Управляемый трансформатор Советский патент 1981 года по МПК H01F21/08 H01F29/14 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроиндукционным аппаратам с питанием от трехфазной сети переменного тока и регулированием с помощью подмагничивания постоянным током, и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), аппаратуры проводной связи, а также в электроустановках общепромышленного применения и электроприводе постоянного тока.

Известен трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунтом. Управляемый трансформатор выполнен на составном трехплоскостном магнитопроводе и содержит главный магнитопровод и добавочный (шунт) из двух одинаковых трехстержневых магнитопроводов, расположенных параллельно друг другу и соединенных шестью магнитными перемычками. Разные первичные обмотки переменного тока охватывают каждый стержень главного магнитопровода, вторичные обмотки переменного тока охватывают каждый стержень главного магнитопровода и каждый стержень шунта. Обмотки управления постоянного тока размешены на стержнях шунта 1 .

Недостатком известного трансформатора является конструктивная сложность его магнитной системы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый трансформатор, выполненный на магнитной системе, образованной сочленением двух С-образных магнитопроводов таким образом, что плоскости окон магнитопроводов располагаются взаимно ортогонально. На одном С-образном магнитопроводе размещены первичная и вторичная обмотка пе10ременного тока, на другом - обмотка управления постоянного тока. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора включен конденсатор. Регулирование выходного напряжения устройства осуществляется за счет изменения магнитной проницае15мости материала магнитопровода при подмагничивании постоянным током. При этом происходит изменение индуктивного сопротивления трансформатора и приложенное напряжение сети перераспределяется между первичной обмоткой И последовательным-,

20 конденсатором 2.

Недостатком известного устройства является низкий коэффициент использования активных материалов при объелинеини однофазных трансформаторов в трехфазную систему. Цель изобретения - повышение коэффициента использования активных материялов управляемого трансформатора. Поставленная цель достигается тем, что в управляемом трансформаторе, содержащем первичную и вторичную обмотки переменного тока, обмотку управления постоянного тока, размешенные на магнитной системе, выполненной сочленением двух магнитопроводов, плоскости окон которых взаимно ортогональны, причем обмотка управления размещена на одном С-образном магнитопроводе, а первичная обмотка, последовательно которой к каждому выводу подключен конденсатор, и вторичная обмотка размещены на втором магнитопроводе, магнитопровод, на котором размещены обмотки переменного тока, выполнен Е-образной формы с двумя крайними и средними стержнями, к торцовым поверхностям которых примыкает упомянутый С-образный магнитопровод, при этом первичная и вторичная обмотки выполнены каждая из двух частей, размещены на крайних стержнях Е-образного магнитопровода и части первичной обмотки соединены в Т-образную схему. Кроме того, магнитопровод Е-образной формы выполнен из двух С-образных магнитопроВодов таким образом, что средний стержень Е-образного магнитопровода образован двумя стержнями примыкающих друг к другу С-образных магнитопроводов. Магнитопровод Е-образной формы выполнен плоскощихтованным. На. фиг. 1 изображен предлагаемый управляемый, трансформатор, общий вид; на .фиг. 2 - магнитная система управляемого трансформатора на витых С-образных магнитопроводах; на фиг. 3 - магнитная система управляемого трансформатора с плоскошихтованным Е-образным магнитопроводом; на фиг. 4- электрическая принципиальная схема управляемого трансформатора; на фиг. 5 - векторная диаграмма первичных ЭДС управляемого трансформатора; на фиг. 6 - векторная диаграмма вторичных ЭДС управляемого трансформатора; на фиг. 7 - зависимость возвратной магнитной проницаемости материала магнитопровода от напряженности постоянного магнитного поля. Управляемый трансформатор содержит первичную 1 и 2 и вторичную 3 и 4 обмотки переменного тока, обмотку 5 управления постоянного тока, размещенные на магнитной системе, выполненной сочленением двух магнитопроводов 6 и 7, плоскости окон которых взаимно ортогональны, причем обмотка управления размещена на С-образном магнитопроводе 7, а первичная обмотка, последовательно которой к каждому выводу подключены конденсаторы 8-10, со вторичной обмоткой размеп1ены на Е-образном магнитопроводе. Магнитопровод 6, на котором размещены обмотки 1-4 переменного тока, выполнен Е-образной формы с двумя крайними и средними стержнями, к торцовым поверхностям которых примыкает С-образный магнитопровод 7. Первичная I, 2 и вторичная 3, .4 обмотки выполнены каждая из двух частей, размещены на крайних стержнях Е-образного магнитопровода 6, и части первичной обмотки 1 и 2 соединены в Т-образную схему. Магнитопровод Е-образной формы выполнен из двух С-образных магнитопроводов 6 таким образом, что средний стержень E-o6pa3Horot магнитопровода образован двумя стержнями примыкающих друг к другу С-образных магнитопроводов (фиг. 2). Работа управляемого трансформатора поясняется электрической принципиальной схемой (фиг. 4) и векторными диаграммами ЭДС (фиг. 5 и 6). На фиг. 4 части первичной обмотки 1 и 2, соединенные в Т-образную схему (схему Скотта), подключены к трехфазной сети переменного тока через конденсаторы 8-10. Как видно из векторной диаграммы, ЭДС частей первичной обмотки 1 и 2 (Uft) и U(i)) на фиг. 5 сдвинуты относительно друг друга на 90°. При этом магнитные потоки, создаваемые частями 1 и 2 первичной обмотки замыкаются по отдельным магнитным контурам через магнитопровод 7 и индуктируют в частях вторичной обмотки 3 .и 4 ЭДС. Ий) и Uc4) соответственно сдвинуты на 90° (фиг. 6). Это позволяет использовать управляемый трансформатор с преобразователем 11 переменного напряжения в постоянное, выполненным, например, по четырехфазной лучевой схеме (фиг. 4). Исходя из векторной диаграммы (фиг. 5) для обеспечения равенства ЭДС вторичной обмотки U(,) и U(i,) необходимо выполнение условия J5lE.,1,б С1) где Ктр. 1-3 -коэффициент трансформации между обмотками 1 и 3; p.z- - - коэффициент трансформа ции между обмотками 2 При отсутствии тока управления и включенных первичных обмотках в сеть переменного тока для каждой фазы управляемого трансформатора можно записать, пренебрегая активным сопротивлением обмоток гдеХс - сопротивление конденсатора;Х, L-cJ ---индуктивное сопротивление фазы трансформатора; U) 25tf - круговая частота тока сети. Из (2) следует, что раснределение падений напряжений в первичной цепи зависит от величины емкости конденсатора и индуктивности трансформатора, нр -этом падение напряжения на первичных обмотках трансформатора через коэффициент трансформации определяет выходное напряжение трансформатора. При появлении тока управления в магнитной системе трансформатора появляется постоянный магнитный поток, который замыкается через магнитопровод 6, т. е. проходит по участкам пути, общим как для переменного магнитного потока, так и для постоянного. При этом происходит изменение возвратной магнитной проницаемости материала Магнитопровода независимо от полярности тока управления (фиг. 7).. Таким образом, при изменении тока управления происходит изменение индуктивности управляемого трансформатора, что при условии const приводит к изменению тока I и, соответственно, перераспределению падений напряжений на конденсаторе и обмотках управляемого трансформатора. Формула изобретения 1. Управляемый трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки переменного тока, обмотку управления постоянного тока, размещенные на магнитнойсие теме, выполненной сочленением двух магнитопроводов, плоскости окон которых взаимно ортогональны, причем обмотка управления размешена на одном С-образном маЬ нитопроводе, а первичная обмотка, последовательно которой к каждому выводу подключен конденсатор, и вторичная обмотка размещены на втором магнитопроводе, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования активных материалов, магнитопровод, на котором размещены обмотки переменного тока, выполнен Е-образной формы с двумя крайними и средними стержнями, к торцовым поверхностям которых примыкает упомянутый С-образный магнитопровод, при этом первичная и вторичная обмотки выполнены каждая из двух частей, размещены на крайних стержнях Е-образного магнитопровода и части первичной обмотки соединены в Т-образную схему... 2.Трансформатор, по п. 1, отличающийся тем, что магнитопровод Е-образной формы выполнен из двух С-образных магнитопроводов, причем средннй стержень Е-образиого магнитопровода образован двумя стержнями примыкающих друг к другу С-образных магнитопроводов. 3.Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что магнитопровод Е-образной формы выполнен плоскошихтованным. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Бамдас А. М., Шапиро С. В. Стабилизаторы с подмагниченными трансформаторами. М.-Л., «Энергия, 1965. с. 23, рис. 2-5. 2. Задерей Г. П. Устройства питания на основе многофрикционных электрон но-м а гнитных трансформаторов. - «Электронная промышленность, 1979, вып. 7(79), с. 15, рис. 2.

6