Трехфазный статический ферромагнитный утроитель частоты

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания напряжением утроенной частоты. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей , снижение потерь мощности, а также расширение функциональных возможностей. Активная часть устройства выполнена в виде трех отдельных одинаковых элементов, электрически соединенных между собой. Каждый элемент содержит плоский шихтованный бронестержневой сердечник с тремя стержнями 1-3, 4-6, 7-9 и ярма торцовые 10, 11 и боковые 12, 13. Отношение сечения каждого ярма к сечению каждого стержня равно 0,5-0,52. На каждом стержне расположены одна, катушка с большим числом витков или две катушки со средним и малым числами витков первичной трехфазной обмотки основной частоты и одна катушка вторичной трехфазной обмотки утроенной частоты. К соответствующим катушкам первичной обмотки подключены три звезды конденсаторов. При подключении первичной обмотки к питающей сети основной частоты и глубоком магнитном насьпцении стержней магнитной системы благодаря указанному ее выполнению с выходных зажимов будут сниматься основная и дополнительная трехфазные симметричные системы синусоидальных напряжений утроенной частоты при одновременном повьш ении коэффициента мощности. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. ш €Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А "( (19) (l1) (Д1 4 Н 02 М 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ( (21) 4044029/24-07 (22) 31.03.86 (46) 15.10.87. Бюл. №- 38 (71) Кишиневский политехнический институт им. С. Лазо (72) E.È. Забудский и Ю.В. Ермураки (53) 621.314.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 615575, кл. Н 02 М 5/16 1978.

Бемдас A.M. и др, Ферромагнитные умножители частоты. М,: Энергия, 1968, с. 66. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УТРОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания напряжением утроенной частоты. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей, снижение потерь мощности, а также расширение функциональных возможностей. Активная часть устройства выполнена в виде трех отдельных одинаковых элементов, электрически соединенных между собой. Каждый элемент содержит плоский шихтованный бронестержневой сердечник с тремя стержнями 1-3, 4-6, 7-9 и ярма торцовые 10, 11 и боковые 12, 13. Отношение сечения каждого ярма к сечению каждого стержня равно 0,5-0,52. На каждом стержне расположены одна, катушка с большим числом витков или две катушки со средним и малым числами витков первичной трехфазной обмотки основной частоты и одна катушка вторичной трехфазной обмотки утроенной частоты. К соответствующим катушкам первичной обмотки подключены три звезды конденсаторов. При подключении первичной обмотки к питающей сети осФ новной частоты и глубоком магнитном насыщении стержней магнитной системы благодаря указанному ее выполнению с выходных зажимов будут сниматься ос- C новная и дополнительная трехфаэные симметричные системы синусоидальных напряжений утроенной частоты при одновременном повышении коэффициента мощности. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1 1345294 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электропотребителей напряжением утроенной частоты. ,)

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей, снижение потерь мощности, а также расширение функциональных возможностей путе:ч получения дополнительной трехфазной 10 системы выходных напряжений утроенной частоты.

На фиг. 1 изображена схема планарной магнитной системы с расположенными на ее стержнях одной фазой А -Х 15 трехфазной первичной обмотки основной частоты, причем катушки фазы включены встречно-параллельно, и одной фазой А -Х трехфазной вторичной обмотки утроенной частоты; на фиг. 2 — 20 схема планарной магнитной системы с расположенными на ее стержнях трехфазной первичной обмоткой основной частоты (начала фаз обозначены символами А,, В,, С,), причем катушки в 26 каждой фазе включены встречно-параллельно, и трехфазной вторичной обмоткой утроенной частоты (начала фаз обозначены символами А, В, С ); на фиг. 3 — схема планарной магнитной 30 системы с расположенными на ее стержнях трехфазной первичной обмоткой основной частоты (начала ее фаз обозначены символами А,, В,, С ), причем катушки в каждой фазе включены встре- чно-последовательно, и трехфазной вторичной обмоткой утроенной частоты (начала фаз обозначены символами А, В, С ); на фиг. 4 — схема планарной магнитной системы с расположенными 4р на ее стержнях одной фазой А -Х вторичной обмотки утроенной частоты и одной фазой А, — х, трехфазной пергичной обмотки основной частоты., к соответствующим катушкам которой подключены 4r

Я Л !f конденсаторы С„,, С,, С,, каждый из которых входит в одну из трех звезд конденсаторов, которые служат для получения дополнительной трехфазной системы напряжений утроенной час- gp тоты; на фиг. 5 — схема планарной магнитной системы с расположенными на ее стержнях трехфазной первичной обмоткой основной частоты (начала фаз обозначены символами А, В, С ) и трехфазной вторичной обмоткой утроенной частоты (начала фаз обозначены символами А, В, С ), к соответствующим катушкам первичной обмотки поцключены три звезды конденсаторов, образующих нулевые точки, обозначенные символами Аз, У>, Е (с зажимов А> -Х

Вь Уз, Cç-Ез сни1 ется дополнительная трехфазная система напряжений утроенной частоты); на фиг. 6 — симметричная девятифазная звезда магнитодвижущих сил (МДС) Р, созданная током первичной обмотки; на фиг. 7 — векторная диаграмма третьей гармоники магнитного потока . Нижние индексы при F и соответствуют номеру стержня, а верхние — фазе и гармонике.

Трехфазный статический ферромагнитный утроитель частоты состоит из магнитной системы, трехфазной первичной обмотки основной частоты и трехфазной вторичной обмотки утроенной частоты. Магнитная система выполнена в виде трех отдельных одинаковых плоских шихтованных бронестержневых магнитопроводов, содержащих по три стержня каждый 1-3, 4-6, 7-9. Сочленение стержней и ярм 10-13 — шихтованное внахлест. Отношение поперечного сечения каждого ярма к поперечному сечению каждого стержня составляет 0,5-0,52, при этом амплитуда первой гармоники магнитной индукции в поперечном сечении любого ярма не больше таковой в поперечном сечении любого стержня (указанное отношение сечений определено по результатам расчета методом конечных элементов магнитного поля в предлагаемом утроителе частоты, выполненного на ЦВМ, с учетом нелинейности кривой намагничивания, причем результаты расчета подтверждены экспериментально).

Каждая фаза обмотки основной частоты (фиг. 1 и 2) состоит из пяти встречно-параллельно соединенных катушек, соотношение чисел витков которых составляет W„:N p W>,. W p W

0,395:0,743:1:0,743:0,395, где W, W

У,, И, Ы,р охватывают соответственно левый, средний и правый стержни каждого отдельного магнитопровода, а другие две катушки фазы с числами витков W< расположены по одной на левом и правом стержнях, принадлежащих двум другим Qòäåëüíûì магнитопроводам (фиг ° 1).

1345294

Каждая фаза обмотки утроенной частоты состоит из трех последовательносогласно соединенных катушек, охва— тывающих по одной каждый из трех СоЬ ответствующих одноименных стержней, принадлежащих трем отдельным магнитопроводам (фиг. 1 и 2).

Катушки каждой фазы обмотки основной частоты могут быть включены встре-1О чно-последовательно (фиг. 3) . Для получения дополнительной трехфазной системы напряжений утроенной частоты к соответствующим катушкам первичной обмотки подключены конденсаторы. Кон- 15 денсаторы, отмеченные символами С„, Я в к

С„,, Сд,, подключены к выводам катушек Мв и соединены в звезду, причем каждый вывод делит витки каждой катушки Ив в отношении 0,257:0,743 20 (фиг. 4 и 5) . Конденсаторы, отмеченд в с ные символами С, С, С, подключены к выводам катушек Wcp и соединены во вторую звезду, причем катушки

Wcp расположены на левых стержнях 25 каждого из трех отдельных бронестержневых магнитопроводов. Конденсаторы, отмеченные символами С„, С, С„, в с подключены к выводам катушек W и соединены в третью звезду, причем ка- gg тушки Ыьр расположены на правых стержнях каждого из трех отдельных бронестержневых магнитопроводов (фиг.4и 5), Работа трехфазного статического ферромагнитного утроителя частоты основана на магнитном насыщении стержней магнитной системы первой гармоникой индукции магнитного поля, которая обусловлена симметричной девятифазной системой ИДС, созданных током основной частоты, протекающим в первичной обмотке (фиг. 6). Вследствие нелинейности кривой намагничивания стали магнитной системы кривая магнитного поля будет содержать спектр времен- 4> ных нечетных гармоник. Из высших гармоник наибольшую амплитуду будет иметь третья гармоника (фиг ° 7), которая обусловит трехфазное симметричное напряжение U> утроенной частоты практически синусоидальной формы на зажимах А, В, С вторичной обмотки как при встречно-параллельном соединении катушек каждой фазы первичной обмотки (фиг. 2 и 5), так и при встречно-последовательном соединении их (фиг. 3). Первая, пятая, седьмая одиннадцатая и другие высшие гармоники не обусловливают результирующее напряжение на зажимы А,, В, Сz, так. как они в трех катушках каждой фазы вторичной обмотки индуктируют ЭДС, взаимно сдвинутые во времени на

120 эл. град.

Дополнительная трехфазная система напряжений утроенной частоты получена следующим образом. Рассмотрим как реализуется напряжение утроенной частоты одной фазы, снимаемое, например, с зажимов А> -Хз (фиг. 4 и 5). Сопоставляя фиг.5 с фиг. 6, можно видеть, что в трех катушках W» расположенных -по одной на 2, 5 и 8 стержнях, первая, пятая, седьмая,....гармоники

ЭДС сдвинуты по фазе на углы, кратные

120 град., а гармоники ЭДС, кратные трем, в этих катушках совпадают по фазе (фиг. 7). Следовательно, на зажимах А - Хз будет действовать напряжение утроенной частоты. Аналогично можно показать, что на зажимах В, — Уз и С -Ез (фиг. 5) также будут действовать напряжения утроенной частоты, но взаимно сдвинутые на 120 град.

Таким образом, на парах зажимов Л -Хз

Вз Уз, Сз-2з будет действовать дополнительная трехфазная система напряжений утроенной частоты.

Конденсаторы служат не только для получения дополнительной трехфазной системы напряжений утроенной частоты, но и для повьппения величины коэффициента мощности утроителя частоты. формула и з о б р е т е н и я

Трехфазный статический ферромагнитный утроитель частоты, содержащий девятистержневую магнитную систему, на стержнях которой размещены катушки трехфазной первичной обмотки основной частоты, соединенные по схеме, создающей симметричную девятифазную систему магнитодвижущих сил, и катушки трехфазной вторичной обмотки утроенной частоты, соединенные последовательно в открытый треугольник и расположенные на стержнях концентрически соосно с катушками первичной обмотки, каждая фаза которой состоит из пяти катушек с соотношением чисел витков равным W>:W p .Ws. Wpр. И,„

0,395:0,743:1:0,743:0,395, где WH, W p W — катушки с меньшим, средним и большим количеством витков соответственно, отличающийся тем, что, с целью улучшения массога94 с, ФАЗ

Jg fg

5 13452 баритных показателей и снижения потерь мощности, магнитная система выполнена в виде трех отдельных одинаковых плоских шихтованных бронестерж5 невых магнитопроводов, содержащих по три стержня каждый, причем отношение сечения каждого ярма к сечению каждого стержня составляет 0,5-0,52, на среднем стержне каждого отдельного 10 магнитопровода расположено по одной катушке с большим числом витков первичной обмотки, а на каждом иэ двух

его боковых стержней расположено по две катушки этой обмотки, из которых одна имеет среднее число витков и принадлежит той же фазе, что и катушка с большим числом витков, а другая катушка имеет меньшее число витков и принадлежит другой фазе. 20

2. Утроитель частоты по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения <чункциональных воэможностей путем получения дополнительной трехфазной системы выходных напряжений утроенной частоты, дополнительно введены три трехфаэные звезды конденсаторов,,а в каждой фазе первичной обмотки катушка с большим числом витков снабжена отводом, делящим ее витки в отношении 0,257:0,743, причем отводы укаэанных катушек всех фаз первичной обмотки соединены со свободными выводами первой звезды конденсаторов, концы одних одинаково расположенных катушек со средним числом витков всех фаз первичной обмотки соединены со свободными выводами второй звезды конденсаторов, концы других катушек со средним числом витков — со свободными выводами третьей звезды конденсаторов, а нулевые выводы указанных звезд конденсаторов образуют дополнительные выходные выводы.

1345294

1 345294

Составитель Л, Устинкина

Редактор А, Лежнина Техред А.Кравчук

Корректор М. Максимишинеи

Заказ 4928/52 Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4