RU96443U1

RU96443U1 - COMBINED ELECTROMAGNETIC WINDING

Info

Publication number: RU96443U1
Application number: RU2010104952/22U
Authority: RU
Inventors: Константин Леонидович Коробов
Original assignee: Константин Леонидович Коробов
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2010-07-27

Abstract

1. Комбинированная электромагнитная обмотка, состоящая из двух или более выполненных из фольги проводников, которые имеют выводы и разделены диэлектриком, отличающаяся тем, что каждый из проводников снабжен двумя выводами, расположенными на противоположных концах проводника. ! 2. Комбинированная электромагнитная обмотка по п.1, отличающаяся тем, что проводники выполнены в виде металлического напыления на диэлектрике. ! 3. Комбинированная электромагнитная обмотка по п.1, отличающаяся тем, что проводники выполнены из сверхпроводящего материала. ! 4. Комбинированная электромагнитная обмотка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диэлектрика используется электроизоляционный лак или эмаль. ! 5. Комбинированная электромагнитная обмотка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диэлектрика используется полимерная пленка. ! 6. Комбинированная электромагнитная обмотка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диэлектрика используется электроизоляционная ткань. ! 7. Комбинированная электромагнитная обмотка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диэлектрика используется химическое соединение, образованное на поверхности проводника в результате химической или электрохимической реакции. 1. A combined electromagnetic winding, consisting of two or more foil-made conductors that have leads and are separated by a dielectric, characterized in that each of the conductors is equipped with two leads located at opposite ends of the conductor. ! 2. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that the conductors are made in the form of a metal deposition on a dielectric. ! 3. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that the conductors are made of superconducting material. ! 4. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that an insulating varnish or enamel is used as the dielectric. ! 5. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that a polymer film is used as the dielectric. ! 6. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that an insulating fabric is used as the dielectric. ! 7. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that the chemical compound formed on the surface of the conductor as a result of a chemical or electrochemical reaction is used as the dielectric.

Description

Заявленное устройство относится к электротехнике и предназначено для использования в различных электромагнитных установках и электрических машинах, таких как двигатели, генераторы, трансформаторы, насосы, реле и т.п.The claimed device relates to electrical engineering and is intended for use in various electromagnetic installations and electrical machines, such as motors, generators, transformers, pumps, relays, etc.

В основной массе существующих электрических машин в качестве электромагнитных обмоток используется соленоид, реактивное сопротивление которого в значительной мере является индуктивным, что существенно сказывается на характере нагрузки как отдельной электрической машины, так и всей системы электроснабжения. Индуктивный характер нагрузки приводит к уменьшению коэффициента мощности - Cosφ, что влечет за собой проблемы, связанные с коммутацией электроэнергии, например в щеточных узлах двигателей и генераторов, а так же неэффективное использование сечения проводов линий электропередач. Для повышения Cosφ в настоящее время применяют установки компенсации реактивной мощности конденсаторного типа.In the bulk of existing electric machines, a solenoid is used as electromagnetic windings, the reactance of which is largely inductive, which significantly affects the nature of the load of both an individual electric machine and the entire power supply system. The inductive nature of the load leads to a decrease in the power factor - Cosφ, which entails problems associated with switching electricity, for example in brush assemblies of motors and generators, as well as inefficient use of the cross section of the wires of power lines. To increase Cosφ, capacitor-type reactive power compensation plants are currently used.

В качестве аналога предлагаемого устройства можно принять ленточный соленоид (Патент RU 2281576, «Способ изготовления ленточного соленоида» МПК H01F 5/02, опубл. 10.08.2006), который состоит из двух или более проводников, выполненных из фольги и разделенных диэлектриком. При этом все проводники подключены к двум (внешнему и внутреннему) электродам, выполняющим функцию токовыводов.As an analogue of the proposed device, you can take a tape solenoid (Patent RU 2281576, "Method for manufacturing a tape solenoid" IPC H01F 5/02, publ. 08/10/2006), which consists of two or more conductors made of foil and separated by a dielectric. In this case, all conductors are connected to two (external and internal) electrodes that perform the function of current outputs.

Известная конструкция является соленоидом и способна работать только в одном режиме, поскольку ее проводники имеют всего два вывода, что допускает только один вариант подключения к источнику переменного тока и не позволяет известной обмотке работать в режимах разным реактивным сопротивлением.The known design is a solenoid and is able to work in only one mode, since its conductors have only two outputs, which allows only one option for connecting to an AC source and does not allow the known winding to operate in different reactance modes.

Техническим результатом заявленного устройства является повышение функциональности устройства, заключающаяся в расширении режимов работы, при которых обмотка имеет различное реактивное сопротивление: индуктивное, емкостное или смешанное.The technical result of the claimed device is to increase the functionality of the device, which consists in expanding operating modes in which the winding has a different reactance: inductive, capacitive or mixed.

Указанный технический результат достигается тем, что комбинированная электромагнитная обмотка состоит из двух или более проводников, выполненных из фольги и разделенных диэлектриком, при этом каждый из проводников снабжен двумя выводами, расположенными на его противоположных концах.The specified technical result is achieved by the fact that the combined electromagnetic winding consists of two or more conductors made of foil and separated by a dielectric, with each of the conductors provided with two leads located at its opposite ends.

Заявленное устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена комбинированная электромагнитная обмотка в разрезе, а на фиг.2 изображена та же обмотка - вид сверху.The claimed device is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a combined electromagnetic winding in a section, and Fig. 2 shows the same winding - a top view.

Пример 1.Example 1

Комбинированная электромагнитная обмотка, применяемая в качестве первичной обмотки трансформатора ручной дуговой сварки. Данная обмотка состоит из двух проводников, которые выполнены из медной фольги толщиной 50 мкм. В качестве проводников так же может быть использована пленка из металла или иного проводящего материала, например сверхпроводника, нанесенная на слой диэлектрика термовакуумным напылением или иной технологией. Каждый из проводников снабжен двумя выводами из медной ленты толщиной 2 мм и шириной 15 мм, расположенными на его противоположных концах. Выводы на чертежах обозначены соответственно: первый вывод 1 - начало первого проводника, второй вывод 2 - конец первого проводника, третий вывод 3 - начало второго проводника, четвертый вывод 4 - конец второго проводника. Для улучшения восприятия первый проводник 5 на чертежах изображен одинарной линией, а второй проводник 6 изображен двойной линией. Проводники разделены диэлектриком (не показан), в качестве которого использован электроизоляционный лак или эмаль, покрывающий проводники со всех сторон. В качестве вариантов диэлектрика может быть использована полимерная пленка, например фторопластовая, или электроизоляционна ткань, например стеклоткань. Так же в качестве диэлектрика возможно применить специальное диэлектрическое покрытие неорганическими соединениями, такими как оксидное или фосфатное покрытие, образованные в результате химический или электрохимической реакции на поверхности проводника. Толщина диэлектрического покрытия выбирается достаточной электрической прочности с учетом питающего напряжения и частоты. Поверхность обмотки покрыта бандажной лентой 7 (показана частично), в качестве которой использована лента из стеклоткани с пропиточным компаундом.Combined electromagnetic winding used as the primary winding of a manual arc transformer. This winding consists of two conductors, which are made of copper foil 50 microns thick. As conductors, a film of metal or other conductive material, such as a superconductor, deposited on a dielectric layer by thermal vacuum spraying or other technology can also be used. Each of the conductors is equipped with two terminals of copper tape 2 mm thick and 15 mm wide, located at its opposite ends. The findings in the drawings are indicated respectively: the first terminal 1 is the beginning of the first conductor, the second terminal 2 is the end of the first conductor, the third terminal 3 is the beginning of the second conductor, the fourth terminal 4 is the end of the second conductor. To improve the perception, the first conductor 5 in the drawings is depicted by a single line, and the second conductor 6 is depicted by a double line. The conductors are separated by a dielectric (not shown), which is used as an insulating varnish or enamel, covering the conductors on all sides. As dielectric options, a polymer film, for example fluoroplastic, or an insulating fabric, for example fiberglass, can be used. It is also possible to use a special dielectric coating with inorganic compounds, such as an oxide or phosphate coating, formed as a result of a chemical or electrochemical reaction on the surface of a conductor as a dielectric. The thickness of the dielectric coating is selected sufficient electrical strength, taking into account the supply voltage and frequency. The surface of the winding is covered with a bandage tape 7 (partially shown), which is used as a fiberglass tape with an impregnating compound.

Процесс изготовления комбинированной электромагнитной обмотки производят следующим образом: К концам каждого из проводников при помощи пайки или сварки крепят выводы, после чего получившиеся конструкции покрывают электроизоляционным лаком, за исключением контактов. Далее на каркас, соответствующий сечению магнитопровода трансформатора устанавливают первый и третий выводы, после чего производят одновременную намотку проводников. В результате получается электрический конденсатор, обкладками которого служат первый проводник 5, второй проводник 6, разделенные слоем диэлектрика, при этом выводы одного проводника изолированы от выводов другого проводника. После завершения намотки каркас извлекают, в результате в центре обмотки образуется отверстие для установки на магнитопроводе. На поверхность обмотки наносят несколько слоев бандажной ленты 7 и производят ее пропитку герметизирующим составом.The manufacturing process of the combined electromagnetic winding is carried out as follows: The ends are attached to the ends of each of the conductors by soldering or welding, after which the resulting structures are coated with an electrically insulating varnish, except for the contacts. Next, the first and third terminals are installed on the frame corresponding to the cross section of the transformer magnetic circuit, after which the conductors are simultaneously wound. The result is an electric capacitor, the plates of which are the first conductor 5, the second conductor 6, separated by a dielectric layer, while the conclusions of one conductor are isolated from the terminals of the other conductor. After winding is completed, the frame is removed, as a result, a hole for installation on the magnetic circuit is formed in the center of the winding. Several layers of bandage tape 7 are applied to the surface of the winding and impregnated with a sealing compound.

Комбинированная электромагнитная обмотка имеет несколько вариантов подключения к источнику переменного тока (электросети):The combined electromagnetic winding has several options for connecting to an AC source (mains):

Вариант 1 - Режим соленоида - переменное напряжение 220 вольт подают на первый вывод 1 и второй вывод 2. Проходящий по первому проводнику 5 электрический ток создает в магнитопроводе переменное магнитное поле. При таком подключении комбинированная электромагнитная обмотка имеет преимущественно индуктивный характер нагрузки и коэффициент мощности при номинальной нагрузке 0,8, что соответствует известным устройствам.Option 1 - Solenoid mode - an alternating voltage of 220 volts is applied to the first terminal 1 and the second terminal 2. The electric current passing through the first conductor 5 creates an alternating magnetic field in the magnetic circuit. With this connection, the combined electromagnetic winding has a predominantly inductive nature of the load and power factor at a nominal load of 0.8, which corresponds to known devices.

Вариант 2 - Второй режим соленоида - напряжение подают на первый вывод 1 и четвертый вывод 4, а второй вывод 2 и третий вывод 3 соединяют перемычкой. Данный режим используется для подключения обмотки на более высокое напряжение 380 вольт, поскольку проводники при таком подключении соединены последовательно.Option 2 - The second mode of the solenoid - voltage is applied to the first terminal 1 and the fourth terminal 4, and the second terminal 2 and the third terminal 3 are connected by a jumper. This mode is used to connect the winding to a higher voltage of 380 volts, since the conductors with this connection are connected in series.

Вариант 3 - Режим конденсатора - напряжение подают на первый вывод 1 и третий вывод 3. При таком подключении обмотка имеет преимущественно емкостной характер нагрузки, используется во время простоя сварочного трансформатора и предназначен для работы в качестве компенсатора реактивной мощности или конденсатора.Option 3 - Capacitor mode - voltage is supplied to the first terminal 1 and the third terminal 3. With this connection, the winding has a predominantly capacitive load character, is used during the idle time of the welding transformer and is designed to operate as a reactive power compensator or capacitor.

Вариант 4 - Режим комбинированный - напряжение подают на первый вывод 1 и четвертый вывод 4. При таком подключении обмотка имеет смешанный индуктивно-емкостной характер нагрузки, и при правильном выборе размеров фольги и диэлектрика в номинальном режиме работы сварочного трансформатора обеспечивает коэффициент мощности близкий к единице.Option 4 - Combined mode - voltage is supplied to the first terminal 1 and fourth terminal 4. With this connection, the winding has a mixed inductive-capacitive nature of the load, and with the right choice of foil and dielectric sizes in the nominal operating mode of the welding transformer provides a power factor close to unity.

Вариант 5 - Режим комбинированный запасной - аналогичен варианту 4, с разницей в том, что напряжение подают на второй вывод 2 и третий вывод 3.Option 5 - Combined backup mode - similar to option 4, with the difference that the voltage is applied to the second terminal 2 and the third terminal 3.

Пример 2.Example 2

Применение комбинированной электромагнитной обмотки в качестве вторичной обмотки трансформатора. Данная обмотка изготовлена по аналогии с первым примером.The use of a combined electromagnetic winding as a secondary winding of a transformer. This winding is made by analogy with the first example.

Комбинированная электромагнитная обмотка имеет несколько вариантов соединения с нагрузкой:The combined electromagnetic winding has several options for connecting to the load:

Вариант 1 - Режим соленоида - нагрузку подключают к первому выводу 1 и второму выводу 2. Переменное магнитное поле в сердечнике трансформатора индуцирует ЭДС на выводах и по нагрузке проходит переменный электрический ток. При таком подключении обмотка имеет преимущественно индуктивный характер и коэффициент мощности 0,8, что соответствует известным устройствам.Option 1 - Solenoid mode - the load is connected to the first terminal 1 and the second terminal 2. An alternating magnetic field in the transformer core induces an EMF at the terminals and an alternating electric current passes through the load. With this connection, the winding is predominantly inductive and has a power factor of 0.8, which corresponds to known devices.

Вариант 2 - Второй режим соленоида - нагрузку подключают к первому выводу 1 и четвертому выводу 4, а второй вывод 2 и третий вывод 3 соединяют перемычкой. Данный режим используется для генерации обмоткой более высокого напряжения, поскольку проводники при таком подключении соединены последовательно.Option 2 - The second mode of the solenoid - the load is connected to the first terminal 1 and the fourth terminal 4, and the second terminal 2 and the third terminal 3 are connected by a jumper. This mode is used to generate a higher voltage by the winding, since the conductors with this connection are connected in series.

Вариант 3 - Режим комбинированный - нагрузку подключают к первому выводу 1 и четвертому выводу 4. При таком подключении обмотка имеет смешанный индуктивно-емкостной характер и при правильном выборе размеров фольги и диэлектрика обеспечивает коэффициент мощности близкий к единице.Option 3 - Combined mode - the load is connected to the first terminal 1 and the fourth terminal 4. With this connection, the winding has a mixed inductive-capacitive nature and, with the right choice of foil and dielectric sizes, provides a power factor close to unity.

Вариант 4 - Режим комбинированный запасной - аналогичен варианту 3, с разницей в том, что нагрузку подключают ко второму выводу 2 и третьему выводу 3.Option 4 - Combined backup mode - similar to option 3, with the difference that the load is connected to the second terminal 2 and the third terminal 3.

Наличие отдельных выводов от каждого проводника имеет дополнительное преимущество - возможность контроля целостности каждого из проводников, путем измерения его электрического сопротивления при помощи омметра.The presence of separate conclusions from each conductor has an additional advantage - the ability to control the integrity of each of the conductors by measuring its electrical resistance with an ohmmeter.

Кроме того, выходная вольтамперная характеристика устройства в комбинированном режиме имеет более крутопадающий характер, что улучшает условия его эксплуатации. При работе сварочного трансформатора снижается влияние на электросеть, упрощается процесс создания электрической дуги, а при применении в качестве обмотки электродвигателя - уменьшается пусковой ток.In addition, the output current-voltage characteristic of the device in combined mode is more steeply falling, which improves its operating conditions. When a welding transformer is operating, the effect on the power supply network is reduced, the process of creating an electric arc is simplified, and when used as an electric motor winding, the starting current is reduced.

Таким образом, наличие нескольких вариантов подключения выводов позволяет обмотке работать в различных режимах, при которых она имеет разное реактивное сопротивление: индуктивное, емкостное или смешанное, а следовательно предлагаемая комбинированная электромагнитная обмотка имеет более высокую функциональность.Thus, the presence of several connection options leads allows the winding to work in different modes, in which it has different reactance: inductive, capacitive or mixed, and therefore the proposed combined electromagnetic winding has a higher functionality.

Claims

1. A combined electromagnetic winding, consisting of two or more foil-made conductors that have leads and are separated by a dielectric, characterized in that each of the conductors is equipped with two leads located at opposite ends of the conductor.

2. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that the conductors are made in the form of a metal deposition on a dielectric.

3. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that the conductors are made of superconducting material.

4. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that an insulating varnish or enamel is used as the dielectric.

5. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that a polymer film is used as the dielectric.

6. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that an insulating fabric is used as the dielectric.

7. The combined electromagnetic winding according to claim 1, characterized in that the chemical compound formed on the surface of the conductor as a result of a chemical or electrochemical reaction is used as the dielectric.