Умножитель частоты трехфазной сети

 

Использование: в электротехнике. Устройство содержит выпрямители, соединенные через тиристоры с первичными обмотками суммирующего узла. Управляющие цепи тиристоров соединены с отводами резистивных делителей напряжения. В устройстве обеспечивается повышение частоты и скорости работы. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на энергосетях и установках.

Известны вентильно-трансформаторные преобразователи переменного напряжения [1] .

Прототипом изобретения является множитель частоты с многофазным входом, содержащий выпрямители и пороговый и суммирующий узлы [2] .

Недостатками прототипа являются сложность и высокая стоимость устройства и недостаточные надежность и КПД.

Целью изобретения является упрощение и удешевление устройства и повышение его надежность и КПД.

Цель достигается тем, что в умножителе частоты трехфазной сети, содержащем фазные или (и) линейные выпрямители, входы которых соединены с входными выводами умножителя частоты, а выходы через пороговые узлы соединены с входами суммирующего узла, выход которого соединен с выходными выводами умножителя частоты, суммирующий узел выполнен в виде одно- или двухфазной электромагнитной системы с сердечником и первичными обмотками, состоящими из нескольких ветвей в каждой фазе, а пороговые узлы выполнены в виде резистивных делителей напряжения, подключенных к выходам выпрямителей и соединенных отводом с управляющим электродом вентиля, через который выход выпрямителя соединен с соответствующей ветвью первичной обмотки суммирующего узла.

Для повышения КПД и стабильность работы умножителя частоты цепь делителя напряжения может быть включен конденсатор.

На фиг. 1 приведена электрическая схема трехкратного умножителя частоты трехфазной сети, у которого в качестве суммирующего узла использован двухфазный электродвигатель (синхронный или асинхронный); на фиг. 2 - схема шестикратного умножителя частоты, использующего в качестве суммирующего узла однофазный трансформатор.

Параллельные ветви 1 и 2 (см. фиг. 1) составляют обмотку одной фазы суммирующего узла умножителя частоты, а ветви 3, соединенные треугольником, составляют обмотку второй его фазы. Сердечником суммирующего узла является сердечник 4 статора электрической машины переменного тока.

Разноименные концы ветвей 1 и 2 подключены к анодам соответствующих тиристоров 5 и 6, управляющие электроды которых соединены с отводами делителей напряжения, собранных на резисторах 7 и 8 и конденсаторе 9. Резистор 8 соединен с катодом тиристора. Другие разноименные концы ветвей 1 и 2 подключены соответственные к катодам диодов 10 и 11. Последний соединен с нулевым проводом питающей сети АВС, а диоды 10 - с фазами этой сети. Катод тиристора 5 соединен с нулевым проводом через диод 12, а катод тиристора 6 соединен с фазами сети через диоды 13. Концы ветвей 3 второй фазы электрической машины через катоды диодов 14 попарно с анодами тиристоров 15-17 соединены с фазами сети. Управляющие электроды этих тиристоров соединены с делителями напряжений на резисторах 7 и 8 и конденсаторе 9. Резистор 8 соединен с катодом тиристора. Ветви 3 обмотки рассчитаны на питание линейным напряжением сети АС, а ветви 1 и 2 - на питание фазным напряжением (для фиг. 2 - наоборот).

При использовании сердечника 18 трансформатора вместо сердечника 4 статора электрической машины (по аналогии с фиг. 2) вторичной цепью умножителя частоты будет являться обмотка 19 трансформатора. На фиг. 2 ветви 1 и 3 составляют обмотку одной фазы суммирующего узла, а на диодах 20 собраны фазные мостовые выпрямители. В устройствах малой и средней мощности в качестве управляемых вентилей могут применяться транзисторы.

Работает множитель частоты следующим образом.

При включении питающей сети АВС переменная составляющая трехфазного однополупериодного выпрямленного напряжения (см. фиг. 1) с диодов 10 через конденсатор 9 поступает на делитель на резисторах 7 и 8. Коэффициент деления напряжения подобран так, что при значении фазного напряжения, приближающегося к 0,7-0,8 амплитудного, тиристор 5 открывается, пропуская ток через ветвь 1 обмотки. В другой полупериод фазных напряжений в аналогичной ситуации токами диодов 13 открывается тиристор 6. В этот момент нарастающий ток в ветви 2 обмотки индуцирует ЭДС ветви 1, направленную навстречу приложенному ранее напряжению к этой ветви, в результате чего тиристор 5 обесточивается. По аналогии, в момент открывания тиристора 5 обесточивается тиристор 6. Направление токов в ветвях 1 и 2 встречное, что создает в сердечнике 4 (или 18) переменный магнитный поток с частотой, в три раза превосходящей частоту питающей сети. Во второй фазе статора машины протекают процессы, аналогичные описанным, но сдвинутые во времени вследствие того, что поочередное открывание тиристоров 15-17 привязано к амплитуде линейного, а не фазного напряжения сети. Благодаря этому в сердечнике 4 статора электродвигателя образуется вращающийся магнитный поток, увлекающий за собой ротор. Напряжение на двигателе (трансформаторе) может pегулироваться с помощью резисторов 7 и 8.

В сердечнике 18 магнитный поток одного направления образуется в ветви 1, частота которого определяется двухполупериодным трехфазным мостовым выпрямителем линейного напряжения на диодах 10 и 13. Поток такой же частоты, но противоположного направления протекает поочередно по ветвям 3 от двухполупериодных мостовых выпрямителей фазного напряжения на диодах 20. Здесь тиристор 5 обесточивается в момент открывания одного из тиристоров 15-17, и наоборот, эти тиристоры обесточиваются в момент открывания тиристора 5. Частота ЭДС, индуцируемой во вторичной обмотке 19, в шесть раз превосходит частоту питающей сети.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в простоте, дешевизне и высоких КПД и надежности умножителя частоты, могущего найти широкое применение в устройствах электропривода и формирования автономной сети повышенной частоты. (56) Бушуев В. М. Электропитание устройств связи. - М. : Радио и связь, 1986, с. 55, 56.

Авторское свидетельство СССР N 500569, кл. Н 02 М 5/16, 1974.

Формула изобретения

1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий фазные и линейные выпрямители, входы которых соединены с входными выводами умножителя частоты, а выходы через пороговые узлы соединены с входами суммирующего узла, выход которого соединен с выходными выводами умножителя частоты, отличающийся тем, что суммирующий узел выполнен в виде одно- или двухфазной электромагнитной системы с сердечником и первичными обмотками, состоящими из нескольких ветвей в каждой фазе, а пороговые узлы - в виде резистивных делителей напряжения, подключенных к выходам выпрямителей и соединенных отводом с управляющим электродом своего вентиля, через который выход выпрямителя соединен с соответствующей ветвью первичной обмотки суммирующего узла.

2. Умножитель частоты по п. 1, отличающийся тем, что в цепь делителя напряжения включен конденсатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2