RU2770049C1 - Electric transformer for operation in resonant mode, as well as as part of the stator of an electric generator - Google Patents
Electric transformer for operation in resonant mode, as well as as part of the stator of an electric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2770049C1 RU2770049C1 RU2021128782A RU2021128782A RU2770049C1 RU 2770049 C1 RU2770049 C1 RU 2770049C1 RU 2021128782 A RU2021128782 A RU 2021128782A RU 2021128782 A RU2021128782 A RU 2021128782A RU 2770049 C1 RU2770049 C1 RU 2770049C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- transformer
- winding
- magnetic system
- generator
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 283
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 139
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 42
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 10
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000011554 ferrofluid Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000005461 Bremsstrahlung Effects 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037007 arousal Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012088 reference solution Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к трансформаторам и генераторам электрической энергии.The invention relates to electrical machines, namely transformers and generators of electrical energy.
Из уровня техники широко известны DC/DC преобразователи, работа которых основана на использовании ЭДС самоиндукции дросселя, входящего в состав преобразователя.From the prior art, DC/DC converters are widely known, the operation of which is based on the use of the self-induction EMF of the inductor, which is part of the converter.
Из уровня техники широко известны трансформаторы, содержащие по меньшей мере один броневой (Ш-образный) или стержневой (в контексте массово применяемых - П-образный), или тороидальный (О-образный), или трёхфазный (Е-образный) магнитопровод (термин по ГОСТ 18311-80, статус стандарта - действующий), а также первичную и вторичную обмотки (терминология по ГОСТ 16110-82, статус стандарта - действующий), охватывающие или пространственно разнесённые участки или совместно охватывющие один из участков магнитопровода. Магнитопроводы стыковых магнитных систем (терминология по ГОСТ 16110-82) трансформаторов могут быть выполнены сформированными из мелкодисперсного железа высокой чистоты, из ферритов; магнитопроводы стыковых или шихтованных магнитных систем (терминология по ГОСТ 16110-82) трансформаторов могут быть изготовлены из прямоугольных, Ш, Е, Г, О, С - подобных, в плане, пластин, а также из П-образно изогнутых прямоугольных пластин, сфабрикованных из горячекатанной или холоднокатанной (магнитно текстурированной) электротехнической стали; магнитопроводы навитых магниных ситем (термины по ГОСТ 16110-82) трансформаторов могут быть выполнены сформированными навивкой из ленты, сфабрикованной из электротехнической стали, или из стальной проволоки с высоким содержанием кремния. Transformers are widely known from the prior art, containing at least one armored (W-shaped) or rod (in the context of mass-used - U-shaped), or toroidal (O-shaped), or three-phase (E-shaped) magnetic core (term according to GOST 18311-80, the status of the standard is current), as well as primary and secondary windings (terminology according to GOST 16110-82, the status of the standard is current), covering or spatially separated sections or jointly covering one of the sections of the magnetic circuit. Magnetic circuits of butt magnetic systems (terminology according to GOST 16110-82) of transformers can be made of finely dispersed iron of high purity, of ferrites; magnetic circuits of butt or laminated magnetic systems (terminology according to GOST 16110-82) of transformers can be made of rectangular, W, E, D, O, C - similar in plan, plates, as well as from U-shaped curved rectangular plates fabricated from hot-rolled or cold-rolled (magnetically textured) electrical steel; magnetic circuits of wound magnetic systems (terms according to GOST 16110-82) of transformers can be made by winding from a tape fabricated from electrical steel, or from steel wire with a high silicon content.
При этом в книге Р.Х. Бальяна «Трансформаторы малой мощности», Государственное Союзное издательство судостроительной промышленности, Л., 1961, стр. 95, указано, что торцы прямоугольных пластин, нарезанных вдоль текстуры холоднокатанной стали, должны быть скошенными на угол 45°. Данное требование объясняется необходимостью согласования (насколько это возможно) направлений магнитного потока и текстуры в углах магниопровода, формируемого из таких пластин. Несоблюдение данного требования ведёт к 30…50% росту потерь в собранном из упомянутых пластин магнитопроводе, по сравнению с потерями, характерными для материала. At the same time, in the book of R.Kh. Balyan "Low Power Transformers", State Union Publishing House of the Shipbuilding Industry, L., 1961, p. 95, it is indicated that the ends of rectangular plates cut along the texture of cold-rolled steel should be beveled at an angle of 45 °. This requirement is explained by the need to match (as far as possible) the directions of the magnetic flux and the texture at the corners of the magnetic circuit formed from such plates. Failure to comply with this requirement leads to a 30 ... 50% increase in losses in the magnetic circuit assembled from the mentioned plates, in comparison with the losses characteristic of the material.
Из материалов к патенту RU 2292110, 6МПК H03В 29/00, опубл. 20.01.2007, автор О.Ф. Меньших, известен генератор электромагнитного шума, содержащий источник постоянного тока и соединённый с ним проводник электрического тока, выполненный в виде изолированной проволоки, которая многократно сложена под углами 180о таким образом, что все её изгибы расположены на одной плоскости в тесном соприкосновении друг с другом. На стр. 6 описания, см. pdf-версию публикации, указано, что на изгибах проводника, при помещении его в криостат, было отмечено формирование электромагнитного тормозного излучения низкой частоты, что данное явление полностью согласуется с законом Фарадея об электромагнитной индукции, согласно которому всякое ускоренное (замедленное) движение заряженной частицы вызывает электромагнитное излучение. При этом данная страница также содержит упоминание о том, что скорость движения свободных электронов в проводнике пропорциональна плотности тока, протекающего по проводнику, и зависит, в том числе, от молярной массы и плотности материала проводника.From materials to the patent RU 2292110, 6 IPC H03B 29/00, publ. 01/20/2007, author O.F. Smaller, an electromagnetic noise generator is known, containing a direct current source and an electric current conductor connected to it, made in the form of an insulated wire, which is repeatedly folded at angles of 180 ° in such a way that all its bends are located on the same plane in close contact with each other. On
В книге Л.Л. Тир «Трансформаторы для установок индукционного нагрева повышенной частоты», Государственное энергетическое издательство, М., Л., 1961, см. стр. 27, упоминается о том, что «индуктивные сопротивленя играют бóльшую роль, чем активные, в выборе током пути в металле. Это проявляется в первую очередь в следующих известных явлениях: «поверхностном эффекте» - вытеснение тока в поверхностные слои проводника; «кольцевом эффекте» - концентрация тока в проводнике, согнутом в кольцо или спираль, на внутренней части его сечения; «эффекте близости» - концентрация тока, текущего в противоположном направлении по двум расположенным рядом проводникам, на обращённых друг к другу поверхностях проводников».In the book by L.L. Shooting gallery "Transformers for high-frequency induction heating installations", State Energy Publishing House, M., L., 1961, see p. 27, it is mentioned that "inductive resistances play a greater role than active ones in choosing a current path in metal . This is manifested primarily in the following well-known phenomena: "surface effect" - displacement of current into the surface layers of the conductor; "ring effect" - the concentration of current in a conductor bent into a ring or spiral, on the inner part of its section; "proximity effect" - the concentration of current flowing in the opposite direction along two adjacent conductors, on the surfaces of the conductors facing each other.
Существо упомянутых в выше расположенном абзаце эффектов объясняется в книге Д.Х. Базиева «Основы единой теории физики», М.: «Педагогика», 1994, см. §§ 19 и 20, где сказано, что движение единичного электрино вдоль проводника происходит по винтовой линии переменного радиуса и шага, ортогональный к продольной оси проводника, вектор которой характеризует орбитальное движение электрино в электрическом поле проводника, а параллельный к продольной оси проводника вектор - шаговое движение электрино вдоль проводника (см. нижний абзац стр. 331); что частота прохождения электрино вдоль проводника через данное сечение зависит от амплитуды тока (см. стр. 341 формулы 19.53…19.55, стр. 331 формулу 19.1); что нагрузочная способность проводника ограничена модулем его упругости (см. стр. 352 формула 19.118); что удельное сопротивление проводника зависит от линейных размеров атомов и от межатомных расстояний материала проводника (см. стр.358 формулу 20.10); что удельная проводимость проводника пропорциональна ширине межатомных расстояний в образующем проводник материале и обратно пропорциональна квадрату амплитуды нулевого колебания его атомов (см. стр. 360 второй снизу абзац). При этом в данной книге объявляется и утверждается, см. стр. 2 и стр. 332, что элементарным материальным носителем как магнитного поля, так и электрического тока является одна и та же частица – электрино, что вихревой пакет, см. стр. 334, является неотъемлемым свойством вихревого магнитного поля проводника, что напряжённость магнитного поля (электринного поля) и индукция, при неизменных значениях тока и напряжения линии, зависят от свойств электропроводящих материалов, см. стр. 339, формулу 19.44, что основой как напряжения линии, так и тока, является кольцевой ток и не может быть никакого противопоставления между электрическим током и магнитным полем, ибо они представляют собой лишь неотъемлемые свойства вихревого электринного поля вокруг проводника, обладающего отрицательным статическим потенциалом, см. стр. 350.The essence of the effects mentioned in the paragraph above is explained in the book by D.Kh. Bazieva "Fundamentals of the unified theory of physics", M .: "Pedagogy", 1994, see §§ 19 and 20, where it is said that the movement of a single electrino along the conductor occurs along a helix of variable radius and pitch, orthogonal to the longitudinal axis of the conductor, the vector which characterizes the orbital motion of the electrino in the electric field of the conductor, and the vector parallel to the longitudinal axis of the conductor characterizes the step motion of the electrino along the conductor (see the bottom paragraph of p. 331); that the frequency of passage of an electrino along a conductor through a given section depends on the amplitude of the current (see p. 341 formulas 19.53 ... 19.55, p. 331 formula 19.1); that the load capacity of a conductor is limited by its modulus of elasticity (see p. 352 formula 19.118); that the resistivity of a conductor depends on the linear dimensions of the atoms and on the interatomic distances of the material of the conductor (see page 358 formula 20.10); that the conductivity of a conductor is proportional to the width of the interatomic distances in the material forming the conductor and inversely proportional to the square of the amplitude of the zero vibration of its atoms (see page 360 second paragraph from the bottom). At the same time, this book declares and affirms, see p. 2 and p. 332, that the elementary material carrier of both the magnetic field and the electric current is the same particle - electrino, which is the vortex packet, see p. 334, is an integral property of the vortex magnetic field of the conductor, that the strength of the magnetic field (electric field) and induction, at constant values of current and line voltage, depend on the properties of electrically conductive materials, see page 339, formula 19.44, which is the basis of both line voltage and current, is the ring current and there can be no opposition between the electric current and the magnetic field, because they are only inherent properties of the vortex electric field around a conductor with a negative static potential, see page 350.
Согласно ГОСТ 22622-77 «Материалы полупроводниковые. Термины и определения основных электрофизических параметров», введён 01.07.1978, статус стандарта - действующий, - под термином «дырка» (см. п. 14) понимается «Незаполненная валентная связь, которая проявляет себя как положительный заряд, численно равный заряду электрона».According to GOST 22622-77 “Semiconductor materials. Terms and definitions of the main electrophysical parameters”, introduced on 07/01/1978, the status of the standard is current, - the term “hole” (see paragraph 14) is understood as “An unfilled valence bond, which manifests itself as a positive charge, numerically equal to the charge of an electron”.
В книге А.А. Эйхенвальда «Электричество», издание 5, М.-Л., Государственное издательство, 1928 г., автор пишет: «По воззрениям Фарадея (Майкла), все наблюдаемые нами электромагнитные силы нужно приписать той среде, где проходят лини сил, и передача сил этою средою происходит непрерывно от одной точки поля к другой, подобно передаче сил в каком-либо упругом теле. Но в упругих телах эта передача сил происходит при посредстве особых упругих напряжений1, а именно натяжений или давлений, действующих между смежными частями упругого тела». Сообразно с этим Фарадей сделал гипотезу, что все линии сил, как электрические, так и магнитные, тоже как бы натянуты, и этим напряжением обуславливается взаимное притяжение разноименных полюсов, соединённых друг с другом линиями сил. Однако одного этого предположения недостаточно. Действительно, при взгляде на любой чертёж линий сил неоднородного поля… легко видеть, что, если бы существовало одно только натяжение, то все линии сил должны были бы выпрямиться, как натянутые струны, и обратиться в прямые линии, соединяющие полюсы между собою. Существование же кривых линий заставило Фарадея предположить, что кроме натяжения, между отдельными линиями существуют ещё силы, отодвигающие их друг от друга, т.е. давления. И вот при помощи этих двух гипотез, при помощи гипотезы натяжения вдоль линий сил и гипотезы давления в направлениях, к ним перпендикулярных, Фарадей объяснял все электрические, магнитные и электромагнитные взаимодействия.In the book of A.A. Eichenwald “Electricity”,
1 – Не нужно эти упругие напряжения смешивать с напряжениями Е и М электрического и магнитного поля. Упругое напряжение равно силе, отнесённой к единице площади, тогда как напряжение поля равно силе, отнесённой к единице заряда» (см. стр. 298 цитируемого издания). В следующем параграфе, см. стр. 299 и 300, А.А. Эйхенвальд даёт аналитическую оценку величин фарадеевских напряжений на основании которой приходит к выводу: - «как натяжение, так и давление равны плотности электрической или магнитной энергии в данной точке поля». 1 - It is not necessary to mix these elastic stresses with the stresses E and M of the electric and magnetic fields. The elastic stress is equal to the force per unit area, while the field strength is equal to the force per unit charge” (see p. 298 of the cited edition). In the next paragraph, see pp. 299 and 300, A.A. Eichenwald gives an analytical estimate of the Faraday voltage values, on the basis of which he concludes: - "both tension and pressure are equal to the density of electric or magnetic energy at a given point in the field."
Из интернет-ресурсов: http://www.softelectro.ru/scirocco.html и https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80, просмотрены 16.12.2020, известны высокочастотные фильтры, образованные магнитными системами (терминология по ГОСТ 16110-82, статус стандарта - действующий), сформированными либо в виде колец, либо в виде снабжённых сквозным каналом цилиндров или прямых параллелепипедов, изготовленных из феррита. Упомянутые магнитные системы могут быть выполнены как изготовленными зацело, так и составными, сформированными с возможностью охвата магнитной системой либо участка оболочки многожильного кабеля, либо участка оболочки одножильного изолированного провода. Магнитная система, установленная на участке одиночного провода, в зависимости от марки феррита, может работать или как индуктивность (при этом часть мощности ВЧ-волны отражается обратно в кабель), или как поглотитель (часть мощности ВЧ-волны рассеивается в феррите), или в смешанном режиме. Магнитная система, установленная на участке многожильного кабеля, формирует на этом участке синфазный трансформатор, пропускающий противофазные (полезные) сигналы и отражающий (не пропускающий) синфазные помехи – так объясняет ресурс https://ru.wikipedia... Ресурс http://www.softelectro... уточняет: «Ферритовое кольцо хорошо проводит высокочастотный сигнал. ВЧ-сигнал, проходя по каналу связи, захватывается ферритовым кольцом и крутится в нём, пока полностью не преобразует свою волновую энергию в тепло».From Internet resources: http://www.softelectro.ru/scirocco.html and https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0% B8%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80, viewed on 12/16/2020 , high-frequency filters are known, formed by magnetic systems (terminology according to GOST 16110-82, standard status - current), formed either in the form of rings, or in the form of cylinders equipped with a through channel or straight parallelepipeds made of ferrite. Mentioned magnetic systems can be made both integrally and composite, formed with the possibility of covering with the magnetic system either a section of the sheath of a multi-core cable, or a section of the sheath of a single-core insulated wire. The magnetic system installed on the section of a single wire, depending on the brand of ferrite, can work either as an inductance (in this case, part of the RF wave power is reflected back into the cable), or as an absorber (part of the RF wave power is dissipated in the ferrite), or in mixed mode. A magnetic system installed on a section of a multi-core cable forms an in-phase transformer in this section, which passes anti-phase (useful) signals and reflects (does not pass) common-mode interference - this is how the resource https://ru.wikipedia... Resource http://www. .softelectro... elaborates: “The ferrite ring conducts the high frequency signal well. The RF signal, passing through the communication channel, is captured by the ferrite ring and spins in it until it completely converts its wave energy into heat.
В примере с упомянутым выше фильтром следует обратить внимание на дистанцирование (диэлектрическое отделение) магнитной системы от электропроводящего компонента одиночного провода или от электропроводящих компонентов кабеля, а также на формальное соответствие фильтра замкнутому электропроводящему контуру, расположенному ортогонально и коаксиально, относительно электропроводящего компонента (электропроводящих компонентов) одиночного провода (кабеля). In the example with the filter mentioned above, attention should be paid to the distance (dielectric separation) of the magnetic system from the electrically conductive component of a single wire or from the electrically conductive components of the cable, as well as the formal correspondence of the filter to a closed electrically conductive circuit located orthogonally and coaxially with respect to the electrically conductive component (s) single wire (cable).
Известно правило Ленца – Индукционные токи всегда направлены так, чтобы противодействовать тому движению, которым они воспроизводятся, цитируется по вышеупомянутой книге А.А. Эйхенвальда, см. стр. 253, при этом стр. 222 той же книги содержит следующее описание: «Производя опыты с подвижным проводником, по которому течёт электрический ток, например с вертикально подвешенной мишурою, мы заметим, что мишура отклоняется под действием магнитного поля только тогда, когда линии сил магнитного поля образуют с направлением тока некоторый угол. Если же линии сил направлены вдоль по проводнику, то никаких отклонений не замечается; сильнее же всего отклонения бывают тогда, когда магнитное поле перпендикулярно проводнику».Lenz's rule is known - Induction currents are always directed in such a way as to counteract the movement by which they are reproduced, quoted from the above-mentioned book by A.A. Eichenwald, see p. 253, while p. 222 of the same book contains the following description: when the lines of the magnetic field forces form an angle with the direction of the current. If the lines of forces are directed along the conductor, then no deviations are noticed; the strongest deviations are when the magnetic field is perpendicular to the conductor.
Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%82%D0%BE%D0%BA, просмотрено 21.01.2021, сообщает, что электрический ток это направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда. Такими носителями могут являться: в металлах — электроны, в газах — ионы и электроны, в вакууме при определённых условиях — электроны, в полупроводниках — электроны или дырки.Internet resource: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0 %B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%82%D0%BE%D0%BA, viewed 01/21/2021, reports that electric current is a directed (ordered) movement of particles or quasi-particles - carriers of electric charge. Such carriers can be: in metals - electrons, in gases - ions and electrons, in vacuum under certain conditions - electrons, in semiconductors - electrons or holes.
Согласно закону Джоуля-Ленца мощность тепловых потерь (P) в проводнике с активным сопротивлением (Rа) пропорциональна силе протекающего тока (I) и приложенному напряжению (U): According to the Joule-Lenz law, the power of heat loss (P) in a conductor with active resistance (R a ) is proportional to the strength of the flowing current (I) and the applied voltage (U):
P = I U = I2 R = U2 / Rа P \u003d IU \u003d I 2 R \u003d U 2 / R a
Сопротивление излучению (Rэ), обусловленное образованием электромагнитных волн вокруг проводника, для одиночного прямолинейного проводника, длина которого (L) значительно меньше длины излучаемой им электромагнитной волны (λ), по которому протекает ток одного направления и силы, определяется выражением:Radiation resistance (R e ), due to the formation of electromagnetic waves around the conductor, for a single straight conductor, the length of which (L) is much less than the length of the electromagnetic wave emitted by it (λ), through which the current of one direction and strength flows, is determined by the expression:
Rэ = 3200 ( L/ λ ) R e \u003d 3200 ( L / λ )
Исходя из приведённого выше следует, что электрическое и магнитное поля, это всё-таки вихревое движение материальных тел (согласно терминологии Д.Х.Базиева – электрино) преимущественно по-над (через тело и над телом) проводником, иначе - движение физических тел по криволинейной траектории.Based on the above, it follows that the electric and magnetic fields are still a vortex motion of material bodies (according to the terminology of D.Kh. curvilinear path.
Модель (фр. modеle от лат. Modulus «мера, аналог, образец») — система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе; представление некоторого реального процесса, устройства или концепции. Модель есть абстрактное представление реальности в какой-либо форме (например, в математической, физической, символической, графической или дескриптивной), предназначенное для представления определённых аспектов этой реальности и позволяющее получить ответы на изучаемые вопросы – из интернет-ресурса https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C, просмотрен 07.12.2020.Model (fr. modele from lat. Modulus "measure, analogue, sample") - a system, the study of which serves as a means to obtain information about another system; representation of some real process, device or concept. A model is an abstract representation of reality in some form (for example, in mathematical, physical, symbolic, graphical or descriptive form), designed to represent certain aspects of this reality and allows you to get answers to the questions under study - from the Internet resource https://ru. wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C, accessed 12/07/2020.
В учебном пособии Э.Д. Бондаревой и М.П. Клековкиной «Изыскания и проектирование автомобильных дорог», МО и науки РФ Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2012 г., часть 1, стр. 42, см. рис. 3.4. упомянуто, что при переходе с прямолинейного участка на криволинейный на автомобиль (материальное тело) начинает действовать центробежная сила, что скорость нарастания центробежной силы и её величина зависит от траектории движения автомобиля, задаваемой архитектурой дороги – фрагмент страницы с рисунком приведена на Фиг. 1.In the textbook E.D. Bondareva and M.P. Klekovkina "Survey and design of roads", Ministry of Defense and Science of the Russian Federation St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, 2012,
Если в качестве модели проводника (магнитопровода) принять ленту, а в качестве модели вихревого движения электрино над лентой и вдоль ленты принять визуальное отображение движения электрино на ленту, можно отметить как продольную, так и тангенциальную составляющие перемещения электрино вдоль ленты. Последняя характеризует собой периодическое смещение электрино в сторону того или иного боковых краёв ленты. Интервал смещения определяется физическими свойствами материала, из которого изготовлен проводник, и амплитудой протекающего по проводнику тока. Из упомянутого в выше расположенном абзаце учебного пособия и принятых в данном абзаце моделей следует, что наличие участков, сформированных трассированием или формообразованием проводника/ленты, изменяющих направление вектора продольного движения электрино от прямолинейного к радиальному или от радиального к прямолинейному, способствует ускоренному движению электрино на этих участках. Модель и характеризующая решение по патенту RU 2292110 цитата, в совокупности с другими, приведёнными выше аргументами, показывают, почему сформированные из ленты П-образные, со скруглёнными гранями, магнитопроводы трансформаторов обладают меньшими потерями, по сравнению со сформированными из ленты О-образными магнитопроводами.If we take a tape as a model of a conductor (magnetic core), and a visual representation of the movement of an electrino on a tape as a model of the vortex motion of an electrino over the tape and along the tape, we can note both the longitudinal and tangential components of the movement of the electrino along the tape. The latter characterizes the periodic displacement of the electrino towards one or another side edge of the ribbon. The displacement interval is determined by the physical properties of the material from which the conductor is made, and the amplitude of the current flowing through the conductor. From the textbook mentioned in the above paragraph and the models adopted in this paragraph, it follows that the presence of sections formed by tracing or shaping the conductor / tape, changing the direction of the electrino longitudinal motion vector from rectilinear to radial or from radial to rectilinear, contributes to the accelerated movement of electrino on these plots. The model and the quote characterizing the solution according to patent RU 2292110, together with other arguments given above, show why U-shaped, with rounded edges, magnetic cores of transformers formed from a tape have lower losses compared to O-shaped magnetic cores formed from a tape.
В частности, из книги В.С. Попова, С.А. Николаева «Общая электротехника с основами электроники», М.: Энергия, 1972, стр. 69 известно, что два параллельно расположенных (в вакууме) проводника длина которых значительно больше расстояния между ними, взаимодействуют с силой, величина которой прямо пропорциональна произведению длины проводников и токов, идущих по проводам, и обратно пропорциональна расстоянию между проводниками. В книге С.Г. Калашникова «Электричество», М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003, указано, что в качестве единицы электрического заряда в системе СИ принят кулон, или заряд, проходящий за 1 сек через сечение проводника, в котором имеется неизменяющийся ток силой 1А (см. стр. 17); что два точечных заряда величиной 1 Кл, удалённых друг от друга на расстояние 1 м, взаимодействуют (в вакууме) с силой 9х109Н (см. стр. 18).In particular, from the book by V.S. Popova, S.A. Nikolaev “General Electrical Engineering with Fundamentals of Electronics”, Moscow: Energia, 1972, p. 69 it is known that two parallel (in vacuum) conductors whose length is much greater than the distance between them interact with a force whose magnitude is directly proportional to the product of the length of the conductors and currents flowing through the wires, and is inversely proportional to the distance between the conductors. In the book by S.G. Kalashnikov "Electricity", M .: FIZMATLIT, 2003, it is indicated that the coulomb, or charge passing in 1 second through the conductor section, in which there is a constant current of 1A (see p. 17) is taken as the unit of electric charge in the SI system ); that two point charges of 1 C, separated by a distance of 1 m, interact (in vacuum) with a force of 9x10 9 N (see p. 18).
Из брошюры В.А. Ацюковского «12 экспериментов по эфиродинамике», г. Жуковский, издательство «Петит», 2003, известны эксперименты «Передача энергии между обмотками в трансформаторе», см. стр. 13…15, и «Проверка зависимости коэффициента трансформации от расположения обмоток», см. стр. 16…18. Первый эксперимент обеспечен броневым магнитопроводом, сформированным с использованием Ш-образных пластин, первичной и вторичной идентичными обмотками, аксиально расположенными на центральном стержне (термин по ГОСТ 16110-82) магнитопровода, а также сигнальной обмоткой, расположенной на центральном же стержне магнитопровода эквидистантно между первичной и вторичной обмотками. Где сигнальная обмотка содержит два встречно включённых витка, расположенных в непосредственной близости друг к другу. В результате эксперимента отмечено, что при увеличении тока в цепи вторичной обмотки происходит пропорциональное величине тока увеличение напряжения на сигнальной обмотке, а также увеличение активной составляющей тока, протекающего в первичной обмотке, на основании чего делается вывод о том, что передача энергии из первичной обмотки во вторичную происходит через изменение градиента напряжённости магнитного поля (по Д.Х. Базиеву – плотности вихря электрино), создаваемого током, протекающим в первичной обмотке. From the brochure by V.A. Atsyukovsky "12 experiments on aether dynamics", Zhukovsky, publishing house "Petit", 2003, the experiments "Transfer of energy between windings in a transformer" are known, see pages 13 ... 15, and "Checking the dependence of the transformation ratio on the location of the windings", see pp. 16…18. The first experiment is provided with an armored magnetic circuit formed using W-shaped plates, primary and secondary identical windings axially located on the central rod (term according to GOST 16110-82) of the magnetic circuit, as well as a signal winding located on the central rod of the magnetic circuit equidistantly between the primary and secondary windings. Where the signal winding contains two back-to-back turns located in close proximity to each other. As a result of the experiment, it was noted that with an increase in the current in the secondary winding circuit, there is an increase in the voltage on the signal winding proportional to the current, as well as an increase in the active component of the current flowing in the primary winding, on the basis of which it is concluded that the transfer of energy from the primary winding to the secondary occurs through a change in the gradient of the magnetic field strength (according to D.Kh. Baziev - the density of the electrino vortex), created by the current flowing in the primary winding.
Второй эксперимент обеспечен трансформатором с О-образным магнитопроводом и двумя идентичными обмотками, одна из которых расположена на магнитопроводе неподвижно, а другая с возможностью перемещения, с последующей фиксацией, по кольцу магнитопровода. Отмечено уменьшение коэффициента трансформации при увеличении расстояния между обмотками и делается вывод о существовании взаимоиндукции проводников, а не контуров; в случае необходимости разнесения обмоток трансформатора предлагается увеличивать число витков вторичной обмотки по сравнению с числом витков, рассчитанным обычным способом.The second experiment is provided by a transformer with an O-shaped magnetic circuit and two identical windings, one of which is fixed on the magnetic circuit, and the other is movable, with subsequent fixation, along the magnetic circuit ring. A decrease in the transformation ratio with an increase in the distance between the windings is noted, and a conclusion is made about the existence of mutual inductance of conductors, and not circuits; if it is necessary to space the transformer windings, it is proposed to increase the number of turns of the secondary winding compared to the number of turns calculated in the usual way.
Из патента RU 2418333, 6МПК H01F 30/10, 27/28, опубл. 10.05.2011, автор А.А. Степанов, известен трансформатор, содержащий шихтованный магнитопровод, первичную обмотку, коаксиально охватывающую стержень магнитопровода, расположенную с приближением к магнитопроводу, коаксиальную, относительно первичной, вторичную обмотку, расположенную дистанцированно от первичной, и резонансный конденсатор, включённый параллельно с первичной обмоткой. Дистанцирование вторичной обмотки от первичной обеспечивает уменьшение паразитного влияния вторичной обмотки на процессы, протекающие в первичной обмотке. Введение первичной цепи трансформатора в резонанс токов обеспечивает увеличение намагничивающей силы первичной обмотки, что сохраняет её влияние на процессы, протекающие в дистанцированной вторичной обмотке. По мнению автора патента получение технического результата изобретения возможно, в частности, при симметричном удалении вторичной обмотки трансформатора от стержня его магнитопровода. From the patent RU 2418333, 6 IPC H01F 30/10, 27/28, publ. 05/10/2011, author A.A. Stepanov, a transformer is known that contains a laminated magnetic circuit, a primary winding coaxially enclosing the magnetic core rod, located approaching the magnetic circuit, a coaxial, relative to the primary, secondary winding located at a distance from the primary, and a resonant capacitor connected in parallel with the primary winding. The separation of the secondary winding from the primary provides a reduction in the parasitic effect of the secondary winding on the processes occurring in the primary winding. The introduction of the primary circuit of the transformer into the current resonance ensures an increase in the magnetizing force of the primary winding, which retains its influence on the processes occurring in the remote secondary winding. According to the author of the patent, obtaining the technical result of the invention is possible, in particular, with a symmetrical removal of the secondary winding of the transformer from the core of its magnetic circuit.
Из патента SU 1086467, 3МПК H01F 19/04, опубл. 15.04.1984, авторы Н.А. Нестеров и Н.Н. Соловьева, известен высоковольтный трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена продольно секционированной, причём любая из секций выполнена расположенной с эксцентриситетом, относительно продольной геометрической оси стержня магнитопровода трансформатора, где любые две соседних секции расположены со смещением векторов их эксцентриситета на угол не менее 90°. По мнению авторов, данное техническое решение, в частности, позволяет увеличить КПД трансформатора.From the patent SU 1086467, 3 IPC H01F 19/04, publ. 04/15/1984, authors N.A. Nesterov and N.N. Solovyov, a high-voltage transformer is known, the secondary winding of which is made longitudinally sectioned, and any of the sections is made located with eccentricity, relative to the longitudinal geometric axis of the transformer magnetic core, where any two adjacent sections are located with a shift of their eccentricity vectors by an angle of at least 90°. According to the authors, this technical solution, in particular, makes it possible to increase the efficiency of the transformer.
Из патента RU 2625162, 6МПК H01F 21/08, 29/14, 1/44, опубл. 12.07.2017, автор Н.В. Нихотина, известен регулируемый трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки, а также магнитную систему, сформированную полыми магнитопроводами, выполненными с возможностью заполнения полостей магнитопроводов ферромагнитной жидкостью, а также с возможностью слива ферромагнитной жидкости. Автор поясняет: - При подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения по ней потечет ток, образуя переменный магнитный поток, замыкающийся по магнитопроводам, который создает электродвижущие силы в обеих обмотках; изначально магнитопроводы заполнены ферромагнитной жидкостью. Слив ферромагнитной жидкости из полостей части магнитопроводов уменьшает площадь поперечного сечения магнитной системы, что ведёт к пропорциональному уменьшению магнитного потока и, следовательно, к снижению электродвижущей силы вторичной обмотки трансформатора, при этом происходит уменьшение напряжения, индуцируемого во вторичной обмотке трансформатора. Сливом / наполнением ферромагнитной жидкости осуществляют регулировку вторичного напряжения.From patent RU 2625162, 6 IPC H01F 21/08, 29/14, 1/44, publ. 07/12/2017, author N.V. Nikhotin, an adjustable transformer is known, containing primary and secondary windings, as well as a magnetic system formed by hollow magnetic circuits, made with the possibility of filling the cavities of the magnetic circuits with ferromagnetic fluid, and also with the possibility of draining the ferrofluid. The author explains: - When the primary winding is connected to an alternating voltage source, a current will flow through it, forming an alternating magnetic flux that closes along the magnetic circuits, which creates electromotive forces in both windings; Initially, the magnetic cores are filled with a ferromagnetic fluid. Draining the ferrofluid from the cavities of a part of the magnetic circuits reduces the cross-sectional area of the magnetic system, which leads to a proportional decrease in the magnetic flux and, consequently, to a decrease in the electromotive force of the secondary winding of the transformer, while there is a decrease in the voltage induced in the secondary winding of the transformer. By draining/filling the ferrofluid, the secondary voltage is adjusted.
Из патента RU 2674009, 6МПК H01F 29/14, 30/06, опубл. 04.12.2018, автор М.И. Парамонов, известен параметрический ортогонально-потоковый трансформатор, содержащий по меньшей мере одну входную и по меньшей мере одну выходную обмотки, а также магнитную систему, образованную первым и вторым замкнутыми магнитопроводами. При этом ярмо (термин по ГОСТ 16110-82) первого магнитопровода и ярмо второго магнитопровода пересекаются друг с другом под углом 90° и имеют общий участок; входная обмотка расположена на стержне первого магнитопровода, а выходная на стержне второго магнитопровода. Автор поясняет, что изменение величины тока, протекающего во входной обмотке, изменяет магнитную проницаемость общего для первого и второго магнитопроводов участка и магнитное сопротивление второго магнитопровода, как следствие, величину индуктивности выходной обмотки. Пересечение ярм магнитопроводов, обеспечивает возможность управления в широких пределах энергетическими характеристиками входной и выходной обмоток, а ортогональное расположение входной и выходной обмоток исключает их взаимное влияние друг на друга.From the patent RU 2674009, 6 IPC H01F 29/14, 30/06, publ. 12/04/2018, author M.I. Paramonov, a parametric orthogonal flux transformer is known, containing at least one input and at least one output winding, as well as a magnetic system formed by the first and second closed magnetic circuits. When this yoke (term according to GOST 16110-82) of the first magnetic circuit and the yoke of the second magnetic circuit intersect with each other at an angle of 90° and have a common area; the input winding is located on the rod of the first magnetic circuit, and the output winding is located on the rod of the second magnetic circuit. The author explains that a change in the magnitude of the current flowing in the input winding changes the magnetic permeability of the area common to the first and second magnetic circuits and the magnetic resistance of the second magnetic circuit, as a result, the value of the inductance of the output winding. The intersection of the yokes of the magnetic cores provides the ability to control the energy characteristics of the input and output windings over a wide range, and the orthogonal arrangement of the input and output windings eliminates their mutual influence on each other.
Известно, что трансформаторы в режиме холостого хода могут быть достаточно легко введены в резонанс, что резонанс срывается при замыкании вторичной обмотки на нагрузку и тем легче, чем больше индуктивность вторичной обмотки и протекающий по ней ток.It is known that transformers in idle mode can be quite easily brought into resonance, that the resonance breaks down when the secondary winding is closed to the load, and the easier it is, the greater the inductance of the secondary winding and the current flowing through it.
Из патента US 1999446, МПК F22В 1/28, Н05В 6/02, опубл. 30.04.1935, автор Delano K James, известен трансформатор индукционного нагревателя, содержащий шихтованный магнитопровод на одном стержне которого расположена первичная обмотка, а на другом стержне – обмотка нагревателя, выполненная в виде трубки. Витки трубки могут быть выполнены последовательно расположенными, однонаправленными и короткозамкнутыми посредством двух радиально разнесённых шунтирующих перемычек или сформированными в виде двух аксиальных последовательно расположенных секций витки которых выполнены разнонаправленными, при этом выводы секций выполнены также шунтироваными. В последнем варианте решения магнитное поле, созданное одной секцией, равно и направлено противоположно магнитному полю, созданному другой секцией, что приводит к взаимной нейтрализации магнитных полей секций. Решение по цитируемому патенту, особенно в первом варианте его исполнения, предъявляет высокие требования к величине электрического сопротивления мест соединения витков трубки и шунтирующей перемычки.From US patent 1999446,
Из авторского свидетельства SU 140925, МПК H05B 6/10, F27D 15/00, опубл. 26.10.1961, бюл № 17, авторы Я.И. Дробин, М.Г. Резин, известно устройство для подогрева жидкого чугуна, выполненное в виде трансформатора, содержащего шихтованный магнитопровод, а также расположенные на разнесённых стержнях магнитопровода первичную обмотку и полый, изготовленный из диамагнитного материала, тороид, снабжённый оппозитно расположенными входным и выходным патрубками. Где тороид и патрубки выполнены с возможностью протекания через них жидкого металла и с образованием в полости тороида короткозамкнутого кольца из жидкого чугуна.From copyright certificate SU 140925,
Из патента US 3267406, МПК H01C 1/01, 3/02, опубл. 16.08.1966, автор Davis Richard, известен безиндуктивный электрический резистор, содержащий изолятор, сформированный в виде ленты Мёбиуса, на противолежащие поверхности которого нанесены и соответственно соединены электропроводники. Диаметрально противоположные точки электропроводников снабжены электрическими выводами. Данный резистор представляет собой два параллельно расположенных контура токи в которых, при подключении к источнику питания, протекают во взаимно противоположных направлениях, что обеспечивает взаимную компенсацию электромагнитных полей, генерируемых в каждом из контуров. При этом из заявки WO 2013184038, СРС H05B 6/108, авторы А.М. Самбук, В.М. Ивахненко, С.М. Марков, заявитель В.М. Шипилов, приоритетные заявки RU2012123351, 6МПК H05B 6/10, опубл. 20.12.2013, авторы В.М. Шипилов, А.М. Самбук, В.М. Ивахненко, RU 2013125924, 6МПК H05B 6/10, опубл. 10.12.2014, авторы В.М. Шипилов, С.М. Марков, известно устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде трансформатора, содержащего шихтованный магнитопровод, расположенные на стержне магнитопровода первичную обмотку, а также коаксиальные, относительно сетевой, первую и вторую, радиально дистанцированные, подобные обмотки нагревателя. Где любая из обмоток нагревателя сформирована с образованием электрического замкнутого контура выполненного в виде односторонней поверхности Мёбиуса. При этом обмотки нагревателя выполнены интегрироваными в компонентный состав теплообменника, сформированного с возможностью циркуляции через него нагреваемой жидкости.From US patent 3267406,
Из пояснений авторов - решение по заявке WO 2013184038 обеспечивает эксплуатацию трансформатора в максимально нагруженном режиме, а также возможность работы устройства на повышенных частотах переменного тока, что обусловлено пониженной реактивной составляющей токов обмоток нагревателя.From the explanations of the authors, the solution according to the application WO 2013184038 ensures the operation of the transformer in the maximum loaded mode, as well as the ability to operate the device at higher AC frequencies, due to the reduced reactive component of the heater winding currents.
В статье «Открытие», автор А.А. Мельниченко, размещена на интернет ресурсе http://izob.narod.ru/p0008.html, просмотрен 22.01.2021, указано:In the article "Discovery", author A.A. Melnichenko, posted on the Internet resource http://izob.narod.ru/p0008.html, viewed on 01/22/2021, indicated:
- «…С тех пор как в 1831г. Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции, никаких существенных добавлений к нему не было сделано. В частности, все магнитные поля магнитных цепей рассматривались жёстко связанными с проводами как односвязанная система. Например, в простейшем случае намагничивания ферромагнетиков считалось, что всё магнитное сцеплено с контуром тока, обмоткой намагничивания. Однако уже в простейшем случае магнитной цепи, состоящей из двух-трех ферромагнитных объёмов разделённых немагнитным зазором могут возникать магнитные поля не образующие потокосцепления с обмоткой намагничивания, замкнутые вне контура с током»; - “... Ever since in 1831. Michael Faraday discovered the law of electromagnetic induction, no significant additions were made to it. In particular, all magnetic fields of magnetic circuits were considered to be rigidly connected with wires as a single-connected system. For example, in the simplest case of magnetization of ferromagnets, it was believed that everything magnetic is linked to the current circuit, the magnetization winding. However, already in the simplest case of a magnetic circuit, consisting of two or three ferromagnetic volumes separated by a non-magnetic gap, magnetic fields can arise that do not form a flux linkage with the magnetization winding, closed outside the circuit with current”;
- «…работа источника тока, затраты электроэнергии на создание магнитного поля в магнитной цепи равны энергии магнитного поля сквозь обмотку с током. При этом, та энергия магнитного поля системы, что замкнута вне витков намагничивающей катушки не влияет на установление тока в катушке и не требует на своё образование затрат электроэнергии от источника тока, батарей, генератора и пр. Например, если мы намагнитим железный (ферромагнитный) брусок, а рядом расположим ещё один, отделив его небольшим воздушным зазором, при этом второй магнитный брусок также намагнитится, но кроме общего магнитного поля брусков возникнет вокруг второго бруска своё магнитное поле, замкнутое только вокруг него и не участвующее в магнитном взаимодействии двух ферромагнитных объёмов. Это магнитное поле я назвал вторичным. Это поле не имеет никакой индуктивной связи с обмоткой намагничивания на первом железном бруске, а самое главное не требует на своё образование никакой электроэнергии от источника тока на намагничивание. Вторичное магнитное поле обладает некоторой энергией, которую можно преобразовать в полезную электроэнергию. Для этого, при размагничивании (отключении, убывании тока в катушке на первом стержне) на втором ферромагнитном объёме (стержне, бруске) расположена съёмная специальная обмотка, которая подключается к нагрузке только при размагничивании (не участвует в намагничивании)». - “... the work of the current source, the cost of electricity to create a magnetic field in a magnetic circuit is equal to the energy of the magnetic field through the winding with current. At the same time, the energy of the magnetic field of the system that is closed outside the turns of the magnetizing coil does not affect the establishment of the current in the coil and does not require electricity from a current source, batteries, generator, etc. for its formation. For example, if we magnetize an iron (ferromagnetic) bar , and next we place another one, separating it with a small air gap, while the second magnetic bar will also be magnetized, but in addition to the common magnetic field of the bars, its own magnetic field will appear around the second bar, closed only around it and not participating in the magnetic interaction of two ferromagnetic volumes. I called this magnetic field secondary. This field has no inductive connection with the magnetization winding on the first iron bar, and most importantly, it does not require any electricity from the magnetization current source for its formation. The secondary magnetic field has some energy that can be converted into useful electrical energy. To do this, during demagnetization (disconnection, decrease in current in the coil on the first rod), a removable special winding is located on the second ferromagnetic volume (rod, bar), which is connected to the load only during demagnetization (does not participate in magnetization).
К сказанному уместно вспомнить, что слово «Fer» в латинском языке означает «Нести».To what has been said, it is appropriate to recall that the word "Fer" in Latin means "to carry."
Из справочника под. ред. Ю.Н. Зорина «Сварка в машиностроении», том. 4, М.: «Машиностроение», 1979, стр. 166 и 167 текст, а так же рис. 3, известны трансформаторы для машин контактной сварки, содержащие шихтованную или стыковую магнитные системы, а также первичную и вторичную (один, реже два витка) обмотки.From the guide below. ed. Yu.N. Zorin "Welding in mechanical engineering", vol. 4, M.: "Engineering", 1979, pp. 166 and 167 text, as well as fig. 3, transformers for resistance welding machines are known, containing laminated or butt magnetic systems, as well as primary and secondary (one, less often two turns) windings.
Шихтованные магнитные системы, см. рис. 3, фигуры а, б, трансформаторов для машин контактной сварки могут быть образованы шихтованным стержневым или броневым магнитопроводом, сформированным с использованием, соответственно, Г или Ш – подобных, в плане, пластин. Стыковые магнитные системы, см. рис. 3, фигуры в, г, трансформаторов для машин контактной сварки могут быть выполнены кольцевыми (торообразными) или броневыми; в первом случае- содержащими два шихтованных С образных (полукольцевых) магнитопровода, во втором – содержащими четыре шихтованных П-образно изогнутых (в книге - витых) магнитопровода. Laminated magnetic systems, see fig. 3, figures a, b, transformers for resistance welding machines can be formed by a laminated rod or armored magnetic circuit formed using, respectively, Г or Ш - similar, in plan, plates. Butt magnetic systems, see fig. 3, figures c, d, transformers for resistance welding machines can be made ring (torus-shaped) or armored; in the first case, containing two laminated C-shaped (semi-ring) magnetic cores, in the second case, containing four laminated U-shaped bent (in the book - twisted) magnetic cores.
Недостатком большинства массово используемых трансформаторов, является взаимное влияние обмоток, затрудняющее введение первичной обмотки в режим резонанса.The disadvantage of most massively used transformers is the mutual influence of the windings, which makes it difficult to introduce the primary winding into resonance mode.
Задачей изобретения было создание трансформатора, обеспечивающего (делающего возможным) резонансный режим работы его первичной обмотки при существенной, относительно первичной обмотки, индуктивности его вторичной обмотки, а также возможность использования такого трансформатора в качестве компонента статора электрического генератора.The objective of the invention was to create a transformer that provides (makes possible) a resonant mode of operation of its primary winding with a significant, relative to the primary winding, inductance of its secondary winding, as well as the possibility of using such a transformer as a component of the stator of an electric generator.
При этом:Wherein:
- Из патента на полезную модель RU 195975, МПК H02K 1/12, H02K 1/22, опубл. 12.02.2020, авторы М.М. Панков, В.В. Краснобаев, Р.А. Губайдуллин, известен генератор, включающий в себя первый и второй аксиально разнесённые статоры*1, а также установленные с возможностью механического синхронного вращения первый и второй аксиально разнесённые роторы*1. Любой из статоров генератора, по цитируемому патенту, содержит О-образный, в поперечном сечении, сформированный по образу полого цилиндра, магнитопровод и распределённые вдоль радиусных поверхностей магнитопровода кольцеобразные обмотки; роторы генератора, по цитируемому патенту, выполнены расположенными в полостях магнитопроводов соответствующих статоров коаксиально, относительно продольной геометрической оси генератора. - From the utility model patent RU 195975,
*1 - В электротехнике термином якорь обозначают компонент электрических машин с рабочей обмоткой, а также подвижную часть магнитопроводов электромагнитов и реле. ГОСТ 27471-87 (статус стандарта - действующий) термином якорь обозначает часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины переменного тока, в которой индуктируется ЭДС и протекает ток нагрузки, а термином индуктор - статор или ротор синхронной машины, на котором размещены постоянные магниты или обмотка возбуждения. В соответствии с данными определениями, якорь и индуктор вращающейся электрической машины могут являться как её ротором, так и статором. При этом ГОСТ 27471-87 термином статор обозначает часть электрической машины, которая включает в себя неподвижный магнитопровод с обмоткой, а термином ротор - вращающуюся часть электрической машины. В целях обозначения неподвижной части электрической машины/аппарата здесь и далее использован термин статор, а подвижной части - термин ротор. При этом известно, что в устройствах, работа которых основана на использовании принципа электромагнитной индукции, подвижная часть может быть выполнена не только с возможностью вращения, но и с возможностью возвратно-поступательного движения.*1 - In electrical engineering, the term armature refers to a component of electrical machines with a working winding, as well as the moving part of the magnetic circuits of electromagnets and relays. GOST 27471-87 (standard status - current) the term armature denotes a part of a DC collector machine or an AC synchronous machine in which EMF is induced and a load current flows, and the term inductor is a stator or rotor of a synchronous machine on which permanent magnets or a winding are placed arousal. In accordance with these definitions, the armature and inductor of a rotating electrical machine can be both its rotor and stator. At the same time, GOST 27471-87 by the term stator denotes a part of an electrical machine, which includes a fixed magnetic circuit with a winding, and by the term rotor - a rotating part of an electrical machine. In order to designate the fixed part of the electrical machine/apparatus, the term stator is used hereinafter, and the term rotor is used for the moving part. At the same time, it is known that in devices whose operation is based on the use of the principle of electromagnetic induction, the movable part can be made not only with the possibility of rotation, but also with the possibility of reciprocating motion.
Обмотки первого статора выполнены поперечно охватывающими магнитопровод первого статора, а обмотки второго статора – расположенными на обращённой к ротору стороне второго статора, причём второй статор может быть выполнен как явно полюсным, так и неявно полюсным.The windings of the first stator are made transversely covering the magnetic circuit of the first stator, and the windings of the second stator are located on the side of the second stator facing the rotor, and the second stator can be made both explicitly pole and implicitly pole.
Любой из роторов выполнен с возможностью формирования магнитных полей, ометающих при вращении ротора расположенные со стороны ротора поверхности статора.Any of the rotors is configured to generate magnetic fields sweeping the stator surfaces located on the rotor side during rotor rotation.
- Из авторского свидетельства SU 753372, МПК H02K 44/00, опубл. 30.07.1980 / US 3927329, МПК H02K 44/00, H02P 9/04, F01C 1/063, опубл. 16.12.1975, авторы Fawcett Sherwood L; Anno James N, известен генератор, магнитная система которого включает в себя статор и ротор. Статор содержит изготовленный из магнитотвердого материала ʗ-образный, магнитопровод, сформированный с образованием супротивно расположенных полюсов и межполюсного (рабочего) зазора*2, а также расположенную на магнитопроводе, поперечно охватывающую магнитопровод, кольцевую обмотку.- From copyright certificate SU 753372, IPC H02K 44/00, publ. 07/30/1980 / US 3927329, IPC H02K 44/00, H02P 9/04,
*2 - зазоры между полюсами магнитопроводов магнитных систем можно разделить на технологические, обусловленные особенностями конструктива и технологии изготовления машин/аппаратов, и рабочие, обеспечивающие работоспособность машин/аппаратов, в частности – вариативность магнитной проницаемости различных участков магнитной системы и/или взаимную подвижность составных частей магнитной системы.*2 - gaps between the poles of the magnetic circuits of magnetic systems can be divided into technological, due to the features of the design and manufacturing technology of machines / devices, and workers, ensuring the operability of machines / devices, in particular - the variability of the magnetic permeability of various sections of the magnetic system and / or the mutual mobility of the components magnetic system.
Ротор образован ферромагнитными элементами, установленными с возможностью поочерёдного прохождения через межполюсный (рабочий) зазор магнитопровода статора, а именно - набором последовательно и с интервалом (по меньшей мере в районе позиционирования статора) расположенных сфероидов, размещённых, с возможностью циркуляции, в полости открытого (кольцевого) тороида, сформированного из материала с низкой магнитной проницаемостью. При этом магнитопровод статора выполнен установленным с радиальным, относительно образующей упомянутого тороида, расположением полюсов его магнитопровода. The rotor is formed by ferromagnetic elements installed with the possibility of successively passing through the interpolar (working) gap of the stator magnetic circuit, namely, a set of successively and with an interval (at least in the stator positioning area) located spheroids placed, with the possibility of circulation, in the cavity of an open (annular ) of a toroid formed from a material with low magnetic permeability. At the same time, the stator magnetic circuit is made installed with a radial arrangement of the poles of its magnetic circuit relative to the generatrix of the said toroid.
Совершенно очевидно, что в генераторах электроэнергии, предназначенных для работы в иных обстоятельствах, но с использованием принципа, применённого в патентах US 3927329 / SU 753372, количество ферромагнитных элементов ротора может быть иным, например, равным одному (на чертежах цитируемых патентов показано большее количество ферромагнитных элементов), количество статоров, на чертежах цитируемых патентов показан один, может быть также иным, большим единицы, при этом ротор генератора может иметь иное исполнение, например, быть сформированным по образу диска, конуса, кольца, или звезды - в любом случае - ротор может быть (известно из уровня техники) выполнен и установлен с возможностью периодического изменения магнитной проницаемости межполюсного (рабочего) зазора статора. It is quite obvious that in power generators designed to operate in other circumstances, but using the principle applied in US 3927329 / SU 753372 patents, the number of ferromagnetic elements of the rotor may be different, for example, equal to one (the drawings of the cited patents show a larger number of ferromagnetic elements elements), the number of stators, the drawings of the cited patents show one, it can also be different, greater than one, while the generator rotor can have a different design, for example, be formed in the form of a disk, cone, ring, or star - in any case - the rotor can be (known from the prior art) made and installed with the possibility of periodic changes in the magnetic permeability of the interpolar (working) gap of the stator.
Исходя из дуплексного (лат. - duplex «двойной) характера требований, предъявляемых к заявляемому решению, в качестве прототипа трансформатора принят трансформатор с закольцованной*3, иначе - одноконтурной*4, стыковой магнитной системой, приведённой на фигуре «в» рис. 3 цитированного выше справочника Ю.Н.Зорина «Сварка в машиностроении», образованной первым и вторым *5 неподвижно установленными магнитопроводами, каждый из которых содержит первый и второй полюсы*6, где второй полюс (термин по ГОСТ 18311-80) первого магнитопровода выполнен супротивно расположенным относительно первого полюса второго магнитопровода, а второй полюс второго магнитопровода выполнен супротивно расположенным относительно первого полюса первого магнитопровода, а также первичную и вторичную обмотки, охватывающие часть магнитной системы трансформатора. Based on the duplex (lat. - duplex "double") nature of the requirements for the claimed solution, a transformer with a looped * 3 , otherwise - single-circuit * 4 , butt magnetic system, shown in figure "c" in Fig. 3 of the reference book by Yu.N. Zorin “Welding in mechanical engineering” cited above, formed by the first and second * 5 fixed magnetic circuits, each of which contains the first and second poles * 6 , where the second pole (term according to GOST 18311-80) of the first magnetic circuit is made oppositely located relative to the first pole of the second magnetic circuit, and the second pole of the second magnetic circuit is made oppositely located relative to the first pole of the first magnetic circuit, as well as the primary and secondary windings, covering a part of the magnetic system of the transformer.
*3 – от слова кольцо, одно из значений данного термина – то, что образует замкнутую линию, см. «Толковый словарь русского языка» под ред. Д.В. Дмитриева, М.: Астель АСТ, 2003, стр. 478, п. 6 к термину кольцо.*3 - from the word ring, one of the meanings of this term is that which forms a closed line, see "Explanatory Dictionary of the Russian Language", ed. D.V. Dmitrieva, M.: Astel AST, 2003, p. 478, p. 6 to the term ring.
*4 - Контур - от франц. contour, из ср.-лат. contornare «огибать»; в теории графов — путь, начальная и конечная вершины которого совпадают; в механической и тепловой технике — замкнутая система; в теории управления — замкнутая цепь звеньев системы управления, в которой посредством прямой и обратной связи соединены субъект и объект управления.* 4 - Contour - from the French. contour, from Middle Latin. contornare "to go around"; in graph theory, a path whose initial and final vertices coincide; in mechanical and thermal engineering - a closed system; in control theory - a closed chain of links in the control system, in which the subject and object of control are connected by means of direct and feedback.
*5 - нумерация магнитопроводов условна - контекстуально связана с направлением циркуляции магнитного потока вдоль периметра магнитной системы.*5 - the numbering of the magnetic cores is conditional - contextually related to the direction of the circulation of the magnetic flux along the perimeter of the magnetic system.
*6 - нумерация полюсов условна – контекстуально связана с направлением циркуляции магнитного потока вдоль периметра магнитной системы.*6 - the numbering of the poles is conditional - contextually related to the direction of the circulation of the magnetic flux along the perimeter of the magnetic system.
Опорным решением по использованию заявляемого трансформатора в качестве компонента статора электрического генератора принят генератор по патенту SU 753372 магнитная система которого содержит статор, содержащий первый и второй супротивно расположенные дистанцированные, с образованием рабочего зазора, полюсы, а также ротор, сформированный и установленный с возможностью периодического изменения магнитной проницаемости рабочего зазора The reference solution for the use of the proposed transformer as a component of the stator of an electric generator was adopted by the generator according to the patent SU 753372, the magnetic system of which contains a stator containing the first and second oppositely located spaced, with the formation of a working gap, poles, as well as a rotor formed and installed with the possibility of periodic changes magnetic permeability of the working gap
Задача решается в трансформаторе, содержащем стыковую магнитную систему, образованную первым и вторым неподвижно установленными магнитопроводами, каждый из которых содержит первый и второй полюсы, где второй полюс первого магнитопровода выполнен супротивно расположенным относительно первого полюса второго магнитопровода, второй полюс второго магнитопровода выполнен супротивно расположенным относительно первого полюса первого магнитопровода, а также первичную и вторичную обмотки, охватывающие часть магнитной системы трансформатора. The problem is solved in a transformer containing a butt magnetic system formed by the first and second fixed magnetic circuits, each of which contains the first and second poles, where the second pole of the first magnetic circuit is made opposite to the first pole of the second magnetic circuit, the second pole of the second magnetic circuit is made opposite to the first the poles of the first magnetic circuit, as well as the primary and secondary windings, covering part of the magnetic system of the transformer.
Задача решается тем, что:The problem is solved by:
- каждый из магнитопроводов выполнен пространственно изогнутым, в плане S-образно, содержащим линейные и радиусные участки или радиусные участки различной кривизны, - each of the magnetic circuits is made spatially bent, in the plan S-shaped, containing linear and radius sections or radius sections of different curvature,
- магнитная система выполнена сформированной первым и вторым магнитопроводами, установленными с образованием одного магнитно замкнутого контура, подобного, в плане, образу лемнискаты Берулли, иначе – образу цифры 8, первого и второго окон магнитной системы, а также технологического зазора, расположенного между полюсами разноимённых магнитопроводов со стороны второго окна, и рабочего зазора, расположенного между полюсами разноимённых магнитопроводов со стороны первого окна,- the magnetic system is made formed by the first and second magnetic circuits, installed with the formation of one magnetically closed circuit, similar, in plan, to the image of the Berulli lemniscate, otherwise - to the image of the
- первичная обмотка выполнена охватывающей часть магнитной системы трансформатора с трассированнием обмотки через первое окно магнитной системы, вторичная обмотка выполнена охватывающей часть магнитной системы трансформатора с трассированнием обмотки через второе окно магнитной системы.- the primary winding is made enclosing a part of the transformer magnetic system with winding tracing through the first window of the magnetic system, the secondary winding is made enclosing a part of the transformer magnetic system with winding tracing through the second window of the magnetic system.
Трансформатор может быть выполнен интегрированным в состав генератора электрической энергии, включающего в себя статор, содержащий магнитную систему статора и обмотку статора, а также ротор, содержащий магнитную систему ротора, гдеThe transformer can be made integrated into the electric power generator, which includes a stator containing a stator magnetic system and a stator winding, as well as a rotor containing a rotor magnetic system, where
- магнитная система статора выполнена сформированной неподвижными, изогнтыми, в плане S-образно, магнитопроводами трасформатора, установленными с образованием технологического зазора, расположенного между полюсами разноимённых магнитопроводов трансформатора на удалении от ротора генератора, и рабочего зазора, расположенного между полюсами разноимённых магнитопроводов со стороны ротора генератора, - the stator magnetic system is formed by fixed, curved, in terms of S-shaped, magnetic cores of the transformer, installed with the formation of a technological gap located between the poles of opposite magnetic cores of the transformer at a distance from the generator rotor, and a working gap located between the poles of opposite magnetic cores on the side of the generator rotor ,
- магнитная система ротора генератора выполнена сформированной с возможностью периодического изменения магнитной проницаемости рабочего зазора между магнитопроводами трансформатора, - the magnetic system of the generator rotor is configured to periodically change the magnetic permeability of the working gap between the magnetic cores of the transformer,
- магнитопроводы трасформатора и ротор выполнены расположенными с образованием одноконтурной, с изменяемой при вращении ротора магнитной проводимимостью, магнитной системы генератора, подобной, в плане, образу лемнискаты Берулли, иначе – образу цифры 8, а таже первого и второго окон магнитной системы генератора, - the magnetic circuits of the transformer and the rotor are arranged to form a single-circuit, with magnetic conductivity changing during the rotation of the rotor, the magnetic system of the generator, similar, in plan, to the image of the Berulli lemniscate, otherwise - to the image of the
- обмотка статора генератора выполнена сформированной первичной и вторичной обмотками трансформатора, охватывающими часть магнитной системы статора, при этом первичная обмотка выполнена уложенной на магнитопроводах трансформатора с трассированнием обмотки через первое окно магнитной системы генератора, а вторичная обмотка с трассированнием обмотки через второе окно магнитной системы генератора.- the generator stator winding is made formed by the primary and secondary windings of the transformer, covering a part of the stator magnetic system, while the primary winding is made laid on the transformer magnetic circuits with winding tracing through the first window of the generator magnetic system, and the secondary winding with winding tracing through the second window of the generator magnetic system.
Изобретение иллюстрируется рисунками:The invention is illustrated by drawings:
- Фиг. 1, где приведён фрагмент страницы из учебного пособия Э.Д. Бондаревой и М.П. Клековкиной «Изыскания и проектирование автомобильных дорог», показывающий эпюру сил, действующих на автомобиль при переходе с прямолинейного участка на криволинейный – модель движения носителей магнитного поля вдоль магнитопровода переменной кривизны.- Fig. 1, which shows a fragment of a page from E.D. Bondareva and M.P. Klekovkina "Research and design of roads", showing the diagram of the forces acting on the car when moving from a straight section to a curved one - a model of the movement of magnetic field carriers along a magnetic circuit of variable curvature.
- Фиг. 2, где показан эскиз заявляемого трансформатора - общий вид.- Fig. 2, which shows a sketch of the proposed transformer - a general view.
- Фиг. 3, где показан эскиз заявляемого трансформатора - вид в плане.- Fig. 3, which shows a sketch of the proposed transformer - a plan view.
- Фиг. 4, где показан эскиз заявляемого трансформатора, применительно к Фиг. 3, - вид сверху.- Fig. 4, which shows a sketch of the proposed transformer, in relation to Fig. 3, top view.
Изобретение может быть реализовано в трансформаторе, содержащем первичную 1 и вторичную 2 обмотки и, предпочтительно, стыковую магнитную систему, формируемую первым 3 и вторым 4 шихтованными, неподвижно установленными магнитопроводами. The invention can be implemented in a transformer containing primary 1 and secondary 2 windings and, preferably, butt magnetic system formed by the first 3 and second 4 laminated, fixed magnetic circuits.
Каждый из магнитопроводов трансформатора выполнен содержащим линейные и радиусные чередующиеся участки или чередующиеся радиусные участки различной кривизны, а также первый и второй полюсы. Каждый из магнитопроводов трансформатора выполнен пространственно изогнутым, в плане - S-образно. При этом первый и второй магнитопроводы выполнены изогнутыми исходя из возможности последующего формирования мгнитопроводами одноконтурной магнитной системы трансформатора, подобной, в плане, образу лемнискаты Берулли или образу цифры 8, где второй полюс первого магнитопровода выполнен супротивно расположенным относительно первого полюса второго магнитопровода, а второй полюс второго магнитопровода выполнен супротивно расположенным относительно первого полюса первого магнитопровода.Each of the transformer magnetic circuits is made containing linear and radius alternating sections or alternating radius sections of different curvature, as well as the first and second poles. Each of the magnetic cores of the transformer is made spatially bent, in plan - S-shaped. In this case, the first and second magnetic circuits are made bent based on the possibility of subsequent formation by the magnetic circuits of a single-circuit magnetic system of the transformer, similar, in plan, to the image of the Berulli lemniscate or the image of the figure 8, where the second pole of the first magnetic circuit is made opposite to the first pole of the second magnetic circuit, and the second pole of the second the magnetic circuit is made oppositely located relative to the first pole of the first magnetic circuit.
Из двух предыдущих абзацев явно следует, что магнитная система трансформатора выполнена одноконтурной, при этом содержащей, в плане, первое 5 и второе 6 окна магнитной системы. К сказанному о магнитной системе остлось добавить, что формирующие её магнитопроводы выполнены установленными с образованием технологического зазора (на Фиг. 2, 3, 4 не показан), расположенного между полюсами разноимённых магнитопроводов со стороны второго окна, и рабочего зазора 7, расположенного между полюсами разноимённых магнитопроводов со стороны первого окна. При этом, в зависимости от назначения трансформатора, технологический и рабочий зазоры могут быть выполнены идентичными.It clearly follows from the two previous paragraphs that the magnetic system of the transformer is made single-circuit, while containing, in plan, the first 5 and second 6 windows of the magnetic system. To what has been said about the magnetic system, it can be added that the magnetic circuits forming it are installed with the formation of a technological gap (not shown in Fig. 2, 3, 4) located between the poles of opposite magnetic circuits from the side of the second window, and a working
В целях использования трансформатора в качестве компонента статора электрогенератора рабочий зазор трансформатора должен быть выполнен с возможностью рециркуляции*7, через формирующее рабочий зазор межполюсное пространство магнитной системы трансформатора, элементов магнитной системы ротора электрогенератора (не показаны), которая, в свою очередь, должна быть выполнена с возможностью периодического, в процессе рециркуляции, изменения магнитной проницаемости рабочего зазора.In order to use the transformer as a component of the stator of the electric generator, the working gap of the transformer must be made with the possibility of recirculation * 7 , through the interpolar space of the magnetic system of the transformer forming the working gap, elements of the magnetic system of the rotor of the electric generator (not shown), which, in turn, must be made with the possibility of periodic, in the process of recycling, changes in the magnetic permeability of the working gap.
*7 – рециркуляция - многократное возвращение, см. «Современный словарь иностранных слов», М.: «Русский язык», 1993, см. стр. 532.*7 - recycling - multiple return, see "Modern dictionary of foreign words", M .: "Russian language", 1993, see p. 532.
При этом из уровня техники известно, что возможность периодического, в процессе рециркуляции, изменения магнитной проницаемости рабочего зазора магнитной системы, в данном случае трансформатора, может быть обеспечена рециркуляцией магнитомягких или магнитотвердых элементов/компонентов, входящих в состав магнитной системы ротора электрогенератора.At the same time, it is known from the prior art that the possibility of periodic, in the process of recirculation, changing the magnetic permeability of the working gap of the magnetic system, in this case, the transformer, can be provided by recirculation of magnetically soft or hard magnetic elements/components that are part of the magnetic system of the rotor of the electric generator.
Первичная обмотка 1 трансформатора выполнена охватывающей чсть магнитной системы трансформатора с трассированнием обмотки через первое окно 5 магнитной системы, вторичная обмотка 2 выполнена охватывающей чсть магнитной системы трансформатора с трассированнием обмотки через второе окно 6 магнитной системы. The primary winding 1 of the transformer is made enclosing part of the transformer magnetic system with winding tracing through the
Любая из обмоток может быть выполнена как однослойной, так и многослойной, а также разделённой на однослойные или многослойные катушки (терминология по ГОСТ 16110 - 82). Any of the windings can be made both single-layer and multi-layer, as well as divided into single-layer or multi-layer coils (terminology according to GOST 16110 - 82).
Любая из обмоток трансформатора может быть выполнена размещённой или с охватыванием расположенного в пределах соответствующего окна участка только одного из магнитопроводов, или с охватыванием расположенных в пределах соответствующего окна участков и первого и второго магнитопроводов, включая и сформированный между ними зазор.Any of the windings of the transformer can be made placed or with covering the section located within the corresponding window of only one of the magnetic circuits, or with covering the sections located within the corresponding window and the first and second magnetic circuits, including the gap formed between them.
При этом первичная 1 и вторичная 2 обмотки могут быть выполнены размещёнными на магнитопроводах как с параллельным или близким к параллельному расположением их хорд (для дугообразно сформированных обмоток) или их геометрических осей (для обмоток, сформированных в виде полого цилиндра или кольца), так и с ортогональным или близким к ортогональному расположением упомянутого.In this case, the primary 1 and secondary 2 windings can be made placed on the magnetic cores both with a parallel or close to parallel arrangement of their chords (for arc-shaped windings) or their geometric axes (for windings formed in the form of a hollow cylinder or ring), and with orthogonal or close to orthogonal arrangement of the said.
В случае интегрирации трансформатора в состав статора генератора (не показан) первичная обмотка 1 или секции первичной обмотки трансформатора должна (должны) быть выполнена (выполнены) уложенной (уложенными) исключительно на магнитопроводах трансформатора с трассированнием обмотки через первое окно 5 магнитной системы генератора. В данном варианте использования трансформатора его первичная 1 обмотка исользована в функции обмотки возбуждения генератора (не показан). In the case of integration of the transformer into the composition of the generator stator (not shown), the primary winding 1 or sections of the primary winding of the transformer must (should) be made (made) laid (laid) exclusively on the magnetic cores of the transformer with winding tracing through the
Исходя из предназначения трансформатора для работы в резонансном режиме его первичная обмотка должна быть выполнена шунтированной резонансно настроенным конденсатором (не показан).Based on the purpose of the transformer to operate in resonant mode, its primary winding must be made shunted with a resonantly tuned capacitor (not shown).
Контекстуально к заявляемому решению:In context to the claimed solution:
- В генераторах с возбуждением от постоянных магнитов (с магнитной системой ротора, сформированной с использованием элементов / компонентов, изготовленных из магнитотвёрдого материала) наличие конденсатора и рециркуляции магнитотвёрдых элементов / компонентов ротора (не показаны) в рабочем зазоре 7 магнитной системы трансформатора являются достаточным условием возбуждения генератора. - In generators with excitation from permanent magnets (with a rotor magnetic system formed using elements / components made of a hard magnetic material), the presence of a capacitor and recirculation of hard magnetic elements / rotor components (not shown) in the working
- Генераторы с электромагнитным возбуждением (с магнитной системой ротора, сформированной с использованием элементов/компонентов, изготовленных из магнитомягкого материала), а также трансформаторы нуждаются в подпитке, с заданной скважностью, их первичной обмотки 1 от источника напряжения (не показан). Длительность подпитывающих импульсов и пауз между ними зависит от длительности резонансных явлений, протекающих в колебательном контуре, образованном первичной обмоткой 1 трансформатора и шунтиующим её конденсатором (не показан), и может быть задана, для трансформатора - посредством электронного коммутатора, а для генератора - посредством электронного коммутатора, управляемого ротором генератора.- Generators with electromagnetic excitation (with a rotor magnetic system formed using elements/components made of magnetically soft material), as well as transformers, need to be fed, with a given duty cycle, their primary winding 1 from a voltage source (not shown). The duration of the feeding pulses and pauses between them depends on the duration of the resonant phenomena occurring in the oscillatory circuit formed by the primary winding 1 of the transformer and the capacitor shunting it (not shown), and can be set, for the transformer - by means of an electronic switch, and for the generator - by means of an electronic a commutator controlled by a generator rotor.
Методы формирования питающих импульсов и пауз между ними, а также методы управления скважностью известны из уровня техники и не имеют отношения к заявляемому. Принцип работы устройств, основанных на использовании явлений электромагнитной индукции, многократно описан в учебной литературе. Methods for generating supply pulses and pauses between them, as well as methods for controlling the duty cycle are known from the prior art and are not related to the claimed. The principle of operation of devices based on the use of electromagnetic induction phenomena has been repeatedly described in educational literature.
Работу одноконтурной магнитной системы, подобной, в плане, лемнискате Бернулли поясним дополнительным, к показанному в преамбуле описания, умозрительным экспериментом:Let us explain the operation of a single-loop magnetic system similar in plan to Bernoulli's lemniscate by an additional speculative experiment in addition to that shown in the preamble of the description:
Представим вертикально расположенный прямолинейный керн, полюсы которого замкнуты в бесконечности. На керне последовательно и с интервалом расположим первичную (один-два витка) и вторичную (один-два витка) обмотки. Зададим направление тока в первичной обмотке и в соответствии с принятыми правилами определим направление магнитного потока, формируемого в керне. Исходя из направления магнитного потока, сформированного в керне, по известным правилам определим направление тока во вторичной обмотке. Направления токов в первичной и вторичной обмотках будут сонаправленными.Let us imagine a vertically located rectilinear core, the poles of which are closed at infinity. On the core, we place the primary (one or two turns) and the secondary (one or two turns) windings sequentially and at intervals. Let us set the direction of the current in the primary winding and, in accordance with the accepted rules, determine the direction of the magnetic flux formed in the core. Based on the direction of the magnetic flux formed in the core, according to the known rules, we determine the direction of the current in the secondary winding. The directions of currents in the primary and secondary windings will be co-directional.
Теперь мысленно изогнём керн П-образно, а также с условием параллельного расположения первичной и вторичной обмоток и с сохранением изначальных направлений токов в первичной и вторичной обмотках. В данном случае направления вращения полей, создаваемых вокруг смежных участков первичной и вторичной обмоток, будут встречными. Указанное объясняет срыв протекающих в первичной обмотке явлений резонанса при росте амплитуды тока, протекающего во вторичной обмотке.Now let's mentally bend the core in a U-shape, as well as with the condition of parallel arrangement of the primary and secondary windings and with the preservation of the original directions of currents in the primary and secondary windings. In this case, the directions of rotation of the fields created around adjacent sections of the primary and secondary windings will be opposite. The above explains the breakdown of the resonance phenomena occurring in the primary winding with an increase in the amplitude of the current flowing in the secondary winding.
Теперь мысленно изогнём керн N-образно, с условием параллельного расположения первичной и вторичной обмоток, с расположением наклонной полки керна между первичной и вторичной обмотками и с сохранением изначальных направлений токов в первичной и вторичной обмотках. В данном случае направления вращения полей, создаваемых вокруг смежных участков первичной и вторичной обмоток, будут синфазными. При этом поля, создаваемые вокруг смежных участков первичной и вторичной обмоток, будут разделены наклонной полкой керна. N-образное исполнение керна уменьшает степень влияния токов, протекающих во вторичной обмотке, на процессы, происходящие в первичной обмотке.Now let's mentally bend the core in an N-shape, with the condition of parallel arrangement of the primary and secondary windings, with the location of the inclined shelf of the core between the primary and secondary windings and with the preservation of the original directions of currents in the primary and secondary windings. In this case, the directions of rotation of the fields created around adjacent sections of the primary and secondary windings will be in phase. In this case, the fields created around adjacent sections of the primary and secondary windings will be separated by an inclined core shelf. The N-shaped execution of the core reduces the degree of influence of the currents flowing in the secondary winding on the processes occurring in the primary winding.
Одноконтурная магнитная система, подобная, в плане, лемнискате Бернулли являет собой контур, образованный двумя N-образными, в плане, кернами, один из которых развёрнут на 180°, каждый из которых выполнен сглаженным до подобия букве S.A single-circuit magnetic system similar in plan to Bernoulli's lemniscate is a contour formed by two N-shaped cores in plan, one of which is rotated by 180°, each of which is smoothed to resemble the letter S.
Междуфокусные участки такой магнитной системы (на Фиг. 3 – перекрещивающиеся участки магнитопроводов) подобны двум проводникам, по которым протекают токи (электрические/магнитные) одинакового направления. Для уменьшения взаимного влияния такие участки должны быть выполнены дистанцированными (см. Фиг. 4) и, предпочтительно, с взаимным угловым расположением (см. Фиг.2 и 3), идеально – ортогонально расположенными.The interfocal sections of such a magnetic system (in Fig. 3 - crossing sections of the magnetic circuits) are similar to two conductors through which currents (electric / magnetic) flow in the same direction. To reduce mutual influence, such sections should be made spaced (see Fig. 4) and, preferably, with a mutual angular arrangement (see Fig. 2 and 3), ideally - orthogonally located.
Выполнение магнитной системы трансформатора с отсутствием явно выраженных углов способствует уменьшению паразитных потоков рассеивания. Выполнение магнитной системы трансформатора, содержащей линейные и радиусные чередующиеся участки или чередующиеся радиусные участки различной кривизны обеспечивает изменение направлений векторов продольного движения магнитных токов что, способствует, в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции, выделению энергии на этих участках.The implementation of the magnetic system of the transformer with the absence of pronounced angles helps to reduce parasitic leakage fluxes. The implementation of the magnetic system of the transformer, containing linear and radius alternating sections or alternating radius sections of different curvature, provides a change in the directions of the vectors of the longitudinal movement of magnetic currents, which, in accordance with Faraday's law of electromagnetic induction, contributes to the release of energy in these sections.
В целях дополнительного уменьшения влияния вторичной обмотки на процессы, протекающие в первичной обмотке трансформатора, подобная, в плане, лемнискате Бернулли магнитная система трансформатора, в том числе, входящего в состав статора генератора, может быть выполнена снабжённой дополнительным кольцеобразно замкнутым магнитопроводом 8, сформированным из магнитомягкого материала, расположенным во втором окне 6 магнитной системы трансформатора дистанцировано от первого 3 и второго 4 магнитопроводов. При этом вторичная обмотка 2 трансформатора выполнена, предпочтительно, охватывающей и часть магнитной системы трансформатора и соответственно обмотке расположенный (ые) участок (участки) дополнительного магнитопровода 8.In order to further reduce the influence of the secondary winding on the processes occurring in the primary winding of the transformer, similar, in terms of Bernoulli's lemniscate, the magnetic system of the transformer, including that which is part of the generator stator, can be made equipped with an additional annularly closed
Магнитные системы трансформаторов могут быть выполнены с минимально возможными зазорами между магнитопроводами. Так называемые беззазорные магнитные системы обладают малым магнитным сопротивлением и обеспечивают создание трансформаторов с относительно небольшим количеством ампер-витков в их обмотках.The magnetic systems of transformers can be made with the minimum possible gaps between the magnetic circuits. The so-called gapless magnetic systems have low magnetic resistance and provide the creation of transformers with a relatively small number of ampere-turns in their windings.
Магнитные системы трансформаторов могут быть выполнены с немагнитными зазорами, которые увеличивают магнитное сопротивление магнитной системы. Наличие немагнитного зазора снижает вероятность введения магнитопроводов магнитных систем в режим насыщения, который приводит к резким снижению индуктивных сопротивлений обмоток и возрастанию протекающего по ним тока, обеспечивает малую зависимость индуктивностей обмоток от величины протекающего по ним тока.Magnetic systems of transformers can be made with non-magnetic gaps, which increase the magnetic resistance of the magnetic system. The presence of a non-magnetic gap reduces the likelihood of introducing the magnetic circuits of magnetic systems into saturation mode, which leads to a sharp decrease in the inductive resistance of the windings and an increase in the current flowing through them, provides a small dependence of the winding inductances on the magnitude of the current flowing through them.
Исходя из того, что плотность вихревого потока пакетов электрино по-над магнитопроводом выше плотности вихревого потока пакета электрино по-над проводниками обмоток, можно предположить, что заполнение зазора материалом проводника или, например, кремний содержащим материалом, может служить ускоренному движению электрино на соответствующем зазору участке его траектории, что будет способствовать компенсации некоторой части потерь, неизбежно имеющих место в магнитной системе.Based on the fact that the density of the vortex flow of the electrino packages over the magnetic circuit is higher than the density of the vortex flow of the electrino package above the winding conductors, it can be assumed that filling the gap with a conductor material or, for example, silicon-containing material, can serve to accelerate the movement of the electrino on the corresponding gap section of its trajectory, which will help compensate for some of the losses that inevitably occur in the magnetic system.
Полюсы магнитопроводов могут быть выполнены снабжёнными диэлектрическим покрытием, в частности, покрытием из оксида алюминия.The poles of the magnetic circuits can be provided with a dielectric coating, in particular, a coating of aluminum oxide.
Из патента на изобретение RU 2241076, 7МПК C25D11/02, опубл. 27.11.2004, авторы
В.Н. Кусков, К.В. Кусков, известно, что покрытия из оксида алюминия обладают высокой механической прочностью сцепления со стальной основой изделия. Из патента на изобретение RU 2360043, 6МПК C25D 11/34, опубл. 27.06.2009, авторы
Ж.И. Беспалова, В.А. Клушин, И.В. Смирницкая, И.А. Пятерко, известно, что покрытия из оксида алюминия обладают высокой механической прочностью сцепления со стальной основой изделия, достаточно высокой коррозионной стойкостью, высокой износостойкостью и небольшим коэффициентом трения. Из статьи М.М. Филяк, О.Н. Каныгиной «Электрофизические свойства анодного оксида алюминия», опубликованной в Вестнике ОГУ № 9 (158)/сентябрь 2013 (вестник Оренбургского государственного университета), стр. 240…244, в частности, см. рис. 3, известно, что покрытия из оксида алюминия обладают высокой диэлектрической прочностью. Диэлектрическое разделение образующих магнитопровод стержней исключает возможность контурной циркуляции постоянной составляющей тока, наводимого в магнитопроводе трансформатора.From the patent for invention RU 2241076, 7 IPC C25D11/02, publ. November 27, 2004, authors
V.N. Kuskov, K.V. Pieces, it is known that aluminum oxide coatings have a high mechanical strength of adhesion to the steel base of the product. From the patent for invention RU 2360043, 6 IPC C25D 11/34, publ. 06/27/2009, authors
Zh.I. Bespalova, V.A. Klushin, I.V. Smirnitskaya, I.A. Five, it is known that aluminum oxide coatings have high mechanical strength of adhesion to the steel base of the product, sufficiently high corrosion resistance, high wear resistance and a small coefficient of friction. From an article by M.M. Filyak, O.N. Kanygina "Electrophysical properties of anodic aluminum oxide", published in the OSU Bulletin No. 9 (158) / September 2013 (Bulletin of the Orenburg State University), pp. 240 ... 244, in particular, see Fig. 3, alumina coatings are known to have high dielectric strength. The dielectric separation of the rods forming the magnetic circuit eliminates the possibility of contour circulation of the direct current component induced in the transformer magnetic circuit.
Магнитопроводы целесообразно изготавливать в виде проклеенных пакетов холоднокатаной кремний содержащей проволоки, изготовленных с заданным формообразованием.It is expedient to make magnetic circuits in the form of glued packages of cold-rolled silicon-containing wire, made with a given shaping.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021128782A RU2770049C1 (en) | 2021-10-04 | 2021-10-04 | Electric transformer for operation in resonant mode, as well as as part of the stator of an electric generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021128782A RU2770049C1 (en) | 2021-10-04 | 2021-10-04 | Electric transformer for operation in resonant mode, as well as as part of the stator of an electric generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2770049C1 true RU2770049C1 (en) | 2022-04-14 |
Family
ID=81212534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021128782A RU2770049C1 (en) | 2021-10-04 | 2021-10-04 | Electric transformer for operation in resonant mode, as well as as part of the stator of an electric generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2770049C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
| SU753372A3 (en) * | 1972-01-31 | 1980-07-30 | Бателле Девелопмент Корпорейшн (Фирма) | Device for electric power production |
| RU2625162C1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-12 | Надежда Владимировна Нихотина | Adjustable transformer |
| RU2674009C1 (en) * | 2017-10-16 | 2018-12-04 | Михаил Игоревич Парамонов | Parametric orthogonal-flow transformer with independent magnetic wires |
| RU195975U1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-02-12 | Акционерное общество «АВТОВАЗ» | Generator |
-
2021
- 2021-10-04 RU RU2021128782A patent/RU2770049C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
| SU753372A3 (en) * | 1972-01-31 | 1980-07-30 | Бателле Девелопмент Корпорейшн (Фирма) | Device for electric power production |
| RU2625162C1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-12 | Надежда Владимировна Нихотина | Adjustable transformer |
| RU2674009C1 (en) * | 2017-10-16 | 2018-12-04 | Михаил Игоревич Парамонов | Parametric orthogonal-flow transformer with independent magnetic wires |
| RU195975U1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-02-12 | Акционерное общество «АВТОВАЗ» | Generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120169135A1 (en) | Non-contact power feeding apparatus of magnetic resonance method | |
| US4595843A (en) | Low core loss rotating flux transformer | |
| Zhang et al. | Design and analysis of a novel frequency modulation secondary for high-speed permanent magnet linear synchronous motor | |
| Zhang et al. | Performance analysis of double-sided permanent magnet linear synchronous motor with quasi-sinusoidal ring windings | |
| RU2770049C1 (en) | Electric transformer for operation in resonant mode, as well as as part of the stator of an electric generator | |
| CA2344815C (en) | Permanent magnetic core device | |
| CN211958897U (en) | Winding, stator and motor | |
| RU2601144C1 (en) | Electrical signals amplification device and method (versions) | |
| Phan-Tan et al. | Design Procedure and Implementation of Inductor Using Litz Wires for Induction Heating | |
| Kulkarni | Electromagnetic and Coupled Field Computations for Analysis of Complex Phenomena in Power Transformers | |
| Rüdenberg | Electromagnetic waves in transformer coils treated by Maxwell's equations | |
| Usmanov et al. | Device for reducing asymmetry | |
| Qian et al. | Magnetic coupling enhancement for contactless power transfer with superconductors | |
| Bilgin | Electromagnetic principles of switched reluctance machines | |
| RU2642129C2 (en) | Device for investigating electric curl field | |
| Zhu | Electromagnetic Wave Generated by Inductor and Its Application in Space Propulsion | |
| RU2584821C1 (en) | Controlled electric reactor with transverse magnetisation | |
| RU2829049C1 (en) | Parametric transformer | |
| RU2129316C1 (en) | Transformer (design versions) | |
| FARADJI et al. | Study of VSI drive multiphase reluctance machine regarding torque ripple using 3D FEA | |
| RU2129315C1 (en) | Transformer (design versions) | |
| Iqbal et al. | Fundamentals of Electrical Machines | |
| CN111478482A (en) | A winding, stator and motor | |
| Choudhry et al. | Effects of magnetic bypass on performance of distribution transformers | |
| RU2641292C2 (en) | Method for improving efficiency of transformer operation |