ТРАНСФОРМАТОР С ПЛАВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Широко известны способы регулирования напряжения и тока в трансформаторах шунтированием магнитного потока, или перемещением катушек вдоль сердечника. Такие трансформаторы имеют большую индуктивность рассеяния и, как следствие, высокое выходное сопротивление и являются, по сути, регуляторами тока, а не напряжения. Существует так же трансформатор с плавным регулированием магнитного потока (AC RU 2304319 С2) посредством подвижного магнитного шунта, перераспределяя магнитный поток между полюсами ш-образного магнитного сердечника, на среднем полюсе которого находится катушка входящего, а на одном из крайних - выходящего тока. Недостатком этого трансформатора является также большая индуктивность рассеяния и, вследствие этого, высокое выходное сопротивление.
Целью настоящей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков и построение трансформатора с плавным регулированием выходного напряжения в широких пределах и имеющего низкое выходное сопротивление.
За основу взят так называемый дифференциальный трансформатор с двумя одинаковыми обмотками, включенными последовательно и расположенными на крайних полюсах ш-образного сердечника. Подвижный магнитный шунт замыкает магнитные потоки крайних полюсов на центральный стержень. Перемещение его в сторону какого либо полюса, относительно среднего положения, влечет за собой увеличение индуктивности соответствующей катушки, в то же время индуктивность противоположной катушки падает. Катушки соеденены последовательно и подключены к источнику переменного напряжения. Так как индуктивности катушек изменяются, меняются и напряжения, приложенные к катушкам. То есть в среднем положении магнитного шунта входное напряжение распределяется между катушками поровну, а в крайних - практически все напряжение прилагается к одной катушке. В то же время на другой катушке действующее напряжение будет равно 0. Теперь поверх одной из катушек расположим еще одну, это будет вторичная обмотка трансформатора, к которой подключается нагрузка. Схема получившегося трансформатора показана на фиг 1. Где 1-ш-образный сердечник, 2 - подвижный магнитный шунт, 3,4 - первичная обмотка, состоящая из двух катушек, 5 - вторичная обмотка, 6-нагрузка.
Рассмотрим работу этого трансформатора с разными положениями магнитного шунта: 1. Магнитный шунт сдвинут вправо. Индуктивность катушки 4 максимальна, а индуктивность катушки 3 минимальна, так как ее магнитная цепь полностью разорвана, падение напряжения на катушке 3 минимально и обуславливается только омическим, (активным) сопротивлением этой катушки. Катушка 4 практически напрямую подключена к источнику переменного напряжения, на вторичной обмотке 5 и нагрузке 6 действует максимальное напряжение, равное напряжению источника переменного напряжения, умноженного на коэффициент трансформации обмоток 5 и 4.
2. магнитный шунт сдвинут полностью влево. Индуктивность катушки 3 максимальна, а катушки 4 - практически равна 0.Индуктивность катушки 5 - тоже равна 0. Выходное сопротивление трансформатора минимально, а так как все напряжение источника приложено к катушке 3, то выходное напряжение равно 0.
3. магнитный шунт установлен посередине.
При отключенной нагрузке 6 входное напряжение распределяется поровну между катушками 3 и 4. На выходе трансформатора присутствует половинное напряжение. При подключении нагрузки 6 напряжение на обмотках 5 и 4 стремится уменьшиться, а на обмотке 3 - увеличиться, но увеличиться оно не может, так как шунт замыкает магнитную цепь только наполовину, и сердечник, при увеличении напряжения, входит в насыщение. Индуктивность катушки 3 резко падает, падает ее индуктивное сопротивление, и увеличивается ток через нее, и напряжение на катушке 4 выравнивается. На катушке 5 соответственно тоже. В результате мы имеем выходное напряжение, слабо зависящее от нагрузки.