RU2115186C1

RU2115186C1 - Multiphase transformer

Info

Publication number: RU2115186C1
Application number: RU96117232A
Authority: RU
Inventors: В.А. Атрощенко; Н.А. Сингаевский; Б.Х. Гайтов; А.А. Сапьян; В.А. Пешков; Ф.И. Жуков
Original assignee: Кубанский государственный технологический университет
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: manufacture of transformers, manufacture of multiphase semiconductor converters. SUBSTANCE: given transformer has three- phase primary and multiphase secondary windings placed in same slots of central toroidal twisted magnetic core with embracement of this magnetic core. Two twisted side magnetic cores without slots are bordering on butts of magnetic core. EFFECT: improved electrical, mass and size indices of transformer. 2 dwg

Description

Изобретение относится к трансформаторостроению и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, например в выпрямителях и других многофазных устройствах. The invention relates to transformer construction and can be used in multiphase semiconductor converters, for example in rectifiers and other multiphase devices.

Одним из способов создания многофазных трансформаторов является способ, основанный на делении секций вторичной обмотки трехфазного трансформатора на определенное число частей, из которых формируются фазы многофазной системы [1] . Однако конструкция многофазного трансформатора при этом оказывается очень сложной и практически труднореализуемой. One of the ways to create multiphase transformers is a method based on dividing the sections of the secondary winding of a three-phase transformer into a certain number of parts from which the phases of a multiphase system are formed [1]. However, the design of a multiphase transformer in this case is very complex and practically difficult to implement.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многофазный трансформатор, содержащий средний витой магнитопровод, два боковых витых магнитопровода, примыкающих к торцам среднего магнитопровода через немагнитные прокладки [2]. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a multiphase transformer containing an average twisted magnetic circuit, two side twisted magnetic circuits adjacent to the ends of the middle magnetic circuit through non-magnetic gaskets [2].

Однако в многофазном трансформаторе такой конструкции необходимо выполнять пазы для укладки обмоток как на торцах среднего магнитопровода, так и на торцах боковых магнитопроводов, что приводит к увеличению высоты боковых магнитопроводов, усложнению технологии изготовления, большему расходу электротехнической стали, росту массогабаритных показателей трансформатора. Выполнение фрезерованием пазов в боковых магнитопроводов /помимо среднего/ в указанном прототипе приводит к замыканию между собой листов электротехнической стали и, следовательно, к увеличению вихревых токов в этих магнитопроводах, а также к возрастанию мощности пульсационных и поверхностных потерь в стали, вызванных зубчатостью как среднего, так и двух боковых магнитопроводов. However, in a multiphase transformer of this design, it is necessary to perform grooves for laying the windings both at the ends of the middle magnetic circuit and at the ends of the side magnetic circuits, which leads to an increase in the height of the side magnetic circuits, more complicated manufacturing technology, greater consumption of electrical steel, and an increase in the overall dimensions of the transformer. Milling grooves in the side magnetic circuits (in addition to the middle) in the specified prototype leads to the closure of sheets of electrical steel between themselves and, consequently, to an increase in eddy currents in these magnetic circuits, as well as to an increase in the power of ripple and surface losses in steel caused by gearing as an average, and two side magnetic cores.

Кроме того, в данном трансформаторе необходимо обеспечить строгое совмещение пазов среднего и боковых магнитопроводов, так как смещение их друг относительно друга приводит к значительным искажениям формы синусоид вторичных напряжений, к потере мощности, к снижению КПД трансформатора в целом. In addition, in this transformer, it is necessary to ensure strict alignment of the grooves of the middle and side magnetic circuits, since their displacement relative to each other leads to significant distortions of the shape of the sinusoid secondary voltages, to loss of power, to lower efficiency of the transformer as a whole.

Расположение первичной и вторичной обмоток на разных магнитопроводах уменьшает потокосцепление обмоток, поскольку уменьшается коэффициент электромагнитной связи. The location of the primary and secondary windings on different magnetic circuits reduces the flux linkage of the windings, since the coefficient of electromagnetic coupling decreases.

Предлагаемое изобретение позволяет решить задачу упрощения конструкции и технологии изготовления трансформатора, уменьшения расхода электротехнической стали на его изготовление, обеспечения симметрии магнитной цепи, а также улучшения качества выходного напряжения, снижения массогабаритных показателей трансформатора и увеличение его КПД. The present invention allows to solve the problem of simplifying the design and manufacturing technology of the transformer, reducing the consumption of electrical steel for its manufacture, ensuring the symmetry of the magnetic circuit, as well as improving the quality of the output voltage, reducing the overall dimensions of the transformer and increasing its efficiency.

С этой целью магнитопроводы выполнены тороидальными, боковые магнитопроводы выполнены без пазов, а в одни и те же пазы среднего магнитопровода уложены трехфазная, как правило, первичная и многофазная вторичная обмотки, каждая из которых охватывает средний магнитопровод. To this end, the magnetic cores are made toroidal, the side magnetic cores are made without grooves, and three-phase, as a rule, primary and multiphase secondary windings are laid in the same grooves of the middle magnetic circuit, each of which covers the middle magnetic circuit.

На фиг. 1 показан общий вид многофазного трансформатора, на фиг. 2 - схема соединения одной фазы первичной и вторичной обмоток. In FIG. 1 shows a general view of a multiphase transformer; FIG. 2 - connection diagram of one phase of the primary and secondary windings.

Трансформатор содержит средний витой тороидальной магнитопровод 1, в пазах 2 которого размещены секции трехфазной первичной обмотки 3 (А-х) и многофазной вторичной обмотки 4 (а-х). С двух противоположных торцов к среднему магнитопроводу через немагнитные прокладки 5 примыкают два боковых витых тороидальных магнитопровода 6. The transformer contains an average twisted toroidal magnetic circuit 1, in the grooves of 2 of which sections of a three-phase primary winding 3 (A-x) and a multiphase secondary winding 4 (a-x) are placed. Two opposite ends to the middle magnetic circuit through non-magnetic gaskets 5 adjoin two side twisted toroidal magnetic circuits 6.

Многофазный трансформатор работает следующим образом. Multiphase transformer operates as follows.

При подключении трехфазной первичной обмотки к питающей сети в среднем магнитопроводе трансформатора создается вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с многофазной вторичной обмоткой, наводит в ней систему многофазных ЭДС, сдвинутых друг относительно друга на угол 2π/m, , где m - число фаз вторичной обмотки трансформатора. В результате происходит преобразование трехфазной системы напряжений в m-фазную вторичную систему. Причем благодаря абсолютной симметрии магнитной цепи многофазного трансформатора и идентичности параметров его обмоток, системы ЭДС многофазной вторичной обмотки трансформатора отличаются лучшим качеством по сравнению с прототипом и, следовательно, качество выпрямленного напряжения на выходе многофазного преобразователя с таким трансформаторным устройством будет выше. When a three-phase primary winding is connected to the supply network, a rotating magnetic field is created in the middle magnetic circuit of the transformer, which, interacting with a multiphase secondary winding, induces a system of multiphase EMFs shifted relative to each other by an angle of 2π / m, where m is the number of phases of the secondary winding transformer. As a result, a three-phase voltage system is converted into an m-phase secondary system. Moreover, due to the absolute symmetry of the magnetic circuit of the multiphase transformer and the identity of the parameters of its windings, the EMF systems of the multiphase secondary winding of the transformer are of better quality compared to the prototype and, therefore, the quality of the rectified voltage at the output of the multiphase converter with such a transformer device will be higher.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет в сравнении с прототипом упростить конструкцию и технологию изготовления многофазного трансформатора, уменьшить расход электротехнической стали при его изготовлении, обеспечить симметрию магнитной цепи. Как показал эксперимент и подтвердили расчеты, предлагаемый трансформатор обладает лучшими по сравнению с прототипом массогабаритными показателями на 10-15% и КПД на 5-10%. Thus, the present invention allows, in comparison with the prototype, to simplify the design and manufacturing technology of a multiphase transformer, to reduce the consumption of electrical steel in its manufacture, to ensure the symmetry of the magnetic circuit. As the experiment showed and the calculations were confirmed, the proposed transformer has the best mass and size indicators compared to the prototype by 10-15% and efficiency by 5-10%.

Claims

A multiphase transformer containing a middle twisted magnetic circuit with a three-phase primary and multiphase secondary windings enclosing it and two side twisted magnetic circuits adjacent to the ends of the middle magnetic circuit through non-magnetic gaskets, characterized in that the magnetic circuits are made toroidal, grooves are made at the ends of the middle magnetic circuit, into which the windings are laid while the side magnetic cores are made without grooves.