Умножитель частоты трехфазной сети

 

Изобретение может быть использовано в качестве источника питания трехфазной электрической машины или трансформатора, а также при создании автономной электрической сети с повышенной частотой. Сущность изобретения: умножитель состоит из однофазных мостовых выпрямителей, входами подключенных к питающей трехфазной сети с нулевым выводом, а выходами через соответствующие управляемые вентили - к соответствующей обмотке первичной цепи суммирующего узла. Одна часть выпрямителей включена на линейное напряжение питающей сети, а другая - на фазное напряжение. Первичные обмотки суммирующего узла попарно соединены последовательно в соответствующие ветви. Общие точки соединения обмоток указанных ветвей подключены к общей шине мостовых выпрямителей. Умножитель позволяет увеличить диапазон скоростей электрических машин при сохранении высокого КПД, а также повысить их мощность при сохранении габаритов. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике.

Известны вентильно-трансформаторные преобразователи переменного напряжения [1].

Прототипом изобретения является трехфазный преобразователь, содержащий трансформатор и мостовые выпрямители [2].

Недостатками прототипа и аналогов являются невысокие КПД и удельная мощность умножителя частоты при использовании для питания трехфазной электрической машины или трансформатора.

Целью изобретения является повышение КПД и удельной мощности умножителя частоты при использовании его для питания трехфазной электрической машины, включая трансформатор.

Цель достигается тем, что в умножитель частоты трехфазной сети, содержащий фазный электромагнитный суммирующий узел с первичной и соединенной с выходными выводами вторичной цепями и однофазные мостовые выпрямители, каждый из которых входом соединен с выходными выводами для подключения соответствующей фазы и нулевого вывода питающей сети, введены управляемые вентили, управляющие электроды которых подключены к блоку управления, при этом первичная цепь суммирующего узла выполнена в виде нескольких фазных ветвей, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных обмоток, общая точка соединения которых подключена к общей шине мостовых выпрямителей, образованной соединением однополярных выходов этих выпрямителей, свободный вывод одной из указанных обмоток через один из управляемых вентилей подключен к противоположному выходу одного из выпрямителей, вход которого соединен с входными выводами для подключения соответствующего линейного напряжения питающей сети, а свободный вывод другой обмотки через другой управляемый вентиль соединен с аналогичным выходом другого выпрямителя, вход которого соединен с входными выводами для подключения соответствующего фазного напряжения питающей сети.

На чертеже приведена электрическая схема умножителя частоты трехфазной сети, у которого электромагнитным суммирующим узлом является трехфазный асинхронный (или синхронный) двигатель, обмотка первичной цепи (статора) которого содержит по две обмотки в каждой фазной ветви.

Выходы мостовых выпрямителей, собранных на диодах 1, питающихся фазным напряжением сети АВС, подключены через тиристоры 2 к обмоткам 3 ветвей АХ, BY, ZC статора двигателя переменного тока. Выходы выпрямителей на диодах 4, питающихся линейным напряжением сети, подключены через тиристоры 5 к обмоткам 6 статора. Обмотки 3 и 5 в каждой фазной ветви соединены между собой последовательно, а их общая точка соединена с отрицательной шиной всех мостовых выпрямителей. В каждой фазной ветви статора подключение обмоток 3 и 6 к выпрямителю осуществляется таким образом, что их токи сдвинуты относительно друг друга на половину периода. Управляющие электроды тиристоров 2 и 5 подключены к блоку управления (на чертеже не показан). Вместо тиристоров в умножителе могут быть применены транзисторы или другие управляемые вентили. У мостовых выпрямителей могут быть объединены не отрицательные, а положительные выходы (полюса). В качестве суммирующего узла может быть использован трехфазный трехобмоточный трансформатор с двумя первичными обмотками.

Работает умножитель следующим образом.

При открытых поочередно тиристорах 2 и 5 по обмоткам 3 и 6 в каждой фазной ветви статора текут встречные токи удвоенной частоты по отношению к частоте питающей сети, создающие вращающийся магнитный поток удвоенной частоты в сердечниках статора и ротора двигателя. При необходимости понизить частоту этого потока включение тиристоров 2 и 5 осуществляют не в каждую полуволну выпрямленного напряжения, т.е. производят поочередное обесточивание одной из обмоток 3 и 6. Выравнивание величин магнитных потоков в обмотках 3 и 6 производят либо за счет большей отсечки тока тиристоров 5 (задержкой его включения), либо за счет большего числа витков в 1,73 раза в обмотке 6 по сравнению с числом витков в обмотке 3.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в увеличении простыми и надежными средствами диапазона скоростей двигателей переменного тока при сохранении достаточно высокого КПД и в повышении их мощности при сохранении габаритов. Появляется также возможность создания автономной электрической сети с помощью повышающих частоту трансформаторов, используемых в качестве суммирующего узла в умножителе частоты.

Формула изобретения

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий фазный электромагнитный суммирующий узел с первичной и соединенной с выходными выводами вторичной цепями и однофазные мостовые выпрямители, каждый из которых входом соединен с входными выводами для подключения соответствующей фазы и нулевого вывода питающей сети, отличающийся тем, что в него дополнительно введены управляемые вентили, управляющие электроды которых подключены к блоку управления, а первичная цепь суммирующего узла выполнена в виде нескольких фазных ветвей, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных обмоток, общая точка соединения которых подключена к общей шине мостовых выпрямителей, образованной соединением однополярных выходов этих выпрямителей, свободный вывод одной из указанных обмоток через один из управляемых вентилей подключен к противоположному выходу одного из выпрямителей, вход которого соединен с входными выводами для подключения соответствующего линейного напряжения питающей сети, а свободный вывод другой обмотки через другой управляемый вентиль соединен с аналогичным выходом другого выпрямителя, вход которого соединен с входными выводами для подключения соответствующего фазного напряжения питающей сети.

РИСУНКИ

Рисунок 1