Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой

Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21d2 53pg

Ха 61125

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ТРАНСФОРМАТОР С РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

ПОД НАГРУЗКОИ

Заявлено 13 декабря 1938 г. за M 20438 в Народный Комиссариат электропромышленности СССР

Опубликовано 31 марта 1942 г.

Изобретение относится к трансформаторам с регулированием нанряжечия под нагрузкой при помощи перемещаемого вдоль обмотки м агнитопровода.

В современных регулируемых трансформаторах изменение напряжения под нагрузкой в подавляющем числе случаев осуществляется аппаратами, работа которых основана на принципе переключения контактов с витка на виток. Стоимость переключающего механизма составляет значительную часть стоимости трансформатора. Но эти аппараты имеют ряд недостатков. Так, например, отдельные типы трансформаторов (системы Норриса) имеют большой ток холостого хода и большой расход материалов, другие трансформаторы имеют большие потери. Системы с подмагничиванием требуют расхода энергии постоянного дока и имеют повышенное рассеяние и ток холостого хода.

Общим в указанных выше двух системах с механическим перемещением является то, что перемещаются друг относительно друга крупные основные детали, составляющие в совокупности трансформатор с переменной взаимоиндукцией. В предлагаемом трансформаторе происходит перемещение лишь соединительной детали между двумя частями магнитопровода, благодаря чему изменяются направление потока и магнитное сцепление. В предложении заложена идея максимально приблизить изменение сцепления магнитного потока с током к существующему типу трансформаторов с перемещающимися электрическими контактами.

Для этой цели перемещающийся магнитопровод расположен в воздушном зазоре между полюсным наконечником, несущим первичную обмотку среднего стержня магнитной системы броневого типа и перпендикулярным этому стержню сердечником, несущим вторичну1о об¹ б1125 мотку, уложенную в пазы. В предлагаемом трансформаторе применены два передвижных магнитопровода у, перемещаемых соответственно вдоль оси двух половин вторичной обмотки, намотанных навстречу.

В грансформаторе могут быть применены на передвижных магнитопроводах компенсационные обмотки, а также пары дополнительно повышающих напряжение обмоток, намотанных на крайних сердечниках таким образом, чтобы поток их замыкался по крайним стержням магнитной системы.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого трансформатора; на фиг. 2 — то же, с компенсационными обмотками; на фиг. 3 и 4 — варианты выполнения предлагаемого трансформатора; на фиг. 5 и 6 — конструктивное оформление грансформатора в двух проекциях.

Поток от тока в первичной обмотке Ф ь показан пунктиром. Части (ползушки) у магнитопровода из трансформаторного железа могут перемещаться. Но при всех положениях они симметричны относитель"о оси о — о. Вторичная обмотка W намотана так, что в плоскости, соприкасающейся с ползушкой у, она лежит в пазах. Две половины обмотки W намотаны противоположно. При крайних положениях ползушки у напряжение Е> почти равно нулю. При среднем положении (когда обе ползушки сдвинуты вплотную) напряжение E максимально. Таким образом, меняя положение r oëçóøåê, изменяем напряжение Е .

В схеме (фиг. 1) ввиду удаленности друг от друга обмоток будут иметь место значительные потоки рассеяния. Эти потоки — типа потоков <:ярмового рассеяния», но все же они велики, если сравнивать с обычной системой «переключающихся контактов». Указанные потоки могут быть устранены компенсационными обмотками.

Для того чтобы поток, пронизывающий обмотку WI прошел только через ползушки, нужна компенсационная обмотка Р" в совокупности с обмоткой Р (фиг. 2). Две обмотки Р" включены последовательно друг с другом с одинаковым направлением намотки, а кроме того последовательно с обмоткой Р— включены с направлением против нее.

При неравенстве суммы потоков в ползушках у в обмотке Р возникнет ток и восстановит равенство. Нужно стремиться к тому, чтобы обмогка P" была маломощной, так как она передвигается вместе с ползушкой у и конструктивно неудобна. Она может быть во много раз разгружена, если применить также обмотки Р и P", или хотя бы одну из них.

Обмотки P, P, P" и Р" обеспечивают то, что поток от тока в обмотке Wy (равно как и поток от тока в отрезке обмотки Wp снаружи от ползушки у) проходит так, как указано пунктиром, без возникновения значительных потоков, не сцепляющих обе обмотки. Но ток в обмотке Ю проходит также и по участку между ползушкой у. Он вызывает поток рассеяния, встречный в обеих часгях, расположенных по обе стороны от оси о — о, и замыкающийся через воздух (масло). Для подавления этого потока служат обмотки Q, передвигающиеся вмесге с ползушками и соединенные навстречу друг другу. Если обе обмотки Q пронизываются соответственно встречными потоками Ф и Ф, то возникает ток и эти потоки уничтожаются. Потоки одинакового направления, пронизывающие обмотки Q, не вызывают тока и протекают беспрепятственно. Наконец конструктивно просто поместить короткозамкнутые обмотки К для устранения потока с торца внутреннего ярма (этот поток являлся бы не сцепленным с обеими обмотками). Наличие обмоток К разгрузит другие компенсационные обмотки.

М 61125

Поскольку обмотка W2 находится в пазах, постольку схема в описанном виде не применима для напряжений обмотки W2 относительно земли, выше, чем 6 — 10 кв. Поэтому схема требует дальнейшего развития. Перед тем, как перейти к описанию полной схемы, отметим, что как и в отношении обмоток Q, в обмотках P", включенных последовательно друг с другом, э. д. с. в сумме равна нулю, если они пронизываются одним и тем же потоком, протекающим в наружном ярме, имеющим в обеих обмотках одно и то же направление (например, от

А к В). При этом в обмотках P" ток не возникает.

Насадим на боковые ярма обмотку W<> с равным числом витков на каждом из ярем (фиг. 3). Если по этой обмотке течет ток 4, как указано стрелками, то возникает поток, показанный сплошной линией, не заходящий в средний сердечник. Пусть этот поток таков, что вызывает в обмотке W"2 э. д. с., равную Е .. Поток, показанный сплошной линией, не наводит в обмотках W> и W- никаких э. д. с. Пусть приложено напряжение Е и образовался также и поток (обозначенный пунктиром), который мы рассматривали прежде. Этот поток не наводит в обмотке W". никакой э. д. с., поскольку э. д. с. в обеих половинах обмотки

W 2 взаимно уничтожаются. Следовательно имеет место равенство э. д. с. на концах обмоток W2 и W" .Если соединить эти обмотки, то ток i>, который мы прежде оставляли произвольным, станет равным намагничивающему току потока, показанного сплошной линией. Этот поток, как уже указано, не будет наводить э. д. с. в компенсационных обмотках и не нарушит их работы, описанной выше.

При определенных положениях ползушек потоки, обозначенные пунктирной и сплошной линиями, в некоторых участках магнитного пути арифметически сложатся (соответственные сечения железа должны быть увеличены вдвое). Поток от обмоток W"2 (сплошная линия) может частично ответвляться через ползушки у и проходить через внутреннее ярмо. Это нежелательно, так как требует усиления сечения одной ползушки и половины внутреннего ярма (других неприятных последствий, вообще говоря нет; в частности э. д. с. в обмотке P" не наведется). Можно поставить компенсационную отмотку S (короткозамкнутую). Она уничтожает всякий поток, проходящий через внутреннее ярмо насквозь (от М к N), и не влияет на потоки, пронизывающие ее в разных направлениях (например на поток, обозначенный пунктиром) .

Насадим теперь обмотку высокого напряжения W . В ней наводится э. д. с., обозначенная сплошной линией. E КЕ>, где К вЂ” коэффициент трансформации между W 2 и W"2. Таким образом, мы получим высокое напряжение Е, пропорциональное Е, т. е. переменное с изменением положения ползушки у. Если по обмотке Ф"2 потечет ток i 2, то соответственно возрастает ток 4, а за ним ток 4. Обмотки %" и

W"2 сидят коаксиально, и рассеяние этой пары мало, Таким образом, при неизмененном Е, с передвижением ползушек у будет изменяться Е i — и наоборот.

На фиг. 4 дана полная схема со всеми обмотками (часть компенсационных обмоток, возможно, практически не потребуется).

В описанной схеме движущиеся части не подвержены значительным механическим усилиям (в противовес системе других трансформаторов).

Поток, пронизывающий ползушки у, остается неизменным. Лишь при регулировании меняется его конфигурация, и поэтому усилия в направлении движения незначительны. № 61125

Основные особенности конструкции схематически показаны на фиг. 5 и 6. Магнитный контакт между наружным и внутренним ярмами осуществляется ползушкой, перемещающейся на роликах. Верхние боковые стороны обоих ярем находятся в одной горизонтальной плоскости. Плоскости листов обоих ярем параллельны. Плоскости листов ползушки перпендикулярны к ним. Средний сердечник (несущий оомотку %,) разбит на две половины, которые с двух сторон приложены к основному магнитопроводу 1. Форма каждой половины 2 Т-образная и перекладина буквы Т образует внутреннее (по прежней терминологии) ярмо.

Магнитный контакт внизу осуществляется накладкой из трансформаторного железа 8. Наивыгоднейшие сечения сердечников, повидимому, — прямоугольной формы и обмотки — броневого типа. Обмотка VVq укладывается в пазы ярма основного магнитопровода 1. Пазы имеются лишь с наружной стороны ярма. Система конкретизируется в процессе конструктивной разработки и здесь лишь указаны основные элементы конструкции.

Движение ползушки относительно ярма требует некоторого зазора.

Если даже принять зазор порядка 1 мм, то это вызовет увеличение тока холостого хода лишь процентов на десять. Наличие компенсационных обмоток несколько увеличивает потери и расход меди. В осталь IQM по электрическим cBQHcTBBì аппарат не будет отличаться от существующих конструкций с разрывом контактов. Нужно сказать, что при полном комплекте указанных компенсационных обмоток рассеяние будет во всяком случае не выше, чем в существующих трансформаторах.

Предмет изобретения

1. Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой нри помощи перемещаемого вдоль обмотки магнитопровода, отл и ч а10 щи и с я тем, что, с целью сцепления первичного потока с изменяемым числом вторичных витков, указанный магнитопровод расположен в воздушном зазоре между полюсным наконечником несущего первичную обмотку среднего стержня магнитной системы броневого типа и перпендикулярным этому стержню сердечником, несущим вторичную обмотку, уложенную в пазы.

2. Форма выполнения трансформатора по п. 1, отличающаяся применением двух передвижных магнитопроводов У, перемещаемых соответственно вдоль двух половин вторичной обмотки, намотанных навстречу.

3. В трансформаторе по пп. 1 и 2 применение на передвижных магнитопроводах компенсационных обмоток.

4. В трансформаторе по пп. 1 — 3 применение наложенной на крайних сердечниках дополнительной повышающей напряжение пары обмоток, намотанных таким образом, чтобы поток их замыкался лишь по крайним стержням магнитной системы. № 61125 ср гб иг5

Корректор В. П. Фомина

Техред Т. П. Курилко

Редактор 3. А. Москвина

Подп. к печ. 10/11 — 63 r

Зак. 274(9

Типография, пр. Сапунова, 2.

Формат отм. 70 Q 1081/ 6 Объем 0,61 изд. л.

Тираж 200 Цена 5 коп.

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер,, д, 2)6.