Регульований трансформатор

1 Регульований трансформатор, що містить дві або більше незалежні магнітні системи з власною первинною обмоткою і магнітопроводом кожна і вторинну обмотку, який відрізняється тим, що первинна обмотка однієї або більше з незалежних магнітних систем розділена на секції з ре 3 Регульований трансформатор за п п 1 , 2, який відрізняється тим, що містить два комутатори, один із яких здійснює згідне або зустрічне з'єднання первинних обмоток незалежних магнітних систем, а на другий виведені регулювальні відпайки секцій 4 Регульований трансформатор за будь-яким з пунктів 1-3, який відрізняється тим, що первинні обмотки незалежних магнітних систем намотані на тороїдальні магнітопроводи радіально по їхній довжині Винахід належить до галузі електротехніки і може бути використаний в конструкціях регульованих трансформаторів, зокрема, для живлення станцій катодного захисту, регульованих випрямлювачів, перетворювачів, стабілізаторів і інших пристроїв, що вимагають глибокого регулювання вихідних параметрів (напруги, струму) Відома конструкція регульованого трансформатора (див патент США №3748570, H01F39/00, 1973) містить два магнітопроводи, первинну обмотку, розташовану на стрижні одного магнітопровода, вторинну обмотку і третю обмотку з двох з'єднаних послідовно секцій, розташованих на суміжних стрижнях двох мапнітопроводів Первинна обмотка створює магнітний потік у першому магнітопроводі і є рс у третій обмотці, а третя обмотка створює магнітний потік у другому магнітопроводі і її секції з'єднані послідовно через пасивний регульований імпеданс, тобто перший магнітопровід із первинною обмоткою і другий магнітопровід із секцієюі третьої обмотки утворюють дві незалежні магнітні системи Регулювання вихідних параметрів забезпечується регулюванням імпедансу, при низькому імпедансі коефіцієнт трансформації трансформатора практично дорівнює відношенню витків вихідної і вхідної обмоток Недоліком трансформатора є необхідність встановлення третьої секцюнованої обмотки і регульованого імпедансу, що ускладнює конструкцію, збільшує енергетичні втрати і витрати дроту, обмежує можливості автоматизації регулювання Відома конструкція регулювального трансформатора (див патент ФРН №2609697, Н02М5/22, H01F29/14, 1977) містить декілька магнітопроводів з первинними обмотками і вторинну обмотку, що охоплює всі магнітопроводи Первинні обмотки одним кінцем підключені до полюса мережі, а іншим кінцем кожна з них підключена до мережі через електронний вимикач Електронний вимикач являє собою тріак, і кожному тріаку відповідає блок тимчасових функцій, що забезпечують близьке до плавного регулювання вихідних параметрів Недоліками відомого трансформатора є складність конструкції і високі витрати на виробництво, тому що для забезпечення глибокого регулювання буде потрібна велика КІЛЬКІСТЬ магнітопроводів з первинними обмотками й електронними вимикачами Відома конструкція регульованого індуктивного елемента (див патент Японії №60-40171, магнітних систем мають однакову КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ (О ^ о ю H01F29/14, 1985) містить три замкнутих магнітопроводи, на одному стрижні кожного з них встановлені первинна і вторинна обмотки змінного струму, утворюючи три незалежні магнітні системи, з'єднані Т-видно вільними стрижнями, що разом охоплені загальною для них обмоткою постійного струму Регулювання вихідних параметрів здійснюється накладенням постійного магнітного поля на змінне При регулюванні постійного магнітного потоку змінюється магнітна провідність загальних ділянок магнітопроводів і індуктивність обмоток змінного струму Дану конструкцію приймаємо за прототип Недоліками відомого індуктивного елемента є мала глибина регулювання, складність забезпечення плавного регулювання, збільшена площа установки в плані при Т-видному з'єднанні магнітопроводів В основу винаходу поставлена задача розробки конструкції регульованого трансформатора, технологічного у виробництві, компактного, надійного і довговічного, що забезпечує високі енергетичні показники (коефіцієнт корисної дії, cos ф), плавне і глибоке регулювання вихідних параметрів Розв'язання поставленої задачі забезпечує регульований трансформатор, який містить дві або більше незалежні магнітні системи з власною первинною обмоткою і магнітопроводом кожна і вторинну обмотку, за рахунок того, що первинна обмотка однієї або більше з незалежних магнітних систем розділена на секції з регулювальними відпайками, а вторинна обмотка охоплює суміжні сторони всіх незалежних магнітних систем При цьому трансформатор містить два комутатори, один із яких здійснює згідне або зустрічне з'єднання первинних обмоток незалежних магнітних систем, а на другий виведені регулювальні відпайки секцій Для зниження витрат на виробництво і з метою механізації намотки первинних обмоток при використанні тороїдальних магнітопроводів, а також зменшення витрат обмотувального дроту первинні обмотки незалежних магнітних систем намотані на тороїдальні магнітопроводи по їхній довжині Технічний результат, що досягається при використанні винаходу - суміщаються в одному трансформаторі функції двох трансформаторів, що живляться один від одного, при цьому регульована потужність складає половину і менше загальної потужності трансформатора, тому сумарна потужність регульованого трансформатора менше сумарної потужності системи, - полегшений режим роботи комутаційних апаратів, тому що їхній номінальний струм складає половину і менше повного струму трансформатора, що підвищує надійність трансформатора і термін служби, - знижені втрати холостого ходу, тому що при поступовому введені споживаної потужності первинна обмотка другої незалежної магнітної системи підключена не на повну мережну напругу, а на меншу напругу, отже, магнітна Індукція в другій 52046 незалежній магнітній системі менше номінальної, і, як наслідок, втрати холостого ходу в ній незначні, а при повній потужності навантаження трансформатора втрати холостого ходу залишаються менше, ніж у системі, розрахованої на повну потужність, що підвищує коефіцієнт корисної дії трансформатора, - при намотці первинних обмоток по довжині тороїдальних магнітопроводів зменшена середня довжина їхніх витків і витків вторинної обмотки, що знижує омічний опір і, отже, покращує енергетичні характеристики трансформатора, - при цьому полегшений тепловий режим роботи трансформатора, так як кожна первинна обмотка має свою відкриту поверхню охолодження на ДІЛЯНЦІ, яка не перекрита вторинною обмоткою, що знижує перевищення температури дроту обмоток, підвищує надійність трансформатора і термін його служби, - здійснюється плавне глибоке регулювання вихідної напруги, починаючи від нульового до номінального, з усіма проміжними значеннями за рахунок секцюнування первинної обмотки однієї або більше із незалежних магнітних систем трансформатора, що дозволяє використовувати його в системах регулювання і стабілізації вихідної напруги як у ручному, так і в автоматичному режимах роботи Регульований трансформатор, що заявляється, пояснюється наведеними нижче описом і кресленнями, де Фіг 1 - вид регульованого трансформатора з двома магнітопроводами й однією вторинною обмоткою, Фіг 2 - вид трансформатора з чотирма тороїдальними магнітопроводами, що утворюють дві незалежні магнітні системи, Фіг 3 - вид трансформатора з чотирма тороїдальними магнітопроводами, що утворюють чотири незалежні магнітні системи, Фіг 4 - варіант з'єднання обмоток трансформатора при регулюванні вихідних параметрів За винаходом регульований трансформатор містить дві незалежні магнітні системи 1 і 2 з магнітопроводами 3, намотаними з стрічок електротехнічної сталі, і первинними обмотками 4 і 5, встановленими кожна на свій магнітопровід (див Фіг 1) Незалежні магнітні системи 1 і 2 встановлені поруч, обмотка до обмотки, і їхні суміжні сторони охоплені вторинною обмоткою 6, яка встановлена поверх первинних обмоток 4 і 5 (див Фіг 1) Первинна обмотка 4 незалежної магнітної системи 1 розділена на секції 7 з регулювальними відпайками Початок 8 і кінець 9 цієї обмотки вмикається в мережу Обмотка 5 незалежної магнітної системи 2 не має розподілів на секції і з'єднується з обмоткою 4 і и відпайками за допомогою власних полюсних виводів початку 10 і кінця 11 Для підключення навантаження (не показано) вторинна обмотка б має виводи 12 і 13 (див Фіг 1) Для регулювання вихідних параметрів трансформатор містить два комутатори, один із яких 14 служить для згідного або зустрічного з'єднання первинних обмоток 4 і 5 незалежних магнітних систем 1,2, а на другий 15 підключені регулюваль ні відпайки секцій 7 первинної обмотки 4(див Фіг 4) В наведеному вище варіанті використовується розрізний прямокутний магнітопровід, що дозволяє механізувати весь процес виробництва регульованого трансформатора, використовуючи традиційну технологію намотки і розрізки магнітопровода, роздільної намотки обмоток на каркаси (не показані) і складання трансформатора Можливий варіант використання магнітопроводів 3 тороїдального типу При цьому кожна незалежна магнітна система може мати по два магнітопроводи, суміжні сторони яких охоплені первинною обмоткою (див Фіг 2), або кожна незалежна магнітна система має свою первинну обмотку (див ФігЗ) Вторинна обмотка б у усіх випадках охоплює суміжні сторони всіх незалежних магнітних систем з первинними обмотками (див Фіг 1 - 3) При використанні тороїдальних магнітопроводів 3 найбільш доцільно первинні обмотки 4 і 5 незалежних магнітних систем намотувати радіальне по всій довжині магнітопроводів, тому що це дозволяє зменшити витрати дроту на первинні і вторинні обмотки за рахунок зменшення середньої довжини периметра витків обмоток, використовувати традиційну механізовану вмотку первинних обмоток і поліпшити умови їх охолодження (див ФігЗ) Збільшення КІЛЬКОСТІ незалежних магнітних систем з секцюнованими і несекцюнованими обмотками дозволяє розширити межі регулювання вихідних параметрів регульованого трансформатора Трансформатор, що заявляється, працює в такий спосіб Включивши в мережу первинну обмотку 4 магнітної системи 1 на номінальну напругу UI HO M, одержуємо у вторинній обмотці б напругу, рівну 0,5 номінальної ІІ2 = 0,5 ІЬном, тому що магнітний потік, що пронизує вторинну обмотку, буде створюватися лише незалежною магнітною системою 1 У незалежній магнітній системі 2 магнітний потік буде дорівнювати нулю у зв'язку з тим, що напруга, яка подається на первинну обмотку 5, також дорівнює нулю Розглянемо початковий стан роботи трансформатора, що заявляється, при якому його вихідна напруга дорівнює нулю ІІ2 = 0 Для цього необхідно, щоб у тій частині, де суміжні ділянки магнітопроводів незалежних магніт 52046 них систем 1 і 2 охоплені вторинною обмоткою 6, сумарний магнітний потік дорівнював нулю Це досягається тим, що полюс 11 первинної обмотки 5 магнітної системи 2 з'єднується через комутатор 14 з початком 8 первинної обмотки 4 магнітної системи 1, а полюс 10 початку первинної обмотки 5 магнітної системи 2 з'єднується через комутатор 15 з кінцем 9 первинної обмотки 4 (див Фіг 4, пунктиром), При такому з'єднанні магнітні потоки, які створюються первинними обмотками 4 і 5, в своїх магнітних системах 1 і 2 будуть однакового значення з потоком, що створюється на суміжній ДІЛЯНЦІ магнітних систем, охоплених вторинною обмоткою б, при цьому потоки будуть спрямовані зустрічно, і сумарний потік дорівнюватиме алгебраїчній сумі, тобто нулю, а, отже, і вторинна напруга ІІ2 на обмотці 6 також буде дорівнювати нулю Для того, щоб одержати у вторинній обмотці б напругу, рівну напрузі чотирьох ступенів регулювання, необхідно полюс 10 обмотки 5 переключити на четверту відпайку від кінця 9 секцюнованої первинної обмотки 4, а полюс 11 обмотки 5 залишити на МІСЦІ (ДИВ ФІГ 4, пунктиром) Подальше регулювання напруги проводиться аналогічно Для одержання у вторинній обмотці 6 повної напруги, що дорівнюватиме номінальній напрузі ІІ2 - U2HOM, необхідно полюс 10 первинної обмотки 5 з'єднати з початком 8 первинної обмотки 4, а полюс 11 первинної обмотки 5 з'єднати з кінцем 9 первинної обмотки 4 (див Фіг 4) У цьому випадку первинна обмотка 5 незалежної магнітної системи 2 буде підключена до всіх витків первинної обмотки 4 незалежної магнітної системи 1, тобто обидві обмотки будуть з'єднані згідно, отже, магнітний потік, що пронизує вторинну обмотку б, подвоїться, і напруга в ній буде дорівнювати номінальній напрузі ІЬном (див Фіг 4) Регульований трансформатор, що заявляється, дозволяє - підвищити надійність і термін служби, знизити втрати холостого ходу і підвищити коефіцієнт корисної дії Джерела інформації 1 Патент США №3748570, H01F39/00, 1973 2 Патент ФРН №2609697, Н02М5/22, H01F29/14, 1977 3 Патент Японії №60-40171, H01F29/14, 1985 52046 L s г 6 Фіг. 2 Фіг. 1 ж З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044)216-32-71