Автотрансформатор або трансформатор
Номер патенту: 95544
Опубліковано: 10.08.2011
Автори: Музиченко Юрій Олександрович, Музиченко Олександр Дмитрович
Формула / Реферат
1. Автотрансформатор або трансформатор, який містить першу та другу гальванічно розв'язані обмотки, магнітопровід, принаймні три затискачі, а також відповідні елементи осьової та радіальної компенсації магнітних полів розсіювання, викликаних струмами навантаження, при цьому перший із затискачів приєднаний до початку першої обмотки, другий затискач приєднаний до кінця першої обмотки, а третій затискач приєднаний до кінця другої обмотки,
який відрізняється тим, що має
першу додаткову та другу додаткову гальванічно незв'язані обмотки, причому
кількість витків першої додаткової обмотки дорівнює кількості витків першої обмотки, а кількість витків другої додаткової обмотки дорівнює кількості витків другої обмотки,
перша обмотка розміщена на стрижні (осерді) магнітопроводу, друга обмотка розміщена поверх неї так, що охоплює першу обмотку, напрямки намотки першої та другої обмоток співпадають, при цьому перша та друга обмотки утворюють першу котушку,
друга додаткова обмотка розміщена на стрижні (осерді) магнітопроводу, перша додаткова обмотка розміщена поверх неї і охоплює другу додаткову обмотку, напрямки намотки першої додаткової та другої додаткової обмоток співпадають і протилежні до напрямків намотки першої та другої обмоток, при цьому перша та друга додаткові обмотки утворюють другу котушку,
витки першої котушки розміщені на певній відстані в осьовому напрямку від витків другої котушки, причому вказана відстань обумовлена величиною пробивної напруги між найближчими витками першої та другої котушки,
початок першої обмотки з'єднаний з кінцем першої додаткової обмотки, кінець першої обмотки з'єднаний з початком першої додаткової обмотки,
початок другої обмотки з'єднаний з кінцем другої додаткової обмотки, а початок другої додаткової обмотки з'єднаний з кінцем другої обмотки.
2. Трансформатор за п. 1, який відрізняється тим, що має четвертий затискач, який з'єднаний з початком другої обмотки, перший та другий затискачі є вхідними затискачами трансформатора, а третій та четвертий затискачі є вихідними затискачами трансформатора.
3. Автотрансформатор за п. 1, який відрізняється тим, що кінець першої котушки приєднаний до початку другої обмотки, при цьому перший та третій затискачі є крайніми затискачами автотрансформатора, а другий затискач є проміжним затискачем автотрансформатора.
4. Автотрансформатор або трансформатор за пп. 1-3, який відрізняється тим, що перша і друга обмотки мають приблизно однакову ширину намотки, а також перша додаткова і друга додаткова обмотки мають приблизно однакову ширину намотки.
5. Автотрансформатор або трансформатор за пп. 1-4, який відрізняється тим, що перша та друга обмотки та/або перша та друга додаткові обмотки виконані проводом, ширина перерізу якого від 2 до 10000 разів більша від товщини перерізу проводу.
6. Автотрансформатор або трансформатор за пп. 1-5, який відрізняється тим, що провід обмоток виготовлений із мідної або алюмінієвої фольги.
7. Автотрансформатор за пп. 1, 3-6, який відрізняється тим, що витки першої та другої обмоток, які розташовані поблизу їх точки з'єднання, дотикаються до витків першої додаткової та другої додаткової обмоток, які розташовані поблизу точки з'єднання цих додаткових обмоток.
8. Автотрансформатор або трансформатора за пп. 1-7, який відрізняється тим, що має додаткові перші та другі котушки у рівній кількості, при цьому всі однойменні виводи перших котушок ввімкнені паралельно, і, подібно до цього, всі однойменні виводи других котушок ввімкнені між собою паралельно, при цьому всі котушки виконані переміжними, тобто кожна перша котушка оточена двома другими котушками і, навпаки, кожна друга котушка оточена двома першими котушками за винятком крайових випадків, а переміжні обмотки розташовані вздовж стрижня або всього осердя магнітопроводу.
Текст
1. Автотрансформатор або трансформатор, який містить першу та другу гальванічно розв'язані обмотки, магнітопровід, принаймні три затискачі, а також відповідні елементи осьової та радіальної компенсації магнітних полів розсіювання, викликаних струмами навантаження, при цьому перший із затискачів приєднаний до початку першої обмотки, другий затискач приєднаний до кінця першої обмотки, а третій затискач приєднаний до кінця другої обмотки, який відрізняється тим, що має першу додаткову та другу додаткову гальванічно незв'язані обмотки, причому кількість витків першої додаткової обмотки дорівнює кількості витків першої обмотки, а кількість витків другої додаткової обмотки дорівнює кількості витків другої обмотки, перша обмотка розміщена на стрижні (осерді) магнітопроводу, друга обмотка розміщена поверх неї так, що охоплює першу обмотку, напрямки намотки першої та другої обмоток співпадають, при цьому перша та друга обмотки утворюють першу котушку, 2 (19) 1 3 95544 4 7. Автотрансформатор за пп. 1, 3-6, який відрізняється тим, що витки першої та другої обмоток, які розташовані поблизу їх точки з'єднання, дотикаються до витків першої додаткової та другої додаткової обмоток, які розташовані поблизу точки з'єднання цих додаткових обмоток. 8. Автотрансформатор або трансформатора за пп. 1-7, який відрізняється тим, що має додаткові перші та другі котушки у рівній кількості, при цьому всі однойменні виводи перших котушок ввімкнені паралельно, і, подібно до цього, всі однойменні виводи других котушок ввімкнені між собою паралельно, при цьому всі котушки виконані переміжними, тобто кожна перша котушка оточена двома другими котушками і, навпаки, кожна друга котушка оточена двома першими котушками за винятком крайових випадків, а переміжні обмотки розташовані вздовж стрижня або всього осердя магнітопроводу. Автотрансформатор та трансформатор належать до електротехніки та електроенергетики. Вони можуть бути використані як у трифазних високовольтних 3-500 кВ і низьковольтних 110-660 В мережах, так і у складі інших електротехнічних пристроїв, наприклад, стабілізаторах, фільтрах струмів нульової послідовності, фазоперетворювальній техніці тощо. Відоме влаштування автотрансформатора та трансформатора [1-3], при якому перша обмотка та друга обмотки з'єднані між собою послідовно різнойменними виводами. Перша та друга обмотки розміщені на різних стрижнях магнітопроводу. Недолік облаштування: значні потоки розсіювання магнітного потоку, що викликає погіршення зовнішньої вольт-амперної характеристики і зниження коефіцієнтів потужності та корисної дії. Відоме влаштування автотрансформатора та трансформатора [4], при якому перша та друга обмотки розміщені на одному і тому ж стрижні магнітопроводу. Таке влаштування найбільш поширене в електроенергетиці та електротехніці і становить основу виробництва автотрансформаторів та трансформаторів. Перевага такого влаштування: зменшення магнітних полів розсіювання. Недолік пристрою: недостатнє зменшення потоку розсіювання магнітного поля, викликаного струмом навантаження. Відоме влаштування автотрансформатора та трансформатора [5-9], при якому перша та друга обмотки поділені на дві рівні частини по кількості витків. Перші половини першої та другої обмоток розміщені на одному стрижні, а другі половини першої та другої обмоток розміщені на другому стрижні так, що струми навантаження розмагнічують перший та другий стрижень. Недолік влаштування: неповне розмагнічування стрижнів магнітопроводу, яке особливо виразно проявляється при високих напругах, при яких відстані між обмотками збільшені у зв'язку зі збільшенням товщини ізоляції. Найближчим аналогом (прототипом) до конструкції, яка заявляється, є влаштування автотрансформатора або трансформатора, виконане за патентом [10], яке містить першу та другу гальванічно розв'язані обмотки, магнітопровід, принаймні три затискачі, а також конструктивні елементи осьової та радіальної компенсації магнітних полів розсіювання, викликаних струмами навантаження, при цьому перший із затискачів приєднаний до початку намотки першої обмотки, другий затискач приєднаний до кінця намотки першої обмотки, а третій затискач приєднаний до кінця намотки другої обмотки. Прототип у десятки і сотні раз подавляє магнітні поля розсіювання при напругах на обмотках до 1 кВ. Але при збільшенні напруги на обмотках та між ними, наприклад, до 3-500 кВ різко збільшується товщина ізоляції та повітряні проміжки між обмотками, що приводить до різкого зростання магнітних полів розсіювання. Недолік прототипу: погіршення зовнішньої вольт-амперної характеристики, обумовлене магнітними полями розсіювання. У зв'язку зі вказаними недоліками прототипу була поставлена задача: зменшити магнітні поля розсіювання при використанні автотрансформаторів та трансформаторів у мережах з фазною напругою від 3 кВ до 500 кВ і вище. Розв'язання цієї задачі дає можливість розширити сферу їх застосування. Поставлена задача розв'язана завдяки додатковим обмоткам, чергуванню напрямку намотки обмоток та зміні схеми з'єднань, а саме завдяки тому, що при влаштуванні автотрансформатора та трансформатора, які містять першу та другу гальванічно розв'язані обмотки, магнітопровід, принаймні три затискачі, а також відповідні елементи осьової та радіальної компенсації магнітних полів розсіювання, викликаних струмами навантаження, при якому перший із затискачів приєднаний до початку першої обмотки, другий затискач приєднаний до кінця першої обмотки, а третій затискач приєднаний до кінця другої обмотки, має першу додаткову та другу додаткову гальванічно незв'язані обмотки, причому кількість витків першої додаткової обмотки дорівнює кількості витків першої обмотки, а кількість витків другої додаткової обмотки дорівнює кількості витків другої обмотки, перша обмотка розміщена на стрижні (тобто ближче до стрижня (осердя) магнітопроводу), друга обмотка розміщена поверх неї (далі від стрижня (осердя) магнітопроводу) так, що охоплює першу обмотку, напрямки намотки першої та другої обмотки співпадають, при цьому перша та друга обмотки утворюють першу котушку, друга додаткова обмотка розміщена на стрижні (тобто ближче до стрижня (осердя) магнітопроводу), перша додаткова обмотка розміщена поверх неї (далі від стрижня (осердя) магнітопроводу) і охоплює другу додаткову обмотку, напрямки намотки першої додаткової та другої додаткової обмоток співпадають і протилежні до напрямків намотки першої та другої обмоток, при цьому перша додаткова та друга додаткові обмотки утворюють другу котушку, витки 5 першої котушки розміщені на певній відстані в осьовому напрямку від витків другої котушки, причому вказана відстань обумовлена величиною пробивної напруги між найближчими витками першої та другої котушок, початок першої обмотки з'єднаний з кінцем першої додаткової обмотки, кінець першої обмотки з'єднаний з початком першої додаткової обмотки, початок другої обмотки з'єднаний з кінцем другої додаткової обмотки, а початок другої додаткової обмотки з'єднаний з кінцем другої обмотки. Четвертий затискач з'єднаний з початком другої обмотки, перший та другий затискачі є вхідними затискачами трансформатора, а третій та четвертий затискачі є вихідними затискачами трансформатора. Кінець обмотки першої котушки приєднаний до початку другої обмотки, при цьому перший та третій затискачі є крайніми затискачами автотрансформатора, а другий затискач є проміжним затискачем автотрансформатора. Перша та друга обмотки мають приблизно однакову ширину намотки, а також перша додаткова та друга додаткова обмотки мають приблизно однакову ширину намотки. Перша та друга обмотки та/або перша додаткова та друга додаткова обмотки виконані проводом, ширина перерізу якого від 2 до 10000 разів більша від товщини перерізу проводу. Провід обмоток виготовлений із мідної або алюмінієвої фольги. Витки першої та другої обмоток, які розташовані поблизу їх точки з'єднання дотикаються до витків першої додаткової та другої додаткової обмоток, які розташовані поблизу точки з'єднання цих додаткових обмоток. Додані додаткові перші та другі котушки у рівній кількості, при цьому всі однойменні виводи перших котушок ввімкнені паралельно, і, подібно до цього, всі однойменні виводи других котушок ввімкнені між собою паралельно, причому всі котушки виконані переміжними, тобто кожна перша котушка оточена двома другими котушками і, навпаки, кожна друга котушка оточена двома першими котушками за винятком крайових випадків. Для пояснення суті винаходу представлені креслення, подані фіг. 1 - фіг. 8. На фіг. 1 подана принципова схема автотрансформатора або трансформатора. На фіг. 2 показана принципова схема трансформатора. На фіг. 3 представлена принципова схема автотрансформатора. На фіг. 4 показані напрямки струмів у принциповій схемі автотрансформатора. На фіг. 5 подані конструктивні елементи вдосконаленої радіальної та вдосконаленої осьової компенсації магнітних полів розсіювання у схемі виконання автотрансформатора. На фіг. 6 представлене зображення влаштування автотрансформатора або трансформатора, виконаних з переміжними конічними обмотками. На фіг. 7 показана принципова схема ввімкнення обмоток з переміжними обмотками. 95544 6 На фіг. 8 дано зображення влаштування автотрансформатора або трансформатора, виконаних з переміжними коаксіальними циліндричними обмотками. На фіг. 1 позначено: Ф1, Ф2, Ф3 - затискачі; 2 та 5 - перша та друга обмотки; 1 та 3 - початок та кінець намотки першої обмотки; 4 та 6 - початок та кінець намотки другої обмотки; 8 та 11 - друга додаткова та перша додаткова обмотки; 7 та 9 - початок та кінець намотки другої додаткової обмотки; 10 та 12 - початок та кінець намотки першої додаткової обмотки; *- позначення початкового виводу обмотки; 13 - частина стрижню (осердя) магнітопроводу. На фіг. 2 позначено: 01,02, Ф4, Ф5 - затискачі трансформатора; 15 та 18 - перша та друга обмотки; 14 та 16 - початок та кінець намотки першої обмотки; 17 та 19 - початок та кінець намотки другої обмотки; 21 та 24 - друга додаткова та перша додаткова обмотки; 20 та 22 - початок та кінець намотки другої додаткової обмотки; 23 та 25 - початок та кінець намотки першої додаткової обмотки; 26 - фрагмент стрижня (осердя) магнітопроводу. На фіг. 3 позначено: А, В, С - затискачі автотрансформатора; 28 та 31 - перша та друга обмотки; 27 та 29 - початок та кінець намотки першої обмотки; 30 та 32 - початок та кінець намотки другої обмотки; 34 та 37 - друга додаткова та перша додаткова обмотки; 33 та 35 - початок та кінець намотки другої додаткової обмотки; 36 та 38 - початок та кінець намотки першої додаткової обмотки; 39 - частина стрижня (осердя) магнітопроводу. На фіг. 4 позначено: 40 та 41 - перша та друга обмотки; 42 та 43 - друга та перша додаткові обмотки; Ів - струм проміжного затискача автотрансформатора; N - пряма, що сполучає центри перетинів першої та другої додаткової обмоток; М пряма, що сполучає центри перетинів другої та першої додаткової обмоток; → - стрілка, яка показує напрямок струму в обмотці; пря мий напрямок намотки обмотки; - зворотний напрямок намотки обмотки. Позначення початкового виводу * обмотки може не співпадати з поняттям "початок намотки", поняття "кінцевий вивід" не тотожне поняттю "кінець намотки" через прямий та зворотний напрямок намотки обмоток. На фіг. 5 позначено: 44 та 45 - перша та друга обмотки; 46 та 47 - друга та перша додаткові обмотки; Ів/2 - половина струму проміжного затискача В автотрансформатора; А-1 та А-2 - підвузли затискача А (фіг.4);); В-1 та В-2- підвузли затискача В (фіг.4); С-1 та С-2 - - підвузли затискача С (фіг. 4); 48 - фрагмент стрижня (осердя) магнітопроводу; 1,2 - магнітні потоки розсіювання, викликані струмами в обмотках 44 та 45; 3,4 - магнітні потоки розсіювання, викликані струмами в обмотках 46 та 47. На фіг.6 позначено: 50 та 54 - перші обмотки переміжних котушок; 49 та 53 - другі обмотки переміжних котушок; 52 та 56 - другі додаткові обмотки переміжних котушок; 51 та 55 - перші додаткові обмотки; 57 - частина стрижня магнітопроводу. 7 На фіг. 7 позначено: A3, В3, С3 - затискачі автотрансформатора; 58 та 62 - перші обмотки переміжних котушок; 59 та 63 - другі обмотки; 60 та 64 - другі додаткові обмотки; 61 та 65 - перші додаткові обмотки. На фіг. 8 позначено: 66 та 70 - перші обмотки переміжних котушок; 67 та 71 - другі обмотки; 68 та 72 - другі додаткові обмотки; 69 та 73 - перші додаткові обмотки; 74 - фрагмент стрижня магнітопроводу; - вид стрілки напрямку струму з хвоста; · - вид стрілки напрямку струму спереду. Структура влаштування автотрансформатора або трансформатора. Автотрансформатор або трансформатор містить: магнітопровід 13, дві котушки та принаймні три затискачі, наприклад, Ф1, Ф2 та Ф3. Перша котушка містить першу 2 та другу 5 обмотки. Перша та друга обмотки виконані концентричними, причому перша обмотка намотана ближче до стрижня (осердя) магнітопроводу, друга обмотка намотана поверх першої так, що друга обмотка охоплює першу обмотку. Напрямок намотки витків першої та другої обмоток є прямим. Перша обмотка 2 має виводи і та 3, які є початком та кінцем намотки першої обмотки відповідно. Друга обмотка 5 має виводи 4 та 6, які є початком та кінцем намотки другої обмотки відповідно (фіг. 1). Друга котушка містить першу 11 та другу 8 додаткові обмотки. Перша 11 та друга 8 додаткові обмотки виконані також концентричними, причому друга додаткова обмотка 8 намотана ближче до стрижня (осердя) магнітопроводу, а перша додаткова обмотка 11 намотана поверх другої так, що перша додаткова обмотка 11 охоплює другу додаткову обмотку 8. Напрямок намотки витків другої та першої додаткових обмоток, які входять до другої котушки, є протилежним до прямого напрямку намотки, прийнятого для обмоток першої котушки. Обмотки 2 та 8 розміщені одна проти одної. Обмотки 5 та 11 розміщені також одна проти одної. Влаштування трансформатора або автотрансформатора, яке показане на фіг. 1, є спільним для ряду практичних застосувань: трансформатора (фіг. 2), автотрансформатора (фіг. 3) та дроселяавтотрансформатора. Трансформатор містить чотири затискачі Ф4, Ф5,01 та 02 (фіг. 2), магнітопровід 26 та дві котушки, перша з яких складається із обмоток 15 та 18, а друга котушка містить обмотки 24 та 21. Початки намотки 14 та 17 обмоток у першій котушці співпадають з початковими виводами, позначеними *, а початки намотки 20 та 24 обмоток у другій котушці не співпадають з початковими виводами. Кінці намотки 16 та 19 обмоток першої котушки співпадають з кінцевими виводами, а кінці намотки 22 та 25 обмоток другої котушки не співпадають з кінцевими виводами, прийнятими в електротехніці. Причиною є прямий порядок намотки обмоток першої котушки та зворотний порядок намоток другої котушки. Автотрансформатор містить три затискачі А, В та С (фіг. 3), магнітопровід 39 та дві котушки, перша з яких складається із обмоток 28 та 31 обмотки, а друга котушка складається із обмоток 34 та 37. Початки намотки 27 та 30 обмоток у першій 95544 8 котушці співпадають з початковими виводами, позначеними *, а початки намотки 33 та 36 обмоток у другій котушці не співпадають з початковими виводами. Кінці намотки 29 та 32 обмоток першої котушки співпадають з кінцевими виводами, а кінці намотки 35 та 38 обмоток другої котушки не співпадають з кінцевими виводами. Причиною є прямий порядок намотки обмоток першої котушки та зворотний порядок намотки другої котушки. На фіг. 4 показані напрямки протікання струмів по обмотках автотрансформатора. Струм Ів проміжного виводу автотрансформатора входить в затискач В і далі протікає по чотирьох обмотках 40-43. Половина струму Ів/2 прямує у першу котушку, а друга половина струму прямує у другу котушку. Напрямки струмів в обмотках показані стрілками. Перша обмотка 40 розташована навпроти другої додаткової обмотки 42, що показано з допомогою штрих-пунктирної лінії N. Друга обмотка 41 розташована навпроти першої додаткової обмотки 43, що показано з допомогою штрихпунктирної лінії М. Конструктивні особливості автотрансформатора (трансформатора), показані на фіг. 5. Для кращого розуміння суті винаходу розглянемо тримірне зображення автотрансформатора (фіг. 5), яке слід розглядати одночасно з принциповою схемою фіг. 4. На фіг. 5 обмотки 44-47 виконані дисковими. Перша обмотка 44 розташована ближче до стрижня 48 магнітопроводу. Друга обмотка 45 розташована в одній площині з обмоткою 44 і охоплює обмотку 44. Друга додаткова обмотка 46 розташована ближче до стрижня 48 магнітопроводу. Перша додаткова обмотка 47 розташована в одній площині з обмоткою 46 і охоплює обмотку 46. Перша обмотка 44 розташована навпроти другої додаткової обмотки 46. Друга обмотка 45 розташована навпроти першої додаткової обмотки 47. Таке розташування обмоток забезпечує осьову та радіальну компенсацію магнітних полів розсіювання, викликаних струмами навантаження. У кожен з підвузлів В-1 та В-2 подається струм Ів/2 (фіг. 5) із затискача В (фіг. 4). Протікання струмів по першій та другій обмотках викликає магнітні поля розсіювання 1 та 2 . Ці потоки розсіювання на фіг. 5 позначені 1,2 і мають протилежні напрямки. Протікання струмів по першій та другій додаткових обмотках викликає магнітні поля розсіювання 3 та 4 . Ці потоки розсіювання на фіг. 5 позначені 3,4 і вони мають протилежні напрямки. На фіг. 6 показаний варіант влаштування автотрансформатора або трансформатора, у якому на стрижні 57 магнітопроводу розміщено чотири переміжні котушки. Цей варіант виконання можна розглядати як суму двох попередніх влаштувань. Дві перші обмотки 50 та 54, дві другі обмотки 49 та 53, дві другі додаткові обмотки 52 та 56, а також дві перші додаткові обмотки між собою ввімкнені відповідно паралельно. Напрямки струмів у проводах обмоток показані знаками: - при напрямку струму від нас;. - при напрямку струму до нас. У варіанті виконання поперечний переріз всіх обмоток має вид трапеції. У точках ліній основ трапеції 9 має місце максимальна компенсація магнітних полів розсіювання, зокрема у точках дотику ліній основ трапецій. Принципова схема з'єднання переміжних котушок показана на фіг. 7. Затискачі A3, В3, С3 (у даному разі автотрансформатора) приєднані до двох схем обмоток, ввімкнених паралельно: затискач A3 приєднаний до початків намотки перших обмоток 58 та 62, а також до кінців намотки другихдодаткових обмоток 61 та 65; затискач В3 приєднаний до кінців намотки перших обмоток 58 та 62, початків намотки других обмоток 59 та 63, до кінців намотки других додаткових обмоток 60 та 64, та до початків намотки перших додаткових обмоток 61 та 65; затискач С3 приєднаний до кінців намотки обмоток 59 та 63, а також до початків намотки обмоток 60 та 64. Конструкція переміжних котушок, виконаних циліндричними, показана на фіг. 8. Перші обмотки 66 та 70 між собою ввімкнені паралельно; другі обмотки 67 та 71 між собою ввімкнені паралельно; другі додаткові обмотки 68 та 72 між собою ввімкнені паралельно; перші додаткові обмотки 69 та 73 між собою ввімкнені також паралельно. У поперечному перерізі будь-якої однієї обмотки струми навантаження направлені зустрічно до струмів всіх обмоток, розташованих поблизу до цієї однієї обмотки. Так, струм в обмотці 68 направлений від нас, а струми в обмотках 66,69 та 70, які оточують обмотку 68, направлені до нас. Робота автотрансформатора та трансформатора полягає в наступному. У всіх режимах струми в обмотках направлені до крайніх затискачів Ф1 та Ф3 (фіг. 1). Через те, що перша 2 та друга 5 обмотки намотані в прямому напрямку, а перша 11 та друга 8 додаткові обмотки намотані в протилежному напрямку, магнітні поля в магнітопроводі 13 та магнітні поля розсіювання взаємно компенсуються. При цьому досягається довільний коефіцієнт трансформації К напруг та струмів. Коефіцієнт трансформації рівний відношенню витків другої W 2 та першої W 1 обмоток: K W2 / W1 . (1) Основна перевага заявленого влаштування трансформатора або автотрансформатора полягає у тому, що виготовлення його не потребує намотки обмоток у два проводи одночасно. У прототипі між кожним одним проводом і іншими проводами котушки, мала б мати місце номінальна напруга мережі, наприклад, 500 кВ. У заявленому пристрої напруга між сусідніми проводами не перевищує 50 вольт, що зменшує вимоги відносно пробивної напруги не менше ніж у 10000 разів. Кількість вольт на 1 виток багатократно знижено, а це знижує вимоги до виготовлення трансформаторів та автотрансформаторів, підвищує надійність і спрощує технологічний процес. Після приєднання затискачів Ф4 та 01 трансформатора до мережі (фіг. 2) напруга подається на первинні обмотки 15 та 24 трансформатора. В магнітопроводі 26 виникає змінне магнітне поле, яке індукує напруги у вторинних обмотках 18 та 21, які також з'єднані паралельно. Величина вихідної напруги U2 на виході трансформатора визначаєть 95544 10 ся через коефіцієнт трансформації K та вхідну напругу U1: U2 U1 * K . (2) В трансформаторі магнітні потоки розсіювання, утворені струмами вторинних обмоток 18 та 21, взаємно практично повністю компенсовані магнітними потоками, створюваними струмами первинних обмоток 15 та 24. В автотрансформаторі (фіг. 3) струм Ів протікає від затискача В до всіх обмоток: 28,31,34 та 37. Половину струму (Ів/2) прямує до обмоток 28 та 31, а інша половина протікає до обмоток 34 та 37. Струми I1 та І2 в першій 28 та другій 31 обмотках першої котушки визначаються з виразів: I1 (Iв * W2 / 2) /(W1 W2 ) , (3) I2 (Iв * W1 / 2) /(W1 W2 ) . (4) Аналогічно розподіляються струми І3 та 14 у першій 37 та другій 34 додаткових обмотках. I3 (Iв * W2 / 2) /(W1 W2 ) , (5) I4 (Iв * W1 / 2) /(W1 W2 ) . (6) Напрямки струмів в обмотках показані на фіг.4. Оскільки у першій та другій обмотках прямий напрямок намотки, то з огляду на (3) та (4) в осерді 39 відбувається взаємна компенсація магнітних полів, викликаних струмами I1 та I2 (фіг. 3). Поза стрижнем магнітопроводу мають недокомпенсації та перекомпенсації магнітних полів, тому виникають поля розсіювання магнітного потоку, наведені струмами I1 та I2 . Об'ємне зображення ділянки магнітопроводу і чотирьох обмоток показане на фіг. 5. У першій 37 та другій 34 додаткових обмотках другої котушки зворотний напрямок намотки (фіг. 3); з огляду на (5) та (6) в осерді 39 відбувається також взаємна компенсація магнітних полів, викликаних струмами I3 та I4 . Поза стрижнем магнітопроводу теж мають місце перекомпенсації та недокомпенсації магнітних полів, тому виникають поля розсіювання магнітного потоку, наведені струмами I3 та I4 Але магнітні поля розсіювання першої та другої котушок мають протилежні напрямки, через що в цілому магнітні поля розсіювання подавлюються значно більшою (більш ніж на порядок) мірою. На фіг. 5 показано, що магнітні потоки розсіювання всіх обмоток мають протилежні напрямки. Напрямки магнітних потоків розсіювання 1,2 , які утворені першою 44 та другою 45 обмотками першої котушки, протилежні між собою і протилежні напрямкам магнітних потоків розсіювання 3,4 , які утворені першою 47 та другою 46 додатковими обмотками другої котушки. За даним винаходом кількість перших та других котушок може бути збільшена у 2-30 разів (фіг. 6, фіг. 8). Для цього у стільки ж разів приблизно зменшується ширина котушок. При подрібненні котушок по ширині відбувається додаткова компенсація магнітних полів розсіювання. При подрібненні котушок по ширині і їх чергуванні вздовж осі намотки такі котушки називають переміжними. Застосування переміжних котушок дозволяє зменшити відстань між центрами перетинів обмоток, в 11 результаті чого зменшуються магнітні поля розсіювання. При схемі з'єднання обмоток переміжних котушок, показаній на фіг. 7, переміжні котушки можуть дотикатися одна до одної. При цьому форма перерізу обмоток близька до трапецеїдальної (фіг. 6). Поблизу точок дотику ліній основ перетинів обмоток має місце ідеальна компенсація магнітних полів розсіювання. Тому застосування переміжних котушок є виправданим і пов'язане зі збільшенням областей простору навколо обмоток, які мають більш повну компенсацію магнітного потоку розсіювання. У варіанті виконання трансформатора або автотрансформатора, показаному на фіг. 8, також використовуються переміжні обмотки, схема з'єднання обмоток яких подана на фіг. 7. У цьому випадку обмотки виконуються циліндричними та коаксіальними. Кожна обмотка створює навколо себе магнітний потік розсіювання, який компенсується рештою оточуючих обмоток. Так, магнітний потік розсіювання, який створює струм обмотки 70, компенсується магнітними полями розсіювання, які спричинені струмами обмоток 68,71 та 72. Компенсація магнітних полів розсіювання найбільш ефективна при умовах: - всі перші і другі обмотки мають приблизно однакову ширину намотки - обмотки намотані проводом, ширина перерізу якого від 2 до 10000 разів більша від товщини перерізу проводу; провід обмотки виготовлений із мідної або алюмінієвої фольги. Технічний ефект такого влаштування трансформатора або автотрансформатора полягає у зменшенні магнітних полів розсіювання при використанні трансформаторів або автотрансформаторів у мережах з фазною напругою від 3 кВ до 500 кВ і вище. При цьому зберігається прийнята норма на кількість витків на вольт. Габарити трансформаторів або автотрансформаторів збільшуються неістотно (на 10-25 %). Заявлене влаштування трансформатора або автотрансформатора може бути використане як 95544 12 самостійно у трифазних високовольтних 3-500 кВ та низьковольтних 220-660 В мережах, так і у складі інших електротехнічних пристроїв, наприклад, стабілізаторах та регуляторах напруги, у фільтрах струмів нульової послідовності, у фазоперетворювальній техніці і т. д. Джерела інформації:. 1.Tinkler I., Milrou T.J., Fordyce G.T.Integrated inductive assembly. Патент США № 6118362 МПК H01F27/06, Публіковано 12.09.2000. 2.Gazel N., Meuret R.12-pulse converter including a filter choke incorporated in the rectifier. Патент США № 7277302 МПК Н02М 5/10, Публіковано 02.10.2007. 3.Brochu E., Dauson D.Autotransformer AC/DC converter. Патент США № 7609536 МПК H02M 7/08, Публіковано 27.10.2009. 4.Cester C.Interface for supplying power to a load from an electrical power supply network. Патент США № 7005840 МПК H01F17/00, Публіковано 28.02.2006. 5.Jonson W.M.Winding connection for single phase two leg electric transformer. Патент США № 3579165 МПК H01F27/28, Публіковано 18.05.1971. 6.Halser J.G.Wide band audio transformer with multifilar winding. Патент США № 5500632 МПК H01F27/28, Публіковано 19.03.1996. 7.Hoshino M., Nagayoshi H.Single phase wire type transformer. Патент США № 6049266 МПК H01F27/28, Публіковано 11.04.2000. 8.Kaneko Т. Bando M.Transformer with bifilar winding. Патент США № 5719547 МПК H02F27/30, Публіковано 17.02.1998. 9.Thuls R.C.Assembly of an impedance transformer and balun transformer. Патент США № 6572287 МПК НО3Н 7/38, Публіковано 03.06.2003. 10.Kawahata Y., Kanno Т. Sasaki N.Coil device, composite coil device, and transformer device. Патент США №7,443,278 МПК H01F27/28, Публіковано 28.10.2008. 13 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 95544 Підписне 14 Тираж 23 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
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюAutotransformer or transformer
Автори англійськоюMuzychenko Oleksandr Dmytrovych, Muzychenko Yurii Oleksandrovych
Назва патенту російськоюАвтотрансформатор или трансформатор
Автори російськоюМузыченко Александр Дмитриевич, Музыченко Юрий Александрович
МПК / Мітки
МПК: H01F 27/28, H01F 29/02, H02M 7/08
Мітки: автотрансформатор, трансформатор
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-95544-avtotransformator-abo-transformator.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Автотрансформатор або трансформатор</a>
Попередній патент: Спосіб одержання вуглецевих наноматеріалів (варіанти)
Наступний патент: Трифазна 2р-полюсна електрична машина
Випадковий патент: Гідровібратор