Трансформатор с плавным регулированием выходного напряжения
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 большой недостаток: очень большая индуктивность рассеяния. Технический результат полезной модели заключается в том, что индуктивность рассеяния уменьшена до минимума, вследствие чего данный трансформатор имеет низкое выходное сопротивление во всем диапазоне выходных напряжений. Данный результат достигается тем, что две первичные обмотки трансформатора расположенные на крайних полюсах (стержнях) ш-образного сердечника включены последовательно к источнику переменного напряжения. Магнитный шунт замыкает магнитную цепь крайних полюсов на центральный полюс (стержень). При перемещении его вдоль линии полюсов, индуктивность обмоток изменяется в широких пределах, причем, когда у одной обмотки индуктивность увеличивается, у другой - уменьшается. Пропорционально изменяются и приложенные к ним переменные напряжения. На этих же полюсах расположены и вторичные обмотки, напряжения на которых изменяются соответственно. Низкое выходное сопротивление обусловлено тем, что вторичные обмотки расположены в непосредственной близости от первичных, а также тем, что при перемещении магнитного шунта вдоль полюсов сердечника, одновременно изменяются две величины: при увеличении индуктивности одной обмотки происходит уменьшение другой и наоборот.
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.
Трансформатор с плавным регулированием выходного напряжения на основе дифференциального трансформатора с двумя обмотками, включенными в сеть последовательно и расположенными на крайних полюсах Ш-образного сердечника, и вторичной обмоткой, расположенной на одной из них, либо несколькими вторичными обмотками, каждая из которых расположена на одной из двух первичных обмоток и имеет регулировку выходных напряжений посредством перемещения магнитного шунта вдоль линии полюсов Ш-образного сердечника.
