Силовой трансформатор с явлением намагничивания

Силовой трансформатор с явлением намагничивания



Трансформатор - одно из самых распространённых изделий электротехнической промышленности. Они настолько просты по своей конструкции, что улучшить их невероятно трудно. Сегодняшний процесс в трансформаторостроении связан с усовершенствованием технологии их изготовления. Промышленность предлагает тысячи типов трансформаторов-различные по мощности, по весу, по количеству обмоток......." [1].

В трансформаторах используется явление взаимной индукции, состоящий в возникновении индукционного поля в проводниках, находящегося поблизости от других проводников с токами, изменяющимися с течением времени. Только часть магнитного потока первичной обмотки пронизывает вторичную обмотку. Обмотки наматываются на ферромагнитный сердечник. Ферромагнетиками называется группа веществ в твёрдом кристаллическом состоянии, обладающая совокупностью магнитных свойств, обусловленных особым взаимодействием атомных носителей магнетизма. У ферромагнитных веществ собственное (внутреннее) магнитное поле имеет индукцию в сотни и тысячи раз большую, чем индукция внешнего магнитного поля, вызвавшего явление намагничивания, то есть образование внутреннего магнитного поля. Внутреннее магнитное поле ферромагнитных веществ используется в электромоторах, электрогенераторах, электромагнитах и так далее. Внутреннее магнитное поле ферромагнитных веществ в трансформаторах с взаимной индукцией не используется.

Устройство (трансформатор) работающий на явлении намагничивания, то есть образование собственного (внутреннего) магнитного поля ферромагнитных веществ показан на Фиг.1., состоящий из первичных обмоток 1 , вторичных обмоток 2, магнитопроводов (ферромагнетиков) 3, постоянных магнитов 4.

Работа устройства заключается в том, что проходя по первичным обмоткам синусоидальный ток вызывает в ферромагнетике явление намагничивания, то есть, образование внутреннего магнитного поля в ферромагнетике. Положительный полупериод синусоидального тока вызывает образование внутреннего магнитного поля ферромагнетиков определённой полярности.

Внутренние магнитные поля ферромагнетиков последовательно включаются с верхним постоянным магнитом , замыкая магнитную цепь, для прохождения магнитного потока. Нижний магнит включается параллельно с внутренними магнитными полями, то есть, магнитная цепь с нижним магнитом разрывается. Магнитный поток последовательно соединённых полей пронизывает вторичные обмотки. Отрицательный полупериод синусоидального тока намагничивает ферромагнетики. Внутренние магнитные поля ферромагнетиков блокируют верхний магнит. Нижний постоянный магнит включается последовательно с внутренними магнитными полями ферромагнетиков, замыкая магнитную цепь для прохождения магнитного потока. Магнитный поток обратной полярности пронизывает вторичные обмотки. Обслуживание таких устройств так-же не просто. Чтобы разъединить магниты от магнитопровода необходимо на первичные обмотки подать постоянный ток и отсоединить один из магнитов. Второй магнит снимать подавая на первичные обмотки постоянный ток обратной полярности. Чтобы извлечь первичную обмотку для ремонта необходимо размотать, в средних секциях, вторичную обмотку. Проще в средних секциях вторичную обмотку с одной стороны вообще не планировать. Легче снимать первичную обмотку, уменьшается магнитное сопротивление. Короткое замыкание полюсов магнитов через магнитопровод, необходимо между полюсами магнитов и магнитопроводами вставлять не магнитные прокладки толщиной 0,2-0,4 мм.

Второй вариант трансформатора с явлением намагничивания показан на Фиг. 2.. Постоянные магниты заменяем электромагнитами. Положительный полупериод синусоидального тока, проходя по первичным обмоткам и обмоткам верхнего и нижнего электромагнитов намагничивает ферромагнитные материалы, возбуждая в них внутреннее магнитное поле. Лавинный магнитный поток пронизывает вторичные обмотки трансформатора создаёт индукционный ток определённой полярности. Отрицательный полупериод переменного тока проходя по первичным обмоткам и обмоткам электромагнитов возбуждает внутреннее магнитное поле ферромагнетиков обратной полярности. Лавинный магнитный поток пронизывает вторичные обмотки, создавая индукционный ток обратной полярности. В генераторах изменение магнитного потока осуществляется вращением магнита (ротора). В настоящее время генераторы общим весом от 500 - 700 тонн используются во многих электростанциях. С таким трудом нам достаётся производство электроэнергия, а экономить не можем. В 1960 годах газеты писали "квартирные звонки съели Днепро ГЭС", а трансформаторы с взаимной индукцией съели уже десять Днепро ГЭСов, и Саяно - Шушенскую ГЭС. 

В предлагаемом устройстве (трансформатор - генератор) изменение магнитного потока осуществляется не вращением магнита (ротора), а подача переменного тока на первичную обмотку. Законы физики не нарушаются, а наоборот используется основное свойство ферромагнетиков. Мечта С. П. Королёва построить космодром на Луне может осуществлён. На Луне не могут работать ТЭЦ, ГЭС, АЭС, ТОКОМАКи, МГД - генераторы.

Итак, трансформаторы с явлением намагничивания, совместно с Авто- генератором магнитного потока (АГМП), могут заменить солнечные источники электропитания. [2].


Литература



[1]. М. Г. Мнеян. "Сверхпроводники в современном мире"

Москва "Просвещение" 1991.

[2]. Владимир Петрович Карцев. "Магнит за три тысячелетия",

4 - е изд., перераб., и доп. - М. , Энергоатомиздат, 1988.