RU2448384C1 - Transformer - Google Patents

Transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2448384C1
RU2448384C1 RU2010132664/07A RU2010132664A RU2448384C1 RU 2448384 C1 RU2448384 C1 RU 2448384C1 RU 2010132664/07 A RU2010132664/07 A RU 2010132664/07A RU 2010132664 A RU2010132664 A RU 2010132664A RU 2448384 C1 RU2448384 C1 RU 2448384C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
winding
winding bars
rods
ext
Prior art date
Application number
RU2010132664/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010132664A (en
Inventor
Олег Владимирович Казаков (RU)
Олег Владимирович Казаков
Шамсумухамет Исламович Вафин (RU)
Шамсумухамет Исламович Вафин
Владимир Викторович Казаков (RU)
Владимир Викторович Казаков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
Priority to RU2010132664/07A priority Critical patent/RU2448384C1/en
Publication of RU2010132664A publication Critical patent/RU2010132664A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2448384C1 publication Critical patent/RU2448384C1/en

Links

Landscapes

  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: transformer comprises primary windings (1), enveloping winding bars (2). Upper and lower yokes (3) are electrically insulated and magnetically join upper and lower ends of winding bars (2), inner outputs of which are connected to outputs of the transformer by wires (4), passing via ends of winding bars (2). Short-circuited turns (5) are introduced, which cover toroids of winding bars and providing for compensation of perpendicular magnetisation of winding bars by currents of wires (4).
EFFECT: improved characteristics and expanded field of MTS, MTC, MTM transformer by increasing permissible load currents.
1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромагнитных трансформаторах.The invention relates to electrical engineering and can be used in electromagnetic transformers.

Известен клапанный электромагнит переменного тока (Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория. М.: Энергия, 1977, стр.234, 250), содержащий сердечник, охваченный обмоткой и короткозамкнутым витком. Короткозамкнутый виток электромагнита либо имеет электрическое сопротивление R2>>0, либо охватывает только часть сечения сердечника, разделяя Нс на сдвинутые по фазе относительно друг друга составляющие

Figure 00000001
и
Figure 00000002
, направленные вдоль сердечника. Снижение рабочего значения Hc в электромагните нежелательно, т.к. это уменьшает его тяговое усилие. Кроме этого, уменьшение R2 до нуля увеличило бы ток I1 обмотки, подключенной к источнику напряжения, до разрушающего ее значения.Known valve electromagnet AC (Taev IS Electrical apparatuses. General theory. M .: Energy, 1977, pp. 234, 250), containing a core covered by a winding and a short-circuited coil. A short-circuited coil of an electromagnet either has an electrical resistance R 2 >> 0, or covers only part of the core cross section, dividing H with components shifted in phase relative to each other
Figure 00000001
and
Figure 00000002
directed along the core. A decrease in the operating value of H c in an electromagnet is undesirable, since this reduces its traction. In addition, reducing R 2 to zero would increase the current I 1 of the winding connected to the voltage source to a value that destroys it.

Наиболее близким техническим решением является трансформатор MTS/MTC/MTM (Вафин Ш.И., Казаков В.В., Казаков О.В., Немцев Г.А. Новые классические трансформаторы с оптимизированной блочной конструкцией. Описание и теоретическое обоснование. Ж-л «Энергетика Татарстана», №4, 2008 г., с.25), содержащий: сердечник, образованный вертикальными стержнями, верхние торцы которых магнитно соединены через верхнее ярмо, а нижние - через нижнее ярмо; при этом торцы стержней электрически изолированы от ярем; первичные обмотки, охватывающие стержни; причем стержни навиты в виде рулонов из эмалированной ленты ферромагнитного материала с высокой электропроводностью и совмещают функцию вторичных обмоток или их части. Петля провода, соединяющего выход трансформатора с внутренним концом ленты стержня-обмотки и проходящего через его торец, охватывает вертикальное сечение тороида, образованного витками стержня-обмотки. ЭДС одного витка вертикального и горизонтального сечений стержня приблизительно равны е, т.е. Е2=N2·kU·e>>е=Е3, где: Е2 и N2 - ЭДС и количество витков стержня-обмотки; kU=(Dвнеш.+2Dвнутр.)/(3Dвнеш.+3Dвнутр.), Dвнеш. и Dвнутр. - внешний и внутренний диаметры стержня-обмотки; Е3 - ЭДС петли провода. Поэтому полный ток I3=i3 петли не ограничивается встречной ЭДС E3 петли и равен току нагрузки трансформатора i2=I2/N2, т.е. I3=i3=i2=I2/N2. Таким образом, тороид стержня и петля соединительного провода представляют собой сердечник и первичную обмотку трансформатора тока. Так как у этого трансформатора отсутствует цепь вторичной обмотки, напряженность магнитного поля этого трансформатора тока, перпендикулярная напряженности Нс магнитного поля основного трансформатора, равна Нт=I3/lт=I2/(N2lт) и при I3>>Iµт может вызвать перпендикулярное насыщение стержня, многократно уменьшая его магнитную проницаемость µ в направлении Hc; здесь: lт=π·(Dвнеш.+Dвнутр.)/2 - средняя длина магнитной цепи тороида, Iµт - эквивалентный ток его намагничивания. Схожая проблема возникает, даже если соединительный провод пропустить через горизонтальное сквозное отверстие в средней части стержня-обмотки. Это не позволяет изготавливать качественные трансформаторы MTS/MTC/MTM с понижающим коэффициентом трансформации, т.к. ограничивает увеличение выходного тока I2/N2 нагрузки трансформатора.The closest technical solution is the MTS / MTC / MTM transformer (Vafin Sh.I., Kazakov VV, Kazakov OV, Nemtsev GA. New classic transformers with optimized block design. Description and theoretical justification. G- l "Energy of Tatarstan", No. 4, 2008, p.25), containing: a core formed by vertical rods, the upper ends of which are magnetically connected through the upper yoke, and the lower - through the lower yoke; while the ends of the rods are electrically isolated from the yoke; primary windings covering the rods; moreover, the rods are wound in the form of rolls of enameled tape of a ferromagnetic material with high electrical conductivity and combine the function of the secondary windings or their parts. The loop of the wire connecting the output of the transformer with the inner end of the tape of the rod-winding and passing through its end, covers a vertical section of the toroid formed by the turns of the rod-winding. EMF of one turn of the vertical and horizontal sections of the rod is approximately equal to e, i.e. E 2 = N 2 · k U · e >> e = E 3 , where: E 2 and N 2 - EMF and the number of turns of the core-winding; k U = (D ext. + 2D ext.) / (3D Ext. + 3D ext.), D ext. and D ext. - outer and inner diameters of the core-winding; E 3 - EMF loop wire. Therefore, the total current I 3 = i 3 of the loop is not limited to the counter emf of the E 3 loop and is equal to the load current of the transformer i 2 = I 2 / N 2 , i.e. I 3 = i 3 = i 2 = I 2 / N 2 . Thus, the toroid of the rod and the loop of the connecting wire are the core and primary winding of the current transformer. Since this transformer does not have a secondary winding circuit, the magnetic field strength of this current transformer, perpendicular to the intensity N from the magnetic field of the main transformer, is equal to N t = I 3 / l t = I 2 / (N 2 l t ) and when I 3 >> I µt can cause perpendicular saturation of the rod, repeatedly reducing its magnetic permeability µ in the direction of H c ; here: l t = π · (D ext . + D int. ) / 2 is the average length of the magnetic circuit of the toroid, I µt is the equivalent magnetization current. A similar problem arises even if the connecting wire is passed through a horizontal through hole in the middle of the winding rod. This does not allow to produce high-quality MTS / MTC / MTM transformers with a lower transformation ratio, since limits the increase in the output current I 2 / N 2 of the transformer load.

Задачей изобретения является увеличение нагрузочной способности трансформатора.The objective of the invention is to increase the load capacity of the transformer.

Технический результат достигается тем, что в трансформатор, содержащий первичные обмотки, стержни-обмотки, верхнее и нижнее ярма, электрически изолированные и магнитно соединяющие верхние и нижние торцы стержней-обмоток, внутренние выводы которых соединены с выходами трансформатора проводами, проходящими через торцы стержней-обмоток, дополнительно введены короткозамкнутые размагничивающие витки, охватывающие тороиды стержней-обмоток и нейтрализующие их перпендикулярное намагничивание.The technical result is achieved in that in a transformer containing primary windings, winding rods, upper and lower yokes, electrically isolated and magnetically connecting the upper and lower ends of the winding rods, the internal terminals of which are connected to the transformer outputs by wires passing through the ends of the winding rods In addition, short-circuited demagnetizing coils are introduced, covering the toroids of the winding rods and neutralizing their perpendicular magnetization.

На чертеже изображен фрагмент трансформатора в разрезе.The drawing shows a fragment of a transformer in section.

Трансформатор содержит:The transformer contains:

1 - первичные обмотки,1 - primary windings,

2 - стержни-обмотки,2 - winding rods,

3 - верхние и нижние ярма,3 - upper and lower yokes,

4 - провода,4 - wires

5 - короткозамкнутые размагничивающие витки.5 - short-circuited demagnetizing coils.

Верхние и нижние ярма 3 электрически изолированы и магнитно соединяют верхние и нижние торцы стержней-обмоток 2. Провода 4 проходят через торцы стержней-обмоток 2 и соединяют внутренние выводы стержней-обмоток 2 с выходами трансформатора. Короткозамкнутые размагничивающие витки 5 охватывают тороиды стержней-обмоток 2.The upper and lower yokes 3 are electrically isolated and magnetically connect the upper and lower ends of the rods-windings 2. The wires 4 pass through the ends of the rods-windings 2 and connect the internal terminals of the rods-windings 2 with the outputs of the transformer. Short-circuited demagnetizing coils 5 cover the toroids of the winding rods 2.

Трансформатор работает следующим образом.The transformer operates as follows.

При подключении переменного напряжения U1 сети с циклической частотой ω к выводам первичной обмотки 1 трансформатора с количеством витков N1, в замкнутой магнитной цепи, содержащей стержни-обмотки 2 и ярма 3, наводится магнитный поток Фраб.=U1/(ωN1), пропорциональный ампер-виткам I1=i1·N1 первичной обмотки, равномерный по горизонтальному сечению Sc стержня 2 и наводящий во вторичной обмотке 2 с количеством витков N2 напряжение U2=kUωN2Ф, где kU=(Dвнеш.+2Dвнутр.)/(3Dвнеш.+3Dвнутр.), Dвнеш. и Dвнутр. - внешний и внутренний диаметры стержня 2.When you connect an alternating voltage U 1 network with a cyclic frequency ω to the terminals of the primary winding 1 of the transformer with the number of turns N 1 , in a closed magnetic circuit containing the rods-windings 2 and yoke 3, the magnetic flux f slave. = U 1 / (ωN 1 ), proportional to the ampere turns I 1 = i 1 · N 1 of the primary winding, uniform in horizontal section S c of the rod 2 and inducing in the secondary winding 2 with the number of turns N 2 the voltage U 2 = k U ωN F 2 where k U = (D ext. + 2D ext.) / (3D ext. + 3D ext.), D ext. and D ext. - outer and inner diameters of the rod 2.

Вторая магнитная цепь, перпендикулярная потоку Фраб., снижающая проницаемость сердечника путем его перпендикулярного намагничивания, образована тороидом стержня 2 и охвачена петлей провода 4 и короткозамкнутым витком 5, электрическое сопротивление которого Rкз<<R2, где R2 - суммарное электрическое сопротивление вторичной обмотки, роль которой выполняет стержень-обмотка, провод 4 и нагрузка трансформатора. Благодаря малому значению Rкз полный ток I4 соединительного провода 4 становится равным полному току I3 короткозамкнутого витка 5, и напряженность магнитного поля нежелательной магнитной цепи Нт=(I3-I4)/lт близка к нулю; где lт=π·(Dвнеш.+Dвнутр.)/2 - средняя длина окружности тороида стержня.The second magnetic circuit perpendicular to the flux Ф slave. , which reduces the permeability of the core by its perpendicular magnetization, is formed by a toroid of the rod 2 and is covered by a loop of wire 4 and a short-circuited coil 5, the electrical resistance of which is R kz << R 2 , where R 2 is the total electrical resistance of the secondary winding, the role of which is performed by the rod-coil, wire 4 and transformer load. Due to the small value of R kz, the total current I 4 of the connecting wire 4 becomes equal to the total current I 3 of the short-circuited coil 5, and the magnetic field strength of the unwanted magnetic circuit N t = (I 3 -I 4 ) / l t is close to zero; where l t = π · (D + D ext ext..) / 2 - the average length of the rod circumference of the toroid.

Таким образом, введение короткозамкнутого витка 5, охватывающего тороид стержня 2, полностью исключает перпендикулярное намагничивание стержня 2, сохраняя высокую магнитную проницаемость сердечника независимо от тока нагрузки трансформатора MTS/MTC/MTM.Thus, the introduction of a short-circuited coil 5, covering the toroid of the rod 2, completely eliminates the perpendicular magnetization of the rod 2, while maintaining a high magnetic permeability of the core regardless of the load current of the transformer MTS / MTC / MTM.

Трансформатор может быть изготовлен из тех же материалов, из которых изготовлен прототип. Например, стержни обмотки 2 и ярма 3 могут быть навиты эмалированными полиимидом калиброванными лентами из 99,998-99,999% электролитического железа, изготовленного электрически-магнитным рафинированием на Кыштымском медеэлектролитном заводе или на Industrial metal powders (India) pvt. Itd. и имеющего следующие характеристики: удельное сопротивление ρ26°C=0,0947 мкОм·м; относительная магнитная проницаемость µ=100000…120000; индукция насыщения Вmах=2,66-2,70 Т; коэрцитивная сила Нс<0,2 А/м; погрешность калибровки по ширине - не более ±0,25 мкм; толщина полиимидной 4-сторонней изоляции dи=3 мкм, толщина металла одного слоя ленты dж=50 мкм.The transformer can be made of the same materials from which the prototype is made. For example, the rods of winding 2 and yoke 3 can be wound with calibrated tapes of enamelled polyimide from 99.998-99.999% electrolytic iron produced by electro-magnetic refining at the Kyshtym copper electrolyte plant or at Industrial metal powders (India) pvt. Itd. and having the following characteristics: resistivity ρ 26 ° C = 0.0947 μOhm · m; relative magnetic permeability µ = 100000 ... 120000; saturation induction In max = 2.66-2.70 T; coercive force H with <0.2 A / m; width calibration error - not more than ± 0.25 microns; the thickness of the polyimide 4-sided insulation d and = 3 microns, the metal thickness of one layer of the tape d W = 50 microns.

Трансформатор может иметь все конструкции, присущие прототипу, и может заменять все виды измерительных и силовых трансформаторов.The transformer can have all the designs inherent in the prototype, and can replace all types of measuring and power transformers.

Claims (1)

Трансформатор, содержащий первичные обмотки, охватывающие стержни-обмотки, верхнее и нижнее ярма, электрически изолированные и магнитно соединяющие верхние и нижние торцы стержней-обмоток, внутренние выводы которых соединены с выходами трансформатора проводами, проходящими через торцы стержней-обмоток, отличающийся тем, что в него дополнительно введены короткозамкнутые размагничивающие витки, охватывающие тороиды стержней-обмоток. A transformer containing primary windings covering the winding rods, the upper and lower yokes, electrically isolated and magnetically connecting the upper and lower ends of the winding rods, the internal terminals of which are connected to the transformer outputs by wires passing through the ends of the winding rods, characterized in that It is additionally introduced short-circuited demagnetizing coils, covering toroidal rods-windings.
RU2010132664/07A 2010-08-03 2010-08-03 Transformer RU2448384C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132664/07A RU2448384C1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 Transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132664/07A RU2448384C1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 Transformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010132664A RU2010132664A (en) 2012-02-10
RU2448384C1 true RU2448384C1 (en) 2012-04-20

Family

ID=45853242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010132664/07A RU2448384C1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 Transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2448384C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3059746A1 (en) 2015-02-20 2016-08-24 Vladimir V. Kazakov Transformer with ferromagnetic foil windings

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU43058A1 (en) * 1934-11-06 1935-05-31 Э.Я. Борусевич Transformer for feeding cathode lamps
US3247476A (en) * 1961-06-14 1966-04-19 Intron Int Inc Electromagnetic device
SU630654A1 (en) * 1977-05-24 1978-10-30 Северо-Западный Заочный Политехнический Институт Transformer
US4916425A (en) * 1986-04-22 1990-04-10 Nachum Zabar Electromagnetic device
US6597270B2 (en) * 2001-02-19 2003-07-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multilayer impedance component
RU2221295C2 (en) * 2001-04-11 2004-01-10 Ермилов Михаил Александрович Electromagnetic device
RU49646U1 (en) * 2004-12-27 2005-11-27 Смирнов Николай Владимирович TRANSFORMER
RU2320045C1 (en) * 2006-09-20 2008-03-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" Transformer

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU43058A1 (en) * 1934-11-06 1935-05-31 Э.Я. Борусевич Transformer for feeding cathode lamps
US3247476A (en) * 1961-06-14 1966-04-19 Intron Int Inc Electromagnetic device
SU630654A1 (en) * 1977-05-24 1978-10-30 Северо-Западный Заочный Политехнический Институт Transformer
US4916425A (en) * 1986-04-22 1990-04-10 Nachum Zabar Electromagnetic device
US6597270B2 (en) * 2001-02-19 2003-07-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multilayer impedance component
RU2221295C2 (en) * 2001-04-11 2004-01-10 Ермилов Михаил Александрович Electromagnetic device
RU49646U1 (en) * 2004-12-27 2005-11-27 Смирнов Николай Владимирович TRANSFORMER
RU2320045C1 (en) * 2006-09-20 2008-03-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" Transformer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
«Энергетика Татарстана» №4, 2008, с.25. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3059746A1 (en) 2015-02-20 2016-08-24 Vladimir V. Kazakov Transformer with ferromagnetic foil windings

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010132664A (en) 2012-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070074059A (en) Magnetic core and inductor, transformer comprising the same
RU2320045C1 (en) Transformer
Prochazka et al. Magnetic circuit of a high-voltage transformer up to 10 kHz
KR101198031B1 (en) Electromagnetic field shielding transformer which has the separation type of multiple magnetic field
RU2448384C1 (en) Transformer
WO2012073246A1 (en) Magnetic core, methods of designing and constructing thereof and devices including same
KR100966450B1 (en) Non-contact type current measuring apparatus
RU2444076C1 (en) Transformer
RU2018134176A (en) ELECTROMAGNETIC INDUCTION DEVICE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE
US10504645B2 (en) Gapless core reactor
GB2282451A (en) Yoke MRI magnet with radially laminated pole-plates
RU2393568C1 (en) Transformer
RU184270U1 (en) THREE-PHASE TRANSFORMER OF DC SUPPLY SUBSTANCES
RU2444077C1 (en) Transformer
RU2630253C2 (en) Electrical magnetization reactor
RU2444803C1 (en) Transformer
RU189077U1 (en) Cascade Power Transformer
Wilk et al. Influence of air gap size on magnetizing current and power losses in ferrite core transformers—Experimental investigations
de Carvalho Batista et al. Current transformer with nanocrystalline alloy core for measurement
Giedymin et al. Optimization of magnetic flux paths in transverse flux machines through the use of iron wire wound materials
KR101220110B1 (en) High voltage pulse generating apparatus using amorphous magnetic core and manufacturing method of the amorphous magnetic core
Siddu et al. Eddy Current and Magneto-Structural Analysis on Transformer Winding with Continuously Transposed Conductors
Marks Conventional magnets-II
JP4648954B2 (en) Zero phase current transformer
RU2682648C1 (en) Electric reactor controlled by magnetization

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130804