Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вспомогательного оборудования с питанием переменным током. Цель изобретения - уменьшение суммарной установленной мощности, а также улучшение формы выходного напряжения путем уменьшения несимметрии и модулей выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигателя , используемого в качестве нагрузки. В режиме холостого хода при случайном отключении электродвигателя срабатывает дополнительно введенный трехфазный автоматический выключатель 11, включающий электромагнит с многовитковой обмоткой 12, подключенной через резистор 13 к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9. При обрыве в цепи, резистора 10 цеп1 выключателя 11 не обрывается, что обеспечивает отключение преобрат зователя от сети. В режиме холостого тока с помощью дополнительно введенного блок-реле 14 осуществляется отключение части конденсаторов 6. Переход от малой нагрузки к холостому ходу не вызывает заметного повышения напряжения на вторичной обмотке дифференциального трансформатора, а отключение части конденсаторов 6 при . холостом ходе электродвигателя при- . водит к значительному уменьшению токов, 2 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа )УВЛИН (19) (11) (51) 4 Н 02 1"1 5 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛВСТВУ

ГОССУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (6 i) 1115178 (21) 4!03026/24-07 (22) 18.08.86 (46) 23.05.88. Бюл. h» 19 (75) А.Ф.Березовский и В.Н.Бегунов (53) 621.314.25 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1115178, кл. H 02 М 5/14, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗ НОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вспомогательного оборудова" ния с питанием переменным током.

Цель изобретения — уменьшение суммарной установленной мощности, а также улучшение формы выходного напряжения путем уменьшения несимметрии и модулей.выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигателя, используемого в качестве нагрузки. В режиме холостого хода при случайном отключении электродвигателя срабатывает дополнительно введенный трехфазный автоматический выключатель 11, включающий электромагнит с

4 многовитковой обмоткой 12, подключенной через резистор 13 к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9. При обрыве в цепи. резистора

10 цепь выключателя 11 не обрывается, что обеспечИвает отключение преобра зователя от сети. В режиме холостого тока с помощью дополнительно введенного блок-реле 14 осуществляется отключение части конденсаторов 6. Переход от малой нагрузки к холостому ходу не вызывает заметного повышения а

Cl напряжения на вторичной обмотке дифференциапьного трансформатора, а отключение части конденсаторов 6 при . холостом ходе электродвигателя при-,( водит к значительному уменьшению токов, 2 ил.

1398049

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в качестве вспомогательного оборуцования с питанием переменным током и является усовершенствованием устройства по авт. св. N"- 1115178.

Цель изобретения — уменьшение суммарной установленной мощности, а также улучшение формы выходного на- 10 пряжения путем уменьшение несимметрии и модулей выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигателя, используемого в качестве нагрузки. 15

На фиг.1 дана принципиальная схема преобразователя„ на фиг.2 — принципиальная схема блок — реле с тор можением.

Преобразователь (фиг. 1) имеет 20 входные выводы 1 и 2, которые являются общими с соответствующими 1 и

I вторыми 2 выходными выводами, Автотрансформатор 3, подсоединенный своим понижающим выводом к выводу 2 25

"Вход - выход", имеет ближайший промежуточный вывод 4 и повышающий вывод 5. Между выводом 4 автотрансфор" матора и выводом 1 (" Вход-выход"). подключена батарея конденсаторов 6, 3р а к .повышающему выводу 5 подсоединен третий выходной вывод 7 для соответ-. ствующей фазы нагрузки 8. Дифференциальный трансформатор 9 имеет две .первичные обмотки,„ подсоединенные с одинаковой полярностью: одна между выводами 4 и батареей конденсаторов

6, а другая — между выводами 5 автотрансформатора 3 и выводом 7 для подключения третьей фазы нагрузки 8. К вторичной. обмотке трансформатора 9 подсоединен резистор 10.

Кроме того, на входе преобразователя включены две фазы автоматического выключателя 11,„, у которого расце- 45 питель третьей фазы имеет многовитковую обмотку 12, подключенную через резистор 13 к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9, к которой также подключен тормозной вход блок — реле 14, рабочий вход которого соединен с трансформатором

15 тока. Выходной размыкающий ключ

16, принадлежащий блок — реле 14, подсоединен последовательно с частью конденсаторов 6. Конденсатор 17 не отводится к предлагаемому устройству и потому er î подсоединение показано пунктиром. Подсоединение конденсатора 17 для совместной работы с предлагаемым устройством целесообразно во многих частных случаях, например, когда у электродвигателя, используемого в качестве нагрузки, угол сопротивления нагрузки, при которой желательна полная симметрия токов, равен(р,„= 45. Если же упомянутый угол сопротивления нагрузки выбрать, например, 30, то совместная работа предлагаемого

Устройства с конденсатором 17 не является целесообразной. Через вы ". ходной замыкающий ключ 18, принадлежащий блок — реле 12, резистор 19 подсоединен между понижающим выводом 2 и повышающим выводом 5 автотрансформатора 3.

Блок — реле 14 может содержать (фиг.2) диодно-резисторный выпря- . митель 20, схема которого выполнена так, что его вход можно подсоединить к вторичной обмотке трансФорматора 15 тока или (при других пара-, метрах элементов) непосредственно в разрыв провода без трансформатора тока.

Блок — реле 14 содержит также выпрямитель 21, вход которого подсоединен к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9, а к выходу через резистор 22 подсоединена тормозная обмотка токового (электромагнитного или поляризованного) реле 23. Рабочая обмотка реле 23 подключена к выходу выпрямителя причем

1 параллельно каждой из обмоток реле

23 подсоединены органичивающие полупроводниковые стабилитроны 24 и 25.

Размыкающий контакт 26 у реле 23 подключен в цепи обмотки 27 промежуточного реле (или контактора) переменного тока, у которого контакты

16 и 18 (фиг. 1) являются выходными ключами блок — реле 14.

Преобразователь работает следующим образом.

Фазы 1 и 2 нагрузки 8 преобладающую часть энергии получают непосредственно от выводов 1 и 2 питающей однофазной линии. Входная часть автотрансформатора 3 (между выводами 2 и 4) последовательно с конденсатором

6 также нодсоединена к выводам 1 и

2 однофазной линии, причем автотрансформатор передает входную мощность в третью фазу нагрузки. Ток нагруз1398049

50

55 ки третьей фазы в первичных обмотках дифференциального трансформатора 9 создает взаимно компенсирующиеся ампер-витки и следует учитывать толь5 ко ампер-витки, вызванные током намагничивания автотрансформатора 3, который в анормальном режиме составляют 5-10% от номинального тока; поэтому в нормальном режиме по сравнению 10 с ненормальным характерным режимом можно пренебречь падением напряжения на вторичной обмотке трансформатора 9.

Дополнительный ток в третью фазу поступает непосредственно от вывода 15

1 через конденсатор 17, включенный по известной схеме в том случае, ког.да полную симметрию трех токов нагрузки желательно иметь, например, при угле нагрузкиq«45 . 20

Ненормальный характерный режим может возникнуть при случайном отключении нагрузки — электродвигателя (или только его третьей фазы) от преобразователя, вход которого остается подключенным к однофазной линии.

При этом в цепях: конденсаторы — автотрансформатор — однофазная линия на- . чинается феррорезонанс напряжений, вызывающий электрические перенапряже- ЗО ния, а также перегрев в частях преобразователя. В предлагаемом преобразователе феррорезонанс уменьшается изза того, что при таких условиях ток в третьей фазе отсутствует, ампервитки в дифференциальном трансформаторе 9 не скомпенсированы и резистор:

10 оказывается включенным в цепь феррорезонанса уменьшая ток и перенапряжения в преобразователе. При всех 40 исполнениях предлагаемого преобразователя быстро срабатывает дополнительно введенный трехфазный автоматический выключатель, включающий электромагнит с многовитковой обмоткой 45

Из — за наличия выключателя 11 можно взять менее установленную мощность у дифференциального трансформатора 9 и у резистора 10. Кроме того, повышается надежность, поскольку при обрыве в цепи резистора 10 во многих случаях может быть целой цепь выключателя 11, который вызывает, отключение автомата на входе преобразователя.

В нормальном режиме предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Когда нагрузка трехфазного электродвигателя близка к номинальной, то коэффициент симметрии токов близок к единице (0,81-0,93) . В этих условиях при повышении однофазного напряжения с 220 до 240 В, т.е. на 9%, на вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9 происходит увеличение напряжения U с 12 до 24 В, т.е. значительно интенсивнее.

С уменьшение нагрузки симметрия токов" электродвигателя уменьшается, При этом рост однофазного напряжения с 220 до 240 В увеличивает напряжение U, соответственно с 1б до 34 В, В режиме холостого хода электродвигателя отклонение от симметрии токов наиболее значительное, в одной или в двух Aasax ток превышает номинальный, а среднеквадратичный ток, характеризующий средний нагрев обмоток двигателя, приближается к номинальному.

Когда установленная мощность автотрансформатора 3 приблизительно соответствует мощности конденсатора б, переход от малой нагрузки к холостому ходу не. вызывает заметного повышения напряжения на вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9. Но когда установленная мощность автотрансформатора относи- тельно больше (в четыре раза), то напряжение U (ïðè 220-240 В на однофазной линии) составляет 25-62В.

Относительно мощным автотрансформа- . тор 3 может оказаться в условиях, когда преобразователь однофазного напряжения в трехфазное предназначается для работы с электродвигателями разных мощностей при одном и том же автотрансформаторе, но при изменяе" мой емкости конденсаторов 6 и 17.

При уменьшении нагрузки электродвигателя от номинальной до холостого хода ток на входе предлагаемого преобразователя уменьшается от 100 до

50% номинального, а относительное малое напряжение U на:, вторичной обмотке дифференциального трансформа» тора 9 увеличивается в 1,5 — 2,5 раза (при соответствующей и при четырехкратной установленной мощности автотрансформатора 3 относительно используемой емкости 6), ю

С целью уменьшения несимметрии и модулей токов преобразователя в

1398049 режиме холостого хода электродвигателя целесообразно производить переключение схем преобразователя, отключая часть емкости конденсаторов . I н/или подсоединяя, дополнительный резистор 19 параллельно макснмальНому числу витков автотрансформатора 3. Отключение частч конденсаторов 6 является более экономичным, да-10 ет значительное уменьшение токов при

Холостом ходе электродвигателя, но требует разрыва ключом 16 относительно большого тока; подсоединение доПолнительного маломощного резистора 15

19 является менее экономичным, вызывает незначительное уменьшение упомянутых токов, но требует включения ключом 18 относительно малого тока.

Для переключения в преобразовате- 20 ле при наступлении режима холостого

Хода в электродвигателе дополнительно вводится блок — реле 14 с торможением от напряжения U на вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9, причем рабочий сигнал на блок - реле 14 поступает от входа преобразователя, например, через трансформатор тока 15.

В частном случае блок - реле 14 30 может быть выполнено по фиг.2. Блокреле 14 на фиг ° 2. работает следующим образом.

Параметры двухобмоточного токового реле 23 выбираются так, чтобы в режиме номинальной нагрузки тормоз.ные ампер-витки, вызванные в реле напряжением Uq на. вторичной обмот-! ке.дифференциального трансформатора 9, составляли, например, 25Х от 40 рабочих ампер-внтков, вызванных в реле током I, поступающим на вход преобразователя„, т.е. суммарные ампер-витки должны составить 75/ от рабочих номинальных ампер-витков, которыЕ принимаются за базовые — расчетные,При наступлении режима холостого хода электродвигателя: рабочие ампервитки уменьшаются до 50Х от базовых,тормозные ампер-витки, увеличившись, я0 например, в 1,5 раза, составляют . 37,5 от базовых, а суммарные ампервитки равны 12,51 от базовых.

Таким образом, из — за тормозных ампер-витков, предусмотренных в пред- rg Йагаемом устройстве, суммарные ампер витки при наступлении режима холосто»

rc хода уменьшаются в 6 раз, тогда как без тормозных ампер-витков рабочие ампер-витки уменьшаются всего в

2 раза, т.е. у реле 23 при наличии тормозной обмотки с выбранным подсоединением значительно повышается точность отображения мощности изменяющейся нагрузки у электродвигателя. Когда электродвигатель из нормального режима переходит в режим холостого хода, токовое реле 23 возвращается в несработанное положение, замыкается era размыкающий контакт

26 и вызывает срабатывание промежуточного реле (контактора) 27, которое своим размыкающим контактом 16 отключает часть конденсаторов 6, а замыкающим контактом 18 подключает резистор 19. После состоявшегося такого переключения в преобразователе уменьшается напряжение аз, но при этом токовое реле 23 не должно сработать; данное условие достига— ется выбором коэффициента возврата у реле 23, а также выбором соотношения сопротивлений у отключенной части конденсаторов и у дополнительно подключенного резистора 19.

Отношение ограниченных напряжений на обмотках реле 24, создаваемых полупроводниковыми стабилитронами

24 и 25, должно быть таким, чтобы при упомянутом характерном ненормальном режиме, когда случайно отключил- ся электродвигатель или его третья фаза при включенном преобразователе, ограниченные тормозные ампер-витки были больше, чем ограниченные рабочие ампер-читки,но так,чтобы токовое реле 23 не могло сработать. Если такое условие трудно выполнить, применяя электромагнитное реле, то в качестве элемента 23 берут поляризованное реле. Тогда при упомянутом ненормальном режиме реле 23, выйдя из сработанного состояния, замыкает свой размыкающий контакт 26, вследствие чего срабатывает промежуточное реле (контактор) ?7, отключив контактом 16 часть конденсаторов и подключив контактом 18 резистор 19. Следовательно, блок-реле 14 по фиг.2 не только уменьшает несимметрию и модули токов при холостом ходе электродвигателя, но также повышает надежность, отключая, часть конденсаторов и включая.резистор 19 в упомянутом характерном ненормальном режиме, Такий образом, предлагаемый преобразователь при всех исполнениях за

1398049

Формула изобретения фиг. 2

Составитель Л. Устинкина

Техред М,Дидык Корректор О. Кравцова ..

Редактор А.Ворович

Заказ 2275/54

Тираж 665

ВНИИПИ Государственного-комитета-СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 счет действия выключателя ll позволяет уменьшить установленную мощность дифференциального трансформатора 9, а также повышает надежность в характерном ненормальном режиме., а за счет действия блок-реле 14 уменьшаются несимметрия и модули токов электродвигателя в режиме холостого хода.

За счет установки ограничивающих стабилитронав в блок-реле 14 дополнительно повьппается надежность в характерном ненормальном режиме.

Преобразователь однофазного налряжения -,в трехфазное по авт.св.

9 1115178, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью уменьшения суммарной установленной мощности, а также улучшения формы выходного напряжения путем уменьшения несимметрии и модулей выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигателя, используемого в качест« ве нагрузки, дополнительно введены трансформатор тока, включенньпЪ йоследовательно в одну из входных цепей питания преобразователя, и трехфазный автоматический выключатель, обмотки двух фаз которого включены соответственно, в первую и вторую входные цепи питания, а многовитковая обмотка его третьей фазы через первый дополни1р тельно введенный резистор включена параллельно вторичной обмотке дифференциального трансформатора, к выходу трансформатора .тока подключен рабочий вход -дополнительно введенного блок15 реле с торможением, тормозной вход которого подключен к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, причем конденсатор выполнен в виде параллельно соединенных батарей, 20 часть из которых соединена через выходной размыкающий ключ блок-реле, выходной замыкающий ключ которого . соединен последовательно с, вторым дополнительно введенным резистором, образуя цепочку, через которую соединены повышающий и понижающий выводы автотрансформатора,