Трифазний трансформатор

1. Трифазний трансформатор, який містить у своєму складі обмотки низької та високої напруги у кожній фазі і складену магнітну систему, який відрізняється тим, що магнітна система складається з ярма і шести стрижнів, розміщених у вигляді ше C2 2 (19) 1 3 84746 но охоплює в просторі фазні обмотки, що призводить до значного зменшення потужності трансформатора. Крім того, регулювання трифазної напруги здійснюється шляхом підмагнічування постійним струмом, що нерівномірно насичує магнітну систему і, як наслідок, приводить до спотворення форми напруги. Суттєвим недоліком прототипу є гальванічне з'єднання первинної і вторинної обмоток трансформатора, що виключає можливість здійснення автоматичного або регульованого симетрування напруг. В основу винаходу поставлено задачу збільшити співвідношення потужності трансформатора до одиниці ваги активних матеріалів у порівнянні з прототипом, забезпечити можливість плавного регулювання трифазної напруги та автоматичного або плавного регульованого симетрування трифазної мережі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що трифазний трансформатор, містить у своєму складі обмотки низької та високої напруги у кожній фазі, складену магнітну систему, згідно з винаходом, магнітна система трансформатора складається з ярма і шести стрижнів, виконаних у вигляді шестипроменевої зірки з просторовими кутами 60 градусів між ними, стрижні зовні охоплені ярмом, на трьох стрижнях з взаємними просторовими кутами 120 градусів розміщено обмотки фаз, на кожному стрижні первинна і вторинна обмотки однієї фази, три інші стрижні, вільні від обмоток, є шунтовими, на шести секціях ярма розміщено шість додаткових обмоток підмагнічування, по дві на кожну фазу, магнітна система виготовлена із співвідношенням її ширини до ширини стрижнів більшим одиниці, яка виконана у вигляді циліндра, поперечний переріз якого представляє собою шестипроменеву зірку стрижнів, охоплену кільцеподібним ярмом, або виконана у вигляді шестигранної призми, поперечний переріз якої представляє собою шестипроменеву зірку стрижнів, охоплену шестикутним ярмом. Суть винаходу та принцип дії пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено вигляд збоку трифазного трансформатора з магнітною системою циліндричної форми. На фіг.2 зображено вигляд зверху трифазного трансформатора з магнітною системою циліндричної форми. На фіг. 3 зображено вигляд збоку магнітної системи трифазного трансформатора циліндричної форми. На фіг.4 зображено вигляд зверху магнітної системи трифазного трансформатора циліндричної форми. На фіг. 5 зображена структурна схема розміщення фазних та додаткових обмоток трансформатора на магнітній конструкції, виконаній у вигляді циліндра. На фіг. 6 зображено сегмент з радіальним кутом 60 градусів, ви штампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. 4 На фіг.7 зображено сегмент з радіальним кутом 120 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. На фіг.8 зображено сегмент з радіальним кутом 180 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. На фіг. 9 зображено сегмент з радіальним кутом 240 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. На фіг. 10 зображено сегмент з радіальним кутом 300 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. На фіг. 11 зображено сегмент з радіальним кутом 360 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. На фіг. 12 зображено вигляд збоку трифазного трансформатора з магнітною системою, виконаною у вигляді шестигранної призми. На фіг. 13 зображено вигляд зверху трифазного трансформатора з магнітною системою, виконаною у вигляді шестигранної призми. На фіг. 14 зображено вигляд збоку магнітної системи трифазного трансформатора, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг. 15 зображено вигляд зверху магнітної системи трифазного трансформатора, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг. 16 зображена структурна схема розміщення фазних та додаткових обмоток трансформатора на магнітній конструкції, виконаній у вигляді шестигранної призми. На фіг. 17 зображено сегмент з радіальним кутом 60 градусів, ви штампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг. 18 зображено сегмент з радіальним кутом 120 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг. 19 зображено сегмент з радіальним кутом 180 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг.20 зображено сегмент з радіальним кутом 240 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг.21 зображено сегмент з радіальним кутом 300 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг.22 зображено сегмент з радіальним кутом 360 градусів, виштампуваний з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шестигранної призми. Трифазний трансформатор (див. фіг. 1, фіг.2, фіг. 12, фіг. 13) містить у своєму складі фазні обмотки 1 (фіг.2), 7 (фіг. 13), додаткові обмотки 2 (фіг.2), 8 (фіг. 13), магнітну систему 3 (фіг. 1), 9 (фіг. 12). 5 84746 Магнітна система трансформатора виконана у вигляді циліндра (фіг.3, фіг.4), або шестигранної призми (фіг. 14, фіг. 15), поперечний переріз якої представляє собою шість стрижнів 5, виконаних у вигляді шестипроменевої зірки з просторовими кутами 60 градусів між ними, охоплені кільцеподібним ярмом 4 (фіг.4), або шестикутного ярма 10 (фіг. 15), вершини якого з'єднані стрижнями 11 у вигляді шестипроменевої зірки. Магнітна система трансформатора шихтується з листів електротехнічної сталі 6 (фіг.3), 12 (фіг. 14) у вигляді, зображеному на фіг.П або на фіг.22, які ізольовані і стиснуті (спресовані) між собою та утворюють монолітну магнітну систему. З метою отримання найкращих електромагнітних характеристик трансформатора, його магнітну систему доцільно шихтувати з суцільних пластин вигляду фіг. 11 або фіг.22. Магнітна система також може шихтуватися з пластин форми, приведеної на фіг.6 - фіг. 10 або фіг. 17 - фіг.21. При такому способі шихтування магнітної системи кожен наступний шар листів зсувається по куту на одну або декілька секцій для досягнення рівномірного розподілу розривів у магнітній системі в різних площинах. Структурна схема розміщення фазних та додаткових обмоток трансформатора на магнітній системі приведена на фіг.5 і на фіг. 16. Фазні обмотки трансформатора розміщені концентрично на трьох стрижнях, зміщених у просторі на 120 градусів (для прикладу, фаза А - обмотка високої напруги (ΑΧ) і обмотка низької напруги (а-х) на одному стрижні) і утворюють трифазну систему. Три інші стрижні, що розміщені між собою під кутом 120 градусів, залишаються вільними від обмоток і виконують функцію магнітних шунтів. На ярмі магнітної системи розміщують три додаткові обмотки, які складаються з двох частин (для прикладу, фаза А - обмотки РA1-ΡX1 і РX2-Р A2). Магнітна система запропонованого трансформатора має форму циліндра або шестигранної призми. Такі магнітні системи, виготовлені при співвідношенні їх ширини до ширини стрижнів більшим одиниці, майже повністю охоплюють у просторі фазні обмотки. Це здійснюється завдяки наявності в конструкції магнітних систем магнітних стрижнів, які не містять обмоток і виконують функцію магнітних шунтів. Більше охоплення провідників обмоток магнітною системою призводить до зменшення потоків розсіяння і втрат від них, а зна 6 чить, до збільшення потужності трансформатора при однакових площах поперечного перерізу стрижнів магнітної системи прототипу і запропонованого трансформатора, що рівнозначно збільшенню співвідношення потужності трансформатора до одиниці ваги активних матеріалів. В свою чергу, зменшення втрат на потоки розсіяння тотожне зростанню коефіцієнта корисної дії. Регулювання напруги запропонованого тарнсформатора при роботі під навантаженням здійснюється за допомогою додаткових обмоток, розміщених на ярмі. Ці обмотки з'єднуються попарно відносно кожної фази (для прикладу, фаза А - обмотки РA1-ΡX1 і РX2-Р A2), послідовно або паралельно, синфазно з первинною обмоткою фази з метою регулювання магнітного потоку цієї фази. Зміною напруги (стр уму) додаткових обмоток здійснюється плавне регулювання вторинної напруги трансформатора під навантаженням у широких діапазонах. Забезпечення можливості автоматичного симетрування трифазної мережі досягнуто завдяки наявності шунтови х стрижнів. Така конструкція магнітної системи при роботі трансформатора на несиметричне навантаження автоматично перерозподіляє різні за величиною фазні магнітні потоки, вирівнюючи їх. Симетрування фазних напруг є наслідком симетрування магнітних потоків. Плавне регульоване симетрування напруг у випадку складних несиметричних режимів роботи здійснюється шляхом використання додаткових обмоток, розміщених на зовнішньому ярмі магнітної системи. Для цього додаткові обмотки безпосередньо або через шунтові електричні опори з'єднуються в "зірку" або "трикутник". Форма ярма магнітної системи трансформатора не впливає на властивості запропонованого трансформатора, вибирається з технологічних міркувань, магнітна система може бути виготовлена у вигляді циліндра або шестигранної призми. Ця конструктивна відмінність не є принциповою, не впливає на сутність винаходу, але охоплює різні варіанти технологічного виконання магнітної системи. Техніко-еконономічні показники запропонованого трифазного трансформатора (співвідношення потужності до ваги активних матеріалів, коефіцієнт корисної дії) є значно вищі порівняно з існуючими трансформаторами. 7 84746 8 9 84746 10 11 84746 12 13 84746 14 15 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 84746 Підписне 16 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601