RU2024088C1

RU2024088C1 - Transformer

Info

Publication number: RU2024088C1
Authority: RU
Inventors: Я.А. Каменомосткий; В.П. Радченко
Original assignee: Научно-исследовательский институт радиостроения
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: transformer has shell-type magnetic circuit with four radial cores installed eccentrically relative to axis of windings. Eccentricity is equal to half of core width. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроиндукционным устройствам, и может использоваться в силовой энергетике, а также во вторичных источниках электропитания. The invention relates to electrical engineering, in particular to electric induction devices, and can be used in power engineering, as well as in secondary power sources.

Известны и широко распространены однофазные трансформаторы, выполненные на броневом магнитопроводе из ленточных или штампованных сердечников [1]. Known and widespread single-phase transformers made on an armored magnetic circuit from tape or stamped cores [1].

К числу недостатков таких трансформаторов можно отнести сравнительно малую поверхность охлаждения катушки (значительная часть катушки закрыта магнитопроводом). The disadvantages of such transformers include the relatively small cooling surface of the coil (a significant part of the coil is closed by a magnetic circuit).

Наиболее близким к заявленному устройству является круговой трансформатор с радиально расположенными сердечниками [2]. К числу достоинств этих трансформаторов относится развитая поверхность магнитопровода за счет его расщепления на несколько сердечников. Достоинством является также кольцевая круглая катушка, позволяющая уменьшить толщину межслойной изоляции, особенно для проводов большего диаметра. Достоинством является также открытая внутренняя поверхность катушек, увеличивающая тем самым поверхность охлаждения обмоток. Closest to the claimed device is a circular transformer with radially arranged cores [2]. Among the advantages of these transformers is the developed surface of the magnetic circuit due to its splitting into several cores. An advantage is also an annular round coil, which allows to reduce the thickness of the interlayer insulation, especially for wires of larger diameter. An advantage is also the open inner surface of the coils, thereby increasing the cooling surface of the windings.

Основным недостатком таких круговых трансформаторов является определенная потеря окна катушки, т.е. снижение коэффициента заполнения магнитопровода из-за наличия центрального отверстия, не заполненного магнитопроводом, при этом увеличиваются средняя длина катушки, вес и габариты трансформатора. The main disadvantage of such circular transformers is a certain loss of the coil window, i.e. a decrease in the fill factor of the magnetic circuit due to the presence of a central hole not filled with the magnetic circuit, while the average length of the coil, the weight and dimensions of the transformer are increased.

Цель изобретения - уменьшение массогабаритных показателей трансформатора. The purpose of the invention is the reduction of overall dimensions of the transformer.

Цель достигается тем, что броневой магнитопровод кругового трансформатора выполняется расщепленным на 4 сердечника, радиально расположенных по периметру катушки с эксцентриситетом (е) относительно оси симметрии катушки, равным половины ширины сердечника. Известные решения со сходными отличительными признаками не обнаружены. The goal is achieved in that the armored magnetic circuit of a circular transformer is split into 4 cores radially spaced around the perimeter of the coil with an eccentricity (e) relative to the axis of symmetry of the coil equal to half the core width. Known solutions with similar distinctive features were not found.

На фиг.1 представлен трансформатор на броневом магнитопроводе с радиально расположенными четырьмя сердечниками, общий вид. Figure 1 shows the transformer on the armored magnetic circuit with radially located four cores, General view.

Магнитопровод трансформатора состоит из четырех сердечников, расположенных перпендикулярно друг другу и сдвинутых относительно оси симметрии катушки 2. Для того, чтобы полностью устранить центральное отверстие магнитопровода, как это показано на фиг.2, необходимо, чтобы сечение было квадратным и одинаковым для всех четырех сердечников. В этом случае эксцентриситет - расстояние между осью симметрии сердечника и катушки равно половине ширины сердечника. Сердечники могут быть выполнены как витыми разрезными, так и наборными из штампованных пластин. На фиг.2 показано сечение магнитопровода трансформатора с круглой катушкой, выполненное с эксцентриситетом (без центрального отверстия). На фиг.3 показано сечение магнитопровода трансформатора с центральным отверстием и радиально расположенными сердечниками, у которых ось симметрии совпадает с осью симметрии круглой катушки. Сравнительный расчет размеров круглой катушки выполняется при одинаковых размерах сердечников по фиг.2 и 3. r² _ст = (0,5a+b)² + (0,5a)² r_н ² = a² + b² при a = b; при a = b; r² _ст = (1,5a)² +0,25a² = 2,5a²; r_н ² = 2a² r_ст=

=1,58a; r_н=

=1,41a Таким образом примерно на 12% внутренний диаметр катушки меньше. Соответственно уменьшается и вес катушки. Дополнительным преимуществом трансформаторов с броневым магнитопроводом на четырех радиально расположенных сердечниках с эксцентриситетом может быть переход от круглой формы катушки к квадратной (прямоугольной, если a≠b). При квадратной форме внутренний периметр катушки П=8а, При круглой катушке П = 2 π·r_н. П = 2

а = 8,85а. При переходе на квадратную катушку средняя длина и вес катушки уменьшаются еще примерно на 10% . Такие конструкции трансформатора особенно перспективны для мощных трансформаторов на частоте 50 Гц, когда потери в магнитопроводе сравнительно низкие и развитая поверхность охлаждения магнитопровода может служить дополнительным радиатором для отвода тепла от катушки.The magnetic core of the transformer consists of four cores located perpendicular to each other and shifted relative to the axis of symmetry of coil 2. In order to completely eliminate the central hole of the magnetic core, as shown in figure 2, it is necessary that the cross section be square and the same for all four cores. In this case, the eccentricity is the distance between the axis of symmetry of the core and coil equal to half the width of the core. Cores can be made as twisted split, and type-setting from stamped plates. Figure 2 shows a cross section of the magnetic circuit of a transformer with a round coil, made with an eccentricity (without a central hole). Figure 3 shows a cross section of a transformer magnetic core with a central hole and radially arranged cores, in which the axis of symmetry coincides with the axis of symmetry of the round coil. A comparative calculation of the sizes of a round coil is performed for identical core sizes in FIGS. 2 and 3. r ² _st = (0.5a + b) ² + (0.5a) ² r _n ² = a ² + b ² at a = b; when a = b; r ² _st = (1.5a) ² + 0.25a ² = 2.5a ² ; r _n ² = 2a ² r _st =

= 1.58a; r _n =

= 1.41a Thus, about 12% of the inner diameter of the coil is less. Accordingly, the weight of the coil decreases. An additional advantage of transformers with an armored magnetic circuit on four radially spaced cores with an eccentricity can be the transition from a round shape to a square coil (rectangular, if a ≠ b). With a square shape, the inner perimeter of the coil P = 8a, With a round coil P = 2 π · r _n . N = 2

a = 8.85a. When switching to a square coil, the average length and weight of the coil decrease by about 10%. Such transformer designs are especially promising for high-power transformers at a frequency of 50 Hz, when the losses in the magnetic circuit are relatively low and the developed cooling surface of the magnetic circuit can serve as an additional radiator to remove heat from the coil.

Таким образом суммарная экономия веса катушки трансформатора на броневом магнитопроводе с 4-мя радиально расположенными сердечниками с эксцентриситетом составляет более 20%. Thus, the total weight saving of the transformer coil on the armored magnetic circuit with 4 radially spaced cores with an eccentricity is more than 20%.

Claims

A TRANSFORMER containing windings, an armored magnetic circuit consisting of four radially arranged cores, characterized in that the cores are eccentrically relative to the axis of symmetry of the windings with a shift equal to half the core width.