SU1148507A1 - Регулируемый трансформатор - Google Patents

Abstract

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНСФОРМАТОР , содержащий стержневой магнитопровод с трем   рмами - верхним, средним и нижним, первичную и вторичную размещенную между средним и нижним  рмами, обИзобретение относитс  к электротехнике и мржет быть использовано в любой отрасли промышленности дл  бесконтактного регулировани  вторичного напр жени  трансформатора. Известна конструкци  трансформаторно-транзисторного регул тора-стабилизатора н апр жени , содержащего регулирующий элемент, управл нэщий элемент и схему широтно-импульсной модул ции, в которой регулирующий элемент выполнен в зиде двух последовательно включенных автотрансформаторов (трансформаторов). Недостатком конструкции  вл етс  ее пониженна  надежность, обусловленна  сложностью схемного решени . Известна также конструкци  регулируемого трансформатора, содержащего стержневой магнитопровод с трем   рмами верхним , средним и нижним, первичную и мотки и бипол рно соединенные тиристоры , причем первична  обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательносогласно , одна из которых размещена на стержн х между двум  соседними  рпами, средним и нижним, а к другой присоединены указанные бипол рно соединенные тиристоры , отличающийс  тем. что, с целью упрощени  трансформатора, уменьшени  его стоимости, расширени  диапазона регулировани  напр жени  на нагрузках, близких к номинальной увеличени  коэффициента полезного действи , втора  часть первичной обмотки размещена на стержн х между средним и верхним  рмами . (Л с вторичную, размещенную между средним и нижним  рмами, обмогки и бипол рно соединенные тиристоры, причем первична  обмотка состоит W3 двух частей, соединенных последовательно-согласно, одна из которых 00 размещена на стержн х между двум  соседел о ними  рмами, например, средним и Н1 жним , а к другой присоединены бипол рно VI соединенные тиристоры. Данна  конструкци  по своей технической сути и достигаемому результату  вл етс  наиболее близкой к описываемому изобретению. Недостатками ее  вл ютс  относительна  сложность конструкции трансформатора , повыщенна  его стоимость, а такжр достаточно узкий диапазон регулировани  напр жени  на нагрузках, близких к номинальным , и пониженный коэффициент { олезного действу .

Description

Целью изобретени   вл етс  упрощение трансформатора, уменьшение его стоимости, расширение диапазона регулировани  напр жени  на нагрузках, близких к номинальной, и увеличение коэффициента полезного действи .

Дл  обеспечени  реализации поставленной цели в регулируемом трансформаторе , содержаа1ем стержневой магнитопровод с трем   рмами - верхним, средним и нижним, первичную и вторичную, размещенную , между средним и нижним  рмами, обмотки и бипол рно соединенныетиристоры , причем первична  обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательно-согласно , одна из которых размещена на стержн х между двум  соседними  рмами, например, средним инижним, а к другой присоединены бипол рно соединенные тиристоры , втора  часть первичной обмотки размещена на стержн х между средним и верхним  рмами.

На фиг, 1 схематически изображена однофазна  конструкци  регулируемого трансформатора; на фиг. 2 - трехфазна  конструкци ; на фиг. 3 - электрическа  схема трехфазной конструкции; на фиг. 4 - вариант выполнени  трансформатора в однофазном исполнении; на фиг. 5 - вариант выполнени  трансформатора в трехфазном исполнении; на фиг. б и 7 - внешние характеристики трансформаторов по фиг.-, 2, 3 и фиг, 4, 5 соответственно.

Регулируемый трансформатор содержит стержневой магнитопровод 1 с трем   рмами - верхним 2, средним 3 и нижним 4, первичную и вторичную 5 обмотки и бипол рно соединенные тиристоры 6, причем первична  обмотка состоит из двух частей 7 и 8, соединенных последовательно-согласно , одна из которых, например часть 7 обмотки ,размещена на стержн х ,между двум  соседними  рмами, например, средним 3 и нижним 4, а к другой, например части 8 обмотки, присоединены бипол рно соединенные тиристоры 6, причем втора  часть 8 первичной обмотки размещена на стержн х между средним 3 и верхним 2  рмами .

Варианты трансформаторов по фиг. 4, 5 выполнены с немагнитными зазорами в  рме , а к первичной обмотке трансформатора по фиг. 4 может быть подключен конденсатор .

Внешние характеристики (фиг. 6 и 7) трансформаторов по фиг. 1, 2, 4 и фиг. 5 соответственно содержат, характеристики при максимальном 9 и минимальном 10 напр жени х холостого хода.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Регулирование трансформатора осуществл етс  путем изменени  угла включени 

тиристоров 6. Нижний предел диапазона регулировани  вторичного напр жени  по кривой 10 (фиг. 6) имеет место при угле включени  180°, когда тиристоры 6 в течение всего периода выключены. При этом

0 напр жение сети Ui прикладываетс  к обеим част м 7 и 8 первичной обмотки, следовательно напр жени.е витка будет минимальным, а значит и напр жение, наводимое во вторичной обмотке 5 имеет так5 же минимальное значение (и2мин),

Верхний предел диапазона регулировани  вторичного напр жени  по кривой 9 (фиг. 6) реализуетс  при угле включени  0°, когда тиристоры 6 включены в течение всего

0 периода.

В этом случае напр жение сети Ui приложено только к части 7 витков первичной обмотки, поэтому напр жение витка трансформатора максимально, а следовательно и

5 вторичное напр жение имеет максимальное значение (и2макс). Плавно измен   угол включени  тиристоров 6 от О до 180°, получают соответствующие им промежуточные значени  вторичного напр жени  Ua. Внеш0 -ние характеристики, получаемые при этом, располагаютс  между внешними характеристиками 9 и 10 по фиг. 6. При включенных тиристорах 6 описываемый трансформатор превращаетс  в обычный нерегулируемый

5 трансформатор с минимальным полем рассе ни , поэтому внешн   характеристика 9 по фиг, 6  вл етс  жесткой, практически не завис щей от тока нагрузки.

Опыт работы с моделью описываемого.

0 трансформатора и с трансформатором по прототипу показы-вает, что при больших токах нагрузки, близких к номинальным, макси мал ьные значени  . напр жений устанавливаютс  при выключенных тиристорах, шунтирующих части силовых обмоток . Однако при снижении тока нагрузки от некоторой величины, меньшей номинального тока, до холостого хода дл  получени  минимальных значений напр жений о

0 трансформаторе по прототипу включаютс  тиристоры, шунтирующие часть вторичной обмотки.

в описываемом трансформаторе управление осуществл етс  только одной парой

5 бипол рно соединенных тиристоров, подключенных к части первичной обмотки. Поэтому диапазон регулировани  напр жени  при малых нагрузках и при холостом ходе в описываемом трансформаторе (фиг. 6) меньше , чем в трансформаторе по прототипу.

Дл  большинства потребителей электрической энергии важнее иметь возможность более широкого плавного регулировани  напр жени  при токах нагрузки, близких к номинальному, чем на холостом ходу и малых нагрузках.

В тех случа х, когда требуетс  большой диапазон регулировани  напр жени  при холостом ходе и малых нагрузках, можно использовать варианты конструкций трансформаторов по фиг. 4 и 5. Благодар  наличию немагнитных зазоров в  рмах, основной магнигный поток, создаваемый част ми 7 и 8 первичной обмотки при включенных тиристорах 6, не проходит через них, а полностью замыкаетс  по двум другим  рмам. Поэтому в данном случае напр жение на виток и значени  вторичного напр жени  по кривой 10 (фиг. 7) будут меньше, чем у трансформатора по фиг. 1 (см. кривую 10 по фиг. 6), и совпадают с характеристикой при минимальном напр жении холостого хода трансформатора по прототипу. Верхний диапазон регулировани  напр жени  по кривой 10 (фиг. 7) в этом трансформаторе (по фиг. 4 и 5), как и в

трансформаторах по фиг. 1, 2, 3 достиг.эетс  включением тиристоров б. при этом, благодар  экранирующему действию части 8 первичной обмотки, основной магнитный поток, преодолева  повышенное магнитное сопротивление, замкнетс  по  рму с немагнитным зазором.

Как показали испытани  опытной модели , дл  получени  необходимого диапазона регулировани  напр жени  холостого хода требуетс  незначительна  длина немагнитного зазора, и в зависимости от мощности трансформатора она измен етс  от 0,1 до 1 мм.

В тех случа х, когда ток холостого хода из-за немагнитного зазора возрастает выше установленной нормы и эксплуатаци  трансформатора недопустима, то параллельно первичной обмотке подключаетс  электрический конденсатор. Трансформатор может быть выполнен трехфазным, с симметричной магнитной системой. Он  вл етс  весьма перспективным при совершенствовании многих источников питани , примен емых дл  различных сварочных процессов.

1

сриг.1

1 г

/ I

г

j 7

Фиг, 2

J«.,

V.

Vl

.5

1/2

gOi/e.

gA /

ZMUH

Ю

Zff)2 fpus.S

UZHOXC

/,

фиг. 7

Claims (1)

1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. содержащий стержневой магнитопровод с тремя ярмами - верхним, средним и нижним, первичную и вторичную размещенную между средним и нижним ярмами, об мотки и биполярно соединенные тиристоры, причем первичная обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательносогласно, одна из которых размещена на стержнях между двумя соседними ярмами, средним и нижним, а к другой присоединены указанные биполярно соединенные тиристоры, отличающийся тем, что. с целью упрощения трансформатора, уменьшения его стоимости, расширения диалазона регулирования напряжения на нагрузках, близких к номинальной увеличения коэффициента полезного действия, вторая часть первичной обмотки размещена на стержнях между средним и верхним ярмами.