Трехфазный трансформатор с пространственным стыковым магнитопроводом

Трехфазный трансформатор с пространственным стыковым магнитопроводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3458858/24-07 (22) 29.06.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) Ш.Ш.Бикташев, С.Е.Соколов и В.A.Òðóáàíoâ (71) Алма-Атинский энергетический институт (53) 621.314.236(088 ° 8) (56) 1. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М., "Энергия", 1976.

2. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов.

Л., "Энергия", 1970, с. 41, 42.

ÄÄSUÄÄ 1078476 А (54)(57) ТРЕХФАЭНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ СТЫКОВЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ, выполненный в виде стержней и ярм, содержащий рабочие обмотки на стержнях и дополнительные обмотки на ярмах, соединенные в тре-угольник, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода изоляции, активных материалов и потерь энергии, ртношение средней длины участка ярма, расположенного между двумя стержнями, к длине стержня составляет 0,75-0,95.

1078476

Изобретение относится к электротехнике и можем быть использовано в качестве силового трансформатора, Известны трехфаэные силовые трансформаты на трехстержневом симметричном стыковом пространственном магни- 5 топроводе, отличающие уменьшенным расходом стали, меньшими габаритами и подающейся широкой механизации и автоматизации технологией изготовления (13. 10

Недостатком таких трансформаторов является несинусоидальность тока холостого хода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 15 трехфазный трансформатор с улучшенной кривой тока холостого хода, содержащий трехстержневой симметричный пространственный магнитопровод, на стержнях которого расположены первичная и вторичная трехфазные обмотки, на ярмах дополнительные обмотки переменного тока. Дополнительные обмотки соединены в треугольник и включены параллельно с первичной трехфазной обмоткой (2 ).

Недостатком такого трансформатора является повышенный расход активных материалов и потерь за счет выполнения дополнительной обмотки на номинальное напряжение и необходимости ее размещения во внутреннем пространстве магнитопровода,,протекания тока намагничивания и тока третьей гармоники. Кроме того, такой трансформатор не может быть 35 выполнен по схеме Y /Y и усложняется изготовление системы РПН.

Цель изобретения — снижение расхода активных материалов и потерь энергии ° 40

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном трансформаторе . с пространственным стыковым магнитопроводом, выполненным в виде стержней и ярм, содержащем рабочие об- 45 мотки на стержнях и.дополнительные обмотки на ярмах, соединенные в треугольник, дополнительные обмотки, соединенные в треугольник, выполнены электрически не зависимо с рабочей обмоткой, а отношение средней длины участка ярма, расположенного между двумя стержнями, к длине стержня составляет 0,75-0,95.

На фиг. 1 показан трансформатор, общий вид; на фиг. 2 и 3 - осциллограммы токов холостого хода; на фиг. 4-8 — векторные диаграммы намагничивающих сил.

Трехфазный трансформатор с про- 60 странственным стыковым магнитопроводом и улучшенной кривой тока холостого хода (фиг. 1) содержит симметричный пространственный магнитопровод, состоящий из трех стержней 1 и двух кольцевых ярм 2 и 2".

На стержнях 1 трансформатора разме-, щены рабочие обмотки 3, а на ярмах 2 и 2 " размещены дополнительные обмотки 4, соединенные в треугольник и выполненных электрически независимо с рабочими обмотками.

При включении трехфазного трансформатора в сеть величина и форма тока холостого хода определяется суммой падений намагничивающих сил на стержне и на двух смежных участках ярм. Известно, что поток каждого стержня Ф в местах соединения стержня с ярмами делится на две части Ф, смещенные по фазе на +30 о относительно потока стержня (фиг,4)

Первые гармоники намагничивающих сил двух смежных ярм также смещены по фазе относительно намагничивающей силы стержня на + 30 и в случае если дополнительные обмотки размещены на ярмах и соединены в треугольник, т.е. в ярмах отсутствует третья гармоника потока, то пятые гармоники намагничивающих сил смещены на +5 .30 = +150О, а седьмые на +7-30 = +210О(фиг. 5 и б). Результирующая намагничивающая сила двух смежных ярм для пятых и седьмых гармоник оказывается в противофазе с намагничивающей силой стержня для этих же гармоник. Это говорит о том, что можно всегда подобрать

-.àêîé коэффициент геометрии, когда суммарная намагничивающая сила укаэанных гармоник равна нулю.

Аналитически нетрудно показать, что величина тока фазы определяется следующим выражением:

Ы )+з, I

«

4=4 5,7 где oL u p — коэффициенты аппроксимации кривой намагничивания гйперболическим синусом;

33 и Ь„ — приведенное значение

1с индукции первой гармоники, стержня и ярма; длина стержня; у — коэффициент геометрии магнитопровода, рав1 () ный " =, = 087 °

" 3 ()

На практике практическая синусоидальность тока достигается при значениях у = 0,75-0,95. При соотг ношении у меньшим или равным 0,75 синусоидальность тока достигается при соотношении поперечного сечения ярм в 1,1-1,3 раза меньше сечения стержня.

1078476

Аналогичного эффекта можно достичь при расположении дополнительной обмотки, соединенной в треугольник, на одном ярме, например на ярме 2 . При этом намагничивающая си( ла пятой и седьмой гармоник смежных участков ярма ", Г,", не имеющего дополнительной обмотки оказывается в фазе с намагничивающей силой стержня (Fg(;g и F7pg для этих же гармоник). Вызвано это тем, что в ярме 10 в условиях насыщения присутствует третья гармоника потока, которая вызывает изменение фазы намагничи.— вающей силы пятой и седьмой гармоник. В то же время намагничиваю(цие 15 силы пятой и седьмой гармоник смеж(( ных участков ярма 75 u F имеющего дополнительные обмотки, будут противоположны сумме намагничивающих сил этих же гармоник стержня ъО и двух смежных участков противоположного ярма 2" (фиг. 7 и 8), В этом случае при заданном коэффициенте геометрии можно так подобрать стержи и ярма, что суммарная намагни- 5 чивающая сила пятой и седьмой гармоник будет равна нулю. Расчет показывает, что это достигается уменьшением поперечного сечения ярма с дополнительной обмоткой по сравнению с сечением стержня и противоположного ярма. Эксперименты на мо- делях трансформатора-показали, что полная компенсация пятой и седьмой гармоник в кривой холостого хода при значениях индукций в .стержнях

1,35-1,65 Тл в случае, если дополнительные обмотки расположены на обоих ярмах, происходит при отношении .средней длины участка ярма, расположенного между двумя стержнями, к 40 длине стержня равном 0,75-0.,95. В том случае, если это отношение меньше или равно 0,75; полная компенсация происходит при соо-.íîøåíèè поперечного сечения ярм .в 1,1-1,3 раза меньше сечения стержней. При расположении дополнительных обмоток, соединенных в треугольник, на одном ярме компенсации пятых и седьмых гармоник происходит при уменьшенном в 1,2-1,4 раза поперечном сечении ярма с дополнительными обмотками по сравнению с поперечным сечением другого ярма.

На фиг. 2 и 3 приведены осциллограммы токов холостого хода моделей трансформаторов без условий компенсации высших гармонических намагничивающих сил и при компенсации высших гармонических намагничивающих сил.Осциллограммы полностью подтверждают рабртрспособность трансформаторов.

Таким образом, предлагае(ый трансформатор, обеспечивая так же, как и прототип существенное улучшение формы кривой тока холостого хода, отличается снижением расходом активных материалов, изоляции и потерь, так как дополнительные обмотки не имеют связи с первой гармоникой потока и напряжением и выполнены со значительно меньшй расходом активных материалов и изоляции. Кроме того, возможность заземления нейтрали обеспечивает снижение изоляции и занимаемого объема рабочей обмотки.

Благодаря существенному уменьшению объема дополнительных обмоток уменьшаются и потери энергии в обмотке от протекания тока третьей гармоники.

Как показывает ориентировочный расчет, снижение массы обмоток предлагаемого трансформатора составляет

16%, массы стали 3,6%, при этом снижение стоимости активных материалов и изоляции трансформатора составляет порядка 11%.

1078476 Риг. 4 иа

Ъ р 7М

/ и фиг. 7

Составитель В.Ияскова

Техред В.Далекорей КорреИтор A.Hoax .й ""

Редактор Е.Папп

Заказ 973/45. Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Ра лаская наб., д. 4/5

° » ю» »»» «««»««» «» «««» «»» »»»

Филиал ППП "патент", r.Óærîðoä, ул.Проектная, 4