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 трьох стрижнів, розміщених у вигляді трипроменевої зірки з просторовими кутами 120 градусів між ними і зовні охоплених ярмом, на стриж C2 2 (19) 1 3 84747 форматора є планарною, мінімально 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 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 можливість 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 трьох стрижнів, виконаних у вигляді трипроменевої зірки з просторовими кутами 120 градусів між ними, стрижні зовні охоплені ярмом, на стрижнях розміщено обмотки фаз, на кожному стрижні первинна і вторинна обмотки однієї фази, на трьох 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 трипроменеву зірку стрижнів, охоплену кільцеподібним ярмом, або виконана у вигляді шестигранної призми, поперечний переріз якої представляє собою трипроменеву зірку стрижнів, охоплену шестикутним ярмом, або виконана у вигляді трикутної призми, зрізаної по вершинах, поперечний переріз якої представляє собою трипроменеву зірку стрижнів, зорієнтованих на зрізані вершини ярма, охоплену трикутним зрізаним по вершинах 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 варіант сегмента з радіальним кутом 120 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. 4 На фіг. 7 зображено варіант сегмента з радіальним кутом 240 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. На фіг. 8 зображено варіант сегмента з радіальним кутом 360 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи циліндричної форми. На фіг.9 зображено вигляд збоку трифазного трансформатора з магнітною системою, виконаною у вигляді шестигранної призми. На фіг. 10 зображено вигляд зверху трифазного трансформатора з магнітною системою, виконаною у вигляді шестигранної призми. На фіг. 11 зображено вигляд збоку магнітної системи трифазного трансформатора, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг. 12 зображено вигляд зверху магнітної системи трифазного трансформатора, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг. 13 зображена структурна схема розміщення фазних та додаткових обмоток трансформатора на магнітній конструкції, виконаній у вигляді шестигранної призми. На фіг. 14 зображено варіант сегмента зрадіальним кутом 120 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шестигранної призми. На фіг. 15 зображено варіант сегмента з радіальним кутом 240 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шести гранної призми. На фіг. 16 зображено варіант сегмента з радіальним кутом 360 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді шести гранної призми. На фіг. 17 зображено вигляд збоку трифазного трансформатора з магнітною системою, виконаною у вигляді тригранної зрізаної по вершинах призми. На фіг. 18 зображено вигляд зверху трифазного трансформатора з магнітною системою, виконаною у вигляді тригранної зрізаної по вершинах призми. На фіг. 19 зображено вигляд збоку магнітної системи трифазного трансформатора, виконаної у вигляді тригранної зрізаної по вершинах призми. На фіг.20 зображено вигляд зверху магнітної системи трифазного трансформатора, виконаної у вигляді тригранної зрізаної по вершинах призми. На фіг.21 зображена структурна схема розміщення фазних та додаткових обмоток трансформатора на магнітній конструкції, виконаній у вигляді зрізаної по вершинах тригранної призми. На фіг.22 зображено варіант сегмента з радіальним кутом 120 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді тригранної зрізаної по вершинах призми. На фіг.23 зображено варіант сегмента з радіальним кутом 240 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді тригранної зрізаної по вершинах призми. 5 84747 На фіг.24 зображено варіант сегмента з радіальним кутом 360 градусів, ви штампований з листа електротехнічної сталі, для магнітної системи, виконаної у вигляді тригранної зрізаної по вершинах призми. Трифазний трансформатор (див. фіг. 1, фіг.2, фіг.9, фіг. 10, фіг. 17, фіг. 18) містить у своєму складі фазні обмотки 1 (фіг.2), 7 (фіг. 10), 13 (фіг. 18), додаткові обмотки 2 (фіг.2), 8 (фіг. 10), 14 (фіг. 18), магнітну систему 3 (фіг. 1), 9 (фіг.9), 15 (фіг. 17). Магнітна система трансформатора виконана у вигляді циліндра (див. фіг. 3, фіг. 4), або шестигранної призми (див. фіг. 11, фіг. 12), або тригранної призми зі зрізаними вершинами (див. фіг. 19, фіг. 20), поперечний переріз якої представляє собою три стрижні 5, виконані у вигляді трипроменевої зірки з просторовими кутами 120 градусів один до одного, охоплені кільцеподібним ярмом 4 (у випадку циліндра, див. фіг. 4), три стрижні 11, виконані у вигляді трипроменевої зірки з просторовими кутами 120 градусів один до одного, охоплені шестикутним ярмом 10 (у випадку шестигранної призми, див. фіг. 12), три стрижні 17, виконані у вигляді трипроменевої зірки з просторовими кутами 120 градусів один до одного, зорієнтовані на зрізані вершини ярма, охоплені трикутним зрізаним по вершинах ярмом 16. Магнітна система трансформатора шихтується з листів електротехнічної сталі 6 (фіг.3), 12 (фіг. 11), 18 (фіг. 19) у вигляді, зображеному на фіг. 8, фіг. 16 або на фіг. 24, які ізольовані і стиснуті (спресовані) між собою та утворюють монолітну магнітну систему трансформатора. З метою отримання найкращих електромагнітних характеристик трансформатора, його магнітну систему доцільно шихтувати з суцільних пластин вигляду фіг. 8, фіг. 16 або фіг. 24. Магнітна система також може шихтуватися з пластин форми, приведеної на фіг. 6 фіг. 7, на фіг. 14 - фіг. 15 або на фіг. 22 - фіг. 23. 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, на фіг. 13 і на фіг. 21. Фазні обмотки трансформатора розміщені концентрично на трьох стрижнях (для прикладу, фаза А обмотка високої напруги (A-X) і обмотка низької напруги (αχ) на одному стрижні) і утворюють трифазну систему. На ярмі магнітної системи транс 6 форматора розміщуються додаткові три обмотки, які складаються з двох частин (для прикладу, фаза А - обмотки РА1-ΡХ1 і Р Х2-Р А2)· Магнітна система запропонованого трансформатора має форму циліндра, шестигранної призми або трикутної призми зрізаної по вершинах. Такі магнітні системи, виготовлені при співвідношенні їх ширини до ширини стрижнів більшим одиниці, майже повністю охоплюють у просторі фазні обмотки. Більше охоплення провідників обмоток магнітною системою призводить до зменшення потоків розсіяння і втрат від них, а значить, до збільшення потужності трансформатора при однакових площа х 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 РА1-ΡХ1 і РХ2-Р А2), 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. Плавне регульоване симетрування напруг у випадку несиметричних режимів роботи здійснюється шляхом використання додаткових обмоток, розміщених на 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, шестигранної призми або тригранної призми, зрізаної по вершинах. 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 84747 8 9 84747 10 11 84747 12 13 84747 14 15 84747 16 17 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 84747 Підписне 18 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