RU2333562C1 - Single-phase transformer with rotating magnetic field - Google Patents
Single-phase transformer with rotating magnetic field Download PDFInfo
- Publication number
- RU2333562C1 RU2333562C1 RU2007120825/09A RU2007120825A RU2333562C1 RU 2333562 C1 RU2333562 C1 RU 2333562C1 RU 2007120825/09 A RU2007120825/09 A RU 2007120825/09A RU 2007120825 A RU2007120825 A RU 2007120825A RU 2333562 C1 RU2333562 C1 RU 2333562C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coil
- winding
- joined
- magnetic field
- coils
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике, а точнее к трансформаторам с вращающимся магнитным полем, и может быть использовано в качестве входного органа устройств защиты и автоматики систем электроснабжения.The invention relates to measuring and conversion equipment, and more specifically to transformers with a rotating magnetic field, and can be used as an input organ of protection devices and automation of power supply systems.
Известен однофазный измерительный трансформатор (например, типа ASM, серийно производимый компанией «The Talema Group», Индия, каталог продукции, стр.2), в котором первичной обмоткой является сам провод с измеряемым током, вторичная обмотка напряжения намотана на ферромагнитный тороидальный сердечник, а короткозамкнутая обмотка предназначена для расширения диапазона измерения.A known single-phase measuring transformer (for example, type ASM, commercially produced by The Talema Group, India, product catalog, page 2), in which the primary wire is the wire with the measured current, the secondary voltage winding is wound on a ferromagnetic toroidal core, and short-circuit winding is designed to expand the measuring range.
Этот трансформатор близок к предлагаемому трансформатору по своему назначению, но сильно отличается по конструктивному исполнению.This transformer is close to the proposed transformer in its intended purpose, but is very different in design.
Также известен многофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент №2187163, Н01F 30/14), содержащий витой магнитопровод, в пазах которого размещены трехфазная первичная и многофазные вторичные обмотки, и два боковых магнитопровода, примыкающие к торцам среднего магнитопровода через немагнитные прокладки, характеризующийся тем, что магнитопроводы выполнены тороидальными, пазы выполнены на торцах среднего магнитопровода, причем в одни и те же пазы его уложена первичная обмотка, выполненная распределенной двуслойной с укороченным шагом, и вторичная обмотка, выполненная однослойной диаметральной, причем обе обмотки выполнены двухполюсными и уложены в пазы в три слоя.Also known is a multiphase transformer with a rotating magnetic field (patent No. 2187163, H01F 30/14), containing a twisted magnetic circuit, in the grooves of which are placed a three-phase primary and multiphase secondary windings, and two side magnetic circuits adjacent to the ends of the middle magnetic circuit through non-magnetic gaskets, characterized by that the magnetic circuits are made toroidal, the grooves are made at the ends of the middle magnetic circuit, and in the same grooves the primary winding is laid, made of a distributed two-layer with a shortened step, and the secondary winding, made of a single layer diametrical, and both windings are made bipolar and laid in grooves in three layers.
Этот трансформатор близок к заявляемому трансформатору по наибольшему количеству конструктивных признаков, но не может быть использован в качестве входного органа устройств защиты и автоматики систем электроснабжения.This transformer is close to the claimed transformer by the largest number of design features, but cannot be used as an input organ of protection devices and automation of power supply systems.
Техническим результатом изобретения является получение многофазной системы напряжений из однофазного питающего напряжения без использования фазосдвигающих элементов.The technical result of the invention is to obtain a multiphase voltage system from a single-phase supply voltage without the use of phase-shifting elements.
Указанный технический результат достигается тем, что однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем содержит четыре первичные обмотки, расположенные на тороидальном сердечнике, балластные резистор и индуктивность, многофазные вторичные обмотки, причем начало первой обмотки соединено с концом второй обмотки, образуя при этом первый вход устройства, конец первой обмотки - с концом третьей обмотки, конец второй обмотки - с концом четвертой обмотки, конец третьей обмотки - с балластой индуктивностью, а начало четвертой обмотки - с балластным резистором, другие концы которых образуют при соединении второй вход устройства, а для получения вращающегося магнитного поля первая, вторая, третья и четвертая обмотки расположены друг относительно друга на тороидальном магнитном сердечнике со сдвигом на 90 градусов, при этом количество витков первой и четвертой обмоток больше в два раза, чем второй и третьей.The specified technical result is achieved in that the single-phase transformer with a rotating magnetic field contains four primary windings located on the toroidal core, a ballast resistor and inductance, multiphase secondary windings, the beginning of the first winding connected to the end of the second winding, forming the first input of the device, the end the first winding with the end of the third winding, the end of the second winding with the end of the fourth winding, the end of the third winding with a ballast inductance, and the beginning of the fourth winding with b with a resistor, the other ends of which form the second input of the device when connected, and to obtain a rotating magnetic field, the first, second, third and fourth windings are located relative to each other on a toroidal magnetic core with a 90-degree shift, while the number of turns of the first and fourth windings is greater twice as much as the second and third.
Разработанный трансформатор реализован следующим образом: зажимы 1 и 2 трансформатора подключаются к источнику питания. Далее, зажим 1 подключен к началу катушки 3 и к концу 4 первой обмотки, в свою очередь, конец катушки 3 и начало 4 соединены с началом 5 и концом 6 второй обмотки, причем количество витков первой из них в два раза больше, чем во второй. Таким образом, магнитодвижущие силы двух катушек каждой из обмоток взаимовычитаются. Последовательно с катушками включены балластные индуктивность 8 (в первой ветви) и сопротивление 7 (во второй ветви) для обеспечения необходимого угла фазового сдвига между токами обеих ветвей схемы. Вторичные обмотки могут быть выполнены для любого числа фаз, при их расположении в соответствующих пазах магнитной системы.The developed transformer is implemented as follows:
Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что вращающееся магнитное поле получено без использования многофазного входного напряжения и фазосдвигающего конденсатора.The novelty of the claimed technical solution lies in the fact that a rotating magnetic field is obtained without using a multiphase input voltage and a phase-shifting capacitor.
По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение заявленного технического результата, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения изобретательскому уровню.According to the scientific, technical and patent literature, the authors are not aware of the claimed combination of features aimed at achieving the claimed technical result, and this solution does not follow clearly from the prior art, which allows us to conclude that the solution meets the inventive step.
Получение вращающегося магнитного поля возможно только при равных и взаимоперпендикулярных векторах магнитодвижущих сил обмоток. Это условие соблюдается при определенном соотношении токов в ветвях системы. Описанное выше свойство выполняется в следующем случае:Obtaining a rotating magnetic field is possible only with equal and mutually perpendicular vectors of the magnetomotive forces of the windings. This condition is met with a certain ratio of currents in the branches of the system. The property described above is satisfied in the following case:
где и - магнитодвижущие силы взаимоперпендикулярных обмоток.Where and - magnetomotive forces of mutually perpendicular windings.
Так как число витков в катушках каждой обмотки относится как 1 к 2 и они включены встречно, можно записать следующие равенства для относительных магнитодвижущих сил обмоток:Since the number of turns in the coils of each winding refers to 1 to 2 and they are turned on in the opposite, we can write the following equalities for the relative magnetomotive forces of the windings:
где и - относительные токи обеих ветвей схемы,Where and - relative currents of both branches of the circuit,
и - относительные магнитодвижущие силы обмоток. and - relative magnetomotive forces of the windings.
Подставив выражения (2) в равенство (1), получим уравнение, определяющее токи в обеих ветвях схемы:Substituting expressions (2) into equality (1), we obtain an equation that determines the currents in both branches of the circuit:
Составив уравнение по первому закону Кирхгофа для одного из узлов схемы, получим следующую систему уравнений:Having compiled an equation according to the first Kirchhoff law for one of the nodes of the circuit, we obtain the following system of equations:
где - суммарный ток трансформатора.Where - total current of the transformer.
Решая записанные уравнения совместно, получим следующие выражения для токов ветвей:Solving the written equations together, we obtain the following expressions for branch currents:
Откуда фазовый сдвиг между токами равен:Where does the phase shift between currents equal:
Из приведенных выше выражений видно, что полученное значение угла не зависит ни от каких параметров схемы, кроме соотношения чисел витков первичных обмоток трансформатора. Для обеспечения данного фазового сдвига необходимо лишь выбрать соответствующие значения балластного сопротивления (7) и индуктивности (8), обеспечивающие равенство токов в ветвях.It can be seen from the above expressions that the obtained angle value does not depend on any circuit parameters, except for the ratio of the number of turns of the primary windings of the transformer. To ensure this phase shift, it is only necessary to choose the corresponding values of ballast resistance (7) and inductance (8), ensuring the equality of currents in the branches.
На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема однофазного трансформатора с вращающимся магнитным полем. На фиг.2 изображена поясняющая принцип работы устройства векторная диаграмма. Зажимы 1 и 2 - однофазный вход устройства. Трансформатор содержит две группы первичных встречно включенных обмоток (3, 4 и 5, 6), имеющих пространственный сдвиг 90°, а также балластные резистор 7 и дроссель 8. В пазах тороидального сердечника 9 уложена многофазная вторичная обмотка 10-16. Векторная диаграмма содержит относительные значения токов обеих ветвей , , а также созданные этими токами магнитодвижущие силы обеих групп первичных обмоток и .Figure 1 presents a circuit diagram of a single-phase transformer with a rotating magnetic field. Figure 2 shows an explanatory principle of the device vector diagram.
Работает заявляемый трансформатор с вращающимся магнитным полем следующим образом: на зажим 1 и 2 подается однофазное переменное напряжение частотой 50 Гц. Первичная обмотка (3-6) посредством встречно включенных секций создает систему из двух перпендикулярных и равных по модулю магнитодвижущих сил ( и ) в магнитной системе 9. Описанные магнитодвижущие силы, в свою очередь, создают вращающееся магнитное поле, которое наводит во вторичных обмотках (10-16), сдвинутых пространственно на угол 60°, электродвижущие силы, также имеющие фазовый сдвиг 60°, в результате, на выходе устройства (зажимы 10-16) получена система напряжений с числом фаз, равным 6.The inventive transformer operates with a rotating magnetic field as follows: a single-phase alternating voltage of 50 Hz is supplied to
Использование вращающегося магнитного поля и многофазного выпрямления в измерительном трансформаторе позволяет резко уменьшить биения выходного напряжения, а также расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства.The use of a rotating magnetic field and multiphase rectification in the measuring transformer can dramatically reduce the runout of the output voltage, and also extends the functionality of the proposed device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007120825/09A RU2333562C1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Single-phase transformer with rotating magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007120825/09A RU2333562C1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Single-phase transformer with rotating magnetic field |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2333562C1 true RU2333562C1 (en) | 2008-09-10 |
Family
ID=39867048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007120825/09A RU2333562C1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Single-phase transformer with rotating magnetic field |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2333562C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555858C2 (en) * | 2013-11-06 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Differential relay based on transformers with rotary magnetic field |
RU191500U1 (en) * | 2019-05-15 | 2019-08-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | ROTATING MAGNETIC FIELD TRANSFORMER |
RU2719549C1 (en) * | 2019-10-16 | 2020-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Two-phase-six-phase transformer with rotating magnetic field |
-
2007
- 2007-06-04 RU RU2007120825/09A patent/RU2333562C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЗАДЕРЕЙ Г.П. и др. Многофункциональные трансформаторы в средствах вторичного электропитания. - М.: Радио и связь, 1989, с.88-89, фиг.3.4. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555858C2 (en) * | 2013-11-06 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Differential relay based on transformers with rotary magnetic field |
RU191500U1 (en) * | 2019-05-15 | 2019-08-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | ROTATING MAGNETIC FIELD TRANSFORMER |
RU2719549C1 (en) * | 2019-10-16 | 2020-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Two-phase-six-phase transformer with rotating magnetic field |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6101113A (en) | Transformers for multipulse AC/DC converters | |
US7193495B2 (en) | Magnetically influenced current or voltage regulator and a magnetically influenced converter | |
US20040135661A1 (en) | Magnetically controlled inductive device | |
EP2320551B1 (en) | Thirty-six pulse power transformer and power converter incorporating same | |
WO2006020386A2 (en) | Auto transformer for use with multiple pulse rectifiers | |
RU2333562C1 (en) | Single-phase transformer with rotating magnetic field | |
RU2629962C2 (en) | Three-phase two-phase rotating transformer | |
RU2638151C2 (en) | Three-phase-two-phase stationary transformer with enhanced coupled magnetic flux | |
RU67793U1 (en) | SINGLE-PHASE TRANSFORMER WITH A ROTATING MAGNETIC FIELD | |
Jazebi et al. | Reduction of inrush currents in toroidal transformers by sector winding design | |
Kulkarni | Electromagnetic and Coupled Field Computations for Analysis of Complex Phenomena in Power Transformers | |
RU206352U1 (en) | Short-circuited transformer device for converting a single-phase electrical signal into a six-phase one | |
RU2823770C1 (en) | Three-phase-multiphase transformer converter of number of phases | |
Bhide et al. | Analytical description for zero-sequence characteristics of five-legged core construction in transformers | |
Sakhno et al. | Equivalent circuit of the multiwinding powerful toroidal welding transformer | |
RU91182U1 (en) | VOLTAGE FILTER OF SYMMETRIC COMPONENTS BASED ON A TRANSFORMER WITH A ROTATING MAGNETIC FIELD | |
JP4648954B2 (en) | Zero phase current transformer | |
RU2656612C1 (en) | Three-phase and single-phase transformer | |
RU2551632C2 (en) | Measuring device of differential current protection of buses | |
RU2122255C1 (en) | Method for changing single-phase voltage to three-phase supply and voltage changer implementing it | |
Leung | Design considerations of high voltage and high frequency 3 phase transformer for solid state transformer application | |
JP4649123B2 (en) | Zero phase current transformer | |
RU2271048C2 (en) | Two-phase transformer | |
Melkebeek et al. | Transformers | |
RU2487456C1 (en) | Four-phase converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090605 |