Магнитотиристорный умножитель частоты (варианты)

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве статического источника электрической энергии. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение надежности умножителя за счет упрощения конструкции. Для этого дополнительно в выходной трансформатор введены отпайки от первичных обмоток и вторичная обмотка, а ферромагнитный преобразователь числа фаз выполнен с числом фаз, равным (n + 3) / 2 для умножителя частоты в девять раз или (n + 1) / 2 для умножителя частоты в пять раз, где n - кратность преобразования, дополнительные пары тиристоров, подключенные одним концом к выходным зажимам первичных обмоток выходного трансформатора, а другим концом к общим точкам основных тиристорных пар; отпайки первичных обмоток выходного трансформатора соединены с общими точками основных тиристорных пар. 2 с.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве статического источника электрической энергии.

Известны магнитотиристорные умножители частоты с непосредственной связью в нечетное число раз [1, 2], содержащие ферромагнитный преобразователь числа фаз, к выходным зажимам которого подключены пары встречно параллельных тиристоров (симисторы). Нагрузка в умножителе [1] подключается между нулевой точкой преобразователя и общей точкой тиристорной группы, а в умножителе [2] подключение нагрузки к нулевой точке осуществляется через добавочные пары тиристоров, а к каждому выводу умножителя подключены через встречно параллельные пары тиристоров выходные выводы преобразователя числа фаз.

К недостаткам такого умножителя относятся большие массогабаритные показатели и сложность конструкции, так как число выходных фаз преобразователя числа фаз равно кратности умножения, и большое число тиристоров, равное: в [1] удвоенной кратности умножения 2n, а в [2] (2n+4), где n - кратность умножения.

Наиболее близок к предлагаемому магнитотиристорный умножитель частоты с непосредственной связью [3], который содержит ферромагнитный преобразователь числа фаз, преобразующий входное трехфазное напряжение в требуемое многофазное, тиристоры и выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой. В этом умножителе внешние выводы встречно включенных тиристоров объединены в две группы, каждая из которых подключена к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой подключен к нулевой точке звезды ферромагнитного преобразователя числа фаз.

К недостаткам такого преобразователя также следует отнести большие массогабаритные показатели, так как число выходных фаз - 3n, а число тиристоров - 2n.

Задача изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение надежности умножителя за счет упрощения конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что магнитотиристорный умножитель, содержащий ферромагнитный преобразователь числа фаз, включающий по числу фаз ряд выходных обмоток, соединенных в звезду, к выводам которых подключены пары встречнопараллельно соединенных тиристоров, объединенных в две группы, к одной группе принадлежат пары тиристоров, присоединенных к тем фазам преобразователя числа фаз, напряжения которых сдвинуты от напряжений фаз трехфазной сети на угол +30^o, а к другой группе - остальные, две дополнительные пары тиристоров, выходной трансформатор, обмотки которого выполнены со средней точкой, соединенной с общей точкой преобразователя числа фаз, в отличие от прототипа в выходной трансформатор введены отпайки от первичных полуобмоток и вторичная обмотка, а ферромагнитный преобразователь числа фаз выполнен с числом фаз (n+3)/2, если n кратно трем и (n+1)/2, если n не кратно трем, где n - кратность умножения, причем дополнительные пары тиристоров подключены одним выводом к выходным зажимам первичных полуобмоток выходного трансформатора, а другим выводом - к общим точкам основных пар встречно параллельно соединенных тиристоров; отпайки первичных полуобмоток выходного трансформатора соединены с общими точками основных пар встречно параллельно соединенных тиристоров и количество витков между отпайками меньше в раз, чем количество витков самой первичной обмотки, а средняя точка подключена к общей точке выходных обмоток преобразователя числа фаз.

На фиг. 1, 2 приведены схемы умножителей частоты в нечетное число раз, кратных (9) и не кратных (5) трем с непосредственной связью; на фиг. 3, 4 - расположение на магнитопроводе выходных обмоток преобразователя числа фаз при числе входных фаз, равном трем; на фиг. 5, 6 - диаграммы очередности работы тиристоров; на фиг. 7, 8 - векторные диаграммы образования выходных фаз преобразователя частоты. Обозначения соответствуют указаниям обмоток преобразователя числа фаз с указанием тока в них.

Предлагаемый умножитель содержит преобразователь числа фаз, количество вторичных обмоток которого равно (n+3)/2, если n кратно трем, и (n+1)/2, если n не кратно трем. Например, для умножителя частоты в 9 раз число вторичных обмоток 1-6 равно 6 (фиг. 1). Выходные обмотки соединены в звезду, к их выводам подключены общие точки встречно параллельно соединенных тиристров 7-18, общие точки дополнительных пар тиристоров 19-22 подключены к выходным зажимам первичных обмоток 23, 24 выходных трансформаторов. Другие общие точки тиристоров 7-12 и 19-20; 13-18 и 21-22 соединены между собой, общие точки преобразователя числа фаз и выходного трансформатора соединены между собой. Отпайки обмоток 23, 24 соединены с общими точками тиристоров 7-12, 13-18. Количество витков между отпайками обмоток 23, 24 меньше в раз витков в обмотках 23, 24.

Для умножителя частоты в 5 раз число выходных обмоток 1-3 равно трем (фиг. 2). Выходные обмотки соединены в звезду, к их выводам подключены общие точки встречно параллельно соединенных тиристоров 7-12. Общие точки дополнительных пар тиристоров 19-22 подключены к выходным зажимам первичных обмоток 23, 24 выходного трансформатора. Другие общие точки тиристоров 7, 8 и 19, 20; 9-12 и 21, 22 соединены между собой. Общие точки преобразователя числа фаз и выходного трансформатора соединены между собой. Отпайки обмоток 23, 24 соединены с обеими точками тиристоров 7-8, 9-12. Количество витков между отпайками обмоток 23, 24 меньше в раз витков в обмотках 23, 24.

Вторичные обмотки выходных трансформаторов 25 соединены с выходными зажимами для подключения нагрузки 26 (фиг. 1, 2), количество витков вторичных обмоток фаз 2, 8, 9 и 2, 3 составляет определенную часть от количества витков 1, 4, 7 и 1.

Умножитель частоты работает следующим образом. В случае умножения частоты в 9 раз очередность включения тиристоров показана на фиг. 5. При прохождении тока через фазу 1 в момент времени t₁ включаются тиристоры 7, 19, формируя положительную полуволну напряжения с частотой 450 Гц. После их отключения в момент времени t₂ включаются тиристоры 8, 13 и на нагрузке формируется отрицательная полуволна, формируемая с помощью обмоток 1, 4. Затем после отключения тиристоров 8, 13 в моменты времени t₃, t₄, t₅, t₆, t₇, t₈, t₉ работают соответственно тиристоры 15, 21; 20, 10; 17, 12; 18, 22; 9, 19; 14, 22; 7, 16. В отрицательный полупериод работают тиристоры 8, 20; 7, 14; 16, 22; 19, 9; 11, 18; 17, 21; 10, 20; 13, 21, 8, 15. В результате выходное напряжение формируется из 9 фаз, сдвиг между которыми 2π/9 .

В случае умножения частоты в 5 раз тиристоры работают в очередности, представленной на фиг. 6. При прохождении тока через фазу 1 в момент времени t₁ включаются тиристоры 7, 19 и на нагрузке формируется положительная полуволна напряжения с частотой 250 Гц. После выключения тиристоров 4, 10 в момент t₂ включаются тиристоры 9, 8, по которым протекает линейный ток, формируя отрицательную полуволну с помощью обмоток 1, 2. Затем после отключения тиристоров 9, 8 в моменты времени t₃, t₄, t₅ работают тиристоры 22, 10; 11, 8; 12, 22, в отрицательные полупериоды работают соответственно тиристоры 8, 20; 9, 8; 9, 20; 7, 12; 11, 22. В результате выходное напряжение формируется из пяти фаз, сдвиг между которыми 2π/5 .

Предлагаемый умножитель позволяет снизить суммарное количество витков преобразователя числа фаз и число тиристоров.

Источники информации.

1. Лось Ю.А., Рогинская Л.Э. Магнитно-тиристорные умножители частоты с непосредственной связью. - ИВУЗ, Электромеханика, 1980, N 10, с. 1089-1094.

2. Авторское свидетельство N 19908, 1981 (БИ N 13).

3. Авторское свидетельство N 758431, 1980 (БИ N 3).

Формула изобретения

1. Магнитотиристорный умножитель частоты, содержащий ферромагнитный преобразователь числа фаз с тремя (по числу фаз на выходе) выходными обмотками, соединенными в звезду, к свободным выводам которых подключены соответствующие пары основных встречно параллельно соединенных тиристоров, две пары дополнительных встречно параллельно соединенных тиристоров и выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, соединенной с общей точкой выходных обмоток ферромагнитного преобразователя числа фаз, отличающийся тем, что первая пара дополнительных встречно параллельно соединенных тиристоров включена между свободным выводом пары основных встречно параллельно включенных тиристоров, связанной с первой выходной обмоткой ферромагнитного преобразователя числа фаз и одним из крайних выводов первичной обмотки выходного трансформатора, вторая пара дополнительных встречно включенных тиристоров включена между объединенными свободными выводами двух других пар основных встречно включенных тиристоров и другим крайним выводом первичной обмотки выходного трансформатора, каждая из полуобмоток первичной обмотки выходного трансформатора выполнена с отпайкой, соединенной с общей точкой пар основных и дополнительных встречно включенных тиристоров, связанных с крайней точкой соответствующей полуобмотки, при этом отношение числа витков первичной обмотки выходного трансформатора к числу витков между ее отпайками равно 2. Магнитотиристорный умножитель частоты, содержащий ферромагнитный преобразователь числа фаз с шестью (по числу фаз на выходе) выходными обмотками, соединенными в звезду, к свободным выводам которых подключены соответствующие пары основных встречно параллельно соединенных тиристоров, две пары дополнительных встречно параллельно соединенных тиристоров и выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, соединенной с общей точкой выходных обмоток ферромагнитного преобразователя числа фаз, отличающийся тем, что первая пара дополнительных встречно параллельно соединенных тиристоров включена между объединенными свободными выводами пар основных встречно параллельно соединенных тиристоров, связанных с первой, второй и третьей выходными обмотками ферромагнитного преобразователя числа фаз и одним из крайних выводов первичной обмотки выходного трансформатора, вторая пара дополнительных встречно параллельно соединенных тиристоров включена между объединенными свободными выводами пар основных встречно параллельно соединенных тиристоров, связанных с четвертой, пятой и шестой выходными обмотками ферромагнитного преобразователя числа фаз и другим крайним выводом первичной обмотки выходного трансформатора, каждая из полуобмоток первичной обмотки выходного трансформатора выполнена с отпайкой, соединенной с общей точкой пар основных и дополнительных встречно включенных тиристоров, связанных с крайней точкой соответствующей полуобмотки, при этом отношение числа витков между отпайками первичной обмотки выходного трансформатора к ее числу витков равно т

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8