RU2271048C2

RU2271048C2 - Two-phase transformer

Info

Publication number: RU2271048C2
Application number: RU2004108891/09A
Authority: RU
Inventors: Любовь Эммануиловна Рогинска (RU); Любовь Эммануиловна Рогинская; Андрей Владиславович Стыскин (RU); Андрей Владиславович Стыскин; Оксана Борисовна Соболева (RU); Оксана Борисовна Соболева; Нэл Гиндуллаевна Уразбахтина (RU); Нэля Гиндуллаевна Уразбахтина
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2006-02-27
Also published as: RU2004108891A

Abstract

FIELD: electrical engineering; electronic and automatic-control devices.

SUBSTANCE: proposed two-phase transformer characterized in output voltages shifted through 90 electrical degrees has composite spiral toroidal magnetic circuit with internal air duct. External primary and secondary windings are disposed around this composite spiral toroidal magnetic circuit. Internal air duct of the latter accommodates internal primary and secondary windings. Primary windings are connected to supply mains and secondary windings, to load. Novelty is that internal air duct of composite spiral toroidal magnetic circuit is shifted to its external end. Transformer is connected to three-phase supply mains.

EFFECT: reduced mass and size, enlarged functional capabilities due to comprehensive use of steel.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронных устройствах и устройствах автоматики в качестве двухфазного трансформатора, имеющего на выходе напряжения, сдвинутые на 90 электрических градусов.The invention relates to electrical engineering and can be used in electronic devices and automation devices as a two-phase transformer having voltage outputs shifted by 90 electrical degrees.

Известны многообмоточные трансформаторы, в которых первичные и вторичные обмотки наматываются на магнитопровод, и магнитные потоки, образованные вторичными обмотками, распространяются в одной плоскости (Бальян Р.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники. - М., 1971, стр.500).Known multi-winding transformers in which the primary and secondary windings are wound on a magnetic circuit, and magnetic fluxes formed by the secondary windings propagate in one plane (R. Balyan. Transformers for radio electronics. - M., 1971, p. 500).

Недостатком указанных трансформаторов является то, что их габаритная мощность зависит от числа обмоток, оси которые расположены в одной плоскости. Для получения двухфазного напряжения необходимы два однофазных трансформатора, в связи с чем увеличиваются массогабаритные показатели.The disadvantage of these transformers is that their overall power depends on the number of windings, the axes of which are located in the same plane. To obtain a two-phase voltage, two single-phase transformers are required, in connection with which the overall dimensions increase.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к трансформаторам предлагаемой конструкции является трансформатор тока с поперечным подмагничиванием (А.С. СССР №875488, кл. Н 01 F 38/28, 23.10.81, БИ №39), имеющий витой тороидальный магнитопровод, выполненный составным с внутренним воздушным каналом, в который уложена кольцевая подмагничивающая обмотка, вторичная обмотка охватывает составной магнитопровод.The closest in technical essence and the achieved result to the transformers of the proposed design is a current transformer with transverse magnetization (AS USSR No. 875488, CL N 01 F 38/28, 10.23.101, BI No. 39), having a twisted toroidal magnetic circuit, made integral with the internal air channel into which the annular magnetizing winding is laid, the secondary winding covers the composite magnetic circuit.

Недостатком данной конструкции, выбранной в качестве прототипа, является узкая область применения, ограниченная измерительным устройством.The disadvantage of this design, selected as a prototype, is a narrow scope, limited by the measuring device.

Задача предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем введения дополнительных обмоток, уменьшение массогабаритных показателей устройства за счет сдвига воздушного канала в сечении составного витого тороидального магнитопровода к его внешней стороне.The objective of the invention is to expand the functionality of the device by introducing additional windings, reducing the overall dimensions of the device due to the shift of the air channel in the cross-section of a composite twisted toroidal magnetic circuit to its outer side.

Задача достигается тем, что двухфазный трансформатор содержит витой тороидальный магнитопровод, выполненный составным с внутренним воздушным каналом, наружную первичную и вторичную обмотку, охватывающую составной витой тороидальный магнитопровод, в котором в отличие от прототипа наружная первичная обмотка намотана на составной витой тороидальный магнитопровод, внутренние первичная и вторичная обмотки уложены в воздушном канале составного витого тороидального магнитопровода, причем внутренняя первичная обмотка подключена к сети, а внутренняя вторичная обмотка к нагрузке, а воздушный канал в сечении составного витого тороидального магнитопровода сдвинут к его внешней стороне, из условия равенства площадей поперечных сечений магнитопровода до внутренних обмоток и после них в горизонтальной плоскости.The objective is achieved in that the two-phase transformer contains a twisted toroidal magnetic circuit, made integral with an internal air channel, an external primary and secondary winding, covering a composite twisted toroidal magnetic circuit, in which, unlike the prototype, the external primary winding is wound on a composite twisted toroidal magnetic circuit, the internal primary and the secondary windings are laid in the air channel of the composite twisted toroidal magnetic circuit, with the internal primary winding connected to the network, Internal secondary winding to the load, and the air passage in the cross section of composite coiled toroidal magnetic circuit is shifted to the outer side, from the condition that cross-sectional areas of the magnetic circuit to the inner windings and after them in the horizontal plane.

Существо заявляемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен предлагаемый двухфазный трансформатор, общий вид в разрезе. На фиг.2 представлен предлагаемый двухфазный трансформатор в разрезе, диаметры расположения внутренних обмоток D₃ и D₂, диаметры наружных обмоток D₁ и D₄.The essence of the invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents the proposed two-phase transformer, a General view in section. Figure 2 presents the proposed two-phase transformer in the context, the diameters of the internal windings D ₃ and D ₂ , the diameters of the outer windings D ₁ and D ₄ .

Двухфазный трансформатор содержит составной витой тороидальный магнитопровод 1, 2, наружную первичную обмотку 3 и наружную вторичную обмотку 4, внутреннюю первичную обмотку 5 и внутреннюю вторичную обмотку 6, оси которых расположены в двух перпендикулярных плоскостях, намотанные на изолирующий каркас 7 и помещенные в воздушный канал 8 составного витого тороидального магнитопровода 1,2 выводы 9 внутренней первичной обмотки 5 и внутренней вторичной обмотки 6.The two-phase transformer contains a composite twisted toroidal magnetic circuit 1, 2, the outer primary winding 3 and the outer secondary winding 4, the inner primary winding 5 and the inner secondary winding 6, the axes of which are located in two perpendicular planes, wound on an insulating frame 7 and placed in the air channel 8 composite twisted toroidal magnetic core 1.2 conclusions 9 of the inner primary winding 5 and the inner secondary winding 6.

Двухфазный трансформатор работает следующим образом. При подключении наружной и внутренней первичных обмоток к источнику переменного тока в витках этих обмоток протекает переменный ток, который создает в составном витом тороидальном магнитопроводе переменный магнитный поток. Этот поток сцепляется как с первичными, так и со вторичными обмотками и индуцирует в них ЭДС: в первичных обмотках ЭДС самоиндукции, а во вторичных обмотках ЭДС взаимоиндукции. При подключении нагрузки к выводам наружной и внутренней вторичных обмоток трансформатора под действием ЭДС в цепи этих обмоток создается ток, а на выводах вторичных обмоток устанавливается напряжение. В связи с тем, что оси обмоток взаимно перпендикулярны, т.е. магнитные потоки также взаимно перпендикулярны, то для уменьшения взаимного влияния обмоток друг на друга необходимо токи в обмотках сдвинуть на 90 электрических градусов, т.е. предполагается использовать двухфазную сеть. При такой конструкции вектор магнитной индукции будет вращаться в пространстве и равенTwo-phase transformer operates as follows. When the external and internal primary windings are connected to an alternating current source, alternating current flows in the turns of these windings, which creates an alternating magnetic flux in the composite twisted toroidal magnetic circuit. This flow is coupled to both primary and secondary windings and induces EMF in them: in the primary windings of the EMF of self-induction, and in the secondary windings of the EMF of mutual induction. When the load is connected to the terminals of the external and internal secondary windings of the transformer under the influence of EMF, current is generated in the circuit of these windings, and voltage is established at the terminals of the secondary windings. Due to the fact that the axis of the windings are mutually perpendicular, i.e. Since the magnetic fluxes are also mutually perpendicular, to reduce the mutual influence of the windings on each other, it is necessary to shift the currents in the windings by 90 electrical degrees, i.e. It is supposed to use a two-phase network. With this design, the magnetic induction vector will rotate in space and is equal to

где B_A и B_B - вектора магнитной индукции фазы А и фазы В соответственно.where B _A and B _B are the magnetic induction vectors of phase A and phase B, respectively.

При расчете габаритной мощности по каждой фазе можно пользоваться известной формулой (Р.Х.Бальян. Трансформаторы для радиоэлектроники. - М., 1971, стр.500)When calculating the overall power for each phase, you can use the well-known formula (R.Kh. Balyan. Transformers for radio electronics. - M., 1971, p. 500)

где N=1 - число вторичных обмоток.where N = 1 is the number of secondary windings.

Общая габаритная мощность всего устройства может быть увеличена в два раза по сравнению с обычным трансформатором, имеющим две вторичные обмотки.The overall overall power of the entire device can be doubled compared to a conventional transformer having two secondary windings.

Для максимально полного использования сечения стали в перпендикулярной плоскости, т.е. соблюдения равенства сечений S_H и S_B (фиг.2) были рассчитаны диаметры внутренних обмоток, которые соответственно равныFor the fullest possible use of the steel section in a perpendicular plane, i.e. observance of the equality of the cross sections S _H and S _B (figure 2) were calculated diameters of the inner windings, which are respectively equal

D₃=D₂-2d.D ₃ = D ₂ -2d.

Полученные геометрические соотношения позволили рассчитать составной витой тороидальный магнитопровод с внутренними обмотками и доказать, что подобная конструкция двухфазного трансформатора имеет меньшие массогабаритные показатели по сравнению с трансформатором, имеющим две входные обмотки на 13% (Р.Х.Бальян. Трансформаторы для радиоэлектроники. - М., 1971, стр.500).The obtained geometric ratios made it possible to calculate a composite twisted toroidal magnetic circuit with internal windings and to prove that a similar design of a two-phase transformer has lower mass and dimensions compared with a transformer having two input windings by 13% (R.Kh. Balyan. Transformers for radio electronics. - M. , 1971, p. 500).

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства, использовав его в качестве двухфазного трансформатора, и уменьшить массогабаритные показатели.So, the claimed invention allows to expand the functionality of the device, using it as a two-phase transformer, and to reduce overall dimensions.

Claims

A two-phase transformer containing a twisted toroidal magnetic circuit, made integral with the internal air channel, the outer primary and secondary windings encircling the integral twisted toroidal magnetic circuit, and the internal primary and secondary windings are laid in the internal air channel of the composite twisted toroidal magnetic circuit, while the primary windings are connected to the network and the secondary windings - to the load, characterized in that the internal air channel of the composite twisted toroidal magnetic circuit is shifted t to its outer side, and a two-phase network is used as a network.