RU2374714C1

RU2374714C1 - Controlled transformer

Info

Publication number: RU2374714C1
Application number: RU2008110873/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Наумов (RU); Владимир Федорович Наумов
Original assignee: Владимир Федорович Наумов
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-11-27
Also published as: RU2008110873A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: transformer includes magnetic system with primary and secondary windings. One of auxiliary windings encloses leakage magnetic flux channels created with primary and secondary windings. The other auxiliary winding encloses magnetic core legs. Auxiliary windings and some part of primary winding comprise automatic voltage control circuit of secondary winding with the possibility of changing its set point by choosing sealings-off on the first auxiliary winding by means of thyristor keys.

EFFECT: increasing stability at outputs of secondary winding in all operating modes.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, к регулируемым трансформаторам.The invention relates to electrical engineering, to adjustable transformers.

Известен силовой трансформатор блока электростанции, содержащий электромеханический регулятор напряжения под нагрузкой (РПН) его высоковольтной обмотки (ж.«Электрические станции, 1991, №9, с.50-54).A known power transformer of a power plant unit containing an electromechanical voltage regulator under load (on-load tap-changer) of its high-voltage winding (f. "Electric stations, 1991, No. 9, p. 50-54).

Недостатком является невозможность с помощью РПН трансформатора надежно бесконтактно регулировать его напряжение и автоматически поддерживать на заданном уровне.The disadvantage is the inability with the on-load tap-changer of the transformer to reliably contactlessly regulate its voltage and automatically maintain at a given level.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является силовой трансформатор со вспомогательной обмоткой, выходное напряжение которой бесконтактно и автоматически поддерживается на заданном уровне (патент РФ №2076366, кл. H01F 30/12).The closest in technical essence to the invention is a power transformer with an auxiliary winding, the output voltage of which is contactless and automatically maintained at a given level (RF patent No. 2076366, class H01F 30/12).

Недостатком является нарушение стабилизации выходного напряжения обмоток трансформатора при изменении напряжения на его первичной (питающей) обмотке, что приводит к ухудшению качества напряжения электросети.The disadvantage is a violation of the stabilization of the output voltage of the transformer windings when the voltage on its primary (supply) winding changes, which leads to a deterioration in the quality of the mains voltage.

Задача изобретения заключается в повышении показателей качества напряжения электросети путем обеспечения стабильности напряжения на выводах вторичных обмоток трансформатора во всех эксплуатационных режимах его работы.The objective of the invention is to increase the quality indicators of the voltage of the mains by ensuring the stability of the voltage at the terminals of the secondary windings of the transformer in all operating modes of its operation.

В таком полностью регулируемом трансформаторе задача стабилизации напряжения решается путем использования части первичной обмотки и двух вспомогательных обмоток; витки первой вспомогательной обмотки охватывают каналы магнитного потока рассеяния первичной и вторичной обмоток, а витки другой вспомогательной обмотки охватывают стержни магнитной системы, при этом вспомогательные обмотки и часть первичной обмотки соединены между собой последовательно и образуют контур автоматического регулирования напряжения вторичных обмоток трансформатора.In such a fully adjustable transformer, the task of voltage stabilization is solved by using a part of the primary winding and two auxiliary windings; the turns of the first auxiliary winding cover the channels of the scattering magnetic flux of the primary and secondary windings, and the turns of the other auxiliary winding cover the rods of the magnetic system, while the auxiliary windings and part of the primary winding are interconnected in series and form a circuit for automatically regulating the voltage of the secondary windings of the transformer.

Первая вспомогательная обмотка соединена последовательно-встречно с другой вспомогательной обмоткой и частью первичной обмотки, а их выходные напряжения соответственно пропорциональны: току нагрузки трансформатора, напряжению вторичных обмоток и напряжению питающей сети.The first auxiliary winding is connected in series-opposite to the other auxiliary winding and part of the primary winding, and their output voltages are respectively proportional to: the load current of the transformer, the voltage of the secondary windings and the voltage of the supply network.

Стабилизация выходного напряжения вторичных обмоток трансформатора достигается следующим образом.The stabilization of the output voltage of the secondary windings of the transformer is achieved as follows.

При увеличении тока нагрузки магнитный поток в стержнях трансформатора будет уменьшаться, соответственно будет уменьшаться и напряжение на другой вспомогательной обмотке. Напряжение на первой вспомогательной обмотке будет увеличиваться, так как она сцеплена с магнитным потоком рассеяния основных обмоток, который пропорционален току нагрузки. Напряжение части первичной обмотки неизменно, так как принято неизменным напряжение питающей сети.As the load current increases, the magnetic flux in the transformer rods will decrease, and the voltage at the other auxiliary winding will decrease accordingly. The voltage at the first auxiliary winding will increase, as it is coupled to the magnetic flux of the main windings, which is proportional to the load current. The voltage of the part of the primary winding is unchanged, since the voltage of the mains is taken unchanged.

Происходит сравнение напряжения первой вспомогательной обмотки с суммарным напряжением остальных двух обмоток, входящих в вышеуказанный контур регулирования. Возникает разность напряжений, пропорциональная снижению напряжения на другой вспомогательной обмотке (вторичных обмотках трансформатора). Вследствие чего в контуре регулирования протекает ток, который, проходя по виткам другой вспомогательной обмотки, увеличивает магнитный поток в стержнях трансформатора, а значит и напряжение на другой вспомогательной обмотке, что приводит, в свою очередь, к уменьшению разности напряжений и тока в контуре регулирования. То есть возникает отрицательная обратная связь по напряжению другой вспомогательной обмотки или по напряжению вторичных обмоток трансформатора. В результате действия такой обратной связи устанавливается заданный уровень напряжения вторичных обмоток трансформатора.The voltage of the first auxiliary winding is compared with the total voltage of the other two windings included in the above control loop. There is a voltage difference proportional to the voltage drop across the other auxiliary winding (secondary transformer windings). As a result, a current flows in the control loop, which, passing through the turns of another auxiliary winding, increases the magnetic flux in the transformer rods, and hence the voltage at the other auxiliary winding, which in turn leads to a decrease in the voltage and current difference in the control loop. That is, there is negative feedback on the voltage of the other auxiliary winding or on the voltage of the secondary windings of the transformer. As a result of such feedback, a predetermined voltage level of the secondary windings of the transformer is set.

При снижении напряжения питания трансформатора будет соответственно уменьшаться напряжение на его первичной и вторичных обмотках. Тогда возникающая в контуре регулирования разность напряжений будет пропорциональна снижению напряжения на другой вспомогательной обмотке и на части первичной обмотки. Процесс установления заданного уровня напряжения вторичных обмоток трансформатора происходит аналогично вышеописанному, только интенсивнее.With a decrease in the supply voltage of the transformer, the voltage on its primary and secondary windings will accordingly decrease. Then the voltage difference arising in the control loop will be proportional to the decrease in voltage on the other auxiliary winding and on the part of the primary winding. The process of establishing a given voltage level of the secondary windings of the transformer occurs similarly to the above, only more intensively.

При повышении напряжения питания трансформатора будет соответственно увеличиваться напряжение на его первичной и вторичных обмотках. Разность напряжений в контуре регулирования поменяет знак и будет пропорциональна повышению напряжения на другой вспомогательной обмотке и части первичной обмотки. Теперь ток, протекающий в контуре регулирования и по виткам другой вспомогательной обмотки, будет уменьшать магнитный поток в стержнях трансформатора. Далее процесс установления заданного уровня напряжения вторичных обмоток трансформатора происходит аналогично вышеописанному.With an increase in the supply voltage of the transformer, the voltage at its primary and secondary windings will accordingly increase. The voltage difference in the control loop will change sign and will be proportional to the voltage increase on the other auxiliary winding and part of the primary winding. Now the current flowing in the control loop and through the turns of another auxiliary winding will reduce the magnetic flux in the transformer rods. Next, the process of establishing a given voltage level of the secondary windings of the transformer occurs similarly to the above.

Для изменения уставки заданного уровня напряжения вторичных обмоток трансформатора первая вспомогательная обмотка через имеющиеся у нее отпайки и соответствующие им тиристорные ключи соединена последовательно-встречно с остальными обмотками контура регулирования.To change the setpoint of a given voltage level of the secondary windings of the transformer, the first auxiliary winding is connected in series with the other windings of the control loop through the available solders and the corresponding thyristor switches.

Изменение уставки заданного напряжения вторичных обмоток трансформатора достигается следующим образом.Changing the setpoint voltage of the secondary windings of the transformer is achieved as follows.

Согласно вышеописанному при установлении заданного уровня напряжения в контуре регулирования осуществляется подгонка напряжения вторичных обмоток трансформатора к напряжению первой вспомогательной обмотки, а разность напряжений становится минимальной и близкой к нулю. Следовательно, задаваясь различным уровнем напряжения первой вспомогательной обмотки посредством отпаек и тиристорных ключей, осуществляют изменение уставки заданного напряжения вторичных обмоток трансформатора. Переключение тиристорных ключей осуществляют переключением импульсов управления тиристорами.According to the above, when a predetermined voltage level is established in the control loop, the voltage of the secondary windings of the transformer is adjusted to the voltage of the first auxiliary winding, and the voltage difference becomes minimal and close to zero. Therefore, asking a different voltage level of the first auxiliary winding by means of solders and thyristor switches, the setpoint of the set voltage of the secondary windings of the transformer is changed. Switching thyristor keys is carried out by switching pulses of thyristor control.

Изменение уставки заданного напряжения трансформатора необходимо для осуществления различных режимов сети системы электроснабжения.Changing the setpoint voltage of the transformer is necessary for the implementation of various network modes of the power supply system.

На фиг.1 представлена схема размещения одной фазы обмоток регулируемого трансформатора; на фиг.2 - схема электрических соединений одной фазы обмоток регулируемого трансформатора.Figure 1 shows the layout of one phase of the windings of an adjustable transformer; figure 2 is a diagram of the electrical connections of one phase of the windings of an adjustable transformer.

Витки первичной обмотки 1 и коричной 2 охватывают стержень 3 магнитной системы 4 трансформатора с основным магнитным потоком Ф₀ (фиг.1). Концентры первичной 1 и вторичной 2 обмоток образуют канал 5 магнитного потока рассеянияThe turns of the primary winding 1 and cinnamon 2 cover the rod 3 of the magnetic system 4 of the transformer with the main magnetic flux f ₀ (figure 1). The concentration of the primary 1 and secondary 2 windings form a channel 5 of the magnetic flux scattering

Ф_s, который охватывается первой вспомогательной обмоткой 6. Другая вспомогательная обмотка 7 охватывает стержень 3 магнитной системы 4 с основным магнитным потоком Ф₀.Ф _s , which is covered by the first auxiliary winding 6. Another auxiliary winding 7 covers the rod 3 of the magnetic system 4 with the main magnetic flux Ф ₀ .

При этом первая вспомогательная обмотка 6 через имеющиеся у нее отпайки и соответствующие этим отпайкам тиристорные ключи 8, 9, 10 соединена последовательно-встречно с другой вспомогательной обмоткой 7 и частью 11 первичной обмотки 1, образуя контур автоматического регулирования напряжения вторичной обмотки трансформатора (фиг.2). Тиристорный ключ содержит пару тиристоров 12, 13, параллельно-встречно соединенных между собой. Управляющие электроды тиристоров ключей 8, 9, 10 соединены с известным блоком управления тиристором 14, представляющим собой, например, мостовой формирователь двухполярных импульсов со схемой их переключения (см. книгу Б.И.Горошков. Радиоэлектронные устройства. - М.: «Радио и связь», 1984, стр.290).In this case, the first auxiliary winding 6 through its soldering and corresponding to these soldering thyristor keys 8, 9, 10 is connected in series with the other auxiliary winding 7 and part 11 of the primary winding 1, forming a circuit for automatically regulating the voltage of the secondary winding of the transformer (figure 2 ) The thyristor key contains a pair of thyristors 12, 13, parallel-counter connected to each other. The control electrodes of the thyristors of the keys 8, 9, 10 are connected to the known thyristor control unit 14, which is, for example, a bridge driver of bipolar pulses with a switching circuit (see the book by B. I. Goroshkov. Radio electronic devices. - M.: “Radio and communication ”, 1984, p. 290).

Для регулируемого трансформатора процесс стабилизации напряжения вторичной обмотки осуществляется следующим образом.For an adjustable transformer, the process of stabilizing the voltage of the secondary winding is as follows.

При увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения в обмотках 1, 2 трансформатора, пропорционально уменьшается магнитный поток Ф₀ в стержнях 3 и пропорционально увеличивается магнитный поток рассеяния Ф_s его основных обмоток 1, 2. При этом уменьшается напряжение вторичной обмотки 2 трансформатора. Это вызывает в контуре регулирования разность напряжений между первой вспомогательной обмоткой 6 и суммарным напряжением остальных двух обмоток 7, 11 при открытом, например тиристорном, ключе 9 (фиг.2). Вследствие чего возрастает в стержнях магнитный поток Ф₀ и напряжение вторичной обмотки 2 трансформатора, заданный уровень напряжения которой устанавливается при разности напряжений в контуре регулирования, близкой к нулю. То есть процесс регулирования устанавливается при уравнивании напряжения первой вспомогательной обмотки 6 с напряжением части 11 первичной обмотки 1 и напряжением другой вспомогательной обмотки 7, которое изменяется пропорционально магнитному потоку Ф₀.With an increase in the load current, the voltage drop in the transformer windings 1, 2 increases, the magnetic flux Ф ₀ in the rods 3 proportionally decreases, and the scattering magnetic flux Ф _{s of} its main windings 1, 2 increases proportionally. In this case, the voltage of the secondary winding 2 of the transformer decreases. This causes a voltage difference in the control loop between the first auxiliary winding 6 and the total voltage of the other two windings 7, 11 with the key 9 open, for example, thyristor (Fig. 2). As a result, the magnetic flux Ф ₀ and the voltage of the secondary winding 2 of the transformer increase in the rods, the specified voltage level of which is set when the voltage difference in the control loop is close to zero. That is, the regulation process is established when equalizing the voltage of the first auxiliary winding 6 with the voltage of the part 11 of the primary winding 1 and the voltage of the other auxiliary winding 7, which varies in proportion to the magnetic flux Ф ₀ .

При отклонении напряжения питания трансформатора от номинального значения соответственно изменяется напряжение на его первичной 1 и вторичной 2 обмотках. Это вызывает в контуре регулирования разность напряжений соответствующего знака, в соответствии с которым происходит изменение магнитного потока Ф₀ и напряжения вторичной обмотки 2 трансформатора, заданный уровень которой устанавливается при разности напряжений в контуре регулирования, близкой к нулю.When the supply voltage of the transformer deviates from the nominal value, the voltage on its primary 1 and secondary 2 windings accordingly changes. This causes a voltage difference of the corresponding sign in the control loop, according to which the magnetic flux Φ ₀ and the voltage of the secondary winding 2 of the transformer change, a predetermined level of which is set when the voltage difference in the control loop is close to zero.

Для осуществления требуемых режимов сети электроснабжения необходимо изменять уставку заданного напряжения вторичной обмотки 2 трансформатора.To implement the required modes of the power supply network, it is necessary to change the setpoint of the set voltage of the secondary winding 2 of the transformer.

Для этого в блоке управления тиристорами 14 осуществляют переключение импульсов управления на требуемый, например тиристорный ключ 9, подключающий отпайку обмотки 6, соответствующую поддержанию номинального напряжения вторичной обмотки трансформатора. При этом на остальных тиристорных ключах импульсы управления отсутствуют, а сами они заперты приложенным к ним напряжением.To do this, in the control unit of the thyristors 14, the control pulses are switched to the required, for example, thyristor switch 9, which connects the tap of the winding 6, corresponding to maintaining the rated voltage of the secondary winding of the transformer. At the same time, there are no control pulses on the remaining thyristor switches, and they themselves are locked by the voltage applied to them.

При переключении импульсов управления на тиристорный ключ 8 уставка напряжения вторичной обмотки 2 становится на 10% выше номинальной, а при переключении на тиристорный ключ 10 - на 10% ниже номинальной.When the control pulses are switched to thyristor switch 8, the voltage setting of the secondary winding 2 becomes 10% higher than the nominal value, and when switching to thyristor switch 10 it becomes 10% lower than the nominal value.

Таким образом, предлагаемый регулируемый трансформатор позволяет по сравнению с известными устройствами обеспечить стабильность напряжения на выводах вторичных обмоток во всех эксплуатационных режимах его работы.Thus, the proposed adjustable transformer allows, in comparison with known devices, to ensure voltage stability at the terminals of the secondary windings in all operational modes of its operation.

Claims

1. An adjustable transformer containing a magnetic system with primary and secondary windings, auxiliary windings, characterized in that the first auxiliary winding covers the channels of the scattering magnetic flux of the primary and secondary windings, and the other auxiliary winding covers the rods of the magnetic system, while the auxiliary windings and part of the primary windings are interconnected in series and form a circuit for automatically regulating the voltage of the secondary winding of the transformer.

2. The transformer according to claim 1, characterized in that the first auxiliary winding is connected in series with each other auxiliary winding and part of the primary winding through its solder and corresponding thyristor switches.