ТРАНСФОРМАТОР С ВРАЩАЮЩИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности преобразовательной технике, а точнее к трансформаторам с вращающимся магнитным полем. Оно может быть использовано в качестве входного преобразовательного устройства электротехнических устройств и систем электроснабжения.
Известен трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент RU 2335027, МПК H01F 30/14 Однофазно-трехфазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, опубликовано 27.09.2008 Бюл. №27). Он содержит две первичные обмотки, размещенные на тороидальном магнитопроводе и сдвинутые в пространстве относительно друг друга под углом 90°. Их начала соединены между собой через фазосдвигающий конденсатор. Три вторичные обмотки размещены на сердечнике и сдвинуты относительно друг друга на угол 120°. Каждая из первичных обмоток содержит первую и вторую катушечные группы, состоящие из 4-х катушек, уложенных в 32 пазах. Этот трансформатор близок к предполагаемому по принципу формирования кругового магнитного поля, но отличается конструктивно исполнением двух первичных обмоток и способом реализации сдвига питающего напряжения обмоток. Недостатком данного трансформатора является неравномерность магнитного кругового потока из-за несимметричного исполнения первой и второй катушечных групп.
Также известен однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент RU 2333562, МПК H01F 30/14, Однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, опубликовано 10.09.2008, Бюл. №25), который содержит четыре первичные обмотки, расположенные на тороидальном сердечнике, балластные резистор и индуктивность, многофазные вторичные обмотки. Для получения вращающегося магнитного поля первая, вторая и третья, четвертая обмотки расположены друг относительно друга на тороидальном магнитном сердечнике со сдвигом на 90°. Количество витков первой и четвертой обмоток больше в два раза, чем второй и третьей. Этот трансформатор наиболее близок к предполагаемому по своим конструктивным признакам, но отличается исполнением первичных обмоток и способом осуществления фазового сдвига напряжений. Недостатком данного трансформатора является невыполнение условия создания кругового поля, а именно неравенство намагничивающих сил, из-за несимметричного исполнения обмоток.
Техническим результатом является получение многофазной системы напряжений из однофазного питающего напряжения без использования реактивных фазосдвигающих элементов.
Указанный технический результат достигается тем, что трансформатор с вращающимся магнитным полем содержит шестифазную вторичную обмотку и две намотанные на тороидальном сердечнике фазные обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. При этом каждая фазная первичная обмотка содержит две полуобмотки, включенные встречно. Первичные полуобмотки подключены к источнику постоянного напряжения посредством ключей (IGBT-модулей), коммутация которых между двумя первичными обмотками осуществляется с фазовым сдвигом в 90° и через 180° между полуобмотками каждой первичной обмотки.
y3
y4
y5
y6
На фиг. 1 приведена схема трансформатора, где 1, 2 - контакты на источник постоянного напряжения, 3, 4 - ключи первой первичной обмотки, 5, 6 - ключи второй первичной обмотки 7, 8 - полуобмотки первой первичной обмотки, 9, 10 - полуобмотки второй первичной обмотки, 11 - тороидальный сердечный магнитопровод, 12, 13, 14 15, 16, 17 - фазы вторичной обмотки трансформатора. На фиг. 2 показана временная диаграмма управляющих импульсов, подаваемых на ключи, в качестве которых выступают IGBT-модули (полностью управляемые транзисторные модули), где U, U, U, U - сигналы управления, подаваемые соответственно на ключи 3, 4, 5, 6.
Работа трансформатора, реализована следующим образом: зажимы 1 и 2 трансформатора подключаются к источнику постоянного напряжения. Далее зажим 1 подключается к началу катушки 7 через ключ 3 и к концу катушки 8 через ключ 4. Конец катушки 7, начало катушки 8 соединены в одну точку с концом катушки 9 и началом катушки 10 второй первичной обмотки. Начало катушки 9 соединено через ключ 5 с зажимом 1, конец катушки 10 соединен через ключ 6 с зажимом 2. Вторичная обмотка может быть выполнена для любого числа фаз при их расположении в соответствующих пазах магнитной системы.
Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что вращающееся магнитное поле может быть получено без использования балластной индуктивности и активного сопротивления, а также без фазосдвигающего конденсатора. Число витков в каждой полуобмотке одинаково.