Просторова електромагнітна система

1. Просторова електромагнітна система, що містить магнітопровід у вигляді ярем та щонайменше одного стрижня та m-фазну обмотку у вигляді котушок, які охоплюють стрижні, що шихтовані з прямокутних пластин, які згруповані в ділянках C2 2 (19) 1 3 форматоров (технология и оборудование) А.И. Майорец, Г.И. Пшеничный, Я.З. Чечелюк и др. М.: Энергия, 1973. - 272с). Однак виготовленням подібних магнітопроводів зі стрічок (рулонів) постійної ширини створюються прямокутні перерізи та перерізи східчастої форми, що викликає підвищення середньої довжини витків обмоток та матеріалоємності електромагнітних систем і зниження енергетичних показників статичних індукційних пристроїв. Ознаками вказаних конструкцій, що співпадають з конструкцією згідно з винаходом, є наявність магнітопроводу у вигляді ярем та за меншою мірою одного стрижня. Крім того, відомо про конструкцію просторової електромагнітної системи, що містить магнітопровід у вигляді ярем та щонайменше одного стрижня та m-фазну обмотку у вигляді котушок, які охоплюють стрижні, що шихтовані з прямокутних пластин, які згруповані в ділянках кожного стрижня таким чином, що площини пластин однієї групи взаємно перехрещуються з площинами іншої групи. Подібне розташування створює форму перерізу стрижня у вигляді східчастого багатогранника, що вписаний в паралелограм з значним коефіцієнтом його заповнення та створений з ідентичних пластин, що є значною технологічною перевагою. Однак вказаний коефіцієнт, як і в магнітопроводі з пластин різної ширини, є меншим значення Кк=0,95, що погіршує масогабаритні і енергетичні показники. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення просторової електромагнітної системи, в якій зміна конструкції стрижня забезпечила зниження матеріалоємності, підвищення енергетичних показників, а також розширення технологічних можливостей виробництва варіантів статичних індукційних пристроїв. Поставлена задача вирішується тим, що у просторової електромагнітної системі, що містить магнітопровід у вигляді ярем та щонайменше одного стрижня та m-фазну обмотку у вигляді котушок, які охоплюють стрижні, що шихтовані з прямокутних пластин, які згруповані в ділянках кожного стрижня таким чином, що площини пластин однієї групи взаємно перехрещуються з площинами іншої групи, пластини згруповані в ділянках кожного стрижня у вигляді пакетів, які суміщені таким чином, що створюють зовнішній контур стрижня у вигляді симетричного шестигранника. Перерізи пакетів сталі стрижнів утворені сторонами ромбів. Ярма розділені у тангенціальному напрямку по фазних осях стрижнів на окремі частини проміжками, а стрижні містять ділянки для розміщення котушок обмотки підмагнічення таким чином, що дві протилежні сторони кожної котушки підмагнічення встановлені у проміжки між частинами ярем, а інші сторони цих котушок охоплюють периферійні поверхні стрижнів та встановлені у отвори, виконані по фазних осях стрижнів. Сукупність вказаних ознак, тобто утворення магнітопровода згрупуванням пластин в ділянках кожного стрижня у вигляді пакетів, які суміщені таким чином, що створюють зовнішній контур стрижня у вигляді симетричного шестигранника, 88883 4 забезпечує зниження матеріалоємності, підвищення енергетичних показників та розширення технологічних можливостей виробництва статичних індукційних пристроїв. Виконання магнітопроводу таким чином, що перерізи пакетів сталі стрижнів утворені сторонами ромбів, забезпечує можливість виробництва трифазних і шестифазних електромагнітних систем з мінімальною довжиною витків обмоток та комбінованими стиковими магнітопроводами з витих ярем із стрічки (рулону) постійної ширини і стрижнів, що шихтовані з ідентичних пластин (листів) електротехнічної сталі. Завдяки виконанню стрижнів і ярем таким чином, що ярма розділені в тангенціальному напрямку по фазних осях стрижнів на окремі частини проміжками, а стрижні містять ділянки для розміщення котушок обмотки підмагнічення таким чином, що дві протилежні сторони кожної котушки підмагнічення встановлені у проміжки між частинами ярем, а інші сторони цих котушок охоплюють периферійні поверхні стрижнів та встановлені у отвори, виконані по фазних осях стрижнів, забезпечується можливість виробництва регульованих статичних індукційних пристроїв із зниженою матеріалоємністю на основі просторових шихтованих або комбінованих магнітопроводів та з можливістю зміни магнітного потоку поперечним підмагнічуванням. Зниження матеріалоємності, підвищення енергетичних показників і розширення технологічних можливостей виробництва m-фазних електромагнітних систем досягається на основі забезпечення можливості виготовлення стикових магнітопроводів із стрижнями з ідентичних пластин, що мають форму зовнішнього контуру у вигляді симетричного шестигранника та замкнені трикутником, або кільцевими ярмами, а також мають максимально високий коефіцієнт заповнення контуру стрижня сталлю (Кк≈1). Винахід ілюструється рисунками, на яких зображені вигляди зверху варіантів просторових електромагнітних систем з поперечними розрізами, що характеризують сутність конструкцій. На Фіг.1 і на Фіг.2 показані варіанти трифазної системи. На Фіг.3 показана шестифазна система, а на Фіг.4 показана регульована система перетворення кількості фаз у співвідношенні m 1/m2=3/6. Кожна з трифазних (Фіг.1, Фіг.2) і шестифазних (Фіг.3, Фіг.4) просторових електромагнітних систем містить виконаний з електротехнічної сталі магнітопровід у вигляді ярем 1 і стрижнів 2 та m-фазну обмотку у вигляді котушок 3, які охоплюють стрижні 2, що шихтовані з прямокутних пластин 4. Пластини 4 згруповані в ділянках кожного стрижня таким чином, що площини пластин однієї групи взаємно перехрещуються з площинами іншої групи. Пластини 4 згруповані в ділянках кожного стрижня 2 у вигляді пакетів 5, або пакетів 6, які суміщені таким чином, що створюють зовнішній контур стрижня у вигляді симетричного шестигранника abcdef. Кожен з стрижнів 2 системи (Фіг.1) утворений двома пакетами сталі 5 перерізу у вигляді ромба cdeo і третім пакетом сталі 6 перерізу у вигляді паралелограма abco. Кожен з 5 стрижнів 2 систем (Фіг.2, Фіг.3) зібраний з трьох ідентичних пакетів сталі 5, які утворені сторонами ромбів abco. Стрижні 2 системи (Фіг.4) зібрані з ідентичних пакетів сталі 6 перерізу у вигляді паралелограма abco. Ярма 1 систем (Фіг.1, Фіг.2 і Фіг.3) виконані способом навивки рулону (стрічки) постійної ширини. Ярма 1 регульованої підмагніченням системи (Фіг.4) розділені у тангенціальному напрямку (координата ω) по фазних осях ЦВ стрижнів 2 на окремі частини 7 проміжками 8 та шихтовані з ідентичних прямокутних пластин (листів) 9. Таким чином, кожна з конструкцій (Фіг.1-Фіг.4) передбачає спрощену (з ідентичних листів відповідно 4 і 9) та практично безвідхідну (з прямокутних листів, смуг, стрічки або рулону постійної ширини) технологію виробництва m-фазних стикових магнітопроводів. Стрижні 2 системи (Фіг.4) містять ділянки 10 для розміщення котушок 11 обмотки підмагнічування постійним струмом таким чином, що дві протилежні сторони кожної котушки 11 встановлені у проміжки 8 між частинами ярем 1, а інші сторони цих котушок 11 охоплюють периферійні поверхні 12 стрижнів 2 та встановлені у отвори 13, створені по фазних осях ЦВ стрижнів 2. При роботі статичного індукційного пристрою з різновидом електромагнітних систем (Фіг.1-Фіг.4) m-фазні магніторушійні сили котушок 3 створюють магнітний потік, що замикається по стрижнях 2 з поперечними перерізами, що обмежені контурами симетричних шестигранників abedef і ярмах 1. При цьому у системі (Фіг.1) заповнення стрижнів 2 сталлю відповідає Кк≈1 і при оптимальному співвідношенні сторін ab і be паралелограма abco створюються геометричні співвідношення пакетів 5 і 6, які забезпечують виготовлення компактних електромагнітних систем з мінімальними масогабаритними показниками, а також забезпечують мінімальну вартість подібних систем з обмотками, що виготовляються з алюмінію. У системах (Фіг.2, Фіг.3) рівносторонні шестигранники abedef контурів стрижнів 2 також забезпечують Кк≈1 і, крім того, зменшують середню довжину витка котушок 3, яка 88883 6 визначається периметром рівностороннього шестигранника a'b'c'd'e'f'. Ця довжина є мінімально можливою, тому що периметр рівностороннього контуру abedef є меншим ніж діаметр контурного кола стрижня 2 з радіусом ао. Це забезпечує мінімальні масо-вартісні показники статичних індукційних пристроїв з обмотками, що виготовляються з міді (питома маса і вартість міді є вищими відносно електротехнічної сталі). Особливістю роботи індукційного пристрою (Фіг.4) є те, що котушки 11 обмотки поперечного підмагнічення магнітопровода постійним струмом надають можливість регулювання магнітного потоку зміною насичення магнітного кола без нелінійних перекручень електрорушійної сили, напруги і струму. При цьому симетричні контури шестигранників abedef стрижнів 2 забезпечують раціональне розташування котушок 3 головної обмотки та котушок 11 додаткової обмотки підмагнічення та їх раціональне сполучення з елементами магнітопроводу. Це призводить до підвищення техніко-економічних показників регульованих статичних індукційних пристроїв з перетворенням кількості фаз. Відносно прототипу матеріалоємність і маса просторової електромагнітної системи зменшується на 8...16%, а ККД і cosφ збільшуються на 1,5...2%. Особливості конструкції і форми поперечного перерізу пакетів сталі стрижнів кожного з варіантів просторової електромагнітної системи надають можливість виробництва статичних індукційних пристроїв з поліпшеними масогабаритними і енергетичними показниками та з спрощеною технологією виробництва магнітопроводів з ідентичних елементів прямокутної форми (пластин, смуг, розгортки стрічок і рулонів). Розширюються технологічні можливості виробництва трансформаторів, реакторів і дроселів розподільного та спеціального (маломагнітного виконання, з перетворенням кількості фаз, з плавним регулюванням) призначень з поліпшеними техніко-економічними показниками. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 88883 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601