RU198492U1 - TRANSFORMER WITH ROTATING MAGNETIC FIELD - Google Patents

Abstract

Использование: полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в многофазных магнитополупроводниковых преобразователях, в частности в трансформаторно-выпрямительных устройствах и преобразователях частоты.Технический результат: повышение энергоэффективности за счет улучшения формы кривой магнитных потоков благодаря симметрии магнитного поля в магнитопроводе трансформатора.Сущность полезной модели: шихтованный магнитопровод, выполненный из пластин с полузакрытыми пазами на полную высоту катушечных групп, в который в два слоя уложены первичная трехфазная обмотка, соединенная по схеме «звезда», и вторичная девятифазная обмотка, созданная при использовании трех трехфазных симметричных обмоток, каждая из которых соединена по схеме «звезда», а внутренний магнитопровод в виде цилиндра установлен в наружный магнитопровод и неподвижно зафиксирован с обеспечением равномерного воздушного зазора.Usage: the utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in multiphase magnetic semiconductor converters, in particular in transformer-rectifier devices and frequency converters. Technical result: increased energy efficiency by improving the shape of the magnetic flux curve due to the symmetry of the magnetic field in the magnetic circuit of the transformer. models: a laminated magnetic circuit made of plates with half-closed grooves to the full height of the coil groups, in which a primary three-phase winding connected in a "star" scheme is laid in two layers, and a secondary nine-phase winding created using three three-phase symmetrical windings, each of which is connected according to the "star" scheme, and the inner magnetic circuit in the form of a cylinder is installed in the outer magnetic circuit and is fixedly fixed to ensure a uniform air gap.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в многофазных магнитополупроводниковых преобразователях, в частности в трансформаторно-выпрямительных устройствах и преобразователях частоты.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in multiphase magnetic semiconductor converters, in particular in transformer-rectifier devices and frequency converters.

Известен трансформатор [патент РФ №2328051, H01F 29/14, дата публикации 27.06.2008 г.], содержащий трехстержневой магнитопровод, в ярме которого имеется воздушный зазор, на одном из стержней намотана первичная обмотка, а на два других - вторичная обмотка. При этом концы вторичных обмоток соединены между собой через конденсатор, образуя резонансный контур.Known transformer [RF patent No. 2328051, H01F 29/14, publication date 06/27/2008], containing a three-rod magnetic circuit, in the yoke of which there is an air gap, on one of the rods wound the primary winding, and on the other two - the secondary winding. In this case, the ends of the secondary windings are interconnected through a capacitor, forming a resonant circuit.

Недостатком аналога является несимметрия магнитного потока в магнитопроводе трансформатора и высокие массогабаритные показатели ввиду использования дополнительного емкостного элемента в конструкции.The disadvantage of the analogue is the asymmetry of the magnetic flux in the magnetic circuit of the transformer and high weight and dimensions due to the use of an additional capacitive element in the structure.

Известен трансформатор с вращающимся магнитным полем [патент РФ №191500, H01F 38/18, H01F 30/14, дата публикации 08.08.2019 г.], содержащий шестифазную вторичную обмотку и две намотанные на тороидальном сердечнике фазные обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. При этом каждая фазная первичная обмотка содержит две полуобмотки, включенные встречно. Первичные полуобмотки подключены к источнику постоянного напряжения посредством ключей (полностью управляемых транзисторных модулей). Коммутация ключей между двумя первичными обмотками осуществляется с фазовым сдвигом в 90° и через 180° между собственными полуобмотками в каждой первичной обмотке.A transformer with a rotating magnetic field is known [RF patent No. 191500, H01F 38/18, H01F 30/14, publication date 08.08.2019], containing a six-phase secondary winding and two phase windings wound on a toroidal core, shifted in space by 90 ° ... In this case, each phase primary winding contains two half-windings connected in opposite directions. The primary semi-windings are connected to a constant voltage source by means of switches (fully controlled transistor modules). Switching of keys between two primary windings is carried out with a phase shift of 90 ° and 180 ° between their own half-windings in each primary winding.

Недостатком аналога является несимметрия магнитного потока вследствие использования однофазного питающего напряжения, низкая надежность ввиду необходимости системы управления полупроводниковыми ключами.The disadvantage of the analogue is the asymmetry of the magnetic flux due to the use of a single-phase supply voltage, low reliability due to the need for a semiconductor switch control system.

Известен многофазный трансформатор [патент РФ №2125312, H01F 30/14, Н02М 5/14, дата публикации 20.01.1999 г.], 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, причем магнитопроводы выполнены тороидальными, на торцах среднего магнитопровода выполнены пазы, в которые уложены первичная трехфазная распределенная с укороченным шагом двухслойная и вторичная многофазная нераспределенная диаметральная однослойная обмотки, выполненные двухполюсными и уложенные в пазы в три слоя, при этом боковые магнитопроводы выполнены без пазов.Known polyphase transformer [RF patent No. 2125312, H01F 30/14, H2M 5/14, publication date 01.20.1999], containing an average twisted magnetic circuit with a three-phase primary and multiphase secondary windings covering it and two side twisted magnetic circuits adjacent to the ends of the middle magnetic circuit through non-magnetic gaskets, and the magnetic circuits are made toroidal, grooves are made at the ends of the middle magnetic circuit, in which the primary three-phase distributed with a short pitch are laid two-layer and the secondary multiphase non-distributed diametrical single-layer windings, made bipolar and laid in the slots in three layers, while the side magnetic circuits made without grooves.

Основными недостатками аналога являются высокие массогабаритные показатели и большие потоки рассеяния.The main disadvantages of the analog are high weight and dimensions and large scattering fluxes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является трансформатор с вращающимся магнитным полем [патент РФ №2525298, H01F 30/14, Н02М 5/14, дата публикации 10.08.2014 г.], содержащий шихтованный магнитопровод, выполненный из пластин с полузакрытыми пазами на полную высоту катушечных групп, в которые уложены трехфазная обмотка и вторичные обмотки с отводами. Наружный шихтованный магнитопровод выполнен в виде полого цилиндра, который надвигается на внутренний обмотанный шихтованный магнитопровод с воздушным зазором, обеспечивающим необходимую линейность основной кривой намагничивания вращающимся магнитным полем, обеспечивающую улучшение спектрального состава кривой магнитного поля, и замыкающий основной магнитный поток, создаваемый обмотками, расположенными в пазах внутреннего магнитопровода.The closest in technical essence and the achieved result is a transformer with a rotating magnetic field [RF patent No. 2525298, H01F 30/14, Н02М 5/14, publication date 08/10/2014], containing a laminated magnetic circuit made of plates with half-closed slots on the full height of the coil groups in which the three-phase winding and secondary windings with taps are laid. The outer laminated magnetic circuit is made in the form of a hollow cylinder, which slides onto the inner wound laminated magnetic circuit with an air gap, providing the necessary linearity of the main magnetization curve by a rotating magnetic field, providing an improvement in the spectral composition of the magnetic field curve, and closing the main magnetic flux created by the windings located in the slots internal magnetic circuit.

К недостаткам ближайшего аналога можно отнести низкую технологичность укладки обмоток ввиду того, что все обмотки уложены в пазы внутреннего магнитопровода.The disadvantages of the closest analogue can be attributed to the low manufacturability of laying the windings due to the fact that all the windings are laid in the grooves of the internal magnetic circuit.

Задача полезной модели - повышение технологичности изготовления трансформатора за счет унификации обмотанного магнитопровода с обмотанным статором асинхронного электродвигателя.The task of the utility model is to improve the manufacturability of the transformer manufacturing due to the unification of the wound magnetic circuit with the wound stator of the asynchronous electric motor.

Технический результат - повышение энергетической эффективности за счет улучшения формы кривой магнитных потоков благодаря симметрии магнитного поля, обеспечиваемой за счет прохождения магнитными потоками каждой из фаз равных путей, в магнитопроводе трансформатора.The technical result is an increase in energy efficiency by improving the shape of the magnetic flux curve due to the symmetry of the magnetic field, provided by the passage of the magnetic fluxes of each of the phases of equal paths in the magnetic circuit of the transformer.

Поставленная задача решается, а тех нический результат достигается тем, что трансформатор с вращающимся магнитным полем, содержащий шихтованный магнитопровод, выполненный из пластин с полузакрытыми пазами на полную высоту катушечных групп, в которые уложены трехфазная обмотка и вторичные обмотки с отводами, в отличие от прототипа первичные и вторичные обмотки расположены в пазах наружного шихтованного магнитопровода, в который в два слоя уложены первичная трехфазная обмотка, соединенная по схеме «звезда», и вторичная девятифазная обмотка, созданная при использовании трех трехфазных симметричных обмоток, каждая из которых соединена по схеме «звезда», а внутренний магнитопровод выполнен в виде цилиндра, который установлен в наружный магнитопровод и неподвижно зафиксирован с обеспечением равномерного воздушного зазора.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that a transformer with a rotating magnetic field containing a laminated magnetic circuit made of plates with half-closed slots to the full height of the coil groups, in which the three-phase winding and secondary windings with taps are laid, in contrast to the prototype, the primary and the secondary windings are located in the grooves of the external laminated magnetic circuit, in which the primary three-phase winding connected according to the "star" scheme and the secondary nine-phase winding created using three three-phase symmetrical windings, each of which is connected according to the "star" scheme, are laid in two layers, and the inner magnetic circuit is made in the form of a cylinder, which is installed in the outer magnetic circuit and is fixedly fixed to ensure a uniform air gap.

Существо полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:

на фиг. 1 изображен обмотанный шихтованный магнитопровод, внутри которого через воздушный зазор установлен и зафиксирован цилиндрический шихтованный магнитопровод;in fig. 1 shows a wrapped laminated magnetic circuit, inside of which a cylindrical laminated magnetic circuit is installed and fixed through an air gap;

на фиг. 2 изображена векторная диаграмма вторичных обмоток трансформатора.in fig. 2 shows a vector diagram of the transformer secondary windings.

Предложенная конструкция трансформатора с вращающимся магнитным полем содержит наружный шихтованный магнитопровод 1 с выштампованными пазами, в которые в два слоя уложены первичная трехфазная 2 и вторичная девятифазная 3 обмотки. Девятифазная обмотка создана при использовании трех трехфазных симметричных обмоток, каждая из которых соединена по схеме «звезда». Первичная обмотка соединена по схеме «звезда». Между первичной и вторичными обмотками и между обмотками и корпусом укладывается изоляционный материал 4. Внутренний шихтованный магнитопровод в виде цилиндра 5 установлен в наружный магнитопровод 1 и неподвижно зафиксирован с обеспечением равномерного воздушного зазора.The proposed design of a transformer with a rotating magnetic field contains an external laminated magnetic circuit 1 with stamped grooves, in which the primary three-phase 2 and secondary nine-phase 3 windings are laid in two layers. The nine-phase winding is created using three three-phase symmetrical windings, each of which is wye-connected. The primary winding is star-connected. An insulating material 4 is laid between the primary and secondary windings and between the windings and the casing. The inner laminated magnetic circuit in the form of a cylinder 5 is installed in the outer magnetic circuit 1 and is fixedly fixed to ensure a uniform air gap.

Предложенное устройство работает следующим образом: при протекании тока по первичной трехфазной обмотке 2 она создает вращающееся магнитное поле, линии которого замыкаются как по наружному 1, так и по внутреннему магнитопроводу 2 и в то же время наводят электродвижущую силу во вторичных обмотках 3 трансформатора, каждая из которых соединена по схеме «звезда», при этом создается вращающееся магнитное поле, обеспечивающее сдвиг фазных ЭДС на равный шаг в 20 эл. град.The proposed device works as follows: when current flows through the primary three-phase winding 2, it creates a rotating magnetic field, the lines of which are closed both along the outer 1 and the inner magnetic circuit 2 and at the same time induce an electromotive force in the secondary windings 3 of the transformer, each of which is connected according to the "star" scheme, thus creating a rotating magnetic field, providing a shift of the phase EMF by an equal step of 20 el. hail.

Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает повышение технологичности изготовления трансформатора за счет унификации обмотанного магнитопровода с обмотанным статором асинхронного электродвигателя и повышение энергоэффективности трансформатора за счет улучшения формы кривой магнитных потоков благодаря симметрии магнитного поля, обеспечиваемой за счет прохождения магнитными потоками каждой из фаз равных путей, в магнитопроводе трансформатора.Thus, the claimed utility model provides an increase in the manufacturability of the transformer manufacturing due to the unification of the wound magnetic circuit with the wound stator of an asynchronous electric motor and an increase in the energy efficiency of the transformer due to the improvement of the shape of the magnetic flux curve due to the symmetry of the magnetic field provided by the passage of the magnetic fluxes of each phase of equal paths, in magnetic circuit of the transformer.

Claims (1)

Трансформатор с вращающимся магнитным полем, содержащий шихтованный магнитопровод, выполненный из пластин с полузакрытыми пазами на полную высоту катушечных групп, в которые уложены трехфазная обмотка и вторичные обмотки с отводами, отличающийся тем, что первичные и вторичные обмотки расположены в пазах наружного шихтованного магнитопровода, в который в два слоя уложены первичная трехфазная обмотка, соединенная по схеме «звезда», и вторичная девятифазная обмотка, созданная при использовании трех трехфазных симметричных обмоток, каждая из которых соединена по схеме «звезда», а внутренний магнитопровод выполнен в виде цилиндра, который установлен в наружный магнитопровод и неподвижно зафиксирован с обеспечением равномерного воздушного зазора.A transformer with a rotating magnetic field containing a laminated magnetic circuit made of plates with half-closed slots to the full height of the coil groups, in which a three-phase winding and secondary windings with taps are laid, characterized in that the primary and secondary windings are located in the grooves of the external laminated magnetic circuit, in which two layers contain a primary three-phase winding connected according to a "star" scheme, and a secondary nine-phase winding created using three three-phase symmetrical windings, each of which is connected according to a "star" circuit, and the inner magnetic circuit is made in the form of a cylinder, which is installed in the outer magnetic circuit and is fixedly fixed to ensure a uniform air gap.

Images