Устройство питания для однофазных индукционно-резистивных нагрузок, обеспечивающее симметрию первичной трехфазной сети
Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и предназначено для преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов. Технический результат заключается в упрощении и повышении технико-экономических характеристик. Для этого устройство содержит магнитопровод, состоящий из трех сердечников А, В, С одинакового поперечного сечения, первичную трехфазную обмотку, секционный переключатель, трехфазную сеть и вторичную обмотку, выполненную таким образом, что на каждом сердечнике магнитопровода размещено по две частичные обмотки с неравным числом витков, причем частичные обмотки каждого сердечника магнитопровода с одинаковыми индексами имеют равное число витков: Wa1x1=Wb1y1=Wc1z1, и Wa2x2=Wb2y2=Wc2z2, а частичные обмотки вторичной обмотки соединены последовательно следующим образом: обмотка Wa1x1 соединена с обмотками Wb1y1 и Wc1z1 таким образом, что вывод х1 связан с выводом b1, а вывод у1 с выводом с1, обмотка Wa2x2 соединена с обмотками Wb2y2 и Wc2z2, при этом вывод а2 соединен с выводом b2, а вывод у2 соединен с выводом с2, а вывод а1 соединен с выводом х2, при этом однофазная нагрузка подключается к выводам с1 и z2. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и предназначено для преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов.
Известны трансформаторные преобразователи электрической энергии трехфазных синусоидальных напряжений и токов в двухфазные, содержащие пространственный трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем трехфазной входной и двухфазной выходной обмотками (Авторское свидетельство СССР №598197, 11.10.1976, кл. Н 02 М 5/14) [1], (Патент Франции №2648612, 15.06.1989, кл. Н 01 F 33/00) [2].
Недостатками таких преобразователей являются невозможность регулирования выходного напряжения, а также строго фиксированное соотношение чисел витков секций двухфазной обмотки: в [1] оно составляет cos15°:cos45°:cos75°, a в [2] - 
.
Наиболее близким к предложенному устройству является трансформаторный преобразователь трехфазного напряжения и тока в двухфазное, содержащий магнитопровод, состоящий из, по меньшей мере, трех сердечников А, В, С одинакового поперечного сечения, трехфазную обмотку, состоящую из, по меньшей мере, трех одинаковых с числом витков Wt фаз А, В, С, расположенных на соответствующих сердечниках магнитопровода, соединенных между собой в звезду или треугольник и присоединенных к трехфазной сети, и двухфазную обмотку, присоединенную к двухфазной сети, отличающийся тем, что двухфазная обмотка выполнена состоящей из нескольких последовательно соединенных групп 1, 2, 3, n...N, число которых равно числу N ступеней регулирования, каждая группа, в свою очередь, состоит из, по меньшей мере, шести секций: двух Wad и Waq, размещенных на сердечнике А, двух Wbd и Wbq, размещенных на сердечнике В, и двух Wcd и Wcq, размещенных на сердечнике С, секции Wad и Wbd соединены последовательно согласно между собой и последовательно встречно с секцией Wcd и образуют полугруппу первой фазы D двухфазной обмотки, секции Wbq и Wcq соединены последовательно согласно между собой и последовательно встречно с секцией Waq и образуют полугруппу второй фазы Q двухфазной обмотки, при этом в любой группе из шести секций числа витков секций должны относиться между собой как
причем K=Wcq/Waq может варьироваться произвольно в пределах
(см RU 2255411, Н 02 М 5/14, 27.06.2005.)
Недостатком данного устройства является значительная его сложность, связанная с необходимостью точного подбора витков секций согласно соотношению, а также потери электроэнергии, связанные с изменением нагрузки, поскольку регулировка напряжения происходит во вторичной цепи трансформатора.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в упрощении и повышении технико-экономических характеристик.
Для этого предлагается устройство питания для однофазных индукционно-резистивных нагрузок, обеспечивающее симметрию первичной трехфазной сети, содержащее магнитопровод, состоящий из трех сердечников А, В, С одинакового поперечного сечения, первичную трехфазную обмотку, состоящую из, по меньшей мере, трех одинаковых секционированных обмоток, расположенных на соответствующих сердечниках магнитопровода, соединенных между собой в звезду, секционные выводы которых через секционный переключатель подключены к трехфазной сети, и вторичную обмотку, выполненную таким образом, что на каждом сердечнике магнитопровода размещено по две частичные обмотки с неравным числом витков, причем частичные обмотки каждого сердечника магнитопровода с одинаковыми индексами имеют равное число витков: Wa1x1=Wb1y1=Wc1z1, и Wa2x2=Wb2y2=Wc2z2, а частичные обмотки вторичной обмотки соединены последовательно следующим образом: обмотка Wa1x1 соединена с обмотками Wb1y1 и Wc1z1 таким образом, что вывод х1 связан с выводом b1, а вывод y1 с выводом с1, обмотка Wa2x2 соединена с обмотками Wb2y2 и Wc2z2, при этом вывод а2 соединен с выводом b2, а вывод y2 соединен с выводом с2, а вывод а1 соединен с выводом х2, при этом однофазная нагрузка подключается к выводам с1 и z2.
Дополнительные отличия заключаются в том, что предусмотрены конденсаторы, которые устанавливаются: один параллельно одним из последовательно соединенных частичных обмоток вторичной обмотки трансформатора, а другой - последовательно с однофазной нагрузкой, а также в том, что введен дроссель, включенный параллельно другим последовательно соединенным частичным обмоткам вторичной обмотки трансформатора.
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.
Устройство питания для однофазных индукционно-резистивных нагрузок, обеспечивающее симметрию первичной трехфазной сети, содержит: секционный переключатель 1, первичную трехфазную обмотку 2, вторичную обмотку 3, первый конденсатор 4, второй конденсатор 5, нагрузку 6 и дроссель 7.
Устройство питания для однофазных индукционно-резистивных нагрузок, обеспечивающее симметрию первичной трехфазной сети, работает следующим образом.
При подключении чисто активной нагрузки протекающий в нагрузке однофазный ток Iн совпадает с межфазным напряжением Uл. При подключении нагрузки, имеющей индуктивную составляющую, ток нагрузки Iн и напряжение Uл не совпадают по фазе.
Для исключения возможного сдвига и повышения кпд источника питания в устройстве предусмотрены конденсаторы, которые устанавливаются: первый 4 параллельно одной из последовательно соединенных частичных фазных обмоток трансформатора, а второй 5 - последовательно с индукционно-резистивной нагрузкой.
Однофазная индукционно-резистивная нагрузка, подключается к фазным выводам с1 и z2 через второй конденсатор 5. Между общей точкой фазных обмоток z2 и фазным выводом х2 подключается первый конденсатор 4.
При подключении предлагаемого устройства питания к трехфазной сети с напряжениями Ua, Uв, Uc, в каждой обмотке Wa, Wв, Wc появляются токи Ia, Iв, Ic, равные по величине, а в каждом стержне магнитопровода возникают намагничивающие силы Fa, Fв, Fc, равные из условия: используется одинаковое число витков в обмотках Wa=Wв=Wc и по ним протекают равные токи: Ia=Iв=Ic.
Протекающие в магнитопроводе магнитные потоки индицируют в двухфазных обмотках напряжения Uф1 и Uф2. Значения напряжений соответствуют количеству витков в обмотках.
При подключении нагрузки в двухфазных обмотках возникают токи Iф1 и Iф2. В стержнях магнитопровода появляются намагничивающие силы Fa, Fв, Fc, величина которых зависит от токов (Iф1=Iф2) и количества витков в секциях обмоток, находящихся на каждом стержне магнитопровода, которое регулируется секционным переключателем 1. Равные значения величин намагничивающих сил Fa=Fв=Fc приводят к равномерному распределению воздействия нагрузки 6 на три фазы первичной сети и трехфазная система остается симметричной. Дроссель 7 позволяет повысить КПД устройства.
1. Устройство питания для однофазных индукционно-резистивных нагрузок, обеспечивающее симметрию первичной трехфазной сети, содержащее магнитопровод, состоящий из трех сердечников А, В, С одинакового поперечного сечения, первичную трехфазную обмотку, состоящую из, по меньшей мере, трех одинаковых секционированных обмоток, расположенных на соответствующих сердечниках магнитопровода, соединенных между собой в звезду, секционные выводы которых через секционный переключатель подключены к трехфазной сети и вторичную обмотку, выполненную таким образом, что на каждом сердечнике магнитопровода размещено по две частичные обмотки с неравным числом витков, причем частичные обмотки каждого сердечника магнитопровода с одинаковыми индексами имеют равное число витков: Wa1x1=Wb1y1=Wc1z1, и Wa2x2=Wb2y2=Wc2z2, а частичные обмотки вторичной обмотки соединены последовательно следующим образом: обмотка Wa1x1 соединена с обмотками Wb1y1 и Wc1z1 таким образом, что вывод х1 связан с выводом b1, а вывод y1 с выводом с1, обмотка Wa2x2 соединена с обмотками Wb2y2 и Wc2z2, при этом вывод а2 соединен с выводом b2, вывод y2 соединен с выводом с2, а вывод а1 соединен с выводом х2, при этом однофазная нагрузка подключается к выводам с1 и z2.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрены конденсаторы, которые устанавливаются: первый параллельно одним из последовательно соединенных частичных обмоток вторичной обмотки трансформатора, а второй - последовательно с однофазной нагрузкой.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен дроссель, включенный параллельно другим последовательно соединенным частичным обмоткам вторичной обмотки трансформатора.
