Многофазный трансформатор Советский патент 1987 года по МПК H01F30/14 

113

Изобретение относится к лектро- .технике,а именно к трансформаторам, преобразуюпщм трехфазную систему напряжений в мнот офазную.

Цель изобретения - повышение КПД и коэффициента мощности.

На чертеже представлен мнот офазный трансформатор.

Трансформатор содержит замкнутый шихтованный внешний маг-нитопровод 1 , который через тонкую лаковую пленку на зубцах 2 примыкает к шихтованному внутреннему магкитопроводу 3.Внешний маг нитопровод охвачен катушками 4, содержащими витки первичной 5, 6, 7 (А, В, с) и вторичной 8,9 (а, h) обмоток. Первичная 5, 6, 7 обмотка трехфазная, вторичная 8, 9 - многофазная .

В конструкции, представленной на чертеже, число пазов,, расположенных между зубцами 2, выбрано равным 18, т.е. из расчета размещения в них девятифазной вторичной обмотки,которая показана заштрихованной. Первичная обмотка 5, 6, 7 условно показана для фазы А (5) незачерненными квадратиками, для фазы С (7) - наполовину зачерненными, для фазы В (6) - полностью зачерненными. Размеры квадратиков выбраны примерно соответст, вующими числу витков данной фазы в рассматриваемом пазу. Все катушки 4 разбиты на шесть i-рупп по q катуIшек в каждой. В данном случае в г руппу включено три катушки (q 3), имеющие убываюп(ий характер числа витков, принадлежащих одной фазе, и возрастающий характер для другой фазы первичной обмотки, при переходе от одной катуижи к друг ой. На чертеже показано соединение витков в фазах первичной и вторичной обмоток (для фаз А-Х, а-х, Ь-у) полностью, для фаз В, С - сокращенно.Соединения остальных фаз выполняются аналогично. Число витков первичной обмотки в ка- . тушке, принадлежащих одной фазе,при переходе от одной катушки к другой в группе убывает по закону синуса,

О + -Г . ,

т.е. sin (60 -) sin (60 -X-)

q3

a принадлежащих другой (смежной) фазе,, возрастает по закону

-) . Так,

sin (60°-- -) sin (60°--;qJ

например, для приведенной констру-к25385

ци в г j pyi np число ритксв фа:л-1 Л в катушках при дви -кении JT одноГ) к д.ругой (, 2, 3) по ходу часовой , стрелки убывает:

п 1; W, W sin

п 2; fc

. sin 40

n 3; Ь зу, sin 20 , г де. W| - базовое число витков в ка- тушке, определяемое расчетом трансформатора. При этом в этю; же пазах (катушках) содержатся витки, принадлежащие фазе С, но число их в катушке при переходе от паза к пазу воз- растает, т.е. для

п 1 ; W, W,, - sin 0° 0;

п 2; Vl2 W к- sin 20° ;

n 3; W3 W sin 40°.

Далее no ходу часовой стрелки идет II I pynna, где размещаются витки фазы С и В и т.д. (остальные группы не обозначены).

Трансформатор работает следующим

образом.

При подаче на перви ную обмотку трехфазного напряжения она создает многофазную,в данном случае.восемнад- цатифазную (удвоенное число фаз вторичной обмотки) симметричную cиcтe гy

МДС. Покажем образование именно такой системы. .

МДС первой катушки в I г руппе определяется равенством

F (sin 60) U, I. sin (ut

-)

1-ЩС второй катушки в этой группе определяется равенством

F(r, (sin 40) - W| А - sin 20 xW,, ( -ic) (sin 40°) sin (wt - .if) + (sin 20) -WK-I -sin (wt - 60° - -Ц) Уц I -Rsin 40°) sin (u)t - 20°-(ff + 20) (sin 20°) sin (cJt - 20° - 40)1 (sin 60°)-W,. I. sin (wt -ц- - 20°), т.е. она отстает по фазе от МДС первой катушки на угол

360 2 3q

20 при

той же амплитуде.МДС третьей катушки в I группе определяется равенством

F (sin 20) -W.- i, + (sin40°)x

xW

(I)

(-ic) (sin 20°) -WK-Б Х xsin (wt -LT) -f (sin 40) - 1,,, xsin (wt - 60° - 4) (sin 60°) -WK xl, sin (ut - - 40°) .

КДС первой катушки второй группы

(sin 60°) Wv:-(-ic) (sin60°)

п

и (Ы1 -If-60°) и т . д .

Таким образом, М/ДС, обусловленная первичной обмоткой каждой последующей по ходу часовой стрелки катушки, отстает от МДС предыдущей катушки на 20 j сохраняя ту же амплитуду. Имеет место образование восемнадца- тифаэной симметричной системы МДС, т.е. бег-ущего магнитног о поля с постоянной амплитудой и скоростью движения, выраженной в зубцовых делениях. Такое равномерное бегущее магнитное поле наводит во вторичной обмотке симметричную систему ЭДС (напряжений) даже при отсутствии больших магнитных сопротивлений на путях эуб цовых потоков.

В известном устройстве МДС катушек в одной группе не имеют сдвига по фазе или этот сдвиг оказывается неравномерным при укорочении шага обмотки, неодинаковой получается их амплитуда. Равномерность по амплитуде и фазе в известном устройстве достигается за счет увеличения зубцовых магнитных сопротивлений при постановке, немагнитной прокладки толщиной около десятых долей миллиметра. Повышенное сопротивление зубцов усиливает влияние МДС соседних групп друг

т WK

sin 60° + 2- WK.(sin 20 + sin 40°) 3 W..(sin 20 + sin 40°)

sin 60

SJ-П OU j. .± n Of.

3 (sin 20° + sin 40°) 3 °

Формула изобретения 40 обличающийся тем,что, с

Многофазный трансформатор для -целью повышения КПД и коэффициента преобразования трехфазной системы мощности, число витков разных фаз напряжений в многофазную,содержащий замкнутый шихт-ованный внешний магни- топровод прямоугольной формы с раз- 45 мещенными на нем шестью группами из q катушек, включающих витки трехфазной первичной и многофазной вторичной обмоток, и примыкающий к нему через зубцы внутренний магнитопровод.

первичной обмотки в катушках каждой г руппы убывает в одной фазе пропор- (q + 1 - п)-60

ционально sin

и в

другой фазе возрастает пропорционал

. (п-1) -бО . „ но sin , где n 1,2,...,

Редактор Н.Тупица

q - номер катущки в группе. Составитель В.Герих Техред Н.Глущенко Корректор Л.Бескид

Заказ 3118/50 Тираж 698Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5

на друга, т.е. как бы выравнивает фазовые сдвиг и и амплитуды МДС.Однако при этом происходит увеличение намагничивающей составляющей первичного тока.

Таким образом, предлагаемый закон распределения витков обмоток по пазам в сочетании с охватом катушками

внещнего магнитопровода при существенном снижении толщины немагнитной прокладки между зубцами и магнитопро- водом обеспечивает высокое качество преобразования энергии, т.е. симметрию вторичных ЭДС. При этом умень- щается намагничивающая составляющая тока холостого хода, вследствие чего увеличивается коэффициент мощности и, растет КПД. Уменьшение толщины

немаг нитной прокладки в данной конструкции ничем принципиально не ограничивается.

Общее число витков в каждой катуш- ке группы определяется следующими числами:

ZW W, sin Zw WK.(sin 40° + sin 20); 21w WK- (sin 20 + sin 40°). Средний коэффициент использования пазов обмоткой при этом остается высоким

-целью повышения КПД и коэффициента мощности, число витков разных фаз

первичной обмотки в катушках каждой г руппы убывает в одной фазе пропор- (q + 1 - п)-60

ционально sin

и в

-целью повышения КПД и коэффициента мощности, число витков разных фаз

другой фазе возрастает пропорциональ. (п-1) -бО . „ но sin , где n 1,2,...,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трансформаторах, преобразующих трехфазную систему напряжения в многофазную. Цель изобретения состоит в по- вьпиении 1ШД и коэффициента мощности. Устройство содержит замкнутый шихтованный внешний магнитопровод 1,кото в / рый через тонкую лаковую пленку на зубцах 2 примыкает к шшcтoвaннo fy внутреннему магнитопроводу 3. Внешний магнитопровод охвачен катушками 4, которые разбиты на шесть групп по q катушек в каждой.Число витков первичной обмотки в катушках, принадлежащих одной фазе, при переходе от одной катушки к другой в группе убывает по закону синуса sin бО (q 1 - n)/q ,а число витков первичной обмотки, принадлежащих дру- . 1 ой фазе, возрастает по закону sin 60° (n-1)/q. Предложенный эа- кон распределения витков обмоток обеспечивает высокое качество преобразования энергии, т.е. симметрию вторичных ЭДС.При этом уменьшается намагничивающая составляющая тока хо лостого хода, вследствие чего увеличивается коэффициент мощности и возрастает КПД. 1 ил. « С ® (Л со to СП СП 00 ел