Регулируемый трансформатор Советский патент 1993 года по МПК H01F29/14 

ФигЛ

ки составляет четное число пар полюсов обмоток переменного тока. Магнитопровод с насыщающимся шунтом имеет устройство для возможности его аксиального перемещения, Корпус трансформатора имеет каналы для жидкостного охлаждения. Каждэя.из

двух фаз трехфазной обмотки выходного напряжения разделена на две группы с равным числом витков, при этом начала первой группы одной фазы соединены с концом второй группы другой фазы. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Использование: в области электротехники и может быть использован как сварочный трансформатор, а также в качестве преобразователя числа фаз с регулируемым напряжением. Сущность: регулируемый трансформатор состоит из корпуса 1 в виде полого немагнитноготеплопроводящего цилиндра с внутренними пазами, по торцам которого установлены диски 3,4 с аналогичными пазами. Катушки первичных 6 и вторичных 7 обмоток, соединенных по типу якорных обмоток машин переменного тока, выполнены в виде плоских катушек рамочного типа и вставляются в пазы корпуса и торцевых дисков, при этом катушки вторичной обмотки укорочены по длине цилиндра, а торцевые части первичных и вторичных катушек разделены немагнитным диском.. Магнитопровод 19 выполнен в виде массы из ферромагнитного порошка, пропитанного диэлектрической жидкостью, заполняющей всю полость между цилиндром и торцевыми дисками. На длине укорочения вторичных катушек во внутренней цилиндрической полости установлена обмотка под- магничивания 13 с насыщающимся магнитным шунтом 12, при этом шаг обмот« fe 00 СА Os XI СО XI СО

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к регулИ - руемым трансформаторам и может быть использовано в сварочных трансформаторах, преобразователях числа фаз с регулируемым напряжением,

Цель изобретения - уменьшение габаритов, возможность преобразования числа фаз, улучшение качества электроэнергии.

Указанная цель достигается тем, что в |отличие от прототипа корпус выполнен из немагнитного теплопроводящего материала в виде полого цилиндра, внутренняя,поверхность которого снабжена пазами, по торцам цилиндра установлены диски, снабженные пазами с числом равным числу пазов цилиндра, первичная и вторичная обмотки выполнены из плоских катушек, ра- .диально установленных одной стороной и торцами в пазы, другой стороной образуют внутреннюю цилиндрическую полость, катушки вторичной, обмотки укорочены по длине цилиндра, между торцевыми частями первичных и вторичных катушек установлен немагнитный разделяющий диск, катушки первичной и вторичной обмоток соединены по типу якорных обм оток машин переменного тока,, магнитопровод выполнен из ферромагнитного порошка, пропитанного диэлектрическим материалом, заполняющим полость, образованную цилиндром и торцевыми дисками, обмотка подмагничивания с насыщающимся магнитным шунтом установлена на длине укорочения вторичной обмотки во внутренней цилиндрической полости, кроме того, шаг обмотки подмагничивания составляет четное число пар полюсов обмоток переменного тока, кроме того, магнитопровод с насыщающимся магнитным шунтом выполнен с возможностью свободного перемещения в аксиальном направлении и снабжен устройством для его перемещения, кроме того, корпус выполнен с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости, кроме того, каждая из двух фаз в 3-х фазной вторичной обмотке разделена на две группы с равным числом витков, начала первой группы одной

фазы соединены с концом второй группы другой фазы.

На фиг.1 изображено устройство регулируемого трансформатора, продольное сечение; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1.

Регулируемый трансформатор включает корпус 1 с направляющими пазами 2 (фиг.2), торцевые диски 3 и 4 с направляющими пазами 5, первичную 6 и вторичную 7 обмотки

с катушками рамочного типа 8 (фиг.2) и выходными клеммами первичной 9 и вторичной 10 обмоток, немагнитный разделяющий диск 11, насыщающийся магнитный шунт 12 с обмоткой подмагничивания 13, с выходными клеммами 14 постоянного тока, с каналами 15 (фиг.2) в корпусе :1 для прохода охлаждающей жидкости, устройство для аксиального перемещения 16 магнитного шунта 12, внутренняя цилиндрическая полость 17 с магнитолроводом, внутрикату- шечный магнитопровод 18 вторичной обмотки, внутрикатушечный магнитопровод 19 первичной обмотки.

Направляющие пазы 2 (фиг.2) и 5 (фиг.1)

служат для обеспечения установки катушек 8с равным шагом по внутренней цилиндрической полости 17, заполненной магнито- проводом. Магнитопроводы 17, 18, 19 выполнены из ферромагнитного порошка,

пропитанного диэлектрическим материалом,,

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на клеммы 9

первичной обмотки, выполненной в трехфазном исполнении, в магнитопроводах 18, 17 и 12 создается круговое вращающееся электромагнитное поле. Поскольку магнитное сопротивление по длине первичных

катушек 6 практически одинаково, то распределение магнитного потока во вторичной 7 и первичной 6 обмотках будет пропорционально объемам магнитопрово- дов 18 и 19:

Ф У19,

При одинаковой фазности первичной и вторичной обмоток ЗДС, наведенная 1о вторичной обмотке, будет пропорциональна произведению отношения эффективных витков в этих обмотках на отношение магнитных потоков:

Р, «p. 2 1.Wi Wt

Величина магнитного потока первичной обмотки Ф| постоянна поскольку напряже- ние питающей сети

Ui «Ei const

При подаче постоянного напряжения на обмотку подмагничивания 13 сопротивления магнитного шунта возрастает, следовательно, возрастает магнитное сопротивление для первичного магнитного потока Ф на длине шунта подмагничивания 12. Поскольку величина магнитного потока Ф1 должна быть постоянной, то часть магнитного потока из участка подмагничивания переместится на участок магнитопро- вода 18 вторичной обмотки. Это приведет к повышению потока фг, а следовательно, к увеличению вторичной ЭДС и выходного на- пряжения Ег «ЗД.

При очень сильном насыщении участка подмагничивания 12 и очень малом насыщении участка магнитопроеодов вто

ричной обмотки 17, 18 величина выходного напряжени$г-вудет минимальной и будет стремиться к величине:

ЕГх-иГх-и.

Таким образом, теоретический диапа- . зон регулирования определится отношением объемов магнитолроводов 18 и 19:

UP Vi9 - Vis

При регулировании выходного напря- жения подмагничивание шунта 12 можно исключить, заменив его перемещением этого шунта в аксиальном направлении с помощью механического устройства 16.

При протекании тока по вторичной об- мотке резко возрастает магнитное сопротивление рассеяния на укороченной части торца вторичной обмотки. Для резкого уменьшения потока рассеяния необходимо на торцевой части вторичной обмотки уста- новить немагнитный разделяющий диск 11. Изменением расстояния между вторичной обмоткой и разделяющим диском 11, а также его толщиной можно получать требуе5

10

15 0 5

0

5

0

5

0 5

мую величину рассеяния вторичной обмотки, что очень важно для сварочных трансформаторов.

Для полного использования по мощности в трехфазном виде трансформатора для нужд сварки целесообразно вторичную обмотку выполнять в 2-х фазном (или 4-х фазном) исполнении. Это позволяет при сварке равномерно загружать все три фазы, а следовательно, получить большую мощность сварки или при заданной мощности снизить массогабариты.

Магнитный поток вращающего кольцевого электромагнитного поля проходит по магнитному шунту 12 и наводит ЭДС переменного тока в обмотке подмагничивания и при большом числе витков ее величина может быть очень высокой. Это, в частности, характерно для прототипа и аналогов. Для исключения переменной ЭДС на обмотке подмагничивания шаг между началом и концом обмотки должен составлять величину кратную паре числа полюсов (2р) обмоток б и 7 переменного тока.

При однофазном исполнении первичной обмотки 6 в магнитопррводах образуется пульсирующее поле, которое раскладывается на два навстречу вращающихся кольцевых поля. Если во вторичной трехфазной обмотке каждую из двух фаз (В и С) разбивать на две группы с равным числом витков и затем соединить начала первой группы одной фазы с концом второй группы другой фазы, то на выходе трехфазной обмотки может быть получен трехфазный ток. Это позволяет использовать предлагаемое устройство в качестве преобразователя однофазного тока а трехфазный.

Круговое вращающее поле с обмотками переменного тока соединенными в звезду не создает ЭДС третьей гармоники, как это имеет место в трансформаторах традиционной конструкции, что позволяет улучшить качество электроэнергии. Кроме того исключается целый ряд недостатков прототипа, связанных с искажением формы кривой выходного напряжения.

Для повышения использования и уменьшения габаритов целесообразно по каналам 15 в корпусе 1 (фиг.2) пропускать охлаждающую воду.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заклю-. чается в уменьшении габаритов, преобразовании числа фаз, улучшении качества электроэнергии, так как магнито- провод выполнен цилиндрическим с первичными и вторичными обмотками пс типу якорных обмоток машин переменного

тока, обмотки выполнены из катушек рамочного типа и установлены радиально, вторич- ная обмотка укорочена по длине цилиндрического магнитопровода и между первичными и вторичными катушками установлен немагнитный разделяющий диск, обмотка подмагничивания с насыщающимся магнитным шунтом установлена на длине укорочения вторичной обмотки во внутренней цилиндрической полости; шаг обмотки подмагничивания равен Двойному полюсному делению, магнитопровод с насыщающимся шунтом выполнен с возможностью свободного движения, каждая из двух фаз в 3-х фазной вторичной обмотке разделена на две равные части, при этом начала первой части одной фазы соединены с концом второй части другой фазы, корпус выполнен с каналами для циркуляции охлаждающей воды. Формула изобретён и.я 1. Регулируемый трансформатор, содержащий корпус с магнитопроводом, трехфазные первичные и вторичные обмотки с выводными клеммами, обмотку подмагничивания с насыщающимся магнитным шунтом, о т л и ч а ю щи и с я тем, что он имеет торцевые диски с пазами, немагнитный разделяющий диск, корпус выполнен из не магнитного теплопроводящего материала в виде полого Цилиндра с пазами на внутренней поверхности, первичная и вторичная обмотки - в виде плоских катушек, магнитопровод выполнен из ферромагнитного порошка, пропитанного диэлектрическим материалом, торцевые диски установлены с двух сторон цилиндра и име0

5

ют число пазов, равное числу пазов цилиндра, плоские первые катушки первичной обмотки радиально установлены одной стороной и торцами в пазы, другой стороной образуют внутреннюю цилиндрическую полость катушки вторичной обмотки, установлены внутри катушек первичной обмотки и между ними установлен немагнитный разделяющий диск, катушки первичной и вторичной обмоток соединены по типу якорных обмоток машин переменного тока, обмотка, подмагничивания с насыщающимся шунтом установлена во внутренней цилиндрической полости, магнитопровод заполняет полость, образованную торцевыми дисками и цилиндром..

0 обмоток переменного тока.

. 5. Трансформатор по п. 1, о т л и ч а ю - щи и с я тем, что корпус выполнен с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости.

0

5

2

8

Я