Трансформатор, предназначенный для поддержания вторичной электродвижущей силы постоянного тока Советский патент 1927 года по МПК H01F29/14 H01F29/10 

Обычно для измерительных целей Б качестве источника электрического тока применяются гальванические элементы или аккумуляторные батареи в виду того, что переменный ток в городской сети не отличается абсолютным постоянством, и напряжение его колеблется в пределах слишком широких для чувствительности измерительных пргюорсв. но II этот способ не гарантирует производимое наблюдение От oiiHidOK, в виду систематического падения напряжения, вследствие постепенного разряда мсточиика тока.

Предлагаемое изобретение дает возможность избегнуть указанного неудобства и получить источник тока с практически неизменным наиряжением, пользуясь городской сетью, независимо o наличия в ней колебания р.ольтамса.

На фиг. 1-12 изображены способы расположения обмоток первичной и вторичной на стержнях трансформатора, и на фи-г. 13 и 14 изображены диагра: 1МЬ магнитно индукции.

Железный сердечник трансформатора (. ) состо т ИЗ трех стержн.ей 1, 2 и 3, соединенных промежуточным; частями 4.5.6,7 в одну общую рамку. На стержень и один Л оба остальных 2 и 3 намотана последовательно обмотка, питаемая от наружной сети; вторичная же обмотка намотана на один, два или все тр стержня сердечника.

При включении первичной цепи трансфср.м.атора в сеть переменного тока в железе сердечни а возникают магнитные лини. при чем поток их :), ПО стержню I (фиг. 1-12), разветвляется на два потока- один, обозначенный Ь, по стержню 2 и другой с по стержню J. Поперечное сечение стержней нодбирается таким образом, чтобы в заданных пределах колебаний напряжения питающей сети магнитное насыщение железа стержня 7 было по возможности полным, а стержней 2 и 3 - не полным. Благодаря тому, что главная обмотка первичной цепи трансформатора расположена на части железного сердечника с довольно большим магнитным насыщением (стержень 7) в ней, при колебаниях напряжения в сети, получаются достаточно большие колебания силы тока. Эти колебания силы тока и использованы для саморегулирования трансформатора, Дл этого последовательно с главной об. 1откой первичной цепи включены добавочные регулировочные витки на стержнях 2 и J в виде одной или двух катушек (фиг. 1-12). Изменение силы тока в главной обмотке первичной цепи изменяет, при помощи этих последовательно включенных регулировочных витков, взаимное распределение частей разветвленного магнитного потока Ъ и г (в стержнях 2 и 3).

Таким образом, основной магнитН1)Й поток в может быть разложен на любые два слагаемых - b и с, при чем изменения относительных величин этих слагае.вдых магнитного потока находятся в полной зависимости Ьт числа регулировочных (Витков первич.чой обмотки и - следовательно, .можно легко подобрать магнитное нась-щение стержня / и число и направление регулировочных витков на остальных стержнях так, чтобы получить одно из слагаемых (например, с) постоянным в заданных пределах и чтобы все увеличение основного магнитного потока а сказывалось только на увеличении другого слагаемого Ь.

Можно подобрать эти :величины и таким образом, чтобы в заданных пределах одно из слагаемых очень резко возрастало, в то время, как другое будет убывать. При этом витки вторичной обмотки на стержнях трансформатора располагаются таким образом и число витков и их направление так подбираются, чтобы алгебраическая

сумма электродвижущих сил всех витков вторичной обмотки оставалась постоянной.

Тот случай, когда одно из слагаемых магнитного потока постоянно, очень ярко иллюстрируется фиг. 1 и кривыми фиг. 13. Изображенная на фиг. 13 диаграмма магнитной индукции показывает изменение последней в каждом из стержней сердечника при изменении напряжения питающей первичную цепь трансформатора наружной сети, при чед1 на абсциссах отложены напряжения в сети, а на ординатах - соответствующая им магнитная индукция в каждом из стержней трансформатора.

Внутри катущки, расположенной на насыщенной части железного сердечника (стержень /), введен воздушный промежуток 9 (фиг. 1-12), включенный, таким образом, в магнитную цепь трансформатора параллельно насыщенной части железа. При насыщении железа в это:м воздущном промежутке возникает магнитный поток, который значительно выпрямляет кривую индукции (фиг. 13) в стержне 7.

Если бы эта часть трансформатора была сделана без добавочного количества воздуха внутри катушки (в виде обыкновенного тонкого насыщенного стержня, как показано на фиг. 1а), то кривая магнитной индукции приняла бы форму А (фиг. 13). В случае же, когда внутри обмотки есть достаточное количество воздуха, данная кривая принимает форму 7 (фиг. 13 и 14). Такие формы магнитных кривых, чрезвычайно близкие к прямой, очень удобны для получения прямолинейной и горизонтальной части результирующей кривой, составляющей их алгебраическую сумму. Для удобства практического подбора магнитного насыщения стержня 7, пластины его с вырезами 9 могут быть сделаны достаточно длинными и подвижными. Тогда простым передвиясением отдельных пластинок можно менять насыщение стержня 7 11 соответственно форму и наклон кривой 7.

В указанной форме выполнения, согласно ((;иг. 1, магнитный поток й проходящий по стержню , разветвляется, как уже упоминалось выше, на два потока-/ и с. Характер изменения индукции в стержне 2 соответствует магнитной кривой // (фиг. 13). Для целей настоящего изобретения необходимо, чтобы, начиная с некоторого напряжения в сети, дальнейшая ветвь кривой // была параллельна соответствующей ветви кривой /. В форме выполнения трансформатора по фиг. 1 и др., это может быть достигнуто введением в силовой поток Ъ которого магнитного сопротивления в виде воздущного зазора 8, представляющего собою простую шель между /железными стержнями 2 и 7. Регулируя величину этой щели, можно изменять сопротивление магнитной цепи на пути потока Ъ и таким путем изменять взаимное распределение потоков Ъ и с, что чрезвычайно облегчает окончательную к точную регулировку трансформатора. (На кривой фиг. 13 это изменение щели скажется в изменении наклона кривой //).

Таким образом, силовой поток с, составляющий разность от вычитания тютока Ь из потока а (иначе сказать, алгебраическую сумму о + Ъ будет иметь величину, изменение которой, при возрастании напряжения питающей трансформатор сети, будет происходить по кривой ///, изображенной на фиг. 13 сплошной линией.

Так как. начиная от определенной величины напряжения первичной цепи, кривая /// идет далее параллельно оси абсцисс, то, очевидно, что индукция стержня 3. несмотря на возрастание напряжения питающей сети, остается неизменной.

Поэтому, если на стержне 3 помеП1ена вторичная обмотка трансформатора, то электродвижущая сила, индуктируемая в ней при любых колеба;-;иях напряжения в питающей сети, свыще заданного вольтажа, будет оставаться неизменной, что и требуется, согласно предлагаемого изобретения.

На фиг. 2 показано иное расположение первичной обмотки по отношению ко вторичной, а именно, первичная намотана на стержни 1 и 3, а

g

ричная -- на тот же стержень 3. При этом обмотка 3 намотана в направлении, противоположном .7 и подобрана таким образом, чтобы общий поток магнитных си.ловых линий стержня 7, благодаря противоположному действию обмоток на стержнях и 3, распределялся в стержнях и 3 так же, как и при расположении по фиг. 1 (кривые фиг. 13). Тогла вторичная обмотка будет находиться в таких же условиях, как и при расположении по фиг. 1 (кривые фиг. 13).

Согласно фиг. 3. первичная обмотка расположена на всех трех стерх нях /, 2 и 3, при чем витки на стержне 2 направлены в ту же сторону, что и витки главного стержня 7, а витки 3- в противоположную. Соответственным подбором числа витков .можно получить распределение магнитных потоков в стержнях 7, 2 и 3 такое же, как изображено на фиг. 13. так что вторичная обмотка, помещенная на стержне 3, будет находиться под влиянием индукции, изменяющейся по кривой ///.

Если витки вторичной обмотки трансформатора расположены на двух или трех стержнях, то можно и не делать так. чтобы одно из слагаемых потока (Ъ или с) было постоянным. В этих случаях надо только так расположить катушки вторичной цепи (комбинируя число витков и направление их для каждой катушки), чтобы алгебраическая сумма электродвижущих сил всех витков вторичной обмотки была в заданных пределах величиной постоянной.

Не меняя сущности саморегулирования трансформатора при помощи добавочных регулирующих витков, расположенных на стержнях 2 и 3 (или на одном из них) и включенных последовательно с главной обмоткой первичной цепи трансформатора, : южно располагать все об.мотки очень разнообразно. Несколько примеров приведены на фггг. от 1 до 12, из которых фиг. 1, 2 и 3 уже описаны выще.

На фиг. 4. 5, 6, 7, 8 и 9 вторичная обмотка расположена на двух стержнях трансформатора. При таких формах выполнения трансформатора важHO соблюсти только одно-чтобы в заданных пределах сумма электродвижущих сил всех витков вторичной обмотки была величина постоянная, формы же кривых электродвижущих сил отдельных катушек могут быть чрезвычайно разнообразны. Эти кривые могут иметь характер фиг. 13, 14 или какой-либо другой, дающий в сумме, в заданных пределах, прямолинейную и горизонтальную результирующую. Кривые фиг. 13 уже описаны выше с той только разницей, что в данном случае по оси ординат будут откладываться не величины магнитных потоков, а электродвижущие силы для вторичных обмоток (кривая / для катушки 1, кривая // для катушки 2), при чем кривой /// изобразится их алгебраическая сумма на зажимах вторичной цепи. Ясно, что в этом случае напряжение вторичной цепи в заданных пределах будет величиной постоянной.

Одни1 1 из примеров кривых электродвижущих сил при трех катушках вторичной цепи люжет служить фиг. 14. Здесь также по оси абсцисс отложен вольтаж первичной цепи, а по оси ординат - вторичной. При чем в данном случае кривые / и III со знаком + (катушки 7 и J намотаны в одну сторону), а кривая // - со знаком - (катушка 2 намотана в обратную сторону). Кривая /+/// изображает сумму электродвижущих сил 7 и 3 катушки, а кривая R - результирзющаЯ; т.-е. / +/Я-И (алгебраическую сумЛ1у электродвижущих сил всех иитков вторичной облютки). Как это ясно видно по кривой R, воль аж на зажимах вторичной цепи ; в данно.м случае будет величина постоянная.

Таким образо.м, при соответственно правильно.м подборе и расположениг; частей первичной и вторичной обмоток на сердечнике трансформатора, с тремя стержнями можно получить

во вторичной цепи напряжение, остающееся неиз.иенным, независимо от колебаний напряжения в питающей первичную цепь сети в определенных, довольно широких пределах.

В указанных на чертежах формах выполнения, приведены только некоторые примеры такого взаимного подбора, но, разумеется, основная идея изобретения может быть осуществлена и целым рядом других комбинаций, не описанных выше.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

1.Трансформатор, предназначенный для поддержания B-j-оричной электродвижущей силы постоянною при меняющемся первичном напряжении, характеризующийся тем, что: а) .шгнитная цепь трансформатора разомкнута и состоит из двух крайних железных сердечников 2-3 одинакового сечения и третьего, среднего, уменьшенного сравнительно с первыми, сечения, соединенных железными нак.падками 4-5, 6-7 с поперечною воздушною щелью (9 в одной из них. и б) первичная и вторичная обмотки выполнены i-aic. что первичная расположена на средне. сердечнике и на одном или обоих крайних сердечниках, вторичная же обмотка-на всех сердечниках, при чем число витков обмоток и направления их намотки подобраны таки.м образом, чтобы при всех изменениях первичного напряжения магнитный поток, пронизывающий втормчную обмотку, индхктировал в ней постоянно одну и ту же по величине электродвижущую силу (фиг. la, 12).

2.Вилоизл енение охарактеризованного и и. 1 трансформатора, отличающееся тем, что средний сердечник с имею1 1имся 13 нем вырезо.м. для уменьшения сечения сердечника, устроен передвижным вдоль оси катушек (фиг. 1-12).

Типо-литограф д «Краспиц Печатнпк, Ленинград. Леждупародный, 75.

фиг. I В«,

t

1

-3

±ЬЗг

I

фиг. 1.

&

фиг. 2.

,3

фиг. д.

фиг. 3. 3

- X

фиг. 5.

3