многофазный трансформатор
Классы МПК: | H01F30/14 приспособленные для изменения числа фаз H02M5/14 для преобразования между цепями с разным числом фаз |
Автор(ы): | Сингаевский Н.А., Гайтов Б.Х., Суртаев Н.А., Суртаев Ю.А., Жуков Ф.И., Церковный О.А. |
Патентообладатель(и): | Кубанский государственный технологический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-04-10 публикация патента:
20.01.1999 |
Изобретение предназначено для использования в многофазных полупроводниковых преобразователях. Техническим результатом является улучшение гармонического состава МДС многофазного трансформатора с вращающимся магнитным полем, снижение массогабаритных показателей преобразователей электрической энергии на его основе и повышение КПД. Боковые магнитопроводы выполнены без пазов, а в одни и те же пазы на торцах среднего магнитопровода уложены первичная трехфазная распределенная с укороченным шагом двухслойная и вторичная многофазная нераспределенная диаметральная однослойная обмотки, выполненные двухполюсными и уложенные в пазы в три слоя. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Многофазный трансформатор, содержащий средний витой магнитопровод, в пазах которого размещены трехфазная первичная и многофазная вторичная обмотки, и два боковых магнитопровода, примыкающие к торцам среднего магнитопровода через немагнитные прокладки, отличающийся тем, что магнитопроводы выполнены тороидальными, пазы выполнены на торцах среднего магнитопровода, причем в одни и те же пазы его уложена первичная обмотка, выполненная распределенной двуслойной с укороченным шагом, и вторичная обмотка, выполненная однослойной диаметральной, причем обе обмотки выполнены двухполюсными и уложены в пазы в три слоя.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трансформаторостроению и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, например в выпрямителях. Известен трансформатор, многофазная обмотка которого состоит из секций вторичной обмотки, расположенных на различных стержнях трехфазного трансформатора (см. статью Климова И.С. Пути создания многофазных трансформаторов и генераторов-трансформаторов. // Электричество. 1958 - N 8, с. 50 - 54). Однако такой трансформатор имеет сложную, трудно реализуемую на практике конструкцию. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многофазный трансформатор, содержащий средний витой магнитопровод с трехфазной первичной и многофазной вторичной охватывающими его обмотками и два боковых витых магнитопровода, примыкающих к торцам среднего магнитопровода через немагнитные прокладки (авт. св. СССР N 1292135, 1985). Из анализа гармонического состава МДС трехфазного трансформатора с вращающимся магнитным полем (ТВП) данной конструкции известно, что в нем, как и в электрических машинах, наряду с основной гармоникой в кривой МДС, присутствуют высшие гармоники порядка![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125014/957.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125010/177.gif)
m - число фаз первичной или вторичной обмотки, которые вносят существенные искажения в форму кривых вторичного напряжения, влияют на источники питания ограниченной мощности и, как следствие, ухудшают качество преобразования электрической энергии в преобразователе, понижают его мощность и КПД. Как известно, задача подавления высших гармоник может решаться при укладке обмоток трансформатора по принципу укладки обмоток электрических машин при двухслойном их исполнении. Выполнив обмотку распределенной, в многофазном трансформаторе можно использовать известный принцип укорочения шага обмоток, что позволит существенно (в некоторых случаях полностью) подавить высшие гармоники. Изобретение позволяет значительно улучшить гармонический состав МДС многофазного трансформатора с вращающимся магнитным полем, снизить массогабаритные показатели преобразователя электрической энергии на его основе и повысить КПД. С этой целью боковые магнитопроводы выполнены тороидальными, пазы выполнены на торцах среднего магнитопровода, причем в одни и те же пазы его уложена первичная обмотка, выполненная распределенной двухслойной с укороченным шагом и вторичная обмотка, выполненная однослойной диаметральной, причем обе обмотки выполнены двухполюсными и уложены в пазы в три слоя. На фиг. 1 показан общий вид многофазного трансформатора; на фиг. 2 - схемы соединения первичной и вторичной обмоток. Трансформатор содержит средний витой тороидальный магнитопровод 1, в пазах 2 которого по торцам размещены секции трехфазной первичной и многофазной вторичной обмоток 4. С торцов к среднему магнитопроводу через немагнитные прокладки 5 примыкают два боковых витых тороидальных магнитопровода 6. Многофазный трансформатор работает следующим образом. При подключении трехфазной первичной обмотки к питающей сети в среднем и боковых магнитопроводах трансформатора создается вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с многофазной вторичной обмоткой, наводит в ней систему многофазных ЭДС, сдвинутых относительно друг друга на угол 2n/m, где m - число фаз вторичной обмотки трансформатора. В результате происходит преобразование трехфазной системы напряжения в m - фазную вторичную систему. Из теории электрических машин известно, что при укорочении шага первичной обмотки на величину
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125017/946.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125017/946.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125017/946.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125017/946.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125017/946.gif)
Z = 2p1m
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125005/183.gif)
где Z - количество пазов с одной стороны среднего магнитопровода;
q2 = 1 - количество пазов фазы вторичной обмотки на полюс;
m = 9 - количество фаз вторичной обмотки;
p = 1 - число пар полюсов. Тогда для первичной обмотки число пазов на фазу равно
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125312/2125312-2t.gif)
где n - количество фаз первичной обмотки. Исходя из этого, полюсное деление
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125005/964.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125017/946.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125017/946.gif)
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125312/2125312-3t.gif)
Следуя принципу укорочения первичной обмотки ТВП, как описано выше, можно укоротить и вторичную обмотку, выполнив ее (как и первичную) двухслойной с целью подавления 17 и 19 гармоник, следующих за основной гармоникой во вторичной цепи (гармоники
![многофазный трансформатор, патент № 2125312](/images/patents/346/2125014/957.gif)
Класс H01F30/14 приспособленные для изменения числа фаз
Класс H02M5/14 для преобразования между цепями с разным числом фаз