Трехфазный трансформатор
THREE PHASE TRANSFORMER

Изобретение относится к трансформаторостроению и может быть использовано в электроснабжении низковольтных трехфазных и однофазных потребителей.
Известен многофазный трансформатор, содержащий четыре витых кольцевых магнитопровода, два из которых расположены друг на друге торцовыми поверхностями и образуют один средний магнитопровод, вокруг которого намотаны первичная и вторичная обмотки, уложенные в радиальные пазы, образованные пространством между соседними прямоугольными шихтованными зубцами, и два боковых витых магнитопровода, свободные от обмоток и примыкающие к зубцам торцовых поверхностей среднего магнитопровода (патент RU2115186, Н02М 5/14, 1998 г., Бюл. №19).
Также известен многофазный трансформатор (патент RU2246151 С1, H01F 30/14, 2005 г., Бюл. №4), средний витой магнитопровод которого выполнен в виде двух склеенных по торцовым нешлифованным поверхностям колец равной высоты, а трехфазная первичная и многофазная вторичная обмотки уложены в пазы, образованные зубцами прямоугольной формы, наклеенными на внешние торцовые шлифованные поверхности колец среднего магнитопровода и приваренными к ним по внешней и внутренней образующим колец.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является многофазный трансформатор (патент RU 2310939 C1, H01F 30/14, 2007 г., Бюл. №32), содержащий три фазных первичных и три фазных вторичных обмотки, магнитную систему, образованную двумя витыми кольцевыми магнитопроводами, шлифованными с одной торцевой стороны каждый, и приклеенными к ним шихтованными зубцами прямоугольной формы, продольные оси симметрии которых пересекаются в центре витых кольцевых магнитопроводов и расположены под углом α друг к другу, где каждый шихтованный зубец одним длинным торцом приклеен к шлифованной поверхности одного витого кольцевого магнитопровода, а другим длинным торцом приклеен к шлифованной поверхности другого витого кольцевого магнитопровода, коротким торцом обращен к центру каждого витого кольцевого магнитопровода. Недостатком прототипа являются низкие массогабаритные показатели и сложность выполнения технологии изглтовления обмоток.
Техническим результатом является упрощение конструкции магнитной системы силового трансформатора за счет отсутствия двух витых кольцевых магнитопроводов, образующих его среднюю часть, и повышение технологичности выполнения намотки из-за расположения как первичных, так и вторичных фазных обмоток на шихтованных прямоугольных зубцах, а не на кольцевых магнитопроводах.
Технический результат достигается тем, что в трехфазном трансформаторе, содержащем три фазных первичных и три фазных вторичных обмотки, магнитную систему, образованную двумя витыми кольцевыми магнитопроводами, шлифованными с одной торцевой стороны каждый, и приклеенными к ним шихтованными зубцами прямоугольной формы, продольные оси симметрии которых пересекаются в центре витых кольцевых магнитопроводов и расположены под углом α друг к другу, где каждый шихтованный зубец одним длинным торцом приклеен к шлифованной поверхности одного витого кольцевого магнитопровода, а другим длинным торцом приклеен к шлифованной поверхности другого витого кольцевого магнитопровода, коротким торцом обращен к центру каждого витого кольцевого магнитопровода, согласно изобретению каждая фазная первичная и вторичная обмотки трансформатора намотаны на прямоугольные шихтованные зубцы с направлением намотки вдоль их длиной стороны и расположены одна над другой соответственно, при этом каждая фазная первичная и вторичная обмотки установлены с возможностью охвата 1/3 площади шлифованной поверхности каждого витого кольцевого магнитопровода, а общее количество прямоугольных шихтованных зубцов равно 6⋅n, а угол α равен π/3⋅n, где n - любое целое число.
Новизна обусловлена тем, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна из сведений об уровне техники, а именно: расположение всех силовых обмоток на прямоугольных шихтованных зубцах, расположенных между двумя кольцевыми магнитопроводами, что позволяет такую конструкцию отнести к новому типу трансформаторов.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фигуре 1 представлен вид сверху и местный разрез предлагаемого трехфазного трансформатора, на фигуре 2 - поперечный разрез трехфазного трансформатора, а на фигуре 3 - его внешний вид.
Трехфазный трансформатор содержит три фазных первичных 1 и три фазных вторичных 2 обмотки, магнитную систему, образованную двумя витыми кольцевыми магнитопроводами 3, 4, шлифованными с одной торцевой стороны каждый, и приклеенными к ним шихтованными зубцами прямоугольной формы 5, продольные оси симметрии которых, пересекаются в центре витых кольцевых магнитопроводов 3, 4 и расположены под углом α друг к другу, где каждый шихтованный зубец 5 одним длинным торцом приклеен к шлифованной поверхности одного витого кольцевого магнитопровода 3, а другим длинным торцом приклеен к шлифованной поверхности другого витого кольцевого магнитопровода 4, а коротким торцом обращен к центру каждого витого кольцевого магнитопровода 3, 4. В трехфазном трансформаторе каждая фазная первичная 1 и вторичная 2 обмотки трансформатора намотаны на прямоугольных шихтованных зубцах 5 с направлением намотки вдоль их длиной стороны и расположены одна над другой соответственно, при этом каждая фазная первичная 1 и вторичная 2 обмотки установлены с возможностью охвата 1/3 шлифованной поверхности каждого витого кольцевого магнитопровода 3, 4 и общее количество прямоугольных шихтованных зубцов 5 равно 6⋅n, а угол α равен π/3⋅n, где n - любое целое число.
Трехфазный трансформатор работает следующим образом. По трем фазным первичным обмоткам 1 трансформатора при подключении к электрической сети начинают протекать токи. Ток каждой фазы создает в магнитопроводящей среде прямоугольных зубцов 5 свой магнитный поток, силовые магнитные линии которого замыкаются по пути, проходящему через один витой кольцевой магнитопровод 3, шихтованные зубцы 5, и другой витой кольцевой магнитопровод 4. Вследствие явления электромагнитной индукции проходящий через прямоугольные зубцы 5 каждый магнитный поток создает свою электродвижущую силу в каждой фазной вторичной обмотке 2, намотанной вокруг каждого зубца 5. При замыкании каждой вторичной обмотки 2 на электрическую нагрузку в ней будет протекать электрический ток.
Применение заявляемого трехфазного трансформатора обеспечивает снижение массы и габаритов изделия за счет того, что обмотка наматывается вокруг узкого прямоугольника, а не кольца большого диаметра. Это приводит к меньшей средней длине как одного витка, так и всей такой обмотки в целом, что влечет за собой снижение массы изделия по проводниковому материалу. Так как в конструкции прототипа для замыкания циркулирующих магнитных потоков при размещении обмоток на среднем магнитопроводе необходимо было использование двух боковых кольцевых витых магнитопровода, то в заявляемом изделии в них отсутствует надобность, что влечет за собой снижение массы по электротехнической стали. Кроме того выполнение секторальной намотки проводов на кольцевом замкнутом магнитопроводе представляется сложной технологической задачей, которая зачастую решается применением только ручного труда, что в разы повышает стоимость трансформатора из прототипа.
Изготовление трехфазных трансформаторов по заявляемому изобретению обеспечивает снижение стоимости, повышение технологичности производства, улучшение технических характеристик устройства в целом. Тем самым становится возможным получить положительный экономический эффект от внедрения данного изделия.
Заявляемый трехфазный трансформатор реализуется из промышленно выпускаемых электротехнических материалов и может быть собран практически на любом промышленном предприятии, найдя широкое применение в электросетевом комплексе.