ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Полезная модель относится к электротехнике, а в частности к трансформаторам, предназначенным для электропитания трехфазных устройств.
Известен трехфазный трансформатор напряжения (Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978.) предназначенный для питания трехфазных устройств. Такой трансформатор состоит из трех стрежней и двух ярем, выполненных из листов электротехнической стали. На стержни данного устройства намотаны фазы вторичных и первичных обмоток.
Конструкция устройства не позволяет автоматически поддерживать значение напряжения на вторичной обмотке на заданном уровне при колебаниях напряжения на первичной обмотке. Данный факт определяет его узкие функциональные возможности, что составляет основной недостаток данного устройства.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является трехфазный трансформатор напряжения (RU №71811, H01F 30/12, H01F 27/34, 20.03.2008), предназначенный для питания трехфазных устройств. Трехфазный трансформатор содержит магнитную систему, три первичные и три вторичные обмотки. Магнитная система трансформатора состоит из трех О-образных цельных колец с прямоугольным окном, навитых из ленты электротехнической стали, расположенных в одной плоскости, причем первые два кольца расположены вплотную рядом и по одной оси симметрии, а третье кольцо охватывает первые два. Стороны соседних магнитопроводов образуют три стержня трансформатора, причем ленточные магнитопроводы выполнены цельными, на стрежнях намотаны первичные и вторичные обмотки, чьи каркасы выполнены составными.
Недостатком такого трансформатора является невозможность автоматического поддержания значения напряжения на вторичной обмотке на заданном уровне при колебаниях напряжения на первичной обмотке, что определяет его недостаточно широкие функциональные возможности.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей трехфазного трансформатора за счет возможности автоматического поддержания значения напряжения вторичной обмотки на заданном уровне при колебаниях напряжения на первичной обмотке.
Технический результат достигается тем, что в трехфазном трансформаторе, содержащем три стержня и два ярма, выполненные из электротехнической стали, первичные обмотки, соединенные по схеме «звезда», вторичные обмотки, соединенные по схеме «треугольник», намотанные на стержни, участки стержней, на которые намотаны вторичные обмотки, выполнены расщепленными на два участка, при этом на первый участок намотана первая секция вторичной обмотки, а второй участок имеет площадь поперечного сечения меньшую, чем первый участок, и на него намотана вторая секция вторичной обмотки, имеющая большее число витков по сравнению с первой секцией вторичной обмотки, причем конец первой секции соединен с началом второй секции вторичной обмотки.
Заявленный трехфазный трансформатор поясняется чертежом. Устройство содержит магнитопровод, состоящий из двух ярем 1 и трех стержней 2, на которые намотаны первичные 3 и вторичные 4 обмотки напряжения. Первичные 3 обмотки выполняются по схеме «звезда», а вторичные 4 обмотки выполняются по схеме «треугольник» (Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978. 832 с.). Концы первичных обмоток 3 соединены в общую точку. Стержень 2 расщеплен на два участка 5 и 6. На участках 5 и 6 стержней 2 располагаются вторичные обмотки 4. Первый участок 5 стержня 2 имеет большее поперечное сечение, нежели сечение второго участка 6 стержня 2, причем число витков второй секции 8 вторичной обмотки 4, намотанной на второй участок 6, больше числа витков первой секции 7 вторичной обмотки 4, намотанной на первый участок 5. Конец первой секции вторичной обмотки соединен с началом второй секции вторичной обмотки.
Работа трехфазного трансформатора осуществляется следующим образом. Запитывается первичная обмотка 3 трансформатора. Переменный ток, протекающий по первичной обмотке 3, создает переменный магнитный поток, проходящий по магнитопроводу, а именно: по стержням 2 и ярмам 1 причем при заданном номинальном значении напряжения на первичной обмотке 3 переменный магнитный поток проходит по двум участкам 5 и 6 стержней 2, перераспределяется между ними и наводит в секциях 7, 8 вторичной обмотки 4 электродвижущие силы, которые суммируются и формируют напряжение на всей вторичной обмотке 4, состоящей из секций 7, 8.
При увеличении напряжения на первичной обмотке 3 происходит увеличение тока, протекающего по первичной обмотке 3, следовательно, увеличивается переменный магнитный поток. Тогда из-за высокой магнитной индукции на втором участке 6 стержня 2, его материал переходит в состояние насыщения и магнитное сопротивление второго участка 6 стержня 2 увеличивается, а величина переменного магнитного потока, проходящего через второй участок 6 стержня 2, уменьшается. В этом случае большая часть переменного магнитного потока ответвляется в первый участок 5 стержня 2, так как он обладает большим поперечным сечением, и поэтому его материал ненасыщен и магнитное сопротивление первого участка 5 стержня 2 мало по сравнению с магнитным сопротивлением второго участка 6 стержня 2. Эта часть переменного магнитного потока сцепляется с витками первой секции 7 вторичной обмотки 4, наводит в ней электродвижущую силу, которая в основном формирует напряжение на всей вторичной обмотке 4 трансформатора. Уменьшение величины (ЭДС), индуктируемой в секции 8 вторичной обмотки 4 компенсирует увеличение напряжения вторичной обмотки 4 из-за подъема напряжения на первичной обмотке 3. В результате сказанного, напряжение вторичной обмотки 4 остается на заданном уровне.
При уменьшении напряжения на первичной обмотке 3 ток, протекающий по первичной обмотке 3, будет уменьшаться, следовательно, он будет создавать меньший переменный магнитный поток, проходящий по магнитопроводу, состоящему из стержней 2 и ярем 1. При этом участок магнитной цепи, а именно, второй участок 6 стержня 2 со второй секцией 8 вторичной обмотки 4 выйдет из состояния насыщения, то есть его магнитное сопротивление уменьшится. Переменный магнитный поток, проходящий по первому и второму участкам 5 и 6 стержня 2, перераспределится между ними, и наведет в первой 7 и второй 8 секциях вторичной обмотки 4 ЭДС, которые суммируются и формируют напряжение на вторичной обмотке 4, причем величина ЭДС, индуктируемой во второй секции 8 вторичной обмотки 4 увеличится, что скомпенсирует влияние уменьшения напряжения на первичной обмотке 3 и напряжение вторичной обмотки 4 останется на заданном уровне.
Как можно заметить, расщепление стержня 2 на два участка 5 и 6 и использование секционирования вторичной обмотки позволяет поддерживать значение напряжения на вторичной обмотке 4 на заданном уровне при колебаниях напряжения на первичной обмотке 3.