Transformátor s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výstupmi

Číslo patentu: U 7544

Dátum: 05.09.2016

Autori: Hošovský Alexander, Piteľ Ján, Balara Milan

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

(22) Dátum podania prihlášky 16. 3. 2015 (13) Druh dokumentu Yl(32) Dátum podania prioritnej prihlášky (51) ĺľlľ C 1- (20160 ĺ)ľ(33) Krajina alebo regionálna organizácia priority HOIF 30/00(43) Dáturn zverejnenia prihlášky 1. 4. 2016 Vestník UPV SR Č. 04/2016(45) Dátum oznámenia 0 zápise ÚRAD úžitkového vzoru 5. 9. 2016 PRIEMYSELNÉHO Vestník UPV SR č. 09/2016 VLAS TNÍCTVA (47) Dátum zápisu a sprístupnenia SLOVENSKEJ REPUBLIKY úžitkového vzoru verejnosti 25. 7. 2016(62) Číslo pôvodnej prihlášky V prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej patentovej prihlášky v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(96) Číslo podania európskej pátentovej prihlášky(73) Majiteľ Technická univerzita V Košiciach, Košice, SK(54) Názov Transformátor s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výstupmiTransformátor s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výstupmi je tvorený feromagnetickým jadrom (l) s izolačnou kostrou cievky (2), na ktorej je navinuté vstupné vinutie (3) s izolačnou vrstvou (6). Začiatok (4) vstupného vinutia (3) je pripojený na svorku (7) a koniec (5) vstupného vinutia (3) je pripojený na svorku (8). Transformátor s podvojným výstupnýrn vinutím s jednou odbočkou a variabilnými výstupmi má navinuté vnútorné výstupné vinutie (9) s izolačnou vrstvou (16) á vonkajšie výstupné vinutie (12), pričom z tohto vinutia vedie vývod odbočky(15) na svorku (17). Začiatok (10) vnútorného výstupného vinutia (9) je spojený so svorkou (18) a začiatok (13) vonkajšieho výstupného vinutia (12) je spojený so svorkou(19). Koniec (11) vnútorného výstupného vinutia (9) je spojený so svorkou (20) a koniec (14) vonkajšieho výstupného vinutia (12) je spojený so svorkou (21), Odoberateľný spoj (22) spája svorky (18) a (19) a odoberateľný spoj (23) spája svorky (20) a (21).Technické riešenie sa týka transformátora s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výsmpmi ako zdroja skokovo nastaviteľného napätia.V technickej praxi sú často používané transformátory s možnosťou pripojenia na viacero voliteľných výstupných napätí, t. j. ako zdroj skokovo nastaviteľného napätia pri danom prúdovom zaťažení. Takéto transformátory sú konštruované ako zariadenia s plášťovým, stlpcovým feromagnetickým jadrom alebo jadrom V tvare toroidu. Z hľadiska spôsobu odvádzania výstupného elektrického výkonu sú obvykle riešené tak, že výstupné vinutie navinuté V jednej vrstve alebo viacerých vrstvách tvorí jeden celok, pričom môže mať aj jednu odbočku alebo viacero odbočíek, aby bola možnosť odberu výstupného výkonu aj pri nižších napätiach. Takéto riešenie je veľmi často používané, má však okrem výhod (jednoduchej výroby) aj mnohé nedostatky. Je to predovšetkým málo možností odberu energie pri rôznych napätiach. Napríklad výstupné vinutie s jednou odbočkou poskytuje iba tri možnosti voľby výstupného napätia. Pridávanie viacerých odbočiek zvyšuje výrobné náklady (prácnosť), zhoršuje koeficient plnenia cievky v jadre transformátora, čo vedie k jeho zväčšovaniu, a tým aj ďalšiemu zvyšovaniu výrobných nákladov. Pri výrobe transformátorov je niekedy technologickým problémom navinutie výstupného vinutia, hlavne v prípade, keď je jeho vodič obdĺžnikového tvam s pomerne veľkým prierezom (pásový vodič). Nutnosť použiť pásový vodič vyplýva z požiadavky navinutia plného počtu závitov výstupného vinutia v jednej vrstve alebo viacerých vrstvách. Vtedy vznikajú problémy s tvarovaním vodiča a jeho uložením v príslušnej vrstve. Navíjanie takéhoto vinutia si vyžaduje veľkú zručnosť pracovníka a niekedy aj použitie špeciálnych prípravkov. Kostra takejto cievky musí byť obvykle v tvare trubky, čo si následne vyžaduje použitie jadra stupňovitého tvaru. Dôsledkom toho je zložitý tvar jadra s väčším sortimentom použitých rezov plechu. Produktivita výroby je v dôsledku toho nízka, prácnosť vysoká a náklady na výrobok sú pomerne vysoké.Uvedené nedostatky odstraňuje navrhované technické riešenie, ktorého podstata spočíva v tom, že transformátor s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výstupmi má výstupné vinutie navinuté vo forme dvoch samostatných a identických vinutí, pričom odbočka (resp. odbočky) je vyvedená iba z výstupného vinutia vonkajšieho. Vnútorné (spodné) výstupné vinutie je počtom závitov a prierezom vodičov zhodné s vonkajším výstupným vinutím. Výstupné vinutia sú dimenzované na polovičný menovitý prúd, a tým aj prierezy ich vodičov sú adekvátne menšie. Obidve výstupné vinutia majú začiatky a konce vinutí vyvedené na samostatné svorky. Svorka začiatku výstupného vinutia vnútorného môže byť odoberateľným spojom spojená so svorkou začiatku výstupného vinutia vonkajšieho a tvoria tak spoločnú svorku začiatkov výstupných vinutí. Svorka konca výstupného vinutia vnútorného môže byť odoberateľným spojom spojená so svorkou konca výstupného vinutia vonkajšieho a tvoria tak spoločnú svorku koncov výstupných vinutí. Z výstupného vinutia vonkajšieho je vyvedená odbočka (odbočky) ukončená príslušnou svorkou, ktorá spolu s niektorou zo svoriek začiatkov alebo koncov výstupných vinutí tvorí dvojicu výstupných svoriek transformátora s podvojným výstupným vinutím. Pri takomto usporiadaní výstupných vinutí dochádza k tomu, že cievka vnútorného výstupného vinutia transformátora sa prejavuje svojim napäťovým účinkom tak, ako keby existovala ďalšia(virtuálna) odbočka z výstupného vnútorného vinutia v tej istej polohe (počte závitov) ako skutočná odbočka vystupujúca z cievky vonkajšieho výstupného vinutia transformátora. Výsledným efektom je skutočnosť, že z takéhoto transformátora je odoberané napätie dané polohou (počtom závitov) odbočky iba výstupného vinutia vonkajšieho a odoberaný prúd je daný súčtom prierezov vodičov (vonkajšieho i vnútorného výstupného vinutia) násobeným dovolenou prúdovou hustotou. Na obrázku l je znázornený princíp technického riešenia vo forme schémy zapojenia transformátora s podvojným výstupným vinutím s jednou odbočkou a variabilnými výstupmi, pričom význam jednotlivých veličín a označení je nasledovnýUl - vstupné napätia transformátora, I - vstupný prúd transformátora, N 1 - počet závitov vstupného vinutia transformátora, N 21 - počet závitov vnútorného výstupného vinutia transformátora, N 22 - počet závitov vonkajšieho výstupného vinutia transformátora, 121 - Výstupný prúd transformátora prechádzajúci celou vrstvou výstupného vnútorného vinutia a sekciou AB cievky výstupného vinutia vonkajšieho (tam tečie v opačnom smere), I - Výstupný prúd transformátora prechádzajúci sekciou CB výstupného vonkajšieho vinutia, 1 DUxy - napätie na vyznačenej príslušnej časti výstupného vinutia transformátora. Pre jednotlivé veličiny na výstupných vinutiach transformátora platíAk je záťaž pripojená k výstupným svorkám pripoj eným k bodom B a C, bude ňou pri napätí U 22 prechádzať prúd 12. Vzťah (2) je V prípade cievky výstupného vinutia vonkajšieho jednoznačne platný a fyzikálne realizovateľný. V prípade cievky výstupného vnútorného vinutia je zrejmé, že napätie medzi svorkami pripojenými k bodom A a C bude U 2. Celkový napäťový účinok tejto cievky vo vzťahu k svorke B je znížený o napätie U 21, keďže smer prúdu 121 vo vonkajšej cievke výstupného vinutia je opačný ako prúd 121 v cievke výstupného vnútorného vinutia. V dôsledku toho sa bude cievka výstupného vinutia vnútorného prejavovať svojím napäťovým účinkom tak, ako keby existovala virtuálna odbočka B vystupujúca z výstupného vnútorného vinutia, v tej istej polohe ako skutočná odbočka z cievky výstupného vinutia vonkajšieho. Vyvedenie začiatkov a koncov výstupných vinutí na samostatné svorky umožňuje okrem zapojenia výstupných cievok znázorneného na obrázku l zapojiť cievky aj sériovo-paralelne. Výsledkom je 8 možných rôznych voliteľných hodnôt výstupného napätia transformátora. Svojimi vlastnosťami a parametrami je takto riešený transformátor rovnocenný s transformátorom s jednocievkovým výstupným vinutím, pričom uplatnením podvojného (dvojcievkového) výstupného vinutia možno dosiahnuť menšiu hmotnosť a menšie geometrické rozmery výrobku v porovnaní s pôvodným jednocievkovým parametricky ekvivalentným transformátorom. Výroba transformátora podľa navrhovaného riešenia je jednoduchšia a rentabilnejšia. Vodiče výstupných cievok môžu mať menší pomer medzi šírkou a hrúbkou použitého hranatého vodiča. Ten môže dosahovať aj hodnotu l,t. j. možno navíjať výstupné vinutia so štvorcovým (alebo kruhovým) profilom vodiča. To umožňuje navíjanie výstupného vinutia na unifrkované štvorhranné kostry cievok s relatívne nízkymi nárokmi na pracovné výkony. Náklady na výrobu transformátorov s odbočkou podľa navrhovaného riešenia sú z týchto dôvodov nižšie proti nákladom na pôvodný konvenčne riešený výrobok. Transformátory podľa navrhovaného riešenia sú z hľadiska možnosti voľby výstupného napätia univerzálnejšie. Doterajšie riešenia transformátora s jednou odbočkou z výstupného vinutia poskytujú možnosť odberu troch rôznych napätí. Transformátory podľa navrhovaného riešenia s jednou odbočkou z výstupného vinutia vonkajšieho a vyvedením začiatkov a koncov výstupných vinutí na samostatné svorky poskytujú možnosť odberu ôsmich rôznych napätí.Prehľad obrázkov na výkresochTechnické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou výkresov, pričom obrázok 1 zobrazuje schému zapojenia transformátora s podvojným výstupným vinutím s jednou odbočkou a variabilnými výstupmi a obrázok 2 znázorňuje celkové usporiadanie funkčných časti zariadenia.Príklad uskutočnenia technického riešenia je na obrázku Z a znázorňuje celkové usporiadanie funkčných častí zariadenia. Transformátor s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výstupmi je tvorený feromagnetickým jadrom l s izolačnou kostrou cievky 2, na ktorej je navinuté vstupné vinutie â s izolačnou vrstvou Q. Začiatok A vstupného vinutia § je pripojený na svorku Z a koniec i vstupného vinutia i je pripojený na svorku s. Transformátor s podvojným výstupným vinutím s jednou odbočkou a variabilnými výstupmi má navinuté vnútorné výstupné vinutie 2 s izolačnou vrstvou E a vonkajšie výstupné vinutie Q, pričom z tohto vinutia vedie vývod odbočky Q na svorku 17. Začiatok Q vnútorného výstupného vinutia 2 je spojený so svorkou Q, začiatok Q vonkajšieho výstupného vinutia Q je spojený so svorkou Q. Koniec Q vnútorného výstupného vinutia 2 je spojený so svorkou Q a koniec Q vonkajšieho výstupného vinutia Q je spojený so svorkou Ä. Odoberateľný spoj Q spája svorky Q a Q, Odoberateľný spoj Q spája svorky E a Ä. Pri takomto usporiadaní výstupných vinutí dochádza k tomu, že cievka vnútorného výstupného vinutia 2 transformátora sa prejavuje svojím napäťovým účinkom tak, ako keby eXistovala virtuálna odbočka vystupujúca z vnútorného výstupného vinutia 2 v tej istej polohe ako skutočná odbočka v cievke vonkajšieho výstupného vinutia Q transformátora. Výsledným efektom je skutočnosť, že veľkosť odoberaného napätia z takéhoto transformátora je daná polohou odbočky vonkajšieho výstupného vinutia 12 a odoberaný prúd je daný súčtom prierezov vodičov výstupných vinutí 2 a Q vynásobený dovolenou prúdovou hustotou. Vyvedenie začiatkov Q, Q a koncov Q, Q výstupných vinutí 2, Q na samostatné svorky Q, Q, E, Ä umožňuje rôznym zapojením odoberateľných spojov Q, Q odber osem rôznych napätí z transformátora.Transformátor podľa navrhovaného riešenia je možno použiť V zariadeniach, kde je potrebné elektrické napätie V rôznych skokovo nastaviteľných hodnotách, pri možnosti odberu prúdu až do hodnoty určenej maximálnym výkonom transformatora a s maximalnym využitím použitého materialu. Navrhované riešenie je aplikovateľné pre stĺpcové, viacstĺpcové (plášťové, jadrové) i toroidné tvary jadier transformátorov.1. Transformátor s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výstuprní, V y z n a č u j ú c i S a t ý m , že je tvorený feromagnetickým jadrom (1) s izolačnou kostrou cievky (2), na ktorej je navinuté vstupné vinutie (3) s izolačnou vrstvou (6), pričom začiatok (4) vstupného vinutia (3) je pripojený na svorku(7) a koniec (5) vstupného vinutia (3) je pripojený na svorku (8) a tiež má navinuté vnútorné výstupné vinutie(9) s izolačnou vrstvou (16) a vonkajšie výsmpné vinutie (12) s vývodom odbočky (15) na svorku (17), pričom začiatok (10) vnútorného výsmpného vinutia (9) je spojený so svorkou (18), začiatok (13) vonkajšieho výstupného vinutia (12) je spojený so svorkou (19), koniec (11) vnútorného výstupného vinutia (9) je spojený so svorkou (20) a koniec (14) vonkajšieho výstupného vinutia (12) je spojený so svorkou (21).2. Transformátor s podvojným výstupným vinutĺm a variabilnými výstupmi podľa bodu 1, V y z n a č u j ú ci s a tý m , že odoberateľným spojom (22) sú spojené svorky (18) a (19) a odoberateľným spojom (23) sú spojené svorky (20) a (21).

MPK / Značky

MPK: H01F 30/00, H01F 30/04

Značky: podvojným, transformátor, vinutím, výstupmi, výstupným, variabilnými

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-u7544-transformator-s-podvojnym-vystupnym-vinutim-a-variabilnymi-vystupmi.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Transformátor s podvojným výstupným vinutím a variabilnými výstupmi</a>

Podobne patenty