Трехфазный трансформатор малой мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Применение; в электротехнике, в частности во вторичных источниках питания . Сущность: трансформатор имеет шихтованный сердечник 1 и две катушки 2 и 3, размещенные на крайних стержнях 4 и 6 магнитопровода. Средний стержень 5 свободен от катушек и служит для замыкания магнитных потоков от катушек 2 и 3 при прохождении по ним тока. Ширина среднего стержня превышает ширину крайних стержней вт2раза, а обмотки соединены в трехфазную систему по Т-образной схеме. Такое решение позволяет уменьшить длину, сни-, зить расход материала и потерь в нем. 3 ил. 3-2 VI %1 % CJ 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 F 33/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Э-2 юпйЬ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744082/07 (22) 29.09.89 (46) 15.11.92, Бюл. ¹ 42 (71) Конструкторское бюро Завода "Электроприбор" (72) В.В.Сазонов (56) Бальян P.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники. "Советское радио", 1971, с, 27, Авторское свидетельство СССР № 826435, кл. Н 01 F 27/28, 1979. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР МАлой мощности. Ж » 1775738 А1 (57) Применение: в электротехнике, в частности во вторичных источниках питания. Сущность; трансформатор имеет шихтованный сердечник 1 и две катушки 2 и 3, размещенные на крайних стержнях 4 и 6 магнитопровода. Средний стержень 5 свободен от катушек и служит для замыкания магнитных потоков от катушек 2 и 3 при прохождении по ним тока. Ширина среднего стержня превышает ширину крайних стержней в 2 раза, а обмотки соединены в трехфазную систему по Т-образной схеме. Такое решение позволяет уменьшить длину, сни- зить расход материала и потерь в нем. 3 ил. 775738

40

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может найти применение во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, в устройствах автоматики и других.

Известны трехкатушечные трехфазные трансформаторы малой мощности на трехстержневых ферромагнитных сердечниках шихтованных, ленточных замкнутых и ленточных разъемных (разрезных), Все три стержня у каждого из указанных сердечников имеют одинаковую ширину и одинаковую площадь поперечного сечения, На стержнях сердечника размещены по катушке, Общее число катушек равно трем. Недостатком этих трансформаторов является наличие трех катушек, которые представляют собой самые сложные и трудоемкие узлы трансформаторов, что приводит к повышению себестоимости.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является трехфазный трансформатор малой мощности, который состоит из двух катушек, каждая из которых содержит первичную обмотку и по крайней мере одну вторичную обмотку. Магнитная система его содержит два О-образных магнитопровода, расположенных смежно, на крайних стержнях которых размещены катушки, Магнитопроводы стянуты в единый блок ленточным бандажом и скобой. Первичные и вторичные обмотки этого трансформатора соединены в трехфазную систему по Т-образной схеме, причем одна из катушек имеет обмотки, разделенные отводами на две концентрические части, при этом для получения симметричного вторичного напряжения на нагрузке вторичная обмотка разделена отводом на две концентрические части с соотношением витков внутренней части к виткам наружной части от 0,92 до 0,99, Недостатком известного устройства являются завышенные длина трехфазного трансформатора, расход материала на сердечник и потери в сердечнике эа счет удвоенной ширины среднего стержня сердечника.

Цель предлагаемого изобретения— уменьшение длины трансформатора, расхода материала на сердечник и потерь.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном трансформаторе малой мощности применен трехстержневой, шихтованный иэ пластин, изготовленных иэ ферромагнитного материала, сердечник, на крайних стержнях которого размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные в трехфазную систему по Т-образной схеме, при этом обмотки одной иэ катушек имеют отводы, которые делят обмотки на две концентрические части; внутреннюю и нарухсную, Для вторичной обмотки отношение витков внутренней части к виткам наружной части находится в пределах от 0,92 до 0,99, Усовершенствование заключается в том, что ширина среднего стержня у заявляемого устройства в г2 раз больше ширины крайних стержней, У прототипа ширина среднего стержня больше ширины крайних стержней в 2 раза.

Кроме того, у разрезных ленточных сердечников магнитные свойства исходных материалов ухудшаются в большей степени, чем у шихтованных, Если у шихтованных сердечников коэффициент увеличения потерь при частоте 50 Гц составляет 1.15, то для разрезных ленточных сердечников — 1,3, Допускаемые предельные отклонения размеров ленточных сердечников назначаются по 14-16 квалитету. Это приводит к необходимости больших зазоров между сердечником и катушкой, т.е, — к снижению заполнения объема трансформатора активными материалами, Увеличение зазоров между катушкой и сердечником в трансформаторах малой мощности ведет к увеличению средней длины витка обмоток и к ухудшению условий охлаждения.

Допустимые предельные отклонения на штампованные пластины значительно меньше. Они назначаются по 11-12 квалитетам (см. ГОСТ 20249-80. Пластины и магнитопроводы пластинчатые для трансформаторов и дросселей, Типы и основные размеры). Поэтому пластинчатые магнитопроводы позволяют уменьшить зазоры между катушкой и сердечником, Применение рациональных соотношений размеров элементов пластин и использование уширения ярма позволяют реализовать в стержнях шихтованных сердечников плотности магнитного потока, не уступающие допустимым значениям плотности магнитного потока в ленточных разрезных сердечниках, На фиг.1 изображена фронтальная проекция предлагаемого трехфазного трансформатора; на фиг,2 — его принципиальная электрическая схема; на фиг.3 показана векторная диаграмма ЭДС частей первичной обмотки и магнитных потоков в стержнях сердечника.

Трехфазный трансформатор имеет шихтованный иэ пластин сердечник 1 и две катушки 2 и 3. Сердечник 1 может быть зашихтован пластинами любой известной конфигурации, например: пластинами типа

Е,Е; E,1: L,T; прямоугольными пластинами.

На фиг,1 показан сердечник, шихтованный пластинами типа Е.1. Сердечник имеет стер1775738

10 жни 4, 5 и 6, замкнутые ярма".и. На крайних стержнях 4 и 6 размещены катушки 2 и 3.

Средний стержень 5 сердечника свободен от катушек и служит для замыкания магнитных потоков, наводимых катушками 2 и 3 при прохождении по ним тока.

Катушка 2 содержит две обмотки: первичную 2-1 и вторичную 2-2. Катушка 3 содержит первичную обмотку 3-1 и вторичную

3-2. Вторичных обмоток может быть несколько. Первичные обмотки 2-1 и 3-1, а также вторичные обмотки 2-2 и 3-2 соединень по Т-образной схеме (см.фиг.2).

Концы первичных обмоток 2-1 и 3-1 (А, В и С) соединены таким обраоэм, что конец первичной обмотки 3-1 соединен с серединой первичной обмотки 2-1, Концы вторичных обмоток 2-2 и 3-2 (а, b, с) соединены так, что конец вторичной обмотки 3-2 соединены со вторичной обмоткой 2-2 в точке 01, смещенной от точки О, которая является серединой данной вторичной обмотки.

Отвод от точки 01 делит вторичную обмотку 2-2 на две концентрические части, при этом соотношение витков внутренней концентрической части к наружной имеет значение от 0,92 до 0,99, Устройство работает следующим образом.

При подаче на клеммы А, В, С трехфазного напряжения (см. фиг.2) в стержнях 4 и

6 наводятся магнитные потоки Ф4 и Ф6, которые индуцируют в обмотках 2-1 и 3-1

ЭДС

Е2-1=4Kf W2-1 Ф4т, В;

Ез-1=4ОМ/3-1 Фбгп, В, где Е2-1 и Ез-1 — ЭДС частей обмотки;

К вЂ” коэффициент формы кривой;

f — частота, Гц;

Ф/2-1 — количество витков части первичной обмотки, размещенной на стержне 4;

М/3-1 — количество витков части первичной обмотки, размещенной на стержне 6;

CD4m И %6m — аМПЛИтУДНЫЕ ЗНаЧЕНИЯ магнитных потоков в стержнях 4 и 6.

Для соединения двух обмоток 2-1 и 3-1 в трехфазную систему по Т-образной схеме количество витков в обмотках связаны соотношением v

1ИЗ вЂ” 1 = 2 W2 — 1

Иа вакгориои див граммы (ом. фиг.2)оаадует, что Е3-1= 2 Е2-1; вектора Ез-1 и Е2-1

Х перпендикулярны, поэтому магнитные потоки Ф4 и Ф6 по модулю равны и сдвинуты

Л по фазе на угол — .

Магнитные потоки Ф4 и Фбэамыкаются по стержню 5 так, что магнитный поток в

55 стержне 5 определяется геометрической суммой магнитных потоков в стержнях 4 и 6:

Ф5=Ф4+ Ф6

Учитывая сказанное выше, амплитуда этого потока Ф5 =б Ф4 .

Значит, площадь сечения среднего стержня сердечника $5- >2S4= (2 S6, где

54=36 — площадь сечений крайних стержней.

Магнитные потоки Ф4 и Ф6 наводят в частях 2-2 и 3-2 вторичной обмотки ЭДС, которые можно рассчитать по значению напряжения, поданного на первичную обмотку, и по количествам витков в обмотках:

W2 — 2 v

Е2 — 2 =01 ;Ез — 2= 2 U1x

W2 —

Ф/ 3 — 2

W3 — 1 где Е2-2 и Ез-2 — ЭДС частей вторичной обмотки;

W2-1 и Ф/3-1 — количество витков в частях первичной обмотки;

W2-2 и W3-2 — количество витков в частях вторичной обмотки.

Если конец обмотки 3-2 присоединен к точке О, которая делит обмотку 2-2 на две концентрированные части, содержащие равное количество витков, то в режиме холостого хода на клеммах а, Ь, с наведется симметричная трехфаэная система ЭДС.

При подключении к клеммам а, Ь, с симметричной трехфазной нагрузки по обмоткам трансформатора потечет ток. Т.к. части обмоток 2-2 концентричны, то нижняя часть будет иметь меньшее сопротивление, а верхняя часть — большее сопротивление. Падение напряжения на нижней части будет меньше падения напряжения на верхней части. Поэтому в режиме нагрузки напряжения на фазах будут иметь перекос.

Для получения в режиме номинальной нагрузки на выходе симметричного трехфазного напряжения конец обмотки 3-2 присоединяется к обмотке 2-2 в точке 01, которая делит обмотку 2-2 на две концентрические части, с соотношением количества витков внутренней части к количеству витков наружной части от 0,92 до 0,99, Так как толщина пакета пластин в стержнях одинакова получаем а4 = а6 = 2 а5 ° где а4, а5 и а6 — ширина соответствующих стержней сердечника, У устройства по а.с. СССР М 826435 магнитные потоки в сердечниках автономны и ширина среднего стержня магнитоп ровода равна удвоенной ширине крайних стержней. При этом плотность магнитного

1775738 потока в средних и в крайних стержнях имеет одинаковое значение.

Как показано в технической литературе. в рационально сконструированных шихтованных сердечниках допустимые значения плотности магнитного потока не уступают последним в ленточных сердечниках. Учитывая это, можно сделать вывод, что плотность магнитного потока в стержнях сердечников у известного трансформатора и у предложенного можно принимать равными. Если обозначить ширину крайних стержней сердечников устройств а, то ширина среднего стержня сердечника прототипа составит 2а, а для предлагаемого устройства — 2а = 1,4 1 а, Значит, длина предложенного трансформатора уменьшится на 2а-1,41а=0,59а. Уменьшение ширины среднего стержня ведет к уменьшению расхода материала на сердечник, а последнее приводит при сохранении плотности магнитного потока в стержнях к снижению потерь в стали.

Работоспособность предложенного устройства проверена на макете двухкатушечного трехфазного трансформатора мощностью 110 ВА, Ширина крайних стержней сердечника принята равной 20 мм. Переход от прототипа к предложенному устройству

5 позволил уменьшить длину трансформатора с i44 мм до 132 мм, T.å. „«100 =8 3, 12, Формул в изобретения

10 Трехфазный трансформатор малой мощности, содержащий трехстержневой ферромагнитный сердечник, на крайних стержнях которого размещены катушки первичных и вторичных обмоток, соединен15 ные в трехфазную систему по Т-образной схеме,, при этом одна из катушек вторичной обмотки разделена отводом на две концентрические части с отношением витков внутренней части к наружной от 0,92-0,99, о т20 л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения длины, снижения расхода материала сердечника и потерь в нем, сердечник выполнен шихтованным и ширина его среднего стержня-превышает ширину

25 крайних стержней в 2 раз.

1775738

Составитель В. Сазонов

Техред M.Моргентал Корректор М. Демчик

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10

Заказ 4035 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5