщепленной контактной дорожки, а витки с контактными поверхностями 22, 24 и 26 расположены на части. 7 расщепленной контактной дорожки.

Витки обмотки намотаны тик, что на первой половине 6 контактной дорожки 5 части витков 21, 23, 25 и 27 образуют контактные поверхности, на второй половине 7 контактной дорожки 5 части витков 21, 23, 25 и 27 утоплены в изоляционный элемент 4 и контактных поверхностей не образует, Части витков 22, 24 и 26, располо-i женные на второй половине 7 контактной дорожки 5, образуют на ней контактные поверхности, а на первой половине 6 контактной до ожки 5 части витков 22, 24 и 26 утоплены в изоляционный элемент 3 и контактных по верхностей не образуют..

Как видно из фиг ,2 - 4,, изоляционные расстояния между витками 21, 23, 25 и 27, расположенными на первой половине 6 контактной дорожки 5 и между витками 22, 24 и 26, располо женными на второй половине 7 контактной дорожки 5 при п I,равны ширине одного провода, при STOM витки 21 , 23,25 и 27 смещены относительно контактных поверхностей 22,, 24 и 26 на величину, равную О,

Такая укладка провода обеспечивается конструкцией изоляционных элементов 3 и 4, на которых вьтолнены канавки 28 и 29 различной глубины, . при этом перед намоткой обмотки изоляционные элементы 3 и 4 устанавливаются так, чтобы глубокая канавка 28 на детали 4 была установлена напро тив мелкой канавки 29 на детали 3, как указано на фиг, 3 и 4,

Использование этого технического решения совместно с выполнением обе их частей б и 7 контактной дорожки 5 на поверхностях (фиг,8) 11 и 12, расположенных под уголом at друг к другу, позволяе т значительно упростить укладку витков обмотки в соответствие с заданным законом (2п-1 )й ; Сп- )d и позволяет получить четко разграниченные две части контактной дорожки. Для того, чтобы обе части

контактной дорожки бьши ровные и ; гладкие, впадины, образованные над утонленными частями витков 21, 23 25, 27, 22, 24 и 26, заполняются изоляционным материалом 30,

Части 9 и 0 расщепленной шетзси лежат в одной поверхности, след которой В-В изображен на фиг,2,

При п 2 витки 31-39 обмотки уложены так, что на первой половине 6 контактной дорожки 5 между частями витков 31J 35 и 39, образующими контактные поверхности, расположены части витков 32, 33, ЗА, 36, 37 и 38 не образующие контактных поверхностей, а на второй половине 7 контактной дорозиси 5 между частями витков 33 и 37, образующими контактные поверхности, расположены части витков 34-36, не образующие контактных поверхностей .

Таким образом, нри п 2 на перво половине 6 контактной дорожки 5 зачищенные от изоляции контактные поверхности витков 31, 35 и 39 расположены с промежутком 3&1 на второй половине 7 контактной дорожки 5 зачищенные от изоляции контактные поверхности витков 33 и 37 расположены также с промежутком Зй, а зачищенные от изоляции контактные поверхности витков, например 31 и 35 смещены относительно зачищенной от изоляции поверхности витка 33 на промежуток равный & ,

Упомянутый закон укладки провода обеспечивается конструкцией изоляционных элементов 3 и 4, на которых выполнены канавки различной глубины,

Части 9 и IО расщепленной щетки лежат в одной плоскости, след которо Е-Е изображен на сриг,5,

Изображенное на фиг,8 сечение поназывает вариант кон.стр зт тивного выполнения частей 6 и 7 контактной дорожки 5 на поверхностях 40 и 41,, -образующие которьж представляют собой дуги окр улсностей, Такой вариант може быть выгоден в части уменьшения трудоемкости , изготовления, так как при радиусе кривизны поверхностИд соотйетствующем радиусу естественной укладки -провода при намоткеj отпадае необходимость последующей обкатки с целью придания контактной дорожке соответствующего профиля,

Предлагаемый регулировочный трансформатор работает следутощим образом,

При подключении обмотки 2 (клеммы 42 и 43, к напряжению сети в магнитной системе 1 автотрансформатора навод1-пся поток холостого хода, который индуктирует ЭДС в витках обмотки 2.

Регулирование вторичного напряжения (клемм ы 44 и 45) производится плавныг-1 перемещением частей 9 и 10 расщеггленной пгетки, При перемещении а),еток к 43 напряжение иается , а при перемещении щеток в сторону клеммы 42 повышается, Изме- нение напряжения при пере;чещении щеток ступенчатое без разрыва цепи Велич 1ны ступени регулирования напряжения н лр 1длагаемом трансформаторе выража ;тся фор1 -гулой L не,

где и

напряжение одной ступени регулирования 5 В- 11 - ряд натуральных чисел 1 , 2 3

-J t ll В 5

е - напряжение одного витка. В, Для пояснения функции токоограни- чивающих сопротивлений 13 и.14 рассмотрим два положения частей 9 и 10 расщепленной щетки. Па фиг,1 О сплощ- ными пиниями на схеме 2 обмотки заны витки с контактными поверхностями 21 - 27 .

Положение и частей 9 и 10 щетки указанное на фиг.05 сплошной линией соответствует случаю, когда часть 9 щетки : г;становлена на контактной поверхности витка 23 5 а часть 10 щетки установлена на изоляционном промежутке,, т,е, нагрузочный то:: проходит только через часть 9 щетки и сопротивление 13,

При полоркении и,, , которое указано штриховой линией, части 9 к Ш щетки находятся в контакте с корггактными поверхностями витков 27.и 25 обмотки 2, Б этом случае ток нагрузки проходит по o6es-iM частям 9 и 0 щетки и сопрот:1-1влениям 13 и 14,

,11а,ппое положение характеризуется тем,, 1.г.:о через части 9 и 10 i-i сопротивления 13 и 14 замьпсаются витки обмотки с напряжением равньп--} V( , Так как для предлагаемой конструкции, кал и для устройства призченяются щетки с 1-1Изким удельным сопротивлением, что о 3еспечивает и низкое переходное сопротивление в месте контакта, то без сопротивлений 13 и 14 напрял-;ение I v; вызвало бы в замкнутог-.г icOH-rype

весьма большой ток и привело бы к выходу трансформатора из строя, С этой целью и введены токоограничивающие сопротивления,

Преимущество предлагаемого технического решения перед известным заключается в том, что оно позволяет увеличить до необходимой величины, равной или несколько больше ширины одно половины щетки, изоляционные расстояния между зачищенными контактными поверхностями витков без увеличения наружного диаметра обмотки с сохранением величины напряжения ступени регулирования,

Без использования технических решений, составляющих суть настоящего изобретения, наружный диаметр обмотки с целью выполнения изоляционных промежутков между контактными по

с

10

15

0

верхностями витков равными или несколько больщ1-1ми ширины одной половины расщепленной щетки необходш о было бы увеличить.

Кроме того, изображение позволяет не увеличивая габаритных размеров и массы, без увеличения напряжения одной ступени регулирования напряжения значительно увеличить ширину одной половины щетки, улучшив тем самьм условия контактирования и механическую износоустойчивость щеток;

Замена существующей серии регули- ровочных автотрансформаторов на новую серию с использованием изобретения позволит получить экономический эффект в народном хозяйстве не менее 500,0 тыс,руб, с одновременным повышением надежности и долговечности изделий,

13

2(7

гз в 3fai

Я «а/

3(а}

27

А

nofloSuHO кттапгтои

Второй паяавина югнтак/тгов

ФигМ

6

3 35,

39

Лер&1Я

L контактной дораи ки

. Второе mjfoSuHd ,aJL Г контактам

3

Ф(лг.6

ю.

32

NLV V

36 37 38 39

Фиг.7

0

Фиг. 8

tr..ii.Zl.ZZ

/ / //

.5 6

5 7

-I- - Ф - -f- 26

„ «4 п,г

«О

-f- 26

Ю(а}

„ «4 п,г

ЯП ем «ПВО eeettM.

Редактор В, Иванова Заказ 4006/44

Составитель Ф, Чиркина

Техред В., Кадар КорректорМ. Максимшпинец

Тираж 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, /жгород, ул. Проектная, 4

lPi4,lO