Каскадный трансформатор отбора мощности

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве каскадных трансформаторов отбора мощности.
Наиболее близким по технической сущности является каскадный антирезонансный трансформатор напряжения (патент РФ на полезную модель РФ №133346, МПК H01F 38/16, 38/20, 2013 г.), содержащий разделенную между несколькими разомкнутыми магнитными сердечниками первичную обмотку, расположенные на нижнем сердечнике вторичные обмотки, расположенные на каждом сердечнике и попарно соединенные между собой уравнительные обмотки.
Недостатком настоящего технического решения является ограниченная область применения вследствие относительно невысокой номинальной мощности.
Технической задачей полезной модели является уменьшение магнитных потоков рассеяния в каскадном трансформаторе.
Техническим результатом является расширение области применения каскадного трансформатора напряжения за счет повышения номинальной мощности каскадного трансформатора вследствие уменьшения тока холостого хода и уменьшение напряжения короткого замыкания.
Это достигается тем, что в известном антирезонансном каскадном трансформаторе напряжения, содержащем разделенную между несколькими магнитными сердечниками первичную обмотку, содержащем расположенные на нижнем сердечнике вторичные обмотки, содержащем расположенные на каждом сердечнике и попарно соединенные между собой уравнительные обмотки, магнитные сердечники выполнены в виде замкнутых магнитопроводов с двумя стержнями и двумя ярмами, при этом все обмотки разделены на две соединенные параллельно идентичные полуобмотки, разнесенные по одной на каждый стержень магнитопровода.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах, где на фиг. 1 приведен эскиз двухступенчатого каскадного трансформатора, на фиг. 2 показана электрическая схема замещения каскадного трансформатора.
Каскадный трансформатор отбора мощности содержит двухстержневые магнитопроводы 1, первичную обмотку 2, вторичные обмотки 3, уравнительные обмотки 4. Каждый магнитопровод 1 выполнен из двух стержней 5 и двух ярм 6. Все обмотки разделены на две соединенные параллельно идентичные полуобмотки 7, разнесенные по одной на каждый стержень 5 магнитопроводов 1. Вторичные обмотки 3 расположены на нижнем магнитопроводе 1. Первичная обмотка 2 разделена между всеми магнитопроводами 1 трансформатора на части с одинаковым числом витков, образуя каскад. Соединенные попарно уравнительные обмотки 4 выполнены на каждом магнитопроводе 1.
Устройство работает следующим образом.
От питающей сети напряжение прикладывается к первичной обмотке 2, в результате чего в полуобмотках 7 трансформатора индуцируются токи, которые создают в стержнях 5 магнитопроводов 1 магнитные потоки, замыкающиеся по ярмам 6 магнитопроводов 1. При подключении нагрузки к вторичным обмоткам 2 в уравнительных обмотках 4 наводятся токи, благодаря чему осуществляется равномерное распределение приложенного напряжения по первичной обмотке 2.
Для количественной оценки описанных электромагнитных процессов может быть использована приведенная на фиг. 2 электрическая схема замещения каскадного трансформатора, полученная в соответствии с принципом дуальности электрических и магнитных цепей. Каждый магнитопровод каскадного трансформатора представлен на схеме двумя активно-индуктивными ветвями, сопротивления и индуктивности которых приведены к одному витку.
При условии идентичности всех магнитопроводов активная и реактивная составляющие тока холостого хода рассчитываются следующим образом:
1
1ceк
где U - фазное напряжение питающей сети, w - число витков одной части высоковольтной обмотки, N - число частей первичной обмотки каскадного трансформатора.
м1
м1
м1
ГМ
м2
m2
Значения индуктивности L и активного сопротивления R определяются параметрами стержня магнитного сердечника: сечением А, длинной , относительной магнитной проницаемостью материала ц.1, технологией сборки. Значения L и R второй ветви намагничивания зависят от свойств среды, в которой замыкается основной магнитный поток за пределами стержней.
м2
м1
При отсутствии ярм основной магнитный поток замыкается по воздуху, вследствие чего индуктивность L намного меньше индуктивности намагничивания стержня L:
м1
L>>1,
м1
м2
L>>L.
Наличие у магнитных сердечников ярм, сечение которых по величине не меньше сечения стержней, приводит к тому, что индуктивность ярм 6 сопоставима по величине с индуктивностью стержней 5:
м1
м2
L≈L,
при этом по той причине, что относительная магнитная проницаемость стали находится в диапазоне 100-10000 о.е., наличие ярм 6 многократно уменьшает ток холостого хода трансформатора, увеличивает допустимый нагрузочный ток и номинальную мощность.
Использование полезной модели обеспечивает увеличение номинальной мощности каскадного трансформатора отбора мощности, более широкую область применения, чем антирезонансный каскадный трансформатор напряжения. Кроме того, достигается уменьшение напряжения короткого замыкания вследствие разделения обмоток на две разнесенные на два стержня магнитопровода параллельные полуобмотки.