Изобретение относится к трансформаторам с регулированием напряжения под нагрузкой при помощи перемещаемого вдоль обмотки магнитопровода.
В современных регулируемых трансформаторах изменение напряжения под нагрузкой в подавляющем числе случаев осуществляется аппаратами, работа которых основана на принципе переключения контактов с витка на виток. Стоимость переключающего механизма состав 1яет значительную часть стоимости трансформатора. Но эти аппараты имеют ряд недостатков. Так, например, отдельные типы трансформаторов (системы Норриса) имеют больщой ток холостого хода и больщой расход материалов, другие трансформаторы имеют большие потери. Системы с подмагничиванием требуют расхода энергии постоянного тока и имеют повыщенное рассеяние и ток холостого хода.
Общим в указанных выше двух системах с механическим перемещением является то, что перемещаются друг относительно друга крупные основные детали, составляющие в совокупности трансформатор с переменной взаимоиндукцией. В предлагаемом трансформаторе происходит перемещение лищь соединительной детали между двумя частями магпитопровода, благодаря чему изменяются направление потока и магнитное сцепление. В предложенш заложена идея максимально приблизить изменение сцепления магнитного потока с током к существующему типу трансформаторов с перемещающимися электрическими контактами.
Для этой цели перемещающийся магнитопровод расположен в Боздущном зазоре между полюсным наконечником, несущим первичную обмотку среднего стержня магнитной системы броневого типа и перпендикулярным этому стержню сердечником, несущим вторичную об№ 61125- 2 -
мотку, уложенную в пазы. В предлагаемом трансформаторе применены два передвижных магнитопровода у, перемещаемых соответственно вдоль оси двух половин вторичной обмотки, намотанных навстречу.
В трансформаторе могут быть применены на передвижных магниюпроводах компенсационные обмотки, а также пары дополнительно повышающих напряжение обмоток, намотанных на крайних сердечниках таким образом, чтобы поток их замыкался по крайним стержням магнитной системы.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого трансформатора; на фиг. 2 - то же, с компенсационными обмотками; на фиг. 3 и 4 - варианты выполнения предлагаемого трансформатора; на фиг. 5 и 6 - конструктивное оформление трансформатора в двух проекциях.
Поток от тока в первичной обмотке W, показан пунктиром. Части (ползущки) у магнитопровода из трансформаторного железа могут перемещаться. Но при всех положениях они симметричны относительно оси о-о. Вторичная обмотка Wz намотана так, что в плоскости, соприкасающейся с ползушкой у, она лежит в пазах. Две половины обмотки W-2 намотаны противоположно. При крайних положениях ползущки у напряжение 3 почти равно нулю. При среднем положении (когда обе ползушки сдвинуты вплотную) напряжение Е максимально. Таким образом, меняя положение ползущек, изменяем напряжение EZ.
В схеме (фиг. 1) ввиду удаленности друг от друга обмоток будут иметь место значительные потоки рассеяния. Эти потоки - типа потоков «ярмового рассеяния, но все же они велики, если сравнивать с обычной системой «переключающихся контактов. Указанные потоки могут быть устранены ко.мпенсационными обмотками.
Для того чтобы поток, пронизывающий обмотку Wi прощел только через ползущки, нужна компенсационная обмотка Р в совокупности с обмоткой Р (фиг. 2). Две обмотки Р включены последовательно друг с другом с одинаковым направлением намотки, а кроме того последовательно с обмоткой Р - включены с направлением против нее. При неравенстве суммы потоков в ползушках у в обмотке Р возникнет ток и восстановит равенство. Нужно стремиться к тому, чтобы обмогка Р была маломощной, так как она передвигается вместе с ползущкой у и конструктивно неудобна. Она может быть во много раз разгружена, если применить также обмотки Р и , или хотя бы одну из них.
Обмотки Р, Р , Р и обеспечивают то, что поток от тока в обмотке Wi (равно как и поток от тока в отрезке обмотки Wz снаружи от ползущки у) проходит так, как указано пунктиром, без возникновения значительных потоков, не сцепляющих обе обмотки. Но ток в обмотке W-2 проходит также и по участку между ползущкой у. Он вызывает поток рассеяния, встречный в обеих частях, расположенных по обе стороны от оси о-о, и замыкающийся через воздух (масло). Для подавления этого потока служат обмотки Q, передвигающиеся вместе с ползущками и соединенные навстречу друг другу. Если обе обмотки Q пронизываются соответственно встречными потоками Ф и Ф1, то возникает ток и эти потоки уничтожаются. Потоки одинакового направления, пронизывающие обмотки Q, не вызывают тока и протекают беспрепятственно. Наконец конструктивно просто поместить короткозамкнутые обмотки /( для устранения потока с торца внутреннего ярма (этот поток являлся бы не сцепленным с обеи1ми обмотками). Наличие обмоток /С разгрузит другие компенсационные обмотки.
Поскольку обмотка Wz находится в пазах, постольку схема в описанном виде не применима для напряжений обмотки Wz относительно земли, выше, чем 6-10 кв. Поэтому схема требует дальнейшего развития. Перед тем, как перейти к описапию полной схемы, отметим, что как и в отношении обмоток Q, в обмотках , включенных последовательно друг с другом, э. д. с. в сумме равна нулю, если они пронизываются одним и тем же потоком, протекаюшим в наружном ярме, имеющим в обеих обмотках одно и то же направление {например, от А к В). При этом в обмотках ток не возникает.
Насадим на боковые ярма обмотку W с равным числом витков на каждом из ярем (фиг. 3). Если по этой обмотке течет ток iz, как указано стрелками, то возникает поток, показанный сплошной линией, не заХОДЯШ.ИЙ в средний сердечник. Пусть этот поток таков, что вызывает в обмотке э. д. с., равную Е-2. Поток, показанный сплошной линией, не наводит в обмотках Wj и W никаких э. д. с. Пусть приложено напряжение E-L и образовался также и поток (обозначенный пунктиром), который мы рассматривали прежде. Этот поток не наводит в обмотке никакой э. д. с., поскольку э. д. с. в обеих половинах обмотки Wz взаимно уничтожаются. Следовательно имеет место равенство э. д. с. на концах обмоток W и а.Если соединить эти обмотки, то ток 12, который мы прежде оставляли произвольным, станет равным намагиичиваюп1ему току потока, показанного сплошной линией. Этот поток, как уже указано, не будет наводить э. д. с. в компенсационных обмотках и не нарушит их работы, описанной выше.
При определенных положениях ползушек потоки, обозначенные пунктирной и сплошной линиями, в некоторых участках магнитного пути арифметически сложатся (соответственные сечения железа должны быть увеличены вдвое). Поток от обмоток (сплошная линия) может частично ответвляться через ползушки у и проходить через внутреннее ярмо. Это нежелательно, так как требует усиления сечения одной ползушки и половины внутреннего ярма (других неприятных последствий, вообше говоря нет; в частности э. д. с. в обмотке Р не наведется). Можно поставить компенсационную отмотку S (короткозамкнутую). Она уничтожает всякий поток, проходяший через внутреннее ярмо насквозь (от тИ к Л ), и не влияет на потоки, пронизывающие ее в разных направлениях (например на поток, обозначенный пунктиром).
Насадим теперь обмотку высокого напряжения Wz- В ней наводится э. д. с., обозначенная сплошной линией. Е-2-КЕо, где /С - коэффициент трансформации между Wa и Wz. Таким образом, мы получим высокое напряжение 2, пропорциональное Е-2, т. е. переменное с изменением положения ползушки у. Если по обмотке Wa потечет ток iz, то соответственно возрастает ток га, а за ним ток ii. Обмотки W2 и сидят коаксиально, и рассеяние этой пары мало.
Таким образом, при неизмененном i с передвижением ползушек у будет изменяться Е2 - и наоборот.
На фиг. 4 дана полная схема со всеми обмотками (часть ко1 пенсационных обмоток, возможно, практически не потребуется).
В описанной схеме движушиеся части не подвержены значительным механическим усилиям (в противовес системе других трансформаторов).
Поток, пронизываюший ползушки у, остается неизменным. Лишь при регулировании меняется его конфигурация, и поэтому усилия в направлении движения незначительны.
№ 61125
№ 61125 4 -
Основные особенности конструкции схематически показаны на фиг. 5 и 6. Магнитный контакт между наружным и внутренним ярмами осуществляется нолзушкой, перемещающейся на роликах. Верхние боковые стороны обоих ярем находятся в одной горизонтальной плоскости. Плоскости листов обоих ярем параллельны. Плоскости листов ползушки перпендикулярны к ним. Средний сердечник (несущий обмотку Wi) разбит на две половины, которые с двух сторон приложены к основному магнитопроводу /. Форма каждой половины 2 Т-образная и перекладина буквы Т образзет внутреннее (по прежней терминологии) ярмо.
Магнитный контакт внизу осуществляется накладкой из трансформаторного железа ,3. Наивыгоднейшие сечения сердечников, повидимому, - прямоугольной формы и обмотки - броневого типа. Обмотка Wj укладывается в пазы ярма основного магнитопровода /. Пазы имеются лишь с наружной стороны ярма. Система конкретизируется в процессе конструктивной разработки и здесь лишь указаны основные элементы конструкции.
Движение ползушки относительно ярма требует некоторого зазора. Если даже принять зазор порядка 1 мм, то это вызовет увеличение тока холостого хода лишь процентов на десять. Наличие компенсационных обмоток несколько увеличивает потери и расход меди. В остальном по электрически.м свойствам аппарат не будет отличаться от существующих конструкций с разрывом контактов. Нужно сказать, что при полном комплекте указанных компенсационных обмоток рассеяние будет во всяком случае не выше, чем в существующих трансформаторах.
Предмет изобретения
1.Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой при помощи перемещаемого вдоль обмотки магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью сцепления первичного потока с изменяемым числом вторичных витков, указанный .магнитопровод расположен в воздушном зазоре между полюсным наконечником несущего первичную обмотку среднего стержня магнитной системы броневого типа и перпендикулярным этому стерл ню сердечником, несущим вторичную обмотку, уложенную в пазы.
2.Форма выполнения трансформатора по п. 1, отличающаяся применением двух передвижных магнитопроводов У, перемещаемых соответственно вдоль двух половин вюричной обмотки, намотанных навстречу.
3.В трансформаторе по пп. 1 и 2 применение на передвижных магнитопроводах компенсационных обмоток.
4.В трансформаторе по пп. 1-3 применение наложенной на крайних сердечниках дополнительной повышающей напряжение пары обмоток, намотанных таким образом, чтобы поток их замыкался лишь по крайним стержням магнитной системы.
5 nt-
LU ,
с:; i
s
-.
Ifl
:
t4 Uj
S4
iv
5 -&
, i
м-
фиг 5
CfD М г б 1,Я i 1/Р
