Способ преобразования однофазного напряжения в трехфазное и преобразователь для его осуществления

 

Изобретение предназначено для питания различной аппаратуры, а также трехфазных электродвигателей от однофазной электросети. Преобразование осуществляется за счет геометрического суммирования векторов электродвижущих сил, индуктируемых во вторичных обмотках, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода. Для этого в крайних стержнях воз буждаются два магнитных потока от однофазного источника питания, сдвинутых между собой по фазе на 120 эл. град., которые геометрически суммируются в среднем стержне. При этом подключаемую трехфазную нагрузку соединяют по схеме треугольника, а недостающую третью электродвижущую силу получают как вектор, противоположный вектору геометрического сложения двух индуктируемых электродвижущих сил во вторичных обмотках. Технический результат заключается в простоте получения равных по модулю электродвижущих сил во вторичных обмотках. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания различной аппаратуры, а также трехфазных электродвигателей от однофазной электросети.

Известен способ преобразования однофазного напряжения в многофазное, на основе которого реализовано устройство [1]. По данному способу однофазным источником создают магнитные потоки в первичных обмотках трансформаторов, возбуждают противодействующий магнитный поток с помощью вторичных дополнительных обмоток, подключенных к конденсаторам, суммируют основной и противодействующий магнитные потоки в магнитопроводах трансформатора и снимают индуктируемые многофазные напряжения с основных обмоток трансформаторов. При этом угол фазового сдвига суммарного магнитного потока изменяют путем последовательно-встречного включения вторичных дополнительных обмоток разных трансформаторов и изменения емкости конденсаторов.

Недостатком данного способа являются сложность его реализации и пониженная надежность.

Известен также способ преобразования однофазного напряжения в трехфазное, принятый за прототип, основанный на возбуждении в крайних стержнях трехстержневого трансформатора двух магнитных потоков, сдвинутых между собой по фазе на 120^o, и суммировании в среднем стержне упомянутых потоков, которые индуктируют в каждом из трех вторичных обмоток электродвижущие силы, образующие симметричную трехфазную систему напряжения.

По данному способу реализовано устройство [2], содержащее трехстержневой трансформатор с двумя первичными и тремя вторичными обмотками, соединенными по схеме звезда, при этом первичные обмотки размещены на крайних стернях трансформатора, а одна из них зашунтирована конденсатором.

Недостатком указанного способа являются лишняя операция, связанная с формированием третьего магнитного потока в среднем стержне, и сложность получения равных по модулю электродвижущих сил во вторичных обмотках.

Недостатком устройства, реализующего указанный способ, являются низкая надежность из-за применения конденсатора и перерасход проводникового материала для вторичной обмотки, размещенной на среднем стержне магнитопровода удвоенного сечения.

Задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационной надежности способа преобразования однофазного напряжения в трехфазное при питании трехфазной нагрузки, соединенной по схеме треугольника.

Она решается в способе тем, что в крайних стержнях трехстержневого трансформатора возбуждаются два магнитных потока от однофазного источника питания, сдвинутых между собой по фазе на 120 электрических градусов, которые геометрически суммируются в среднем стержне, каждый магнитный поток индуктирует электродвижущие силы во вторичных обмотках, размещенных на крайних стержнях, при этом трехфазную нагрузку соединяют по схеме треугольника, а недостающую третью электродвижущую силу получают как вектор, противоположный вектору геометрического сложения двух индуктируемых электродвижущих сил во вторичных обмотках.

Предлагаемый способ поясняется схемой преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, показанного на фигуре 1, и векторной диаграммой, изображенной на фигуре 2.

На схеме показан трехстержневой трансформатор, на крайних стержня которого размещены две первичные 1, 2 и две вторичные 3, 4 обмотки, одна из первичных обмоток зашунтирована конденсатором 5. Обе первичные обмотки образуют между собой последовательно-встречное соединение и подключены к однофазному источнику питания. Вторичные обмотки присоединены к трехфазной нагрузке, при этом две ветви 6, 7 трехфазной нагрузки присоединены между началом и концом каждой из вторичных обмоток, а третья нагрузочная ветвь 8 включена между началом первой вторичной обмотки 3 и концом второй вторичной обмотки 4, направления намотки которых на стержнях взаимно противоположны, а конец первой вторичной обмотки 3 и начало второй вторичной обмотки 4 объединены.

Способ осуществляется следующим образом.

Под действием первичного однофазного напряжения и фазоповоротного элемента, образованного конденсатором и одной из первичных обмоток, в первичных обмотках начинают протекать токи, сдвинутые между собой на 120 электрических градусов. Каждый ток в крайних стержнях трехстержневого трансформатора возбуждает соответствующий магнитный поток, которые в среднем стержне геометрически суммируются. Возбужденные магнитные потоки индуктируют в вторичных обмотках, размещенных на крайних стержнях трансформатора, электродвижущие силы с фазовым сдвигом 120^o. Третью электродвижущую силу получают как вектор, противоположный вектору геометрического сложения двух индуктируемых электродвижущих сил во вторичных обмотках, для чего трехфазную нагрузку соединяют по схеме треугольника и изменяют взаимное направление намотки вторичных обмоток.

Для осуществления способа предложен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, работающий следующим образом. Токи, протекающие по обмоткам 1, 2, возбуждают два магнитных потока Ф1 и Ф2, сдвинутых относительно друг друга на 120^o и направленных в среднем стержне согласно. Пересекая вторичные обмотки 3, 4, магнитные потоки индуктируют в них соответствующие электродвижущие силы Е1 и Е2. Под действием электродвижущих сил Е1 и Е2 в ветвях нагрузки 6, 8 будут протекать токи, сдвинутые на 120^o (при равенстве сопротивлений в нагрузочных ветвях). Ток в нагрузочной ветви 7 будет протекать под действием электродвижущей силы Е3, полученной в результате геометрического суммирования векторов электродвижущих сил Е1 и Е2, как показано на фиг. 2. При равенстве сопротивлений в нагрузочных ветвях, например для асинхронного электродвигателя, ток, протекающий по ветви 7, будет сдвинут относительно двух других токов на 120^o.

Использование указанного способа преобразования однофазного напряжения в трехфазное и преобразователя, реализованного в соответствии с данным способом, позволяет эффективно использовать габарит трехфазных электродвигателей при их питании от однофазной сети и существенно уменьшить расход меди и электротехнической стали при изготовлении преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки 1. Авторское свидетельство 665376, Н 02 M 5/14, 1979 г.

2. Авторское свидетельство 1683147, Н 02 M 5/14, G 05 F 3/08, 1991 г. - прототип.

Формула изобретения

1. Способ преобразования однофазного напряжения в трехфазную систему напряжений, основанный на возбуждении в крайних стержнях трехстержневого трансформатора двух магнитных потоков от однофазного источника питания, сдвинутых между собой по фазе на 120 эл. град. и геометрически суммируемых в среднем стержне, последующем индуктировании основными магнитными потоками электродвижущих сил во вторичных обмотках, размещенных на крайних стержнях, отличающийся тем, что подключаемую трехфазную нагрузку соединяют по схеме треугольника, а недостающую третью электродвижущую силу получают как вектор, противоположный вектору геометрического сложения двух индуктируемых электродвижущих сил во вторичных обмотках.

2. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий трехстержневой трансформатор, на крайних стержнях которого размещены две первичные и две вторичные обмотки, одна из первичных обмоток зашунтирована конденсатором и подключена с другой первичной обмоткой последовательно-встречно к однофазному источнику питания, вторичные обмотки присоединены к трехфазной нагрузке, отличающийся тем, что две ветви трехфазной нагрузки присоединены между началом и концом каждой из вторичных обмоток, а третья нагрузочная ветвь включена между началом первой вторичной обмотки и концом второй вторичной обмотки, направления намотки которых на стержнях взаимно противоположны, а конец первой вторичной обмотки и начало второй вторичной обмотки объединены.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2