Вентильная обмотка трансформатора это

Из принципа работы схемы ясно, что ток фазы вентильной обмотки равен мо величине и продолжительности току подключенного к этой фазе вентиля (рис. 7, в):

.

Определим действующее значение тока вентильной обмотки. Действующее значение – средняя квадратичная величина всех мгновенных значений за период:

(20)

и оно определит сечение обмотки.

Ток через вентильную обмотку протекает только в одном направлении, а продолжительность работы обмотки определяется числом фаз.

Так как теперь мы определились с продолжительностью работы вентилей преобразователя, то следует остановиться на методике определения тока первичной (сетевой) обмотки трансформатора, так как в общем виде она не раскрыта.

Для трехфазной трехпульсовой схемы (рис. 7, а) по замкнутым магнитным контурам сумма ампер-витков равна нулю, тогда:

(21)

Приняв трансформатор приведенным, то есть w₁ = w₂ (к_т = 1), получим

(22)

Кривая сетевого тока i’_А, построенная по выражению (22), приведена на рис. 7, и.

Действующее значение сетевого тока

(23)

(24)

Трансформатор в этой схеме имеет неуравновешенную магнитную систему: сумма мгновенных значений приведенных токов по стержню магнитопровода не равна нулю и по магнитопроводу замыкается. Постоянная составляющая магнитного потока, пропорциональная I_d / 3. Это приводит к нагреву сердечника, сечение которого необходимо увеличивать. Кроме того, трансформатор в этой схеме имеет большие потери и круто падающую внешнюю характеристику (А = 0,87).

Для борьбы с магнитным неравновесием вентильные обмотки соединяют по схеме равностороннего встречного зигзага. Иногда сетевую обмотку для исключения этого явления соединяют по схеме треугольника.

Мощность, отдаваемая фазой вторичной обмотки трансформатора в режиме выпрямления с учетом (10):

, (25)

а в режиме синусоидальной нагрузки от этой фазы можно отобрать

. (26)

Коэффициент использования вторичной обмотки трансформатора зависит от числа фаз и определяется следующим образом:

. (27)

Для улучшения качества выпрямленного напряжения следует увеличивать число его пульсаций m за период питающего напряжения. В рассматриваемых нулевых схемах этого можно достичь только увеличением числа фаз вторичной обмотки m₂, однако при этом снижается значение коэффициента С₂:

Именно это обстоятельство (плохое использование обмоток трансформатора) исключает применение простых нулевых схем в мощных преобразователях и заставляет переходить к сложным схемам.

2.4. Индуктивное сопротивление вентильной обмотки

В реальных схемах выпрямления под индуктивным сопротивлением вентильной обмотки Х_в понимается индуктивное сопротивление питающей линии электропередач (ЛЭП), понизительных и тягового (преобразовательного) трансформаторов, приведенное к параметрам фазы вторичной (вентильной) обмотки тягового трансформатора. В ряде случаев в расчетах учитывается лишь индуктивное сопротивление тягового трансформатора, то есть принимается Х_в = Х_т.

Это сопротивление обусловлено потоками рассеяния сетевой и вентильных обмоток и определяется через напряжение короткого замыкания u_к, полученное из опыта короткого замыкания на выводах вентильной обмотки, при котором трехфазное переменное напряжение подводят от автотрансформатора к сетевой обмотке и устанавливают такой величины, чтобы в сетевой обмотке протекал номинальный ток I_1ном (рис. 10).

Рис. 10. Схема опыта короткого замыкания для трансформатора с одной

первичной и одной вторичной обмотками

У трансформаторов, предназначенных для сложных схем и имеющих расщепленную вторичную обмотку, закорачивают поочередно только одну секцию, при этом сопротивление Х_в определяют через напряжение короткого замыкания коммутации u_к.к, а Х_в = Х_т = Х_тγ, где Х_тγ – индуктивное сопротивление коммутации, применяется в расчетах при работе преобразователя в стационарных условиях, например, при расчете внешней характеристики.

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 266
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 602
• БГУ 153
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 962
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 119
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1967
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 300
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 409
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 497
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 130
• ИжГТУ 143
• КемГППК 171
• КемГУ 507
• КГМТУ 269
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2909
• КрасГАУ 370
• КрасГМУ 630
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 139
• КубГУ 107
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 367
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 330
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 636
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 454
• НИУ МЭИ 641
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 212
• НУК им. Макарова 542
• НВ 777
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1992
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 301
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 119
• РАНХиГС 186
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 243
• РГГМУ 118
• РГПУ им. Герцена 124
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 122
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 130
• СПбГАСУ 318
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 147
• СПбГПУ 1598
• СПбГТИ (ТУ) 292
• СПбГТУРП 235
• СПбГУ 582
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 193
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 380
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1655
• СибГТУ 946
• СГУПС 1513
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2423
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 324
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 306

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

При использовании трансформаторов в вентильных преобразовательных установках в их вторичные обмотки включают электрические вентили, пропускающие ток только в одном направлении. Характерной особенностью этих трансформаторов является неодновременная нагрузка отдельных фаз, связанная с поочередным отпиранием вентилей, включенных в соответствующие фазы. Поэтому в каждый момент времени трансформатор нагружен несимметрично. Это обстоятельство вызывает ряд неблагоприятных последствий, основными из которых являются наличие в кривых первичного I₁ и вторичного I₂ токов значительных высших гармоник и дополнительное подмагничивание сердечника при некоторых схемах выпрямления.

Схемы соединения обмоток. В рассматриваемых трансформаторах различают сетевую обмотку, подключаемую к питающей сети, и вентильную обмотку, к которой подключаются вентили преобразователя.
В выпрямительных установках однофазного тока, применяемых на э. п. с, используют полупроводниковые вентили, включенные по мостовой схеме. В этих установках применяют двухобмоточные трансформаторы. В выпрямительных установках тяговых подстанций электрифицированных дорог постоянного тока используют трансформаторы, у которых вентильная обмотка включена по схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором» (рис. 228, а). В этой схеме три фазы a-0; b-0 и c-0 вентильной обмотки образуют «прямую звезду», а другие три фазы a1-01; b1-01 и c1-01, расположенные на тех же стержнях трансформатора,—«обратную звезду». Обмотки фаз включены таким образом, что э. д. с, индуцируемые в фазах «прямой звезды», сдвинуты на 180° относительно э. д. с. соответствующих обмоток «обратной звезды». В результате обеспечивается преобразование трехфазного тока в шестифазный, так как напряжения U_a, U_c1, U_b, U_a1, U_c и U_b1, индуцируемые в фазах а-0, с1-01, b-0, а1-01, с-0, b1-01, сдвинуты относительно друг друга на угол 60° (рис. 228,б). Уравнительный

Рис. 228. Схема трансформатора с соединением вентильной обмотки по схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором» (а) и векторная диаграмма напряжений (б)

реактор УР, включаемый между нулевыми точками 0 и 0 двух «звезд», обеспечивает возможность параллельной работы двух соседних фаз на общую выпрямительную нагрузку при сдвиге индуцируемых в них э. д. с. на угол 60°.

Условия работы трансформатора. В трансформаторах для вентильных преобразователей по первичной и вторичной обмоткам протекают несинусоидальные токи, содержащие ряд высших гармоник. Происходит это по следующим причинам:

вентили, включенные в цепи отдельных фаз вторичной обмотки, пропускают ток только в течение части периода;

на стороне постоянного тока преобразователя обычно включают сглаживающий реактор значительной индуктивности, при котором токи в обмотках трансформатора имеют форму, близкую к прямоугольной.

В общем случае токи i₁ и i₂ имеют разное действующее значение, вследствие чего габаритные размеры и масса таких трансформаторов всегда больше, чем у трансформаторов той же номинальной выходной мощности, но работающих при синусоидальном токе. Физически это объясняется тем, что нагрев обмоток трансформатора определяют действующие значения токов i₁ и i₂, которые в данном случае содержат ряд высших гармоник. При работе же трансформатора в цепи синусоидального тока высших гармоник не будет, действующие значения токов i₁ и i₂ и нагрев трансформатора при той же выходной мощности будут меньшими, поэтому он может быть выполнен с меньшими габаритными размерами и массой.

В качестве номинальной мощности трансформаторов для вентильных преобразователей принято считать не выходную мощность P_{d НОМ}, отдаваемую преобразователем при номинальной нагрузке на стороне постоянного тока, а типовую мощность

где S1ном и S2ном — номинальные мощности первичной и вторичной обмоток.

Типовая мощность рассматриваемого трансформатора S_Т больше его выходной мощности P_{d НОМ}. Например, при однофазной мостовой схеме выпрямления и идеально сглаженном токе S_T = 1, 11 P_{d НОМ}, при нулевой — ST= 1, 34P_{d НОМ}.

1. ВЕНТИЛЬНАЯ .ОБМОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА, содержащая две части, одна из которых соединена в звезду и содержит две параллельные ветви, а другая — в треугольник и содержит одну ветвь. О С>. Ш1Е11.А причем витки обеих частей обмотки размещены в двух катушках, намотанных в одинаковом направлении, размещенных одна под другой и выполненных с отводами, а каждая катушка содержит одинаковое число чередующихся между собой в радиальном направлении витков каждой части, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения материалоемкости и повьппения надежности , обмотка выполнена из ленточного материала и в каждой катушке размещена одна параллельная ветвь части обмотки со схемой звезда. 2. Обмотка по п. 1, отличаю щ а я с я тем, что часть обмотки (Л со схемой соединения треугольник содержит нечетное число витков, а с отводы от внутренних витков обеих частей в одной катушке выведены в проти-а воположные стороны, а в другой катушке — в одну сторону.

IUUIPII РЕСПУБЛИК ае (и) 3159 Н 01 F 27 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н AOTOPOHOMV СВИДЕТНЪСТВ)Г (21) 3531591/24-07 (22) 06.01.83 (46) 15.08.84. Бюл. 9 30 (72) А.Л. Амромин, Л.М. Пестряева, М.А. Рогацкин и Г.В. Стальмахович (71) Производственное объединение

"Уралэлектротяжмаш" им. В.И.Ленина (53) 621.314.04(088.8) (56) 1. Рогацкин М.А. Поля рассеяния и добавочные потери в обмотках пре" образовательных трансформаторов, имеющих на стороне НН сочетание схем звезда и треугольник. М., "Информ электро", 1967.

2. Патент ФРГ В 1268723, кл. 21 dÐ 49, 1965. (54) (57) 1. ВЕНТИЛЬНАЯ .ОБМОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА, содержащая две части, одна из которых соединена в звезду и содержит две параллельные ветви, а другая — в треугольник и содержит одну ветвь, причем витки обеих частей обмотки размещены в двух катушках, намотанных в одинаковом направлении, размещенных одна под другой и выполненных с отводами, а каждая катушка содержит одинаковое число чередующихся между собой в радиальном направлении витков каждой части, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения материалоемкости и повышения надежнос" ти, обмотка выполнена иэ ленточного материала и в каждой катушке размещена одна параллельная ветвь части обмотки со схемой звезда.

2. Обмотка по п. 1, о т л и ч à eg щ а я с я тем, что часть обмотки со схемой соединения треугольник содержит нечетное число витков, а отводы от внутренних витков обеих ча тей в одной катушке выведены в проти-д воположные стороны, а в другой катушке — в одну сторону.

Изобретение относится к электро технике и предназначено для использования в трансформаторах для питания многофазных преобразовательных агрегатов. 5

Известны преобразовательные агрегаты с трансформаторами, вентильные обмотки которых выполнены из ленточного материала, в частности из медной ленты, и расщеплены на четыре 1О части, расположенные поэтажно, причем две из них имеют схему соединения звезда; а две другие — треугольник (13.

Число витков указанных частей 15 обмотки соответственно 14 и 24 отличаются в отношении, близком к ГЗ, а толщина ленты со схемой соединения звезда в 1,7-2 раза больше,чем толщина ленты части со схемой треугольник. 2О

Недостатком указанной конструкции обмоток является то, что в процессе работы трансформатора на стыке частей обмотки с разными схемами соединений возникают поперечные магнитные поля рассеяния повышенной частоты (5,7 гармоники), создающие большие добавочные потери и местный нагрев торцовых частей обмотки, что снижает срок службы и надежность трансформатора, а также его КПД.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является вентильная обмотка преобразовательного трансфор35 матора, содержащая две части, одна иэ которых соединена в звезду и содержит две параллельные ветви, а другая — в треугольник и содержит одну ветвь, причем витки обеих частей обмотки размещены в двух катушках, намотанных в одинаковом направлении и расположенных одна под другой и выполненных с отводами, а каждая катушка содержит одинаковое число чередующихся между собой в радиальном направлении витков каждой части.

Витки катушек таких обмоток выполнены из обмоточного провода с транспозициями. В такой обмотке обес50 печиваются пониженные добавочные потери и более высокий КПД 52 3.

Недостатком указанной конструкции является сложность намотки иэ"за наличия сложных внутренних переходов,>5 число которых, не считая параллельного соединения проводов, образующих часть со схемой соединения звезда, !

5 2 равно 5, а с учетом соединения этих проводов число соединений равно 7.

Кроме того, такая обмотка из двойных дисковых катушек отличается сложной технологией изготовления, повышенной трудоемкостью и недостаточной надежностью из-за наличия большого числа внутренних переходов.

Кроме того, обмотка имеет более низ-. кий коэффициент заполнения окна магнитопровода по сравнению с обмотками из ленточного материала, что приводит к повышению удельного расхода электротехнической стали.

При использовании взамен провода ленточного материала не представляется возможным выполнить соединение между витками разных катушек в радиальном канале между этими катушками аналогично переходам, выполняемым в катушках из проводов в соответствие с известной, так как это потребовало бы не только существенного увеличения размера радиального канала, но для выполнения транспозиции требуется перекрещивание отводов, что осуществляется просто на проводах, а на ленточных обмотках возможно только при специальной фигурноь конструкции перемычек и требует специальной технологии пайки.

Цель изобретения — снижение расхода материалов, а также упрощение конструкции и повьппение надежности трансформатора.

Цель достигается тем, что вентильная обмотка преобразовательного трансформатора, содержащая две части, одна из которых соединена в звезду и содержит две параллельные ветви, а другая — в треугольник и содержит одну ветвь, причем витки обеих часте обмотки размещены в двух к:-:.пушках, намотанных в одинаковом ньправлении, расположенных одна под другой и выполненных с отводами, а каждая катушка содержит одинаковое число чередующихся между собой в радиальном направлении витков каждой части, выполнена иэ ленточного материала и в каждой катушке размещена одна параллельная ветвь части обмотки со схемой звезда.

Часть обмотки со схемой соединения треугольник может содержать не« четное число витков, а отводы от внутренних витков обеих частей в одной катушке могут быть выведены в

1108515 противоположные стороны, а в другой катушке — в одну из противоположных сторон.

На фиг. 1 показан пример выполнения одной фазы вентильной обмотки 5 согласно изобретению; на фиг. 2 развертка и схема соединений обмотки, изображенной на фиг. 1.

Обмотка состоит иэ двух катушек 1 и 2, расположенных одна под другой в осевом направлении. Обмотка содержит две части 3 и 4. Часть 3 вентильной обмотки соединена на трех стержнях в звезду, а часть 4 — в треугольник (на фиг. 1 с торца изображена пунктиром и заштрихована), при этом число витков части 4 равно семи виткам, что приблизительно в 3 больше числа витков части 3, число витков которой равно четырем.

В радиальном направлении в катушках i и 2 поочередно расположены разделенные изоляцией витки частей

Часть 3 вентильной обмотки состоит из двух ветвей, расположенных в .ка" тушках 1 и 2 и соединенных параллельно наружными отводами 5 и 6, а часть

4 имеет одну ветвь, состоящую иэ последовательно соединенных перемычкой витков катушек 1 и 2.

При этом сумма средних диаметров витков части З,образующих одну. из параллельно соединенных ветвей, расположенную на катушке 1, равна сумме 35 средних диаметров витков, входящих в другую параллельную ветвь, расположенную на катушке 2.

Катушки 1 и 2 имеют одинаковые направления намотки, но при нечет- 40 ном числе витков в части, соединенной в треугольник, выполнены по разному.

В катушке 1 витки обеих частей

3 и 4 обмотки начинаются одновремеи- 45 но с одной стороны магнитопровода ! а заканчиваются по разные стороны магнитопровода. В отличие от этого в катушке 2 сначала сделана поповина витка части 3, а витки 4 начинаются с другой стороны магнитопровода, идут вместе в радиальном направлении и оканчиваются с одной стороны магнитопровода. Это позволяет выполнить последовательное соединение витков двух катушек.

В катушке 1 отводы от внутренних витков частей 3 и 4 выполнены с одной стороны катушки, а в катушке 2 по разные стороны, при этом наружный виток части 4 катушки 1 соединен перемычкой 7 с внутренним витком этой же части на катушке 2. Вследствие этого число соединений между катушками уменьшается, причем они выполняются на нару кных отводах, что упрощает конструкцию, технологию изготовления обмотки и повышает ее надежность.

При этом повьппается коэффициент заполнения окна магнитопровода по сравнению с прототипом из обмоточного провода и снижаются добавочные потери и местный нагрев обмоток на стыке частей обмотки с разными схемами соединений, как это имело место в аналоге с поэтажным расположением частей обмотки со схемами звезда и треугольник.

В предлагаемом изобретении магнитный поток рассеяния проходит вдоль поверхности обмоток, вследствие чего снижаются добавочные потери.

С целью предотвращения уравнительных токов в параллельно соединенных ветвях обмотки параллельные ветви соединены так, чтобы их потокосцепления с потоком рассеяния были одинаковы. Это обеспечивается в том случае, если суммы средних диаметров витков, входящих в каждую из параллельных ветвей, одинаковы.

За счет применения в обмотке ленточного материала сокращается обьем ! занятый каналами, повьппается коэффициент заполнения окна магнитопровода и снижается расход материалов.

Составитель А. Пинибратец

Редактор М. Недолуженко Техред А. Ач Корректор A. Обручар

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная, 4

Заказ 5875/38 Тирах 683

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 юга pmaru >