RU2686084C1 - Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator - Google Patents

Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator Download PDF

Info

Publication number
RU2686084C1
RU2686084C1 RU2018128814A RU2018128814A RU2686084C1 RU 2686084 C1 RU2686084 C1 RU 2686084C1 RU 2018128814 A RU2018128814 A RU 2018128814A RU 2018128814 A RU2018128814 A RU 2018128814A RU 2686084 C1 RU2686084 C1 RU 2686084C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
primary
winding
axial magnetic
axial
Prior art date
Application number
RU2018128814A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яков Михайлович Кашин
Александр Борисович Варенов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2018128814A priority Critical patent/RU2686084C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2686084C1 publication Critical patent/RU2686084C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18—Rotary transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/08—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with core, coil, winding, or shield movable to offset variation of voltage or phase shift, e.g. induction regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/14—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion between circuits of different phase number

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used, for example, in laboratory conditions for calibration of electric meters, in radio devices, etc. Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator comprises housing, two axial magnetic conductors with slots, in which primary three-phase and secondary multiphase windings are laid, self-braking worm gear consisting of worm and screw wheel with shaft fixed in bearing assemblies, wherein in the housing upper part a voltage corrector is additionally installed, the input of which is connected to the line voltage of any two phases of the secondary multi-phase winding, wherein the axial magnetic core with the secondary multiphase winding is rigidly fixed in the lower part of the housing, and between its top active end surface and axial magnetic conductor with primary three-phase winding there is a magnetic shunt rigidly fixed in housing by means of the first disc, in which slots toroidal magnetization coil is connected, connected to output of voltage corrector, wherein axial magnetic core with primary three-phase winding is rigidly fixed on helical wheel shaft of worm gear by means of second disc and is made with possibility of rotation relative to fixed axial magnetic conductor with secondary multiphase winding and magnetic shunt around their common axis of symmetry, between magnetic shunt and axial magnetic conductor with primary three-phase winding there is an air gap, and primary three-phase winding is made with possibility of connection to primary network by means of brush sliding contacts.EFFECT: stabilization of output voltage of transformer-phase regulator by value, higher reliability of contact connection.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к многофазным трансформаторам и фазорегуляторам, и может быть использовано, например, в лабораторных условиях для поверки электросчетчиков, в радиотехнических устройствах и т.д.The invention relates to electrical engineering, in particular to multiphase transformers and phase regulators, and can be used, for example, in laboratory conditions for calibration of electricity meters, in radio devices, etc.

Известна конструкция фазорегулятора (Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов.- М.: Энергия, 1980. - 928 е., ил.), представляющего собой асинхронную машину цилиндрического исполнения с фазным заторможенным ротором. Такой фазорегулятор содержит статор и ротор с соответствующими трехфазными обмотками, корпус, подшипниковые щиты и самотормозящуюся червячную передачу, позволяющую оператору вращать ротор относительно неподвижного статора на необходимый угол с целью изменения фазы выходного напряжения. При этом за первичную обмотку обычно принимается обмотка статора, за вторичную - обмотка ротора. При поворачивании ротора фаза выходного напряжения плавно изменяется в пределах 0-2π при постоянной величине этого напряжения.A known design of a phase regulator (Ivanov-Smolensky, AV Electrical Machines: A Textbook for High Schools. - M .: Energiya, 1980. - 928 e., Ill.), Which is an asynchronous machine of cylindrical design with a phase braked rotor. Such a phase regulator contains a stator and a rotor with the corresponding three-phase windings, a housing, bearing shields and a self-braking worm gear, allowing the operator to rotate the rotor relative to the fixed stator to the desired angle to change the phase of the output voltage. In this case, the stator winding is usually taken for the primary winding, the rotor winding for the secondary winding. When turning the rotor, the phase of the output voltage smoothly changes within 0-2π at a constant value of this voltage.

Однако конструкция такого фазорегулятора сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов статора и ротора. Кроме того, стоимость такого фазорегулятора велика из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке. Более того, конструкция такого фазорегулятора не позволяет получить многофазное выходное напряжение.However, the design of such a phase regulator is complicated because of the need to stamp the sheets of stator and rotor magnetic cores. In addition, the cost of such a phase regulator is high due to the high consumption of electrical steel associated with a high percentage of its waste during stamping. Moreover, the design of such a phase regulator does not allow to obtain a multi-phase output voltage.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является многофазный трансформатор-фазорегулятор (пат. РФ №2139586, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М., Сингаевский Н.А., Жуков Ф.И., Исик С.Н.) содержащий два тороидальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, при этом тороидальный магнитопровод со вторичной многофазной обмоткой выполнен подвижным относительно неподвижного тороидального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой, для чего установлена самотормозящаяся червячная передача, жестко связанная с подвижным тороидальным магнитопроводом, а между тороидальными магнитопроводами имеется воздушный зазор, необходимый для их взаимного перемещения.The closest to the invention to the technical nature is a multiphase phase-shifting transformer (US Pat. Of the Russian Federation No. 2139586, authors Gaytov B.Kh., Kashin Ya.M., Singayevsky N.A., Zhukov F.I., Isik S.N.) containing two toroidal magnetic cores with grooves in which primary three-phase and secondary multiphase windings are laid, while the toroidal magnetic circuit with the secondary multiphase winding is made movable relative to the fixed toroidal magnetic core with the primary three-phase winding, for which a self-braking worm is installed transmission rigidly connected with the movable toroidal magnetic circuit, and between the toroidal magnetic cores has an air gap is required for their mutual displacement.

Каждый из тороидальных магнитопроводов известного из пат. РФ №2139586 трансформатора-фазрегулятора выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами, в которую уложена соответствующая обмотка. Магнитный поток, создаваемый током, протекающим в этой обмотке, направлен по оси симметрии тороидального магнитопровода. В последние годы наметилась тенденция называть вновь появляющиеся типы электрических машин по признакам, которые описывают направление магнитного поля в них относительно направления оси вращения или движения ротора (магнитопроводов) (Электрические машины с поперечным и аксиальным магнитным полем. Наний В.В., Палис Ф., Масленников A.M., Дунев А.А., Егоров А.В., Юхимчук В.Д. Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», г. Харьков, Магдебургский университет им. Отто-фон-Герике, г. Магдебург, Германия). Поэтому магнитопроводы такой конструкции с таким расположением обмоток называют аксиальными (например, Аксиальный многофазный трансформатор-фазорегулятор, пат. РФ №29624, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.Each of the toroidal magnetic circuits known from US Pat. Of the Russian Federation No. 2138586 a transformer-phase regulator is made with one active end surface with grooves in which the corresponding winding is laid. The magnetic flux created by the current flowing in this winding is directed along the axis of symmetry of the toroidal magnetic circuit. In recent years, there has been a tendency to call the newly emerging types of electric machines according to signs that describe the direction of the magnetic field in them relative to the direction of the axis of rotation or movement of the rotor (magnetic circuits) (Electric machines with a transverse and axial magnetic field. Nanii VV, Palis F. , AM Maslennikov, A. Dunev, A. Egorov, V. Yukhimchuk National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, Magdeburg University named after Otto-von Gerike, Magdeburg, Germany) . Therefore, magnetic circuits of this design with such an arrangement of windings are called axial (for example, Axial multiphase transformer-phase regulator, US Pat. Of the Russian Federation No. 29624, authors Gaytov B.Kh., Kashin Ya.M., etc.

Самотормозящаяся червячная передача известного из пат. РФ №2139586 трансформатора-фазорегулятора состоит из червяка и винтового колеса с валом, закрепленным в подшипниковых узлах.Self-braking worm gear known from US Pat. RF № 2139586 transformer phase regulator consists of a worm and a screw wheel with a shaft fixed in the bearing units.

Существенным недостатком такого многофазного трансформатора-фазорегулятора является невозможность обеспечения регулирования величины выходного напряжения при изменении нагрузки, а также наличие большого количества щеточных скользящих контактов (в представленном примере - девять), связанного с тем, что вторичная многофазная обмотка уложена в пазы подвижного магнитопровода. Это снижает надежность контактного соединения. Кроме того, для стабилизации выходного напряжения такого многофазного трансформатора-фазорегулятора требуется установка на выходе последовательно с трансформатором-фазорегулятором дополнительного регулятора напряжения, через который в нагрузку передается вся мощность трансформатора-фазорегулятора. Дополнительный регулятор напряжения, установленный на выходе трансформатора-фазорегулятора, представляет собой устройство, соизмеримое по мощности и габаритам самого трансформатора-фазорегулятора. Что приводит к увеличению массы и габаритов почти в два раза.A significant disadvantage of such a multiphase transformer phase regulator is the impossibility of providing control of the output voltage when the load changes, as well as the large number of brush sliding contacts (nine in the example), due to the fact that the secondary multiphase winding is laid in the slots of the movable magnetic circuit. This reduces the reliability of the contact connection. In addition, to stabilize the output voltage of such a multi-phase transformer-phase regulator, an additional voltage regulator must be installed at the output in series with the transformer-phase regulator, through which all the power of the transformer-phase regulator is transferred to the load. An additional voltage regulator installed at the output of the transformer / phase regulator is a device that is comparable in power and dimensions to the transformer / phase regulator itself. Which leads to an increase in weight and dimensions almost doubled.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование трансформатора-фазорегулятора, позволяющее обеспечить расширение области его применения и повысить надежность его работы.The task of the invention is the improvement of the transformer-phase regulator, allowing to ensure the expansion of its scope and improve the reliability of its work.

Технический результат заявленного изобретения - стабилизация выходного напряжения трансформатора-фазорегулятора по величине, повышение надежности контактного соединения.The technical result of the claimed invention is the stabilization of the output voltage of the transformer-phase regulator in size, increasing the reliability of the contact connection.

Технический результат достигается тем, что в аксиальном многофазном стабилизируемом трансформаторе-фазорегуляторе, содержащем корпус, два аксиальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, самотормозящуюся червячную передачу, состоящую из червяка и винтового колеса с валом, закрепленным в подшипниковых узлах, в верхней части корпуса дополнительно устанавливается корректор напряжения, вход которого подключается на линейное напряжение любых двух фаз вторичной многофазной обмотки, при этом аксиальный магнитопровод с вторичной многофазной обмоткой жестко закрепляется в нижней части корпуса, а между его верхней активной торцовой поверхностью и аксиальным магнитопроводом с первичной трехфазной обмоткой установлен жестко закрепленный в корпусе посредством первого диска магнитный шунт, в пазы которого укладывается тороидальная обмотка подмагничивания, подключенная к выходу корректора напряжения, при этом аксиальный магнитопровод с первичной трехфазной обмоткой жестко закрепляется на валу винтового колеса червячной передачи посредством второго диска и выполняется с возможностью поворота относительно неподвижного аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой и магнитного шунта вокруг их общей оси симметрии, между магнитным шунтом и аксиальным магнитопроводом с первичной трехфазной обмоткой имеется воздушный зазор, а первичная трехфазная обмотка выполняется с возможностью подключения к первичной сети посредством щеточных скользящих контактов.The technical result is achieved in that in the axial multiphase Stabilizability transformer-phase regulator, comprising a body, two axial magnetic core with slots in which are stacked the primary three-phase and the secondary multiphase winding, a self-braking worm gear consisting of a worm and a helical wheel to a shaft fastened in bearing units In addition, a voltage corrector is additionally installed in the upper part of the case; its input is connected to the line voltage of any two phases of the secondary multiphase circuit breaker. The axial magnetic core with the secondary multiphase winding is rigidly fixed in the lower part of the housing, and between its upper active end surface and the axial magnetic core with the primary three-phase winding there is a magnetic shunt fixed in the housing through the first disk, the toroidal magnetic winding is fitted into the housing, connected to the output of the voltage corrector, while the axial magnetic circuit with the primary three-phase winding is rigidly fixed to the shaft of the screw wheel h A worm gear is transmitted by means of a second disk and can be rotated with respect to a fixed axial magnetic core with a secondary multiphase winding and a magnetic shunt around their common axis of symmetry, there is an air gap between the magnetic shunt and the axial magnetic core with a primary three-phase winding primary network through brush sliding contacts.

Расширение области применения трансформатора-фазорегулятора достигается путем стабилизации его выходного напряжения по величине за счет установки в верхней части корпуса трансформатора-фазорегулятора корректора напряжения, вход которого подключается на линейное напряжение любых двух фаз вторичной многофазной обмотки, а также жестким закреплением в корпусе посредством первого диска между верхней активной торцовой поверхностью аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой и аксиальным магнитопроводом с первичной трехфазной обмоткой магнитного шунта, в пазы которого укладывается тороидальная обмотка подмагничивания, подключенная к выходу корректора напряжения.Expansion of the scope of the transformer-phase regulator is achieved by stabilizing its output voltage in size by installing a voltage corrector in the upper part of the transformer-phase regulator housing, the input of which is connected to the line voltage of any two phases of the secondary multiphase winding, as well as rigid fixation in the housing through the first disk between the upper active end surface of the axial magnetic core with a secondary multi-phase winding and axial magnetic core with a primary t ehfaznoy winding magnetic shunt, which fits into the grooves toroidal winding bias connected to the output voltage corrector.

Отклонение выходного напряжения от заданного измеряется установленным в верхней части корпуса корректором напряжения, вход которого подключен на линейное напряжение любых двух фаз вторичной многофазной обмотки. Корректор напряжения увеличивает величину тока подмагничивания в тороидальной обмотке подмагничивания магнитного шунта. Подмагничивание магнитного шунта приводит к уменьшению магнитной проницаемости его стали и увеличению его магнитного сопротивления. В результате чего величина магнитного потока, проходящего через магнитный шунт уменьшается, а величина магнитного потока, проходящего через неподвижный аксиальный магнитопровод и пронизывающего витки вторичной многофазной обмотки, увеличивается. Вследствие этого величина ЭДС, наводимых в фазах вторичной многофазной обмотки увеличивается, и величина напряжения на выходе предлагаемого трансформатора-фазорегулятора достигает стабилизируемого уровня.The deviation of the output voltage from the set one is measured by the voltage corrector installed in the upper part of the case, the input of which is connected to the line voltage of any two phases of the secondary multiphase winding. The voltage corrector increases the magnitude of the bias current in the toroidal winding of the magnetic shunt bias. Magnetic biasing of the shunt leads to a decrease in the magnetic permeability of its steel and an increase in its magnetic resistance. As a result, the magnitude of the magnetic flux passing through the magnetic shunt decreases, and the magnitude of the magnetic flux passing through the stationary axial magnetic circuit and penetrating the turns of the secondary multiphase winding increases. As a result, the magnitude of the EMF induced in the phases of the secondary multiphase winding increases, and the voltage at the output of the proposed transformer phase regulator reaches a stabilized level.

Повышение надежности работы трансформатора-фазорегулятора достигается путем повышения надежности контактного соединения за счет того, что между магнитным шунтом и аксиальным магнитопроводом с первичной трехфазной обмоткой имеется воздушный зазор, аксиальный магнитопровод с первичной трехфазной обмоткой жестко закрепляется на валу винтового колеса червячной передачи посредством второго диска и выполняется с возможностью поворота относительно неподвижного аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой и магнитного шунта вокруг их общей оси симметрии, а первичная трехфазная обмотка выполняется с возможностью подключения к первичной сети посредством щеточных скользящих контактов.Improving the reliability of the transformer phase regulator is achieved by increasing the reliability of the contact connection due to the fact that there is an air gap between the magnetic shunt and the axial magnetic core with the primary three-phase winding, the axial magnetic core with the primary three-phase winding is rigidly fixed on the screw shaft of the worm gear through the second disk and is performed with the possibility of rotation relative to the stationary axial magnetic circuit with a secondary multi-phase winding and magnetic shunt around their common axis of symmetry, and the primary three-phase winding is performed with the ability to connect to the primary network through the brush sliding contacts.

Выполнение аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой с возможностью поворота относительно неподвижного аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой и магнитного шунта вокруг их общей оси симметрии и выполнение первичной трехфазной обмотки с возможностью подключения к первичной сети посредством щеточных скользящих контактов позволяет уменьшить количество скользящих контактов по сравнению с соответствующим количеством их в прототипе, а, следовательно, повысить вероятность безотказной работы контактного соединения, так как вероятность безотказной работы группы однотипных элементов (в данном случае - контактов) равна Рп, где Р - вероятность безотказной работы одного элемента (скользящего контакта), n - количество элементов (скользящих контактов).The axial magnetic circuit with the primary three-phase winding can be rotated relative to the stationary axial magnetic core with the secondary multiphase winding and the magnetic shunt around their common axis of symmetry and the primary three-phase winding can be connected to the primary network by means of brush sliding contacts reduces the number of sliding contacts compared to the corresponding the number of them in the prototype, and, consequently, increase the probability of failure-free operation of contact deleterious compounds because reliabilities group of the same elements (in this case - the contacts) equal to F n, where P - probability of failure of one element (sliding contact), n - the number of elements (sliding contacts).

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого аксиального многофазного стабилизируемого трансформатора-фазорегулятора в разрезе, на фиг. 2 - схема соединения его обмоток, на фиг. 3 - векторная диаграмма для одной фазы, на фиг. 4 - средние линии магнитного потока Ф1 в аксиальном магнитопроводе с первичной трехфазной обмоткой, средние линии магнитного потока Ф2 в аксиальном магнитопроводе с вторичной многофазной обмоткой и средние линии магнитного потока Ф3 в магнитном шунте, на фиг. 5 - соотношение размеров ярма неподвижного аксиального магнитопровода и размера ярма магнитного шунта.FIG. 1 shows a general view of the proposed axial multiphase stabilized transformer-phase regulator in section, FIG. 2 is a diagram of the connection of its windings; FIG. 3 is a vector diagram for a single phase, in FIG. 4 - middle lines of magnetic flux F 1 in the axial magnetic core with primary three-phase winding, middle lines of magnetic flux F 2 in the axial magnetic core with secondary multiphase winding and middle lines of the magnetic flux F 3 in the magnetic shunt; FIG. 5 - the ratio of the size of the yoke of the fixed axial magnetic core and the size of the yoke of the magnetic shunt.

Аксиальный многофазный стабилизируемый трансформатор-фазорегулятор содержит (фиг. 1): корпус 9, два аксиальных магнитопровода 3 и 6 с пазами, в которые уложены первичная трехфазная 4 и вторичная многофазная 5 обмотки, самотормозящуюся червячную передачу, состоящую из червяка 2 и винтового колеса 1 с валом 10, закрепленным в подшипниковых узлах 11 и 17.Axial multi-phase stabilized transformer-phase-regulator contains (Fig. 1): case 9, two axial magnetic circuits 3 and 6 with slots in which primary three-phase 4 and secondary multiphase 5 windings are laid, self-braking worm gear consisting of a worm 2 and a helical wheel 1 s shaft 10, mounted in the bearing assemblies 11 and 17.

В верхней части корпуса 9 установлен корректор напряжения 15, вход которого подключен на линейное напряжение любых двух фаз вторичной многофазной обмотки 5. Аксиальный магнитопровод 6 с вторичной многофазной обмоткой 5 жестко закреплен в нижней части корпуса 9, а между его верхней активной торцовой поверхностью и аксиальным магнитопрводом 3 с первичной трехфазной обмоткой 4 установлен жестко закрепленный в корпусе 9 посредством первого диска 13 магнитный шунт 7, в пазы которого уложена тороидальная обмотка подмагничивания 8, подключенная к выходу корректора напряжения 15 (фиг. 2).In the upper part of the housing 9, a voltage equalizer 15 is installed, the input of which is connected to the linear voltage of any two phases of the secondary multiphase winding 5. The axial magnetic circuit 6 with the secondary multiphase winding 5 is rigidly fixed in the lower part of the housing 9, and between its upper active end surface and the axial magnetic conductor 3 with a primary three-phase winding 4 a magnetic shunt 7 fixed by a first disk 13 is fixed in the housing 9, the grooves of which contain the toroidal bias winding 8 connected to move corrector voltage 15 (FIG. 2).

Аксиальный магнитопровод 3 с первичной трехфазной обмоткой 4 жестко закреплен на валу 10 винтового колеса 1 червячной передачи посредством второго диска 16 и выполнен с возможностью поворота относительно неподвижного аксиального магнитопровода 6 с вторичной многофазной обмоткой 5 и магнитного шунта 7 вокруг их общей оси симметрии. Между магнитным шунтом 7 и аксиальным магнитопроводом 3 с первичной трехфазной обмоткой 4 имеется воздушный зазор 14. Первичная трехфазная обмотка 4 выполнена с возможностью подключения к первичной питающей сети посредством щеточных скользящих контактов 12 (фиг. 1, 2).The axial magnetic core 3 with the primary three-phase winding 4 is rigidly mounted on the shaft 10 of the screw wheel 1 of the worm gear through the second disk 16 and is rotatable relative to the fixed axial magnetic core 6 with the secondary multiphase winding 5 and the magnetic shunt 7 around their common axis of symmetry. There is an air gap 14 between the magnetic shunt 7 and the axial magnetic core 3 with the primary three-phase winding 4. The primary three-phase winding 4 is configured to be connected to the primary supply network by means of brush sliding contacts 12 (Fig. 1, 2).

Аксиальный многофазный стабилизируемый трансформатор-фазорегулятор работает следующим образом. При подключении первичной трехфазной обмотки 4, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 3, жестко закрепленного на валу 10 винтового колеса 1 червячной передачи посредством второго диска 16 и выполненного с возможностью поворота относительно неподвижного аксиального магнитопровода 6 с вторичной многофазной обмоткой 5, через щеточные скользящие контакты 12 к первичной питающей сети напряжением U1 в воздушном зазоре 14 аксиального многофазного стабилизируемого трансформатора-фазорегулятора создается вращающееся магнитное поле. При этом одна часть (Ф3) магнитного потока Ф1 создаваемого первичной трехфазной обмоткой 4, замыкается через магнитный шунт 7 с тороидальной обмоткой подмагничивания 8, жестко закрепленный в корпусе 9 посредством первого диска 13, а другая часть (Ф2) магнитного потока Ф1 замыкается через аксиальный магнитопровод 6 с вторичной многофазной обмоткой 5. То есть Ф1=Ф2+Ф3 (фиг. 4).Axial multi-phase stabilized transformer phase regulator works as follows. When connecting the primary three-phase winding 4, laid in the grooves of the axial magnetic core 3, rigidly mounted on the shaft 10 of the screw wheel 1 of the worm gear through the second disk 16 and made with the possibility of rotation relative to the stationary axial magnetic circuit 6 with the secondary multiphase winding 5, through the brush sliding contacts 12 to A primary supply network with a voltage U 1 in the air gap 14 of an axial multiphase stabilized transformer-phase regulator creates a rotating magnetic field. In this case, one part (F 3 ) of the magnetic flux F 1 created by the primary three-phase winding 4 is closed through a magnetic shunt 7 with a toroidal bias winding 8 fixed in the housing 9 by means of the first disk 13, and the other part (F 2 ) of the magnetic flux F 1 closes through the axial magnetic circuit 6 with the secondary multi-phase winding 5. That is, F 1 = F 2 + F 3 (Fig. 4).

Магнитный поток Ф2, пронизывая витки вторичной многофазной обмотки 5, уложенной в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 6, наводит в ней систему многофазных ЭДС Е2 (фиг. 3). Фаза ЭДС Е2 во вторичной многофазной обмотке 5, уложенной в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 6, зависит от первоначального взаимного расположения осей вторичной многофазной 5 и первичной трехфазной 4 обмоток, уложенных соответственно в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 6 и поворотного аксиального магнитопровода 3. При повороте рукоятки (на фиг.1 она не показана, как не имеющая отношения к существу изобретения), жестко связанной с червяком 2, винтовое колесо 1 с валом 10 червячной передачи, закрепленным в подшипниковых узлах 11 и 17, поворачивает поворотный аксиальный магнитопровод 3 с первичной трехфазной обмоткой 4 относительно неподвижного аксиального магнитопровода 6 с вторичной многофазной обмоткой 5 вокруг их общей оси симметрии на определенный угол. Это приводит к соответствующему повороту вектора ЭДС Е2 (фиг. 3). На фиг. 3 стрелками показаны возможные направления перемещения вектора ЭДС Е2, а следовательно и вектора напряжения U2 на выходе вторичной многофазной обмотки 5 (при подключении нагрузки) относительно вектора напряжения U1 подаваемого на первичную трехфазную обмотку 4 из питающей сети, при постоянной величине ЭДС Е2 т.е. к изменению фазы ЭДС Е2, а, значит, и вектора напряжения U2.The magnetic flux F 2 , penetrating the turns of the secondary multiphase winding 5, laid in the grooves of the stationary axial magnetic circuit 6, induces a system of multiphase EMF E 2 in it (Fig. 3). The phase of the EMF E 2 in the secondary multiphase winding 5, laid in the grooves of the stationary axial magnetic circuit 6, depends on the initial mutual arrangement of the axes of the secondary multiphase 5 and primary three-phase 4 windings, laid respectively in the grooves of the stationary axial magnetic circuit 6 and the rotary axial magnetic conductor 3. When turning the handle (in FIG. 1 it is not shown as not related to the inventive subject matter), which is rigidly connected with the worm 2, the helical wheel 1 with the worm gear shaft 10 fixed in the bearing evils 11 and 17, rotates the rotary magnetic circuit 3 with an axial primary phase coil 4 relative to the stationary axial magnetic core 6 from the secondary multiphase winding 5 about their common axis of symmetry at a certain angle. This leads to a corresponding rotation of the EMF vector E 2 (Fig. 3). FIG. 3 arrows indicate the possible directions of movement of the EMF E 2 vector, and therefore the voltage vector U 2 at the output of the secondary multiphase winding 5 (when the load is connected) relative to the voltage vector U 1 supplied to the primary three-phase winding 4 from the mains, at a constant value of EMF E 2 those. to change the phase of the EMF E 2 , and, therefore, the voltage vector U 2 .

При подключении к вторичной многофазной обмотке 5 нагрузки (активной, индуктивной или индуктивно-активной) величина напряжения U2 на выходе вторичной многофазной обмотки 5 уменьшается из-за размагничивающего действия тока, протекающего по фазам вторичной многофазной обмотки 5.When connected to the secondary multiphase winding 5 load (active, inductive or inductively active), the voltage U 2 at the output of the secondary multiphase winding 5 decreases due to the demagnetizing action of the current flowing through the phases of the secondary multiphase winding 5.

Корректор напряжения 15, установленный в верхней части корпуса 9, вход которого подключен на линейное напряжение любых двух фаз вторичной многофазной обмотки 5, в соответствии с величиной отклонения напряжения U2 на выходе вторичной многофазной обмотки 5 от заданного увеличивает величину тока подмагничивания в тороидальной обмотке подмагничивания 8 магнитного шунта 7. Подмагничивание магнитного шунта 7 приводит к уменьшению магнитной проницаемости его стали и увеличению его магнитного сопротивления. В результате этого величина магнитного потока Ф3, проходящего через магнитный шунт 7 уменьшается, а величина магнитного потока Ф2, проходящего через неподвижный аксиальный магнитопровод 6 и пронизывающего витки вторичной многофазной обмотки 5, увеличивается (фиг. 4). Вследствие этого величина ЭДС, наводимых в фазах вторичной многофазной обмотки 5 увеличивается, и величина напряжения на выходе предлагаемого аксиального многофазного трансформатора-фазорегулятора U2 достигает стабилизируемого уровня.Corrector voltage 15, installed in the upper part of the housing 9, the input of which is connected to the line voltage of any two phases of the secondary multiphase winding 5, in accordance with the deviation of the voltage U 2 at the output of the secondary multiphase winding 5 from the set increases the bias current in the toroidal bias winding 8 magnetic shunt 7. The magnetic bias of the magnetic shunt 7 leads to a decrease in the magnetic permeability of its steel and an increase in its magnetic resistance. As a result, the magnitude of the magnetic flux F 3 passing through the magnetic shunt 7 decreases, and the magnitude of the magnetic flux F 2 passing through the fixed axial magnetic circuit 6 and penetrating the coils of the secondary multiphase winding 5 increases (Fig. 4). As a consequence, the magnitude of the EMF induced in the phases of the secondary multiphase winding 5 increases, and the voltage at the output of the proposed axial multiphase transformer-phase regulator U 2 reaches a stabilized level.

На холостом ходу трансформатора-фазорегулятора ток в обмотке подмагничивания 8 магнитного шунта 7 отсутствует, и магнитный поток Ф3 в магнитном шунте 7 достигает максимального значения, а в аксиальном магнитопроводе 6 магнитный поток Ф2 принимает минимальное значение.At idle of the transformer-phase regulator, the current in the bias winding 8 of the magnetic shunt 7 is absent, and the magnetic flux F 3 in the magnetic shunt 7 reaches the maximum value, and in the axial magnetic core 6 the magnetic flux F 2 takes the minimum value.

При максимальной нагрузке трансформатора-фазорегулятора магнитный поток Ф3 из магнитного шунта 7 вследствие большого магнитного сопротивления, обусловленного насыщением при подмагничивании, вытесняется до минимального значения, а в неподвижном аксиальном магнитопроводе 6 магнитный поток Ф2 достигает максимального значения.At maximum load of the transformer phase regulator, the magnetic flux F 3 from the magnetic shunt 7 due to the large magnetic resistance caused by saturation during biasing is displaced to the minimum value, and in the stationary axial magnetic circuit 6 the magnetic flux F 2 reaches the maximum value.

Диапазон регулирования магнитного потока dп определяется по формуле (фиг. 5):The range of regulation of the magnetic flux d p is determined by the formula (Fig. 5):

Figure 00000001
Figure 00000001

где dп - диапазон регулирования магнитного потока Ф2 в неподвижном аксиальном магнитопроводе, h2 - высота ярма неподвижного аксиального магнитопровода 6, h3 - высота ярма магнитного шунта 7.where d p - the range of regulation of the magnetic flux F 2 in a fixed axial magnetic core, h 2 - the height of the yoke of the fixed axial magnetic circuit 6, h 3 - the height of the yoke of the magnetic shunt 7.

Кроме того, на фиг. 5 обозначено: h1 - высота ярма аксиального магнитопровода 3.In addition, in FIG. 5 marked: h 1 - the height of the yoke of the axial magnetic core 3.

Claims (1)

Аксиальный многофазный стабилизируемый трансформатор-фазорегулятор, содержащий корпус, два аксиальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, самотормозящуюся червячную передачу, состоящую из червяка и винтового колеса с валом, закрепленным в подшипниковых узлах, отличающийся тем, что в верхней части корпуса дополнительно установлен корректор напряжения, вход которого подключен на линейное напряжение любых двух фаз вторичной многофазной обмотки, при этом аксиальный магнитопровод с вторичной многофазной обмоткой жестко закреплен в нижней части корпуса, а между его верхней активной торцовой поверхностью и аксиальным магнитопрводом с первичной трехфазной обмоткой установлен жестко закрепленный в корпусе посредством первого диска магнитный шунт, в пазы которого уложена тороидальная обмотка подмагничивания, подключенная к выходу корректора напряжения, при этом аксиальный магнитопровод с первичной трехфазной обмоткой жестко закреплен на валу винтового колеса червячной передачи посредством второго диска и выполнен с возможностью поворота относительно неподвижного аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой и магнитного шунта вокруг их общей оси симметрии, между магнитным шунтом и аксиальным магнитопроводом с первичной трехфазной обмоткой имеется воздушный зазор, а первичная трехфазная обмотка выполнена с возможностью подключения к первичной сети посредством щеточных скользящих контактов.Axial multi-phase stabilized transformer-phase-regulator, comprising a housing, two axial magnetic conductors with grooves in which primary three-phase and secondary multi-phase windings are laid, self-braking worm gear, consisting of a worm and a helical wheel with a shaft fixed in bearing assemblies, different part of the body is additionally installed voltage corrector, the input of which is connected to the linear voltage of any two phases of the secondary multiphase winding, while the axial magnetic the gadfly with the secondary multiphase winding is rigidly fixed in the lower part of the body, and between its upper active end surface and axial magnetic conductor with the primary three-phase winding there is a magnetic shunt rigidly fixed in the body through the first disk to the slots of which the toroidal bias winding is laid, connected to the output of the voltage corrector , while the axial magnetic core with the primary three-phase winding is rigidly fixed to the shaft of the screw wheel of the worm gear through the second disk and A relatively rotary axial magnetic core with a secondary multiphase winding and a magnetic shunt around its common axis of symmetry can be rotated, there is an air gap between the magnetic shunt and the axial magnetic core with a primary three-phase winding, and the primary three-phase winding is configured to connect to the primary network by means of brush sliding contacts .
RU2018128814A 2018-08-06 2018-08-06 Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator RU2686084C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018128814A RU2686084C1 (en) 2018-08-06 2018-08-06 Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018128814A RU2686084C1 (en) 2018-08-06 2018-08-06 Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2686084C1 true RU2686084C1 (en) 2019-04-24

Family

ID=66314538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018128814A RU2686084C1 (en) 2018-08-06 2018-08-06 Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2686084C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766875C1 (en) * 2021-03-22 2022-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Axial multiphase stabilized magnetoelectric generator

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US690935A (en) * 1901-02-28 1902-01-14 Alfred Ducasble Pneumatic tire.
GB1395961A (en) * 1971-05-10 1975-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electromagnetic arrangements
JPH0970172A (en) * 1995-08-30 1997-03-11 Shigeisa Imoto Regulator
RU2082245C1 (en) * 1994-11-08 1997-06-20 Сингаевский Николай Алексеевич Multiphase transformer
WO1999027546A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-03 Abb Ab Electromagnetic device
RU2139586C1 (en) * 1998-04-06 1999-10-10 Кубанский государственный технологический университет Multiphase transformer-phase shifter
RU2168785C2 (en) * 1998-04-06 2001-06-10 Кубанский государственный технологический университет Axial induction regulator
RU28624U1 (en) * 2002-07-29 2003-04-10 Санкт-Петербургская государственная академия физической культуры им. П.Ф. Лесгафта Device for training and registering athlete's statinokinetic stability
US6909351B2 (en) * 2002-06-04 2005-06-21 Delphi Technologies, Inc. Ignition coil module

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US690935A (en) * 1901-02-28 1902-01-14 Alfred Ducasble Pneumatic tire.
GB1395961A (en) * 1971-05-10 1975-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electromagnetic arrangements
RU2082245C1 (en) * 1994-11-08 1997-06-20 Сингаевский Николай Алексеевич Multiphase transformer
JPH0970172A (en) * 1995-08-30 1997-03-11 Shigeisa Imoto Regulator
WO1999027546A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-03 Abb Ab Electromagnetic device
RU2139586C1 (en) * 1998-04-06 1999-10-10 Кубанский государственный технологический университет Multiphase transformer-phase shifter
RU2168785C2 (en) * 1998-04-06 2001-06-10 Кубанский государственный технологический университет Axial induction regulator
US6909351B2 (en) * 2002-06-04 2005-06-21 Delphi Technologies, Inc. Ignition coil module
RU28624U1 (en) * 2002-07-29 2003-04-10 Санкт-Петербургская государственная академия физической культуры им. П.Ф. Лесгафта Device for training and registering athlete's statinokinetic stability

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766875C1 (en) * 2021-03-22 2022-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Axial multiphase stabilized magnetoelectric generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2686084C1 (en) Axial multiphase stabilized transformer-phase regulator
RU2470446C1 (en) Stabilised axial dc generator
Walker High-frequency alternators
KR101483066B1 (en) Zero Load Tap For 30 kv Superconducting Transformer
RU2139586C1 (en) Multiphase transformer-phase shifter
RU2689121C1 (en) Multiphase phase-frequency transformer-regulator
US3513380A (en) Load tap changing transformer arrangement with constant impedance
US771299A (en) Apparatus for regulating electric currents.
RU2766875C1 (en) Axial multiphase stabilized magnetoelectric generator
US1841082A (en) Electrical regulator
RU2168785C2 (en) Axial induction regulator
US1474965A (en) Electricity-metering system
CN212516857U (en) Transformer
US2380265A (en) Adjustable transformer regulator
US1939433A (en) Electric valve converting system and excitation apparatus therefor
Nabeta et al. INDUCTION VOLTAGE REGULATOR IN DISTRIBUTION NETWORK SYSTEM
RU2734234C1 (en) Synchronous generator with voltage regulator
US1870272A (en) Alternating current motor
US1945831A (en) Control for dynamo-electric machines
US934390A (en) Overload and reverse current relay device.
US2335631A (en) Electric control system
US2940034A (en) Automatic voltage regulator
SU524234A1 (en) Static adjustable transformer with rotating magnetic field
US2742602A (en) Excitation control for synchronous dynamo electric machines
US1961039A (en) Control of power transferring apparatus