Стабилизированный трансформатор Советский патент 1993 года по МПК H01F31/00 

Изобретение относится к электротехнике, к классу феррорезонансных устройств, может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания для цепей управления, автоматики, вычислительной техники и техники связи.

Известен стабилизированный трансформатор, содержащий броневой магнито- провод, две соединенные последовательно-встречно первичные обмотки, расположенные на крайних стержнях, одна из которых зашунтирована конденсатором, и вторичную обмотку, расположенную на общем стержне с зашунтированной конденсатором первичной обмоткой.

Недостатком устройства являются повышенные (до 1,7 от номинального значения) I токи в обмотках при перенапряжении, перегрузке или коротком замыкании в нагрузке, обусловленные перенасыщением крайних стержней магнитопровода, а также шунтированием нагрузкой имеющего значительное реактивное сопротивление параллельного феррорезонансного колебательного контура, что приводит к снижению надежности.. .

Целью изобретения является повышение надежности устройства,

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем броневой магнито- провод, соединенные последовательно- встречно две первичные обмотки, расположенные на крайних стержнях, одна из которых зашунтирована конденсатором, и первую вторичную обмотку, расположенную на общем стержне с первичной обмоткой, зашунтированной конденсатором, последовательно с незашунтированной первичной обмоткой включен дополнительный конденсатор, а магнитопровод содержит дополнительную вторичную обмотку, расположенную на общем стержне с незашунтированной первичной обмоткой и соединенную последовательно-встречно с первой вторичной обмоткой.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого стабилизированного трансформатора: на фиг.2 -- вольт-амперные

(/

С

И

о

00

ON

характеристики (ВАХ) элементов и отдельных цепей схемы, поясняющих работу устройства.

Устройство состоит из трансформатора с магнитопроводом 1 броневой системы, средний стержень которого по сравнению с его крайними стержнями выполнен с уд- ебен,ным поперечным сечением, двух первичных рбмоток 3 и 4, соединенных по- следовате йЬ-встречно и расположенных на кр|йнй#стёржнях магнитопровода 1. Обмотка 4 за Шу нтйр6вана конденсатором 2 и образует с ним параллельный ФКК, а последовательно с обмоткой 3 включен конденсатор 5, образующий с ней последовательный ФКК. К соединенным последовательно- встречно и расположенным на крайних стержнях магнитопровода вторичным обмоткам 6 и 7 подключена нагрузка 8.

Устройство работает следующим обра-

ЗОМ. :. .

При подаче на входные зажимы устройства переменного питающего напряжения U в цепи .образованной последовательным ФКК, состоящим из расположенной на пра- вом стержне маТнйтЬпровода 1 первичной обмоткм 3 и конденсатора 5, возбуждаются , феррорезонансные колебания, в результате чего правый стержень магнитопровода насыщается. При этом (фиг.2) с изменением питающего напряжения U в пределах от и до питающего тока I в пределах от | до Г , режимная точка на ВАХ всего устройства (U f(l), кривая 1), полученной суммированием по напряжению ВАХ последовательного ФКК(1И f(l), кривая II), образованной суммированием по току ВАХ первичной обмотки 3 (Уз f(l), кривая 111) и ВАХ конденсатора 5 (Уз f(l), прямая IV), и ВАХ параллельного ФКК, образованного обмоткой 4 и конден- сатором 2 (U4 - f(l), кривая V), находится на участке ab. Рабочие точки последовательного и параллельного ФКК находятся соответственно на участках cd (кривая II) и К1 (кривая V), рабочая точка обмотки 3 - в пре- делах участка (кривая III). Исходя из последовательно-встречного включения вторичных обмоток 6 и 7, напряжение Us на нагрузке 8 может быть найдено из выражения ....-....;-

Us K2U2-K1U4

где К1, К2 - коэффициенты трансформации на левом и правом стержнях магнитопровода, равные соответственно отношениям чисел витков обмоток 3 и 7, 4 и 6.

Коэффициент К1 выбирается таким образом, чтобы компенсировать изменение напряжения K2Ua на обмотке 7, обусловленное наклоном ВАХ обмотки 3 (кривая III) на участке mn и вызванное изменением питающего напряжения или тока нагрузки. Как видно из фиг.2 (Us f(l), кривая VI), этим достигается практически полная независимость напряжения на нагрузке при изменении питающего напряжения в пределах от U до U или тока в пределах от Г до I. Коэффициент К2 выбирается из условия получения необходимого напряжения Us на нагрузке 8. Реактивное сопротивление всего устройства в рассмотренном номинальном режиме работы (режимная точка О на участке ab кривой I) определяется тангенсом угла «1, равным отношению номи- наль ных питающих напряжения U и тока Г - ..

При увеличении питающего тока в цепи свыше значения Г, вызванного увеличением питающего напряжения сверх U, в параллельном ФКК возбуждаются феррорезонансные колебания и его режимная точка скачком переходит из точки Lв точку р кривой V, а режимная точка всего устройства - в точку q кривой I, При перегрузке или коротком замыкании в нагрузке, вызывающими повышение питающего тока сверх Г, в параллельном ФКК также возбуждаются феррорезонансные колебания, его рабочая точка перемеа1ается на участок tf кривой V, а режимная точка всего устройства - в точку у на устойчивый участок SX кривой I. Реактивные сопротивления всего устройства в этих случаях определяются соответственно тангенсами углов ог и Оз, и как видно из фиг.2, существенно возрастают по сравнению с номинальным режимом, что приводит к значительному уменьшению питающего тока I, а следовательно, и токов в обмотках 3, 6,7 и нагрузке 8.

Подбирая параметры элементов параллельно ФКК (число витков обмотки 4 и емкость конденсатора 2 и управляя тем самым моментом возбуждения в нем колебаний, можно ограничить токи в обмотках 3,7, 6 при повышении питающего напряжения, перегрузке или коротком замыкании в нагрузке до 1,2 - 1,4 от номинального значения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет введения последовательно включенного с незашунтированной первичной обмоткой конденсатора и образования вследствие этого последовательного ФКК, а также дополнительно введенной вторичной обмотки в имеющемся параллельном ФКК феррорезонансные колебания возбуждаются при незначительном превышении питающим током максимально допустимого значения, при этом реактивное сопротивление этого ФКК резко возрастает, чем достигается уменьшение токов в обмотках устройства при перенапряжениях, перегрузках или коротком замыкании в нагрузке, что ведет к повышению надежности устройства. Последовательно-встречное включение введенной вторичной обмотки на общем стержне с первичной обмоткой параллельного ФКК позволяет сохранить при этом качество стабилизации в номинальном режиме работы.

Формула изобретения

Стабилизированный трансформатор,

содержащий броневой магнитопровод, две

первичные обмотки, расположенные на

крайних стержнях, одна из которых зашун0

5

тирована конденсатором, и вторичную обмотку, первичные обмотки соединены последовательно-встречно, вторичная обмотка расположена на общем стержне с первичной обмотко.й, зашунтированной конденсатором, о т л и ч;а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, он имеет дополнительный конденсатор и дополнительную вторичную обмотку, расположенную на общем стержне с незашунти- рованной первичной обмоткой и соединенную последовательно-встречно с основной вторичной обмоткой, дополнительный конденсатор соединен последовательно с неза- шунтированной первичной обмоткой.

Использование: в области электротехники. Сущность: трансформатор состоит из .-. г. -::.; -г.: ;..;ьл -WS it«iSSt«iJ-Я: ;-А-.. 2 магнитопровода броневой системы, средний стержень которого выполнен с усвоенным поперечным сечением, двух первичных обмоток, соединенных последовательно- встречно и расположенных на крайних стер- жнях магнитопровода. Одна обмотка зашунтирована конденсатором и образует с ним параллельный феррорезонансный колебательный контур к соединенным последовательно-встречно и расположенным на крайних стержнях магнитопровода вторичным обмоткам подключена нагрузка. 2 ил..

9кг.I

Ц УД

1Щ№

Фиг. 2