ТРАНСФОРМАТОР С ВРАЩАЮЩИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в многофазных магнитополупроводниковых преобразователях, в частности в трансформаторно-выпрямительных устройствах и преобразователях частоты.
Известен трансформатор [патент РФ №2328051, H01F 29/14, дата публикации 27.06.2008 г.], содержащий трехстержневой магнитопровод, в ярме которого имеется воздушный зазор, на одном из стержней намотана первичная обмотка, а на два других - вторичная обмотка. При этом концы вторичных обмоток соединены между собой через конденсатор, образуя резонансный контур.
Недостатком аналога является несимметрия магнитного потока в магнитопроводе трансформатора и высокие массогабаритные показатели ввиду использования дополнительного емкостного элемента в конструкции.
Известен трансформатор с вращающимся магнитным полем [патент РФ №191500, H01F 38/18, H01F 30/14, дата публикации 08.08.2019 г.], содержащий 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 (полностью управляемых транзисторных модулей). Коммутация ключей между двумя первичными обмотками осуществляется с фазовым сдвигом в 90° и через 180° между собственными полуобмотками в каждой первичной обмотке.
Недостатком аналога является несимметрия магнитного потока вследствие использования однофазного питающего напряжения, низкая надежность ввиду необходимости системы управления полупроводниковыми ключами.
Известен многофазный трансформатор [патент РФ №2125312, H01F 30/14, Н02М 5/14, дата публикации 20.01.1999 г.], содержащий средний витой магнитопровод с трехфазной первичной и многофазной вторичной охватывающими его обмотками и два боковых витых магнитопровода, примыкающих к торцам среднего магнитопровода через немагнитные прокладки, причем магнитопроводы выполнены тороидальными, на торцах среднего магнитопровода выполнены пазы, в которые уложены первичная трехфазная распределенная с укороченным шагом двухслойная и вторичная многофазная нераспределенная диаметральная однослойная обмотки, выполненные двухполюсными и уложенные в пазы в три слоя, при этом боковые магнитопроводы выполнены без пазов.
Основными недостатками аналога являются высокие массогабаритные показатели и большие потоки рассеяния.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является трансформатор с вращающимся магнитным полем [патент РФ №2525298, H01F 30/14, Н02М 5/14, дата публикации 10.08.2014 г.], содержащий шихтованный магнитопровод, выполненный из пластин с полузакрытыми пазами на полную высоту катушечных групп, в которые уложены трехфазная обмотка и вторичные обмотки с отводами. Наружный шихтованный магнитопровод выполнен в виде полого цилиндра, который надвигается на внутренний обмотанный шихтованный магнитопровод с воздушным зазором, обеспечивающим необходимую линейность основной кривой намагничивания вращающимся магнитным полем, обеспечивающую улучшение спектрального состава кривой магнитного поля, и замыкающий основной магнитный поток, создаваемый обмотками, расположенными в пазах внутреннего магнитопровода.
К недостаткам ближайшего аналога можно отнести низкую технологичность укладки обмоток ввиду того, что все обмотки уложены в пазы внутреннего магнитопровода.
Задача полезной модели - повышение технологичности изготовления трансформатора за счет унификации обмотанного магнитопровода с обмотанным статором асинхронного электродвигателя.
Технический результат - повышение энергетической эффективности за счет улучшения формы кривой магнитных потоков благодаря симметрии магнитного поля, обеспечиваемой за счет прохождения магнитными потоками каждой из фаз равных путей, в магнитопроводе трансформатора.
Поставленная задача решается, а тех нический результат достигается тем, что трансформатор с вращающимся магнитным полем, содержащий шихтованный магнитопровод, выполненный из пластин с полузакрытыми пазами на полную высоту катушечных групп, в которые уложены трехфазная обмотка и вторичные обмотки с отводами, в отличие от прототипа первичные и вторичные обмотки расположены в пазах наружного шихтованного магнитопровода, в который в два слоя уложены первичная трехфазная обмотка, соединенная по схеме «звезда», и вторичная девятифазная обмотка, созданная при использовании трех трехфазных симметричных обмоток, каждая из которых соединена по схеме «звезда», а внутренний магнитопровод выполнен в виде цилиндра, который установлен в наружный магнитопровод и неподвижно зафиксирован с обеспечением равномерного воздушного зазора.
Существо полезной модели поясняется чертежами:
на фиг. 1 изображен обмотанный шихтованный магнитопровод, внутри которого через воздушный зазор установлен и зафиксирован цилиндрический шихтованный магнитопровод;
на фиг. 2 изображена векторная диаграмма вторичных обмоток трансформатора.
Предложенная конструкция трансформатора с вращающимся магнитным полем содержит наружный шихтованный магнитопровод 1 с выштампованными пазами, в которые в два слоя уложены первичная трехфазная 2 и вторичная девятифазная 3 обмотки. Девятифазная обмотка создана при использовании трех трехфазных симметричных обмоток, каждая из которых соединена по схеме «звезда». Первичная обмотка соединена по схеме «звезда». Между первичной и вторичными обмотками и между обмотками и корпусом укладывается изоляционный материал 4. Внутренний шихтованный магнитопровод в виде цилиндра 5 установлен в наружный магнитопровод 1 и неподвижно зафиксирован с обеспечением равномерного воздушного зазора.
Предложенное устройство работает следующим образом: при протекании тока по первичной трехфазной обмотке 2 она создает вращающееся магнитное поле, линии которого замыкаются как по наружному 1, так и по внутреннему магнитопроводу 2 и в то же время наводят электродвижущую силу во вторичных обмотках 3 трансформатора, каждая из которых соединена по схеме «звезда», при этом создается вращающееся магнитное поле, обеспечивающее сдвиг фазных ЭДС на равный шаг в 20 эл. град.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает повышение технологичности изготовления трансформатора за счет унификации обмотанного магнитопровода с обмотанным статором асинхронного электродвигателя и повышение энергоэффективности трансформатора за счет улучшения формы кривой магнитных потоков благодаря симметрии магнитного поля, обеспечиваемой за счет прохождения магнитными потоками каждой из фаз равных путей, в магнитопроводе трансформатора.