РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
CONTROLLED TRANSFORMER

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовым трансформаторам, и может быть использовано для различных систем электроснабжения.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению является регулируемый трансформатор, содержащий полый магнитопровод, внутрь которого залита магнитная жидкость, причем магнитопровод в верхней части содержит отверстие для связи с атмосферой и отверстие в нижней его части, соединенное трубопроводом через гидронасос с емкостью с магнитной жидкостью (см. патент РФ №2306627, МКП H01F 29/02, 2007 г.). Этот регулируемый трансформатор выбран нами в качестве прототипа.
Для регулирования напряжения в прототипе изменяют уровень магнитной жидкости в стержнях магнитопровода, и из-за этого магнитный поток трансформатора должен пройти по воздуху (ведь силовые линии магнитного поля всегда будут замыкаться). Для прохождения магнитного потока по воздушным зазорам существенно возрастает намагничивающий ток, потребляемый регулируемым трансформатором из сети. Это увеличивает потери мощности холостого хода и приводит к снижению коэффициента полезного действия регулируемого трансформатора. Кроме того, диапазон регулирования напряжения у прототипа не велик, так как значительное увеличение воздушных зазоров в стержнях магнитопровода сделает работу регулируемого трансформатора крайне нерентабельной. Это - недостатки прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков в разработанной конструкции регулируемого трансформатора.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в регулировочном трансформаторе, содержащем полый магнитопровод, внутрь которого залита магнитная жидкость, магнитопровод в верхней части содержит отверстие для связи с атмосферой и отверстие в нижней его части, соединенное трубопроводом через гидронасос с емкостью с магнитной жидкостью. Согласно изобретению магнитопровод выполнен из отдельных полых секций, примыкающих друг к другу и не являющихся сообщающимися сосудами, причем нижнее отверстие каждой секции соединены трубопроводами, содержащими вентили через гидронасос с емкостью.
Выполнение магнитопровода из отдельных полых секций, примыкающих друг к другу и не являющихся сообщающимися сосудами, причем нижние отверстия каждой секции соединены трубопроводами, содержащими вентили через гидронасос с емкостью - эти признаки определяют новизну и существенные отличия заявляемого технического решения.
В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фигура 1 изображает схематически общий вид регулируемого трансформатора;
фигура 2 - общий вид полого магнитопровода, состоящего из отдельных полых секций, примыкающих друг к другу (аксонометрия);
фигура 3 - вид спереди полого магнитопровода с обмотками (схематически);
фигура 4 - вид сбоку (по стрелке A) магнитопровода регулируемого трансформатора, состоящего из отдельных полых секций.
Регулируемый трансформатор содержит полый магнитопровод 1, заполненный магнитной жидкостью 2. Магнитопровод 1 содержит в верхней части отверстие 3 для связи с атмосферой. На стержнях магнитопровода 1 размещены катушки первичной 4 и вторичной 5 обмоток (фигура 1).
Схема соединения обмоток на фигуре 1 не показана. В нижней части полого магнитопровода 1 имеется отверстие 6, соединенное трубопроводом 7 через гидронасос 8 с емкостью 9 с магнитной жидкостью. Трубопровод 7 снабжен вентилем 10.
Общий вид полого магнитопровода 1, состоящего из отдельных полых секций 11, примыкающих друг к другу, показан в аксонометрии на фигуре 2. Остальные обозначения те же, что и на фигуре 1.
На фигуре 3 показан на виде спереди полый магнитопровод 1, на стержнях которого расположены катушки первичной 4 и вторичной 5 обмоток, и отверстия 3 и 6 в верхней и нижней его частях.
Фигура 4 изображает вид сбоку (вид A) магнитопровода 1, состоящий из отдельных полых секций 11, примыкающих друг к другу. Каждая секция 11 содержит отверстие 3 и 6 в верхней и нижней частях каждой секции 11.
Регулируемый трансформатор работает следующим образом. При подключении первичной обмотки регулируемого трансформатора к источнику напряжения по ней потечет ток, который создает переменный магнитный поток, замыкающийся по полому магнитопроводу 1, который заполнен магнитной жидкостью, и пересекает катушки первичной 4 и вторичной 5 обмоток и наводящий в них электродвижущие силы (ЭДС). Величина этих ЭДС пропорциональна частоте тока, числам витков обмоток, амплитудному значению магнитной индукции и площади поперечного сечения стержней магнитопровода. Полый магнитопровод 1 состоит из отдельных полых секций 11 (фигуры 1, 2 и 4), заполненных магнитной жидкостью 2. Каждая отдельная полая секция 11 содержит отверстия 3 и 6. Все нижние отверстия 6 соединены трубопроводами 7 через вентили 10 и гидронасос 8 с емкостью 9 с магнитной жидкостью 2 (фигуры 1, 2 и 4). Для регулирования напряжений трансформатора на первичной и вторичной обмотках (полагаем, что все отдельные полые секции 11 полностью заполнены магнитной жидкостью 2 и все вентили 10 закрыты) открывают один вентиль 10 и при помощи гидронасоса 8 выкачивают полностью магнитную жидкость в емкость 9 из одной полой секции. В этом случае площадь поперечного сечения каждого стержня регулируемого трансформатора уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС витка и, соответственно, ЭДС первичной и вторичной обмоток, что приводит к уменьшению вторичного напряжения. При этом магнитный поток будет замыкаться только через отдельные полые секции, заполненные магнитной жидкостью. По секции, из которой откачена магнитная жидкость, магнитный поток не пойдет, так как в ней сопротивление магнитному потоку будет намного больше, чем в ферромагнитной среде, заполненной магнитной жидкостью секций. При таком регулировании существенного увеличения намагничивающего тока не произойдет, и при регулировании напряжения будет сохраняться высокий коэффициент полезного действия.
Кроме того, изменяя площадь поперечного сечения магнитопровода регулируемого трансформатора, можно при помощи одной конструкции получить трансформаторы с различными номинальными значениями мощности, первичного и вторичного напряжений путем изменения площади поперечного сечения магнитопровода за счет заполнения или выкачивания магнитной жидкости из полых секций.