SU1078476A1 - Трехфазный трансформатор с пространственным стыковым магнитопроводом - Google Patents

Description

§

/

/ f

00 4 vl

а

-s/yw. / Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве силового трансформатора. Известны трехфазные силовые тран форматы на трехстержневом симметрич ном стыковом пространственном магни топроводе, отличающие уменьшенным расходом стали, меньшими габаритами и подающейс  широкой механизации и автоматизации технологией изготовлени  Г13. Недостатком таких трансформаторов  вл етс  несинусоидальность ток холостого хода. .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  трехфазный трансформатор с улучшенной кривой тока холостого хода, содержащий трехстержневой симметричны пространственный магнитопровод, на стержн х которого расположены первична  и вторична  трехфазные обмот ки, на  рмах дополнительные обмотки переменного тока. Дополнительные обмотки соединены в треугольник и включены параллельно с первичной трехфазной обмоткой 2, Недостатком такого трансформатора  вл етс  повышенный расход актив ных материалов и потерь за счет выполнени  дополнительной обмотки на номинашьное напр жение и необходимости ее размещени  во внутреннем пространстве магнитопровода,,протекани ; тока намагничивани  и тока третьей гармоники. Кроме того, такой трансформатор не может быть выполнен по схеме Y /Y и усложн етс  изготовление системы РПН, Цель изобретени  - снижение расх да активных материалов и потерь энергии. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в трехфазном трансформатор . с пространственным стыковым магнито проводом, выполненным в виде стержней и  рм, содержсоцем рабочие обмотки на стержн х и дополнительные обмотки на  рмах, соединенные в тре угольник, дополнительные обмотки, соединенные в треугольник, выполнен электрически не зависимо с рабочей обмоткой, а отношение средней длины участка  рма, расположенного между двум  стержн ми, к длине стержн  составл ет 0,75-0,95, На фиг. 1 показан трансформатор общий вид,- на фиг. 2 и 3 - осциллограммы токов холостого хода; на фиг. 4-8 - векторные диаграммы намагничивающих сил, Трехфазный трансформатор с пространственным стыковым магнитопроводом и улучшенной кривой тока холостого хода (фиг, 1) содержит симметричный пространственный магнитопровод , состо щий из трех стержней 1 и двух кольцевых  рм 2 и 2, На стержн х 1 трансформатора разме- . щены рабочие обмотки 3, а на  рмах 2 и 2 размещены дополнительные обмотки 4, соединенные в треугольник и выполненных электрически независимо с рабочими обмотками. При включении трехфазного трансформатора в сеть величина и форма тока холостого хода определ етс  суммой падений намагничивающих сил на стержне и на двух смежных участках  рм. Известно, что поток каждого стержн  Ф в местах соединени  стержн  с  рмами делитс  на две части Ф„, смещенные по фазе на ±30 относительно потока стержн  (фиг.4) Первые гармоники намагничивающих сил двух смежных  рм также смещены по фазе относительно намагничивающей силы стержн  на ±30° и в случае если дополнительные обмотки размещены на  рмах и соединены в треугольник , т.е. в  рмах отсутствует треть  гармоника потока, то п тые гармоники намагничивающих сил смещены на +5 -30° +150, а седьмые на +7-30 +210°(фиг. 5 и 6), Ре-, зультирующа  намагничивающа  сила двух смежных  рм дл  п тых и седьмых гармоник оказываетс  в противофазе с намагничивающей силой стержн  дл  этих же гармоник. Это говорит о том, что можно всегда подобрать такой коэффициент геометрии, когда суммарна  намагничивающа  сила указанных гармоник равна нулю. Аналитически нетрудно показать, что величина тока фазы определ етс  следующим выражением: )/,K, ,,. где сС и /3 коэффициенты аппрокси-мации кривой намагничивани  гиперболическим синусом; приведенное значение индукции первой гармоники , стержн  и  рма , -с - длина стержн ; -j - коэффициент геометрии магнитопровода, рав v W На практике практическа  синусоидальность тока достигаетс  при значени х у 0,75-0,95. При соотношении у меньшим или равным 0,75 синусоидальность тока достигаетс  при соотношении поперечного сечени   рм в 1,1-1,3 раза меньше сечени  стержн .

Аналогичного эффекта можно достичь при расположении дополнительной обмотки, соединенной в треугольник , на одном  рме, например на  рме 2. При этом намагничивающа  сила п той и седьмой гармоник смежных участков  рма F, F , не имеющего дополнительной обмотки оказывает-с  в фазе с намагничивающей силой стерн  (F5cT тст этих же гармоник ). Вызвано это тем, что в  рме в услови х насыщени  присутствует треть  гармоника потока, котора  вызывает изменение фазы намагничигвающей силы п той и седьмой гармоник . В то же врем  намагничив к цие силы п той и седьмой гармоник смежных участков  рма 75 т имеющего дополнительные обмотки, будут противоположны сумме намагничивающих сил этих же гармоник стержн  и двух смежных участков противоположного  рма 2 (фиг. 7 и 8). В этом случае при заданном коэффициенте геометрии можно так подобрать стержи и  рма, что суммарна  намагнчивающа  сила п той и седьмой гармоник будет равна нулю. Расчет показывает , что это достигаетс  уменьшением поперечного сечени   рма с дополнительной обмоткой по сравнению с сечением стержн  и противоположного  рма. Эксперименты на модел х трансформатора показали, что полна  кокшенсаци  п той и седьмой гармоник в кривой холостого хода при значени х индукций в/стержн х 1,35-1,65 Тл в случае, если дополнительные обмотки расположены на обоих  рмах, происходит при отношении средней длины участка  рма, расположенного между двум  стержн ми, к длине стержн  равном 0,75-0,95, В том случае, если это отношение меньше или равно 0,75 полна  компенсаци  происходит при соотношении поФе/г .2

перечного сечени   рм в 1,1-1,3раза меньше сечени  стержней. При расположении дополнительных обмоток соединенных в треугольник, на одном  рме компенсации п тых и седьмых гармоник происходит .при уменьшенном в 1,2-1,4 раза поперечном сечении  рма с дополнительными обмотками по сравнению с поперечным сечением дру го го  рма.

На фиг. 2 и 3 приведены осциллограммы токов, холостого хода моделей трансформаторов без условий компенсации высших гармонических намагничивающих сил и при компенсации высших гармонических намагничивающих сил.Осциллограммы полностью подтверждают рабртрспособность транс-, форматоров.

Таким образом, предлагаемый трансформатор, обеспечива  так же, как и прототип существенное улучшение формы кривой тока холостого хода, отличаетс  снижением расходом активных материалов, изол ции и потерь , так как дополнительные обмотки не имеют св зи с первой гармоникой потока и напр жением и выполнен со значительно меньшим расходом активных материалов и изол ции. Кроме того, возможность заземлени  нейтрали обеспечивает снижение изол ции и занимаемого объема рабочей обмотк Благодар  существенному уменьшению объема дополнительных обмоток уменьшаютс  и потери энергии в обмотке от протекани  тока третьей гармоники .

Как показь ает ориентировочный расче.т, снижение массы обмоток предла .гаемого трансформатора составл ет 16%, массы стали 3,6%, при этом снижение стоимости активных материалов и изол ции трансформатора состал ет пор дка 11%.

flBft

iffllf

WHMW

.

ф1/г.З

Claims (1)

1. ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ СТЫКОВЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ, выполненный в виде стержней и ярм, содержащий рабочие обмотки на стержнях и дополнительные об-< мотки на ярмах, соединенные в треугольник, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода изоляции, активных материалов и потерь энергии,отношение средней длины участка ярма, расположенного между двумя стержнями, к длине стержня составляет 0,75-0,95.

   SU.J 078476