RU135445U1 - TRANSFORMER WITH SMOOTH CONTROL OF OUTPUT VOLTAGE - Google Patents

Abstract

Трансформатор с плавным регулированием выходного напряжения на основе дифференциального трансформатора с двумя обмотками, включенными в сеть последовательно и расположенными на крайних полюсах Ш-образного сердечника, и вторичной обмоткой, расположенной на одной из них, либо несколькими вторичными обмотками, каждая из которых расположена на одной из двух первичных обмоток и имеет регулировку выходных напряжений посредством перемещения магнитного шунта вдоль линии полюсов Ш-образного сердечника.A transformer with smooth regulation of the output voltage based on a differential transformer with two windings connected in series and located at the extreme poles of the U-shaped core, and a secondary winding located on one of them, or several secondary windings, each of which is located on one of two primary windings and has an output voltage adjustment by moving a magnetic shunt along the pole line of the U-shaped core.

Description

Широко известны способы регулирования напряжения и тока в трансформаторах шунтированием магнитного потока, или перемещением катушек вдоль сердечника. Такие трансформаторы имеют большую индуктивность рассеяния и, как следствие, высокое выходное сопротивление и являются, по сути, регуляторами тока, а не напряжения. Существует так же трансформатор с плавным регулированием магнитного потока (AC RU 2304319 С2) посредством подвижного магнитного шунта, перераспределяя магнитный поток между полюсами ш-образного магнитного сердечника, на среднем полюсе которого находится катушка входящего, а на одном из крайних - выходящего тока. Недостатком этого трансформатора является также большая индуктивность рассеяния и, вследствие этого, высокое выходное сопротивление.Widely known are methods for controlling voltage and current in transformers by shunting magnetic flux, or moving coils along the core. Such transformers have a large leakage inductance and, as a consequence, a high output resistance and are, in fact, current regulators, not voltage. There is also a transformer with smooth regulation of magnetic flux (AC RU 2304319 C2) by means of a movable magnetic shunt, redistributing the magnetic flux between the poles of the w-shaped magnetic core, at the middle pole of which there is a coil of incoming current, and at one of the extreme ones there is an output current. The disadvantage of this transformer is also the large leakage inductance and, as a result, the high output impedance.

Целью настоящей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков и построение трансформатора с плавным регулированием выходного напряжения в широких пределах и имеющего низкое выходное сопротивление.The purpose of this utility model is to eliminate the above disadvantages and build a transformer with smooth regulation of the output voltage over a wide range and having a low output impedance.

За основу взят так называемый дифференциальный трансформатор с двумя одинаковыми обмотками, включенными последовательно и расположенными на крайних полюсах ш-образного сердечника. Подвижный магнитный шунт замыкает магнитные потоки крайних полюсов на центральный стержень. Перемещение его в сторону какого либо полюса, относительно среднего положения, влечет за собой увеличение индуктивности соответствующей катушки, в то же время индуктивность противоположной катушки падает. Катушки соеденены последовательно и подключены к источнику переменного напряжения. Так как индуктивности катушек изменяются, меняются и напряжения, приложенные к катушкам. То есть в среднем положении магнитного шунта входное напряжение распределяется между катушками поровну, а в крайних - практически все напряжение прилагается к одной катушке. В то же время на другой катушке действующее напряжение будет равно 0. Теперь поверх одной из катушек расположим еще одну, это будет вторичная обмотка трансформатора, к которой подключается нагрузка. Схема получившегося трансформатора показана на фиг 1. Где 1-ш-образный сердечник, 2 - подвижный магнитный шунт, 3,4 - первичная обмотка, состоящая из двух катушек, 5 - вторичная обмотка, 6-нагрузка.The basis is the so-called differential transformer with two identical windings connected in series and located at the extreme poles of the w-shaped core. A movable magnetic shunt closes the magnetic fluxes of the extreme poles to the central rod. Moving it in the direction of a pole relative to the middle position entails an increase in the inductance of the corresponding coil, while the inductance of the opposite coil decreases. Coils are connected in series and connected to an AC voltage source. As the inductances of the coils change, so do the voltages applied to the coils. That is, in the middle position of the magnetic shunt, the input voltage is distributed equally between the coils, and in the extremes, almost all the voltage is applied to one coil. At the same time, on the other coil, the effective voltage will be 0. Now on top of one of the coils we will place another one, this will be the secondary winding of the transformer, to which the load is connected. The circuit of the resulting transformer is shown in Fig. 1. Where is a 1-w-shaped core, 2 is a movable magnetic shunt, 3.4 is a primary winding consisting of two coils, 5 is a secondary winding, 6 is a load.

Рассмотрим работу этого трансформатора с разными положениями магнитного шунта: 1. Магнитный шунт сдвинут вправо. Индуктивность катушки 4 максимальна, а индуктивность катушки 3 минимальна, так как ее магнитная цепь полностью разорвана, падение напряжения на катушке 3 минимально и обуславливается только омическим, (активным) сопротивлением этой катушки. Катушка 4 практически напрямую подключена к источнику переменного напряжения, на вторичной обмотке 5 и нагрузке 6 действует максимальное напряжение, равное напряжению источника переменного напряжения, умноженного на коэффициент трансформации обмоток 5 и 4.Consider the operation of this transformer with different positions of the magnetic shunt: 1. The magnetic shunt is shifted to the right. The inductance of coil 4 is maximum, and the inductance of coil 3 is minimal, since its magnetic circuit is completely broken, the voltage drop across coil 3 is minimal and is caused only by the ohmic (active) resistance of this coil. Coil 4 is almost directly connected to an AC voltage source, on the secondary winding 5 and load 6, the maximum voltage is equal to the voltage of the AC voltage source, multiplied by the transformation coefficient of windings 5 and 4.

2. магнитный шунт сдвинут полностью влево. Индуктивность катушки 3 максимальна, а катушки 4 - практически равна 0.Индуктивность катушки 5 - тоже равна 0. Выходное сопротивление трансформатора минимально, а так как все напряжение источника приложено к катушке 3, то выходное напряжение равно 0.2. The magnetic shunt is shifted completely to the left. The inductance of coil 3 is maximum, and coil 4 is almost 0. The inductance of coil 5 is also 0. The output resistance of the transformer is minimal, and since all the voltage of the source is applied to coil 3, the output voltage is 0.

3. магнитный шунт установлен посередине.3. The magnetic shunt is installed in the middle.

При отключенной нагрузке 6 входное напряжение распределяется поровну между катушками 3 и 4. На выходе трансформатора присутствует половинное напряжение. При подключении нагрузки 6 напряжение на обмотках 5 и 4 стремится уменьшиться, а на обмотке 3 - увеличиться, но увеличиться оно не может, так как шунт замыкает магнитную цепь только наполовину, и сердечник, при увеличении напряжения, входит в насыщение. Индуктивность катушки 3 резко падает, падает ее индуктивное сопротивление, и увеличивается ток через нее, и напряжение на катушке 4 выравнивается. На катушке 5 соответственно тоже. В результате мы имеем выходное напряжение, слабо зависящее от нагрузки.When the load 6 is disconnected, the input voltage is distributed evenly between coils 3 and 4. At the output of the transformer, half the voltage is present. When load 6 is connected, the voltage on windings 5 and 4 tends to decrease, but on winding 3 it increases, but it cannot increase, since the shunt closes the magnetic circuit only halfway, and the core, when the voltage increases, enters saturation. The inductance of coil 3 drops sharply, its inductive resistance drops, and the current through it increases, and the voltage across coil 4 is equalized. On coil 5, respectively, too. As a result, we have an output voltage that is slightly dependent on the load.

Claims (1)

Трансформатор с плавным регулированием выходного напряжения на основе дифференциального трансформатора с двумя обмотками, включенными в сеть последовательно и расположенными на крайних полюсах Ш-образного сердечника, и вторичной обмоткой, расположенной на одной из них, либо несколькими вторичными обмотками, каждая из которых расположена на одной из двух первичных обмоток и имеет регулировку выходных напряжений посредством перемещения магнитного шунта вдоль линии полюсов Ш-образного сердечника.

A transformer with stepless regulation of the output voltage based on a differential transformer with two windings connected in series and located at the extreme poles of the U-shaped core, and a secondary winding located on one of them, or several secondary windings, each of which is located on one of two primary windings and has an output voltage adjustment by moving a magnetic shunt along the pole line of the U-shaped core.

Images