ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ ДВУХ ОДНОФАЗНЫХ НАГРУЗОК

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к трансформаторостроению и может найти применение в трансформаторах, предназначенных для железнодорожного транспорта.
Известен трехфазный трансформатор для питания двух нагрузок, содержащий трехстержневой магнитопровод, на всех трех стержнях которого размещены обмотки на трех концентрах таким образом, что одна обмотка предназначена для подключения к трехфазной сети, расположена на среднем концентре, а каждая из двух других обмоток, расположенных по обе стороны от нее, является фазой обмотки, предназначенной для подключения соответствующей нагрузки, и, таким образом, каждая из обмоток, предназначенных для подключения к соответствующей нагрузке, выполнена трехфазной. [Л.1].
Описанное в [Л.1] выполнение трехфазного трансформатора для питания двух нагрузок обеспечивает симметричные трехфазные системы напряжений, питающих нагрузки, соединенные также в трехфазную группу.
Однако довольно часто от трехфазной системы напряжения питают однофазные нагрузки. В частности, электроснабжение железнодорожного транспорта на переменном токе осуществляется таким образом, что одна фаза трехфазной системы вторичной обмотки трансформатора, соединенной в треугольник, питает одну нагрузку, а вторая фаза - другую нагрузку,
Эта система имеет недостаток: появление токов обратной последовательности в питающей трансформатор трехфазной сети.
Известно, что указанного выше недостатка не имеет система, при которой вектора напряжений, питающих две разные нагрузки, сдвинуты относительно друг друга на 90 электрических градусов (эффект Скотта) [Л.2].
Известен также трехфазный трансформатор для питания двух нагрузок, содержащий трехстержневой магнитопровод, на стержнях которого размещены обмотки, при этом, по крайней мере, на одном из стержней обмотки расположены на трех концентрах таким образом, что обмотка, предназначенная для подключения к трехфазной сети, расположена на среднем концентре, а каждая из двух других обмоток, расположенных по обе стороны от нее, является фазой обмотки, предназначенной для подключения соответствующей нагрузки, при этом каждая из обмоток, предназначенных для подключения к соответствующей нагрузке, выполнена двухфазной таким образом, что одна из обмоток соединена в прямую неполнофазную звезду, а другая - в обратную неполнофазную звезду, при этом каждое из указанных соединений образовано обмотками, занимающими одинаковое расположение на стержне магнитопровода в радиальном направлении [Л.3].
Однако трехфазный трансформатор для питания двух нагрузок по [Л.3] имеет ряд недостатков, к числу которых следует отнести:
- низкий коэффициент заполнения окна магнитопровода вследствие того, что все неполнофазные звезды образованы фазами вторичной обмотки, занимающими одинаковое расположение на стержне магнитопровода в радиальном направлении;
- значительное количество вводов вторичных обмоток.
Полезной моделью решается задача создания трехфазного трансформатора для питания двух нагрузок, лишенного указанных выше недостатков, характеризующегося относительно уменьшенными массогабаритными показателями вследствие более высокого коэффициента
заполнения окна магнитопровода при снижении количества вводов вторичной обмотки.
Для решения поставленной задачи в трехфазном трансформаторе для питания двух однофазных нагрузок, содержащем трехстержневой магнитопровод, на стержнях которого размещены соединенная в треугольник первичная и две вторичные обмотки, при этом, по крайней мере, на одном из стержней обмотки расположены на трех концентрах таким образом, что первичная обмотка расположена на среднем концентре; каждая из двух вторичных обмоток: первая, расположенная с одной стороны, и вторая, расположенная с другой стороны от первичной обмотки, является соответствующей фазой обмотки, соединенной в неполнофазную звезду, имеющую два конца, первый из которых предназначен для подключения соответствующей нагрузки, предложено, согласно настоящей полезной модели, второй конец каждой из двух вторичных обмоток соединить с одной из вершин треугольника первичной обмотки, при этом, по крайней мере, одна из неполнофазных звезд образована фазами вторичной обмотки, занимающими различное расположение на стержне магнитопровода в радиальном направлении.
Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежом (фиг.1), представляющим собой - схематичное изображение активной части заявляемого трехфазного трансформатора для питания двух однофазных нагрузок.
Трехфазный трансформатор для питания двух однофазных нагрузок содержит магнитопровод 1 с тремя стержнями: 2, 3, 4.
На стержне 2 расположены фазы обмоток 5, 6, занимающие два концентра, на стержне 3 расположены фазы обмоток 7, 8, 9, занимающие три концентра, на стержне 4 расположены фазы обмоток 10, 11, занимающие два концентра.
Фазы первичной обмотки, расположенные на концентрах 6, 8 и 11, соединены в треугольник и снабжены выводами 12, 13, 14 предназначенными для подсоединения к фазам А, В, С напряжения питания соответственно.
Фазы вторичной обмотки, расположенные на концентрах 5 и 7, соединены в обратную неполнофазную звезду и имеют концы 15 и 16, из которых конец 15 предназначен для подсоединения к нагрузке, а конец 16 соединен с выводом 13 фазы В - одной из вершин «треугольника», образованного фазами первичной обмотки.
Фазы вторичной обмотки, расположенные на концентрах 9 и 10, соединены в прямую неполнофазную звезду и имеют концы 17 и 18, из которых конец 18 предназначен для подсоединения к нагрузке, а конец 17 соединен с выводом 12 фазы А - вершины треугольника, образованного фазами первичной обмотки.
Все фазы вторичных обмоток, расположенные на соответствующих концентрах, имеют одинаковое число витков и равные парные сопротивления короткого замыкания, чтобы обеспечить полную симметрию сдвига векторов напряжения правого и левого плеча относительно линейных напряжений первичной обмотки С-А и С-В.
Фазы вторичной обмотки А и В, расположенные на концентрах 5 и 7 соответственно, образующие обратную неполнофазную звезду, имеют на стержнях 2 и 3 соответственно магнитопровода 1 одинаковое расположение в радиальном направлении, а именно: обе находятся слева от нее.
Фазы вторичной обмотки, расположенные на концентрах 9 и 10 соответственно, образующие прямую неполнофазную звезду, имеют на стержнях 3 и 4 магнитопровода 1 различное расположение в радиальном направлении, а именно: на стержне 3 магнитопровода концентр 9 фазы вторичной обмотки расположен справа от концентра 8 первичной обмотки,
а на стержне 4 магнитопровода концентр 10 фазы вторичной обмотки расположен слева от концентра 11 первичной обмотки.
Равенство реактансов указанных пар концентров (8-9 и 10-11) обеспечивается за счет того, что разность их диаметров компенсируется разностью каналов рассеяния.
Благодаря этому, в окне магнитопровода отсутствуют так называемые «пустые» места, в результате уменьшаются межосевые расстояния в магнитопроводе, массогабаритные показатели, потери холостого хода и т.д.
Так как один из концов каждой неполнофазной звезды соединяется с одной из вершин треугольника первичной обмотки, то количество вводов вторичной обмотки сократится в два раза.
Все перечисленные выше технические преимущества заявляемого решения позволят существенно снизить себестоимость изготовления трехфазного трансформатора для питания двух однофазных нагрузок.
Литература:
1. Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок / Я.Л.Фишлер, Р.Н.Урманов, Л.М.Пестряева, Энергоатомиздат, 1989 г., с.142, рис.3-4, с.197, рис.4-2в.
2. Электрические машины / И.П.Копылов, Энергоатомиздат, 1986 г., с.141.
3. Патент РФ на полезную модель №39737, МПК H 01 F 27/30, 2004 г.