Трехфазный трансформатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в электротехнике. Сущность: трансформатор содержит шихтованный из пластин четырехстержневой магнитопровод 1. Ширина двух средних стержней больше ширины крайних примерно в 1,75 раза. На стержнях магнитопровода помещены секции первичной обмотки и секции вторичной обмотки. 5 ил. wЁ

СОЮЗ COBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛЙК (я)5 Н 01 F 33/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (2 1) 4938177/07 (22) 20.05.91 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (71) Владимирское конструкторское бюро радиосвязи (72) В.В.Сазонов (73) Владимирское конструкторское бюро радиосвязи (56) Авторское свидетельство СССР

М 1.417.050, кл. Н 01 F 33/00, 1988.

Бальян Р.Х, Трансформаторы для радиоэлектроники, М,: Советское радио, 1971, с.492.

Чертеж ТЦ 4.724.028 СБ трехфазного трансформатора в устройствах питания

НПО "Муссон".

Изобретение относится к электротехнике, в частности.к трансформаторостроению и преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также в электроустановках общепромышленного назначения.

Целью изобретения является уменьшеwe массогабаритных показателей трехфазного трансформатора, повышение его КПД.

На фиг.1-3 представлены принципиальные схемы трехфазного трансформатора, векторными диаграммами МДС, магнитных потоков и ЭДС, наводимых в обмотках; на фиг.4 и 5 — конструкции плоскошихтованных четырехстержневых магнитопроводов для предложенного устройства.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема трехфазного транс„„5U 1836738 АЗ (54) ТРЕХФАЗН6!Й ТРАНСФОРМАТОР (57) Использование: в электротехнике. Сущность: трансформатор содержит шихтованный из пластин четырехстержневой магнитопровод 1. Ширина двух средних стержней больше ширины крайних пример- ° но в 1,75 раза. На стержнях магнитопровода помещены секции первичной обмотки и секции вторичной обмотки, 5 ил. форматора (заимствована из чертежа

ТЦ4.724.028 СБ), содержащего три О-образаюав ных магнитопровода, лежащих в одной плоскости. два крайних из которых внешними поверхностями стержней прилегают к Ы внешним поверхностям стержней среднего СЬ магнитопровода так, что получается групповой четырехстержневой магнитопровод. На {,Д каждый стержень намотаны четыре секции { первичной обмотки с одинаковым количеством витков, каждая Секция, намотанная на . средние стержни представляет собой фазную обмотку первичной обмотки, а две секции помещенные на крайних стержнях группового магнитопровода, соединенные последовательно-встречно образуя третью фазу первичной обмотки. Вторичные обмотки намотаны поверх первичной в той же закономерности. Вторичных обмоток может быть несколько, Обмотки могут быть соединены "звездой" и "треугольником".

1836738

При подаче на входные клеммы А, В, С . Аналогичнополучаетсятрехфазнэясистрехфазного нзпряжения U1 по фазным об- тема ЭДС вторичной обмотки, моткам пойдет ток. Каждый 0-образный: Магнитные потоки средних стержней сердечник находится под действием МДС сердечника: двух фазных обмоток: 1-й находится под воздействием FA и FB, второй — FB и Fc, ФВ =% - h третий — Fc u FA (см.фиг.2). Магнйтный поток в каждом 0-образном сердечнике создается .4c =% — 43 геометрической разностью двух фазных .

МДС: .; 10 Из приведенных выражений ясно, что эти магнитные потоки определяются автономFj = Fg -«Ед: . .ными магнитнымипотоками в 0-образных сердечниках . Ô, Ф и Cb . Площадь сред4 = Fc — Fe .: них стержней rpynnoaoro магнитопроводэ

16 равна удвоенному значению площади попеFa=FA Fс. Речного сечения крайнего стержня, При этом плотность магнитного потока в край-: .. Под действием МДС F в сеРдечнике 1 них и средних стержнях имеет одинаковое возникает магнитный поток Ф1 . Фаза пото значение. ка Ф совпадает с фазой F1 . Аналогично 20 Рассмотрим диаграмму магнитных повозникают магнитные потоки в сердечниках токов в магнитопроводе трансформатора, 2 и 3. 4z и + .. изображенную на фиг.2, Учитывая. что модуСредние фазные обмотки ВО и СО охва- ли векторов Ф1 и -W равны по величине, э . тывают по паре автономных магнитных по-: угол между ними равен 120О, rio теореме токов Ф и 4, Ф и Ф соответствейно. 25. косинусов получаем

Суммарный магнитный поток, охватываемый обмоткой ВО равен геометрической Ф8 = Ф1 +42 — 2 Ф1 - % соз 120 разности автономных магнитных потоков в сердечниках 2 и 1, т.е.. = 3 %

<Ь = Ф1 — 4, . Из этого следует, что ьЬгнитный поток среднего стержня больше магнитного потоАналогично для фазы С: .Ф = Ф вЂ” Фз, . ка крайнего стержня в 6 раз. Значит; если, Магнитный поток Фв наводит в обмот-: . средние стержни выполнить едиными, а йе ках, помещенных на стержень "В", ЭдС, Зб Раздвоенными, кэк это получается у прото- пропорциональные количеству витков, со- . TI403, То поперечное. сечение средних стер-: держащихся в этих обмотках. Пофазе они ..: жней должно превышать поперечное отстают от магнитного потока .Фв на 90О.: сечение крайних стержней магнитопроводэ:

Для примера на векторной диаграмме ука- в Раз. У.прототипа Scp 28,.т.е. поперечэан вектор ЭДС фазы В первичной обмотки . 40. ное сечение средних стержней магнитопроЕв. Вектор Ес получен аналогично.:... вода Равно удвоенному сечению крайнего .

ЭДС фазы А получена сложением векто-,. ст рж ров: ° ., Реализация единого: среднего стержня возможна в плоскошихтовэнной. конструк б ции четырехстержневого магнитопроводэ.

Предлагаемый в заявляемом техническом где Е1-Эд(., наводимая магнитнымпото- Решен и трехфазный. трансформатор выком файв секции первичной обмотки, поме- полнен на плоскошихтованном четырехщенной на крайнем левом стержне стеРжневом магнитопроводэ (см.фиг.3),: составного магнитопровода: 50 ширина средних двух стержней со авляет

Гэ — то же, но в секции, помещенной на . приблизительно 1,73 Ширины кРайних стеркрайнем правом стержне составного магниРазрезные ленточные сердечники хаВектора ЕА, Ев и Е равны по модулю РактериэУютсЯ повышенной стоимостью изи сдвинуты друг относительно друга на 55 эа сложности технологической оснастки и

2 П .. необходимости ее частой замены.

- . угол . Радиан. Учитывая то, что для трансформаторов с

Таким образом получена трехфазная витыми разрезнымисердечникамиисплосистемэ ЭДС первичной обмотки. скошихтованными сердечниками возможно

1836738 применение активных материалов с равными значениями удельной загрузки (плотностей магнитного потока и электрического тока), можно сделать вывод, что предлагаемый переход с витых раэрезных сердечников на шихтованный соответствует достижению поставленной цели.

Предельная рабочая индукция в шихтованных сердечниках с уширением ярма при применении холоднокатанной с али находится в пределах 1,25-1,65 Тл, а в ленточных разрезных — 1,5-1,65 Тл.

Предлагаемое усовершенствование приводит к уменьшению средней длины витка обмоток, размещаемых на средних стержнях. Это приводит к уменьшению массы провода на трехфазный трансформатор.

Уменьшение ширины средних стержней магнитопровода приводит к уменьшению

20 массы магнитопровода. При сохранении прежними значений загрузки активных материалов уменьшатся потери в стали и в меди трансформатора. а значит, повысится

КПД устройства. Уменьшение ширины средних стержней магнитопровода приводит к уменьшению длины трехфазного трансформатора.

На фиг.3 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого

30 трехфазного трансформатора.

Трехфазный трансформатор содержит шихтованный из пластин четырехстержневой магнитопровод 1. Ширина двух средних стержней выбрана больше ширины крайних примерно в 1,73 раза. На стержнях магнитопровада помещены секции первичной обмотки 2, 3, 4 и 5 и секции вторичной обмотки

6, 7, 8 и 9. Количества витков в секциях первичной обмотки одинаковы. Количества витков в секциях вторичной обмотки равным между собой.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на клеммы "А", "В" и "С" первичной обмотки трехфазного

40 трансформатора в режиме холостого хода 45 по фаэным обмоткам потекут токи, которые создадут трехфазную систему МДС. Как у прототипа, магнитный поток Ф1, наводится МДС F1 = FB = Ед, магнитный поток

Ф наводится МДС Рз=Рд-Ес, магнитный

55 поток Ф, протекающий в участке ярма между средними стержнями, наводится б МДС Ег = Fc — Fg, По левому среднему стержню проходит магнитный поток Фц, по правому среднему стержню — магнитный поток Фс. Как показано выше модули магнитных потоков Фв и Фс равны, т.е. Фв = Фс = V3 Ф1 = V5 + . Следовательно при наличии единых средних стержней в магнитопроводе их шиоина должна быть равна увеличенной в Л раз ширине крайних стержней. Магнитные потоки

Фв и 4е наводят фазные ЭДС в обмотках, размещенных на левом и правом средних стержнях магнитопровода, Величины ЭДС пропорциональны количествам витков в фазных обмотках. Обмотка фазы А содержит две секции, размещенные на крайних узких стержнях магнитопровода. В одной из секций магнитным потоком Ф1, наводится Э@С

Е, в другой секции магнитным потоком Фэ наводится ЭДС Еэ, Так квк секции соединены встречно-последовательно, то Ед-Fa-E >. Учитывая, что модули E > = Ез и, что угол

2 между векторами Ез и - E> равен — л

3 радиан, получаем Ед = Л Е >. Sce секции одной обмотки содержат одинаковое количество витков. Значит, с учетом равенства потоков Фя =Ф = 3 Ф1, получаем равенство фазных ЭДС Ед = Ев = Ес. Из векторной диаграммы следует, что векторы

Ед, Ев и Ес сдвинуты па фазе на угол

2 — л радиан. Таким образом получена трех3 фазная система ЭДС. Таких трехфазных

ЭДС различных по величине можно получить несколько, а именно столько, сколько обмоток находятся на магнитопроводе. Величины ЭДС будут пропорциональны количествам витков в секциях обмоток ч г

E2= Е1 —, Я1 где E2 — ЭДС вторичной обмотки:

Е1 — ЭДС первичной обмотки; иц -количество витков в секции первичной обмотки; аг — количество витков в секции вторичной обмотки.

При подключении к выходным клеммам "а", "в" и "с" трехфаэной нагрузки по секциям вторичной обмотки потечет ток. Первичный ток при этом изменится таким образом, что сохранится равенство МДС первичной и вторичной обмоток.

На фиг.4 представлена схема шихтовки магнитопровода заявленного устройства прямоугольными пластинами. На фиг.4а показан нечентный слой пластин; на фиг.4б— четный слой пластин. Каждый слой пластин содержит восемь деталей: по две пластины четырех типоразмеров. Ширина средних двух:пластин примерно равна 1,73 ширины крайних пластин.

С целью улучшения параметровтранс- форматора s магнитопроводе можно приме1836738 нять известные способы: косоугольный стык и уширение ярма.

Применяя L- и Т-образные пластины (см.фиг.5), можно обеспечить изготовление магнитопровода предлагаемого трехфазного 5 трансформатора из пластин двух типоразмеров. При этом слой пластин содержит четыре детали, что приводит к уменьшению числа воздушных зазоров вдвое. Последнее . приводит к резкому снижению магнитного 10 сопротивления сердечника и создает возмож- j ность уменьшения толщины пакета пластин.;

Как и в случае применения прямоуголь.ных пластин сборка сердечника из пластин типа L и Т производится вперекрышку. Но в 15 этом случае появляется возможность намотки обмоток на пакеты пластин с предварительным наложением изоляции. После укладки обмоток пакеты собираются встык, плотно прижимаются друг к другу и свари- 20 ваются жестко шаами плазменной сварки.

Сборка "встык" позволяет повысить коэффициент заполнения окна проводниковым материалом, т.е. повысить мощность габарита и существенно снизить трудоемкость 25 сборки трансформатора, Следует отметить, что технологический процесс изготовления ленточных разрезных магнитопроводов в большей мере снижает исходные характеристики магнитных 30 материалов по сравнению с. процессом изготовления шихтованных магнитопроводов.

Удельные потери в шихтованных сердечниках возрастает в 1,15 раза, а в витых разрезных в 1 3 раза.

Предварительные расчеты показали, что переход в трехфазном трансформаторе с группового сердечника, составленного из трех магнитопроводов ПЛМ34х50 — 90 по

НПО,666,001 на шихтованный магнитопровод по заявленному техническому решению дает уменьшение длины трансформатора примерно на 7, обеспечивает уменьшение расхода материалов на средние катушки на

6 Общая масса трансформатора уменьшается примерно на 3 . Снижение массы сердечника и массы обмоток средних катушек приводит. к повышению КПД устройства на 3,5 .

Формула изобретения

Трехфазный трансформатор, содержащий четырехстержневой магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, каждая из которых состоит из четырех секций, имеющих соответственно равные количества витков для каждой обмотки и размещенных на каждом из четырех стержней, причем секции, размещенные на двух средних стержнях, представляют собой обмотки двух фаз, а две секции, расположенные на крайних стержнях, соединены последовательновстречно и представляют собой третью фазу, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения КПД, магнитопровод трансформатора выполнен плоскошихтованным, причем ширина средних стержней магнито- провода составляет около 1,73 ширины крайних.

1836738

1836738

Заказ 3023 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель В.Сазонов

Редактор И.Мельникова Техред М.Моргентал

Корректор Н.Король