ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве трехфазного стабилизатора напряжения сети в системах собственных нужд подстанций.
Известен феррорезонансный стабилизатор напряжения (ФСН), содержащий два сердечника, один из которых снабжен равномерно уложенными обмотками - вторичной и конденсаторной, а второй сердечник, имеющий воздушный зазор, находится в диэлектрической обойме, позволяющей изменять индуктивность, при этом оба сердечника охвачены первичной обмоткой 1. Данный ФСН компактен и позволяет стабилизировать напряжение с высокой степенью точности, однако его конструкция отличается сложностью изготовления, а выходное напряжение является однофазным.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является ФСН, содержащий трансформатор, магнитопровод которого выполнен из двух раздельных соосных сердечников, соприкасающиеся поверхности которых снабжены пазами, первичную и компенсационную обмотки, размещенные в пазах внешнего сердечника, число пазов которого выбрано из заданного условия, и вторичную обмотку, зашунтированную конденсатором в каждой фазе и уложенную в пазах внутреннего сердечника 2. Данный ФСН позволяет преобразовать однофазный переменный ток в трехфазный ток с одновременной стабилизацией напряжения, однако ему свойственны и недостатки, среди которых наиболее значительным является несимметрия трехфазной системы стабилизированных выходных напряжений. Указанный недостаток обусловлен разбросом параметров фазосдвигающего конденсатора, в результате чего токи в фазах первичной обмотки
2 1 о    llll III
МПК G 05 F 3/06 н к еортогональны во времени, а магнитное поле в сердечниках имеет не руговую форму, а эллиптическую. Техническим результатом полезной модели является исключение несимметрии выходного напряжения и уменьшение добавочных потерь в стабилизаторе. Этот технический результат достигается тем, что в феррорезонансном стабилизаторе, содержащем трансформатор, магнитопровод которого выполнен из двух кольцевых соосных сердечников, один из которых является внутренним и расположен внутри другого сердечника, являющегося внешним, соприкасающиеся поверхности сердечников снабжены пазами, в пазах внешнего сердечника расположены первичная и трёхфазная компенсационная обмотки, а в пазах внутреннего сердечника расположена трехфазная вторичная обмотка, каждая фаза которой зашунтирована конденсатором, при этом компенсационная и вторичная обмотки соединены последовательно, первичная обмотка выполнена трёхфазной, и её выводы подключены к соответствующим выводами для подключения трехфазной сети. Кроме того, число Z i пазов внешнего сердечника кратно трём, при этом число Z г пазов внутреннего сердечника выбирается в соответствии с математическим выражением 08 Z,  Z2 1/25 Z,. Кроме того, соединенные последовательно трёхфазные компенсационная и вторичная обмотки включены по схеме звезда, каждая фаза вторичной обмотки имеет отвод от средней точки, соединенный с соответствующим выходным выводом. На фиг. 1 показан внешний вид трансформатора феррорезонансного стабилизатора. На фиг. 2 изображена электрическая схема стабилизатора. 2j}0,:Lioc .
Феррорезонансный стабилизатор содержит трансформатор, магнитопровод которого выполнен из двух кольцевых соосных сердечников. Внешний сердечник 1 снабжен пазами 2, в которых размещены трехфазная первичная обмотка 3 и трехфазная компенсационная обмотка 4. Внутренний сердечник 5 снабжен пазами 6, соприкасающиеся с пазами 2 внешнего сердечника 1, в которых расположена трехфазная вторичная обмотка 7, каждая фаза которой зашунтирована конденсатором 8. Трехфазная компенсационная обмотка 4 и трехфазная вторичная обмотка 7 соединены последовательно. Выводы первичной обмотки 3 подключены к выводам 9 для подключения трехфазной сети. Трехфазная компенсационная обмотка 4, соединена последовательно с вторичной обмоткой 7, которые включены по схеме звезда, при этом каждая фаза вторичной обмотки 7 имеет отвод от средней точки, соединенный с соответствующим выходным выводом 10.
В статическом состоянии феррорезонансный стабилизатор обесточен и напряжение на его выходе отсутствует. При появлении напряжения на первичной трехфазной обмотке 3 в ней возникают токи, под действием которых в сердечниках 1 и 5 возникает круговое вращающееся магнитное поле (КВМП). Так как фазы первичной обмотки 3 сдвинуты в пространстве на угол 120° относительно друг друга, по этим фазам протекают токи, сдвинутые во времени на 120° относительно друг друга, а магнитодвижущие силы фаз равны, то есть
FI  Wi Ii  Р2  W2 Ь  РЗ W3 1з ,(1)
где FI, р2 и РЗ - магнитодвижущие силы (МДС) фаз; Wi, W2 и W3 - числа витков фаз первичной обмотки 3; 1, Ь и 1з - токи фаз указанной обмотки.
Силовые магнитные линии КВМП пересекают витки компенсационной 4 и вторичной 5 обмоток и наводят в них ЭДС, равные
ЕК  4,44 fwKO Кок;
Е2  4,44 fw20 Коз;(2)
где ЕК - ЭДС, наводимая в компенсационной обмотке 4; Е2 - ЭДС, наводимая во вторичной обмотке 5; f - частота напряжения сети;
WK - число витков фазы компенсационной обмотки 4; W2 - число витков фазы вторичной обмотки 7; Ф - магнитный поток;
Кок - обмоточный коэффициент компенсационной обмотки 4; Ко2 - обмоточный коэффициент вторичной обмотки 7,
Суммарная ЭДС с компенсационной обмотки 4 и вторичной обмотки 7 поступает в нагрузку, подключенную к выходным выводам 11 (фиг.2). Для того, чтобы уложить первичную трехфазную обмотку 3 в пазы 2 внешнего сердечника 1, число пазов должно быть кратным трем, то есть
Z,  2рт, q,,(3)
где Zi - число пазов внешнего сердечника; р - число пар полюсов, р  1,2, ...; mi  число фаз первичной обмотки; q - число пазов на полюс и фазу, q  1 ... 8.
Ввиду того, что соприкасаюш;иеся поверхности раздельных соосных внешнего 1 и внутреннего 5 сердечников снабжены пазами, в стабилизаторе возможны дополнительные потери мош;ности, обусловленные двойной зубчатостью, поэтому число пазов внутреннего сердечника 5 должно выбираться из условия неравенства вида:
где Zi - число пазов внутреннего сердечника.
Таким образом, выполнение первичной обмотки трехфазной позволяет создать КВМП, при котором несимметрия выходных напряжений невозможна, а взаимосвязь чисел пазов сердечников 1 и 5 по соотношению (4) предопределяет уменьшение дополнительных потерь мош,ности до ничтожно малой величины.
Источники, принятые во внимание:
1 Губанов В.В. Силовые полупроводниковые преобразователи с выходными стабилизаторами.. Л., Энергия, 1972, стр.19, рис. 2-6. 2 Патент SU 1163319, кл. G 05 F 3/06 от 04.10.84.
Автор:Г  Ч  ,c.