RU2496172C2 - Однофазный трансформатор - Google Patents
Однофазный трансформатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496172C2 RU2496172C2 RU2011116540/07A RU2011116540A RU2496172C2 RU 2496172 C2 RU2496172 C2 RU 2496172C2 RU 2011116540/07 A RU2011116540/07 A RU 2011116540/07A RU 2011116540 A RU2011116540 A RU 2011116540A RU 2496172 C2 RU2496172 C2 RU 2496172C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- capacitors
- phase
- magnetic
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в военных и промышленных объектах и технике, где для решения задач электроснабжения необходимы однофазные трансформаторы. Технический результат состоит в обеспечении минимальных потерь в трансформаторе в процессе преобразования одного переменного по значению напряжения в другое и повышении к.п.д. на 10-15%. Это достигается путем использования магнитопровода со скругленными по радиусу его окна ярмами; использованием во вторичной цепи вместо одной обмотки, рассчитанной на какое-то напряжение (ток), трех обмоток, связанных определенной зависимостью по их индуктивностям; введением в схему вторичных обмоток фазосдвигающей цепочки. Магнитопровод со скругленными по радиусу его окна ярмами несмотря на удлинение средней линии повышает к.п.д. трансформатора. Введением дополнительных двух обмоток во вторичную цепь вместо одной и фазосдвигающей цепочки стабилизируется магнитная индукция в функции напряженности магнитного поля - независимо от значения нагрузки - и тем самым обеспечивается противофазность токов в первичной и вторичных обмотках. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области трансформаторостроения, и может быть использовано в различных электротехнических системах, связанных с преобразованием одной системы переменного тока (напряжения) в другую.
Трансформаторы (однофазные, трехфазные) по сути своей работы в первичных обмотках преобразуют электрическую энергию в магнитную, а во вторичных обмотках - магнитную энергию в электрическую, т.е. вторичные обмотки выступают в роли источников ЭДС для последующих нагрузок.
Основными недостатками существующих трансформаторов (Тр), работающих как на активную, так и на другие виды нагрузок, являются:
1. Большие потери на холостом ходу, когда нагрузки от вторичных обмоток отключены и задействованы только первичные цепи.
2. Нелинейность коэффициента трансформации, как по току, так и по напряжению с изменением значений нагрузок. Вследствие чего их коэффициент полезного действия (к.п.д.) при изменении нагрузок также меняется.
Цель предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы повысить к.п.д. существующих однофазных трансформаторов.
Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является - линейный трансформатор (патент на полезную модель №56064 от 15 мая 2006 г.). Патент принадлежит автору. Им же, с участием аспирантов, проведена соответствующая доработка, испытана на реальных образцах Тр и получены хорошие результаты. В связи с чем авторы претендуют на получение патента на изобретение.
На фиг.1 изображена электрическая схема однофазного трансформатора. Она включает в себя:
- Магнитопровод (МП), изображенный на фиг.2, выполненный в виде двух ярм (1, 3), которые изготовлены в форме двух полудуг скругленных по радиусу окна магнитопровода, и двух стержней (2, 4), на которых размещаются первичная и вторичные обмотки Тр;
- Первичную обмотку с индуктивностью L и три вторичные обмотки (L1, L2, L3), причем две вторичные обмотки (L1; L3) - совершенно одинаковые по техническим характеристикам - выполняют роль обмоток отрицательной обратной связи (OOC), а третья (L2) - назовем ее рабочей обмоткой - должна иметь число витков, равную сумме числу витков обмоток обратной связи, или удвоенному произведению числа витков одной обмотки обратной связи;
- Фазосдвигающую цепь (ФСЦ), состоящую из двух диодов, включенных между собой встречно (VD1, VD2) и двух конденсаторов емкостью C1=C2=C;
- Активную нагрузку RH.
Предполагаемая схема трансформатора отличается от прототипа:
Во-первых, она максимально упрощена, что стало возможным благодаря получению в теоретическом плане оптимальных соотношений между индуктивностями вторичных обмоток и емкостями конденсаторов. В частности, доказано и экспериментально подтверждено, что при L1=L3, L2≥L1=L3 и резонансной настройке по первой гармонике, т.е. 2L2C=1/ω2, где ω - угловая частота изменения напряжения (тока) в электроцепи, потери электрической энергии в Тр на холостом ходу уменьшаются более, чем в два раза.
Во-вторых, магнитопровод в Тр выполнен со скругленными ярмами в форме полудуг, который в отличие от магнитопровода прямоугольной формы позволяет уменьшить потери в стали - из-за взаимодействия магнитных потоков в углах стыковки на 2-5%.
Электрические связи элементов, входящих в Тр, показаны на фиг.1. Обмотки OOC включены встречно, одни их выводы соединены между собой, образуя общий зажим, другие электрически связаны между свободными зажимами двух последовательно соединенных конденсаторов и диодами, имеющими противоположное (по полярности) включение. Противоположные выводы диодов объединены в единый зажим, связанный электрически с одним из выводов рабочей обмотки, второй вывод этой же обмотки связан со средней точкой конденсаторов. Активная нагрузка своими зажимами подключается к средним точкам конденсаторов и обмоток OOC.
Принцип работы предлагаемой схемы трансформатора состоит в следующем:
При отсутствии нагрузки, т.е. Rн=∞.
Поскольку обмотки OOC (L1; L3), включены встречно, то их влияние на рабочую обмотку (L2) взаимно компенсируется. Они (L1; L3) обеспечивают параллельное подключение обоих конденсаторов (C1, C2) для зарядки от рабочей обмотки (L2).
При нарастании по амплитуде напряжения (тока) в рабочей обмотке (L2) будет накапливаться энергия магнитного поля, а конденсаторы (C1, C2) будут заряжаться до максимального амплитудного значения напряжения - согласно полярности, указанного на фиг.1 - по цепям:
Конденсатор C1 через диод VD1 непосредственно от +L2 к -L2;
Конденсатор C2 от +L2 через диод VD1 обмотки OOC ((L1→L3) к -L2.
При уменьшении тока по амплитуде в обмотке L2 - в классических электрических цепях запасенная энергия магнитного поля в катушке индуктивности должна расходоваться на воспрепятствование уменьшения этого тока в цепи - в рассматриваемом случае намагниченность магнитопровода будет поддерживаться за счет разрядки конденсаторов по цепям:
Конденсатор C2 через диод VD2 непосредственно на обмотку L2;
Конденсатор C1 от +L2 через обмотки L1→L3 дальше по схеме разрядки конденсатора C2.
В последующем процессы будут повторяться. Следует заметить, что в течении одного периода изменения напряжения на рабочей обмотке (L2) обмотки OOC меняются ролями. Они выполняют как бы роль маятника в механических часах, т.е. стабилизируют максимальную магнитную насыщенность в магнитопроводе. Вследствие чего, ток холостого хода в Тр будет минимальным.
При подключении активной нагрузки (Rн≠∞, см. фиг.1), магнитная насыщенность магнитопровода уменьшиться, соответственно ток в первичной обмотке возрастет. Причиной этому является смещение рабочей точки на кривой магнитной индукции в новое положение. При этом обмотки OOC (L1, L3), как и на холостом ходу Тр, будут выполнять ту же роль по стабилизации рабочей точки; противофазность токов в первичной и во вторичных обмотках сохраниться. Потери электрической энергии при передачи ее от первичной обмотки ко вторичной будут минимальными.
Экспериментальные исследования, которые были проведены на накальных Тр типа ТН (ТН 29÷ТН 61), имеющих по 4÷6 выходных обмоток и позволяющих в процессе эксперимента исследовать различные комбинации их соединений, показывают, что ток холостого хода такого Тр может быть уменьшен более чем в два раза и сохранить линейность в передаче энергии из первичной обмотки во вторичные от Rn min до Rн=∞, где Rn min - минимальное значение активного сопротивления нагрузки, на которое по току рассчитан трансформатор.
В процессе экспериментальных исследований также установлено, что технические характеристики трансформаторов во многом определяются материалом стали, используемого для магнитопровода. Отмеченное выше условие, что рабочая обмотка должна иметь удвоенное число витков по отношению к одной обмотке OOC не имеет принципиального значения. Важным является то, что обмотки OOC имели одинаковые технические характеристики, и напряжение на рабочей обмотке и одной обмотки OOC, включенной согласовано, должны соответствовать напряжению на нагрузке. При этом обязательно должно выполняться условие L2≥L1=L3.
Claims (1)
- Однофазный трансформатор, содержащий магнитопровод, первичную и три вторичные обмотки, одна из которых является рабочей, а две другие - обмотками отрицательной обратной связи, и фазосдвигающую цепь, состоящую из двух диодов и двух конденсаторов, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен со скругленными по радиусу его окна ярмами, на стержнях которого размещаются первичная и три вторичные обмотки (рабочая обмотка и две обмотки отрицательной обратной связи), причем обе обмотки отрицательной обратной связи выполняются одинаковыми по техническим характеристикам (по числу витков, сечению проводов и индуктивности), а рабочая обмотка должна быть выполнена из того же провода, но с равными или большим числом витков, один вывод рабочей обмотки электрически связывается со средней точкой двух последовательно соединенных конденсаторов, а ее второй вывод - со средней точкой двух встречно соединенных диодов, образующих свободными зажимами две ветви, каждая из которых электрически связывается со свободными выводами конденсаторов и одним из выводов обмоток отрицательной обратной связи, которые между собой соединены встречно, а их свободные выводы объединяются в одну точку и электрически связываются с одним выводом нагрузки, а второй вывод нагрузки соединяется со средней точкой конденсаторов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116540/07A RU2496172C2 (ru) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | Однофазный трансформатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116540/07A RU2496172C2 (ru) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | Однофазный трансформатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011116540A RU2011116540A (ru) | 2012-11-10 |
RU2496172C2 true RU2496172C2 (ru) | 2013-10-20 |
Family
ID=47321768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011116540/07A RU2496172C2 (ru) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | Однофазный трансформатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496172C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641292C2 (ru) * | 2016-09-19 | 2018-01-17 | Геннадий Леонидович Багич | Способ повышения эффективности работы трансформатора |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4172215A (en) * | 1976-09-27 | 1979-10-23 | Hitachi, Ltd. | Transformer coupling circuit providing for cancellation of D.C. fluxes |
SU743396A1 (ru) * | 1978-03-20 | 1988-02-07 | Институт Электродинамики Ан Усср | Преобразователь тока дл линии электропередачи сверхвысокого напр жени |
RU56064U1 (ru) * | 2006-05-15 | 2006-08-27 | Иван Иванович Ермаков | Линейный трансформатор |
RU2324992C1 (ru) * | 2006-12-11 | 2008-05-20 | Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ) | Трансформатор |
RU76159U1 (ru) * | 2008-04-08 | 2008-09-10 | Иван Иванович Ермаков | Трансформатор с парными выходными обмотками |
RU2343581C1 (ru) * | 2007-07-26 | 2009-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего прфессионального образования "Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ) | Управляемый трансформатор |
RU81845U1 (ru) * | 2008-10-31 | 2009-03-27 | Иван Иванович Ермаков | Трансформатор с отрицательной обратной связью |
RU88203U1 (ru) * | 2009-04-08 | 2009-10-27 | Иван Иванович Ермаков | Трехфазный трансформатор |
-
2011
- 2011-04-26 RU RU2011116540/07A patent/RU2496172C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4172215A (en) * | 1976-09-27 | 1979-10-23 | Hitachi, Ltd. | Transformer coupling circuit providing for cancellation of D.C. fluxes |
SU743396A1 (ru) * | 1978-03-20 | 1988-02-07 | Институт Электродинамики Ан Усср | Преобразователь тока дл линии электропередачи сверхвысокого напр жени |
RU56064U1 (ru) * | 2006-05-15 | 2006-08-27 | Иван Иванович Ермаков | Линейный трансформатор |
RU2324992C1 (ru) * | 2006-12-11 | 2008-05-20 | Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ) | Трансформатор |
RU2343581C1 (ru) * | 2007-07-26 | 2009-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего прфессионального образования "Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ) | Управляемый трансформатор |
RU76159U1 (ru) * | 2008-04-08 | 2008-09-10 | Иван Иванович Ермаков | Трансформатор с парными выходными обмотками |
RU81845U1 (ru) * | 2008-10-31 | 2009-03-27 | Иван Иванович Ермаков | Трансформатор с отрицательной обратной связью |
RU88203U1 (ru) * | 2009-04-08 | 2009-10-27 | Иван Иванович Ермаков | Трехфазный трансформатор |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАЛЬЯН Р.Х. Трансформаторы малой мощности. - Гос. союзное издательство судостроительной промышленности. - Л., 1961, с.43 фиг.34б) и 34в). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641292C2 (ru) * | 2016-09-19 | 2018-01-17 | Геннадий Леонидович Багич | Способ повышения эффективности работы трансформатора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011116540A (ru) | 2012-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106740220B (zh) | 一种恒流恒压复合拓扑的无线充电电路 | |
CN105471289A (zh) | 单级pfc变换器和具有其的电动汽车的充电装置 | |
EP4231493A1 (en) | Charging device and vehicle | |
RU2496172C2 (ru) | Однофазный трансформатор | |
RU2348545C1 (ru) | Тяговый электропривод многосистемного электровоза (варианты) | |
RU76159U1 (ru) | Трансформатор с парными выходными обмотками | |
CN112751489B (zh) | 一种磁集成交错并联llc谐振变换器 | |
RU99667U1 (ru) | Преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU88203U1 (ru) | Трехфазный трансформатор | |
JP2016208744A (ja) | マルチレベル電力変換器 | |
CN112366946B (zh) | 一种谐振型dc-dc变换器 | |
RU2324992C1 (ru) | Трансформатор | |
RU81845U1 (ru) | Трансформатор с отрицательной обратной связью | |
RU2343581C1 (ru) | Управляемый трансформатор | |
RU218514U1 (ru) | Устройство для ограничения тока в нулевом рабочем проводе трехфазной четырехпроводной сети | |
RU161057U1 (ru) | Устройство для снижения тока третьей гармоники четырехпроводной сети | |
TW201401747A (zh) | 具倍流整流電路之轉換器 | |
RU91486U1 (ru) | Многофазный преобразователь | |
RU2677224C1 (ru) | Трехфазный реактивный автотрансформатор | |
RU2699012C1 (ru) | Трехфазный частотный преобразователь высокого напряжения | |
RU56064U1 (ru) | Линейный трансформатор | |
RU47152U1 (ru) | Трансформаторный агрегат с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока | |
CN101442264A (zh) | 一种双三相功率整流电源 | |
Kivi et al. | Z-impedance enhanced trans-Z-source inverters with switched | |
RU39427U1 (ru) | Трансформатор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130930 |