Преобразователь трехфазного переменного напряжения



Преобразователь трехфазного переменного напряжения

 


Владельцы патента RU 2416866:

Аслан-заде Ариф Гасан оглы (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение той же частоты с равномерной и произвольной по величине нагрузкой фаз питающей сети, с целью применения, например, для электрификации железных дорог на переменном токе, электропитания осветительных сетей, однофазных нагрузок различного характера и назначения. Преобразователь трехфазного переменного напряжения содержит источник трехфазного переменного напряжения, например трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная - в «звезду» с нулевым выводом, выходные выводы, кроме того, содержит два уравнительных реактора со средним выводом обмотки каждого, крайние выводы одной обмотки которых подключены к выводу вторичной фазной обмотки источника и к его нулевому выводу, крайние выводы другой обмотки - к выводам других вторичных фазных обмоток источника, а средние выводы обеих обмоток - к выходным выводам. Технический результат заключается в том, что питание всех однофазных нагрузок осуществляется от одной и той же пары клемм преобразователя. При этом величина результирующего однофазного напряжения равна фазному напряжению источника трехфазного переменного напряжения, например фазному напряжению соединенной в «звезду» вторичной обмотки трехфазного трансформатора произвольной конструкции. Исключается потребность в содержании на подстанции дополнительно второго трехфазного трансформатора, т.к. установленный трехфазный трансформатор, без изменения его принципиальной схемы, может обеспечить питание не только основного однофазного, но и вспомогательного трехфазного оборудования. Кроме того, схема преобразователя исключает необходимость подбора по мощности однофазных нагрузок при их подключении к фазным обмоткам трехфазного трансформатора. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение той же частоты с равномерной и произвольной по величине нагрузкой фаз питающей сети, с целью применения, например, для электрификации железных дорог на переменном токе, электропитания осветительных сетей, однофазных нагрузок различного характера и назначения.

Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в двухфазное (схема Скотта), содержащий два однофазных трансформатора, первичная обмотка первого из которых подключена одним выводом к среднему выводу первичной обмотки второго, а свободные выводы обеих обмоток подключены к фазным входным выводам, вторичные обмотки (см. К.А.Круг. Основы электротехники. Т.2. 1932 г., стр.338, фиг.335).

Эта схема, в случае последовательного подключения вторичных обмоток к общей нагрузке, обеспечивает преобразование трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение. Однако, т.к., независимо от соотношения чисел витков обмоток, алгебраическая сумма токов в равных по числу витков частях первичной обмотки второго трансформатора равна току первичной обмотки первого трансформатора, то эти трансформаторы нагружают фазы питающей сети неодинаково. Применение в таком виде схемы Скотта, например, на подстанциях электрифицированных железных дорог при мощности нагрузки, соизмеримой с мощностью однофазных трансформаторов, может привести к «перекосу» фаз питающей сети. Кроме того, ввиду необходимости питания низким трехфазным напряжением и иных потребителей, эта схема не исключает потребность в содержании на подстанции дополнительно трехфазного трансформатора.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в неодинаковом распределении первичных токов между фазами трехфазной питающей сети.

Известен симметрирующий тяговый трансформатор (см. патент №2374715, кл. H01F 30/14, H02J 3/26, 2008), содержащий трехстержневой магнитопровод, симметричную трехфазную первичную обмотку и трехфазную вторичную обмотку. Вторичная обмотка соединена по схеме трехлучевого зигзага, каждый луч которого состоит из двух соединенных последовательно одинаковых обмоток, расположенных на разных стержнях магнитопровода. Каждая из обмоток у одного из лучей имеет напряжение в 2,5-3,0 раз меньше, чем у каждой из обмоток в двух других лучах. Трансформатор является преобразователем трехфазного напряжения в симметричное двухфазное напряжение с углом сдвига фаз между векторами напряжения, близким к 90°.

Недостатком преобразователя является искажение питающего напряжения при неодинаковой нагрузке левого и правого «путей», питающихся каждый от одного из сдвинутых друг относительно друга на 90° напряжений соответственно между одним из больших и укороченным лучами «зигзага». Схема преобразователя не обеспечивает преобразование трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение с одинаковой нагрузкой фаз питающей сети. Кроме того, ввиду необходимости питания на подстанции низким трехфазным напряжением и иных потребителей, эта схема не исключает потребность в содержании дополнительно второго трехфазного трансформатора.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что преобразователь предназначен для преобразования трехфазного переменного напряжения в двухфазное, а не в однофазное переменное напряжение.

Широко известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий понижающий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная - в «звезду» с нулевым выводом и подключена к выходным выводам (см. Л.Н.Баптиданов и В.И.Тарасов. Электрооборудование станций и подстанций. T.1, 1960, стр.370, рис.23-1).

Недостатком этого преобразователя, изготовленного на базе одной из наиболее распространенных схем соединения обмоток силовых трансформаторов станций и подстанций, является невозможность получения однофазного переменного напряжения с одинаковой нагрузкой фаз трехфазной питающей сети.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что преобразователь предназначен для преобразования трехфазного переменного напряжения в трехфазное, а не в однофазное переменное напряжение.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в преобразовании трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение той же частоты при одинаковой нагрузке фаз питающей сети и использовании распространенного источника трехфазного переменного напряжения, например, 2-х обмоточного трехфазного трансформатора, каждая обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом или трехфазного генератора.

Эта задача решается тем, что преобразователь трехфазного переменного напряжения, содержащий источник трехфазного переменного напряжения, например трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная - в «звезду» с нулевым выводом, выходные выводы, содержит два уравнительных реактора со средним выводом обмотки каждого, крайние выводы одной обмотки которых подключены к выводу вторичной фазной обмотки источника и к его нулевому выводу, крайние выводы другой обмотки - к выводам других вторичных фазных обмоток источника, а средние выводы обеих обмоток - к выходным выводам.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом, заключается в том, что неодинаковая нагрузка левого и правого «путей» (см. патент №2374715) не приводит к искажению питающего напряжения, т.к. питание каждой нагрузки осуществляется от одной и той же пары клемм преобразователя. При этом величина результирующего однофазного напряжения равна фазному напряжению источника трехфазного переменного напряжения, например фазному напряжению соединенной в «звезду» вторичной обмотки трехфазного трансформатора произвольной конструкции. Дополнительный технический результат заключается в том, что исключается необходимость подбора по мощности однофазных потребителей для равномерного распределения нагрузки, подключаемой между каждой фазой и общим нулевым выводом источника трехфазного переменного напряжения.

Из сформулированного выше условия решаемой задачи следует, что сумма вторичных фазных токов такого источника трехфазного переменного напряжения не может быть равна нулю, т.к. обратное противоречит постановке задачи. Следовательно, нулевой провод должен быть загружен определенной долей результирующего тока. Вместе с тем наличие нулевого провода вовсе не означает, что по нему должен циркулировать ток нулевой последовательности, т.к. его генерация не свойственна однофазным цепям. Таким образом, нулевой провод должен служить возможности равного распределения результирующего тока между этим проводом и фазными обмотками, т.е. возможности деления результирующего тока на четыре равные части, три из которых приходятся каждая на одну фазную обмотку.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение.

Преобразователь содержит источник трехфазного переменного напряжения, выполненный на трехфазном трансформаторе 1, первичные (вторичные) фазные обмотки 2, 3, 4 (5, 6, 7) которого соединены в «звезду» с нулевым выводом и подключены концами (началами) к фазным входным (выходным) выводам А, В, С (а, b, с), а общей точкой начал (концов) - к нулевому входному (выходному) выводу 0 (0). Кроме того, преобразователь содержит преобразующую группу 8 из двух уравнительных реакторов 9 и 10, причем импеданс уравнительного реактора 10 в раз больше, чем импеданс уравнительного реактора 9. Крайние выводы обмотки уравнительного реактора 9 (10) подключены к фазному и нулевому выходному выводу а и 0 (фазным выходным выводам b и с). Средняя точка уравнительного реактора 9 (10) подключена к выходному выводу 11 (12). Между выходными выводами 11,12 включена нагрузка 13. Величина импеданса уравнительного реактора, как известно, зависит не только от числа витков обмотки, но и от сечения его магнитопровода. Поэтому минимально необходимую величину импеданса можно получить не только при одинаковом числе витков обмоток уравнительных реакторов, но и одинаковом сечении магнитопроводов, если эта величина не меньше наибольшего из необходимых значений.

К обмотке уравнительного реактора 9 (10) прикладывается фазное (линейное) напряжение между выходными выводами а и 0 (b и с) трехфазного трансформатора 1. Величина напряжения U11-0 (U12-0) между выходным выводом 11 (12) уравнительного реактора 9 (10) и общей точкой 0 концов вторичных фазных обмоток 5, 6, 7 трансформатора 1, в связи с автотрансформаторным эффектом, равна половине фазного напряжения обмотки 5 (половине суммы фазных напряжений обмоток 6 и 7). Поэтому величина результирующего напряжения Uрез. между выходными выводами 11 и 12 равна фазному напряжению Uф «звезды» вторичных обмоток, причем вектор этого напряжения совпадает по фазе с вектором фазного напряжения обмотки 5.

Uрез.=0,5·Uф+0,5·Uф=Uф .

Результирующий переменный ток в соответствующий полупериод течет по нагрузке 13, разветвляется на две равные части, одна (другая) из которых течет от конца к началу (от начала к концу) одной (другой) части обмотки уравнительного реактора 10 и далее от начала к концу обмотки 6 (7) трансформатора 1, суммируясь в общей точке концов этих обмоток. Далее результирующий переменный ток вновь разветвляется на две равные части, одна (другая) из которых течет от конца к началу обмотки 5 (по вторичному нулевому проводу) трансформатора 1, затем от конца к началу (от начала к концу) одной (другой) части обмотки уравнительного реактора 9, вновь суммируясь на выходном выводе 11. В следующий полупериод результирующий переменный ток течет по тем же цепям в обратном направлении. Вследствие трансформаторного эффекта токи в первичных фазных обмотках 2, 3, 4 и первичном нулевом проводе трансформатора 1 также равны друг другу.

Учитывая особенность формирования результирующего однофазного напряжения Uрез. и несимметричность 3-стержневого магнитопровода трехфазного трансформатора, предпочтительно обмотку соответствующего из уравнительных реакторов подключить к выводам фазных обмоток трансформатора, размещенных на его крайних стержнях.

Схема преобразователя исключает необходимость в содержании на подстанции двух трехфазных трансформаторов, в том числе специального, т.к. установленный на подстанции основной трехфазный трансформатор, без изменения его принципиальной схемы, может обеспечить питание не только основного однофазного, но и вспомогательного трехфазного оборудования. Однако предлагаемое преобразование, в сравнении с тремя однофазными нагрузками, приводит при той же потребляемой мощности к уменьшению на треть мощности, выделяемой на одной общей однофазной нагрузке, а при той же мощности выделяемой на выходе - к увеличению на треть мощности трехфазного трансформатора. Вместе с тем, если мощность трехфазного трансформатора значительно превышает мощность потребителя однофазного переменного напряжения, то для указанного преобразования необходимо и достаточно только два уравнительных реактора: один мощностью 0,5, а другой - 0,866 от мощности, выделяемой на однофазной нагрузке. При этом потребляемая трехфазным трансформатором мощность составляет 1,5 от мощности, выделяемой на однофазной нагрузке. Основным фактором, определяющим эффективность преобразователя, является отсутствие необходимости подбора по мощности однофазных нагрузок при их подключении к фазным обмоткам трехфазного трансформатора.

Преобразователь трехфазного переменного напряжения, содержащий источник трехфазного переменного напряжения, например трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная - в «звезду» с нулевым выводом, выходные выводы, отличающийся тем, что содержит два уравнительных реактора со средним выводом обмотки каждого, крайние выводы одной обмотки которых подключены к выводу вторичной фазной обмотки источника и к его нулевому выводу, крайние выводы другой обмотки - к выводам других вторичных фазных обмоток источника, а средние выводы обеих обмоток - к выходным выводам.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам для передачи энергии переменным током, а именно к высоковольтным электропередачам. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразователям переменного тока в переменный с изменением числа фаз, и может быть использовано для питания устройств информационно-измерительных систем, в том числе студийной аудиоаппаратуры, а также локальных компьютерных сетей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обеспечения бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей при обрыве одной любой фазы сети и при обрыве нулевого провода.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания стабилизированных трансформаторов с вращающимся магнитным полем. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания стабилизированных трансформаторов с вращающимся магнитным полем. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для преобразования электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве входного органа устройств защиты и автоматики систем электроснабжения. .

Изобретение относится к электротехнике, трансформаторостроению и может быть использовано в многофазных статических преобразователях электрической энергии. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, например инверторах, выпрямителях и других полупроводниковых устройствах.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для создания стабилизированных трансформаторов с вращающимся магнитным полем

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков, а также на преобразовательных подстанциях

Изобретение относится к электроэнергетике а именно к высоковольтным линиям электропередач

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока. Устройство состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки (1, 2 и 3) первичной обмотки, которые соединены по схеме «звезда» и подключены к трехфазной сети, шесть соединенных между собой основных катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) вторичных обмоток, имеющих одну добавочную катушку 10 вторичной обмотки и отпайки (11, 12, 13, 14, 15, 16) от витков основных катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) вторичных обмоток. Заявленное изобретение позволяет получить технический результат - сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым, что в итоге позволяет улучшить весогабаритные показатели преобразователя, упростить конструкцию преобразователя и технологию его изготовления. 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия. Технический результат заключается в улучшении весогабаритных показателей преобразователя, упрощении его конструкции, технологии изготовления и уменьшении его стоимости. Двенадцатифазный трансформаторный преобразователь числа фаз состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки первичной обмотки, которые соединены по схеме «звезда» (или «треугольник») и подключены к трехфазной сети с нулевым проводом «0», шесть соединенных между собой катушек вторичной обмотки, имеющих отпайки от витков. Каждая катушка вторичной обмотки трансформатора является стороной «шестиугольника», преобразующего симметричную трехфазную систему напряжений в симметричную шестифазную систему напряжений. Каждая отпайка от витков катушек вторичной обмотки является одним из выходов симметричной двенадцатифазной системы напряжений преобразователя. Напряжение двенадцатифазной системы напряжений зависит от величины напряжения шестифазной системы и связано с ним соотношением: U12=U6Cos30°/Cos15°=0.897U6. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, в частности в выпрямителях, инверторах и преобразователях частоты. Технический результат состоит в повышении качества питающего и выходного напряжения управляемого преобразователя, повышении мощности, к.п.д. и коэффициента мощности трансформатора и преобразователя в целом. Трансформатор с вращающимся магнитным полем, трехфазной и круговой обмотками содержит внутренний шихтованный магнитопровод, выполненный из пластин с полузакрытыми пазами на полную высоту катушечных групп, в которые уложены с укороченным шагом трехфазная обмотка и круговая обмотка с отводами. Наружный шихтованный магнитопровод выполнен в виде полого цилиндра, который надвигается на внутренний шихтованный магнитопровод с воздушным зазором, обеспечивающим необходимую линейность основной кривой намагничивания вращающимся магнитным полем, обеспечивающую улучшение спектрального состава кривой магнитного поля, и замыкающий основной магнитный поток, создаваемый обмотками, расположенными в пазах внутреннего магнитопровода. 7 ил.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства симметрирования напряжений кабеля при обрыве любой его фазы. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства. Для этого заявленное устройство содержит первую, вторую, третью клеммы фаз кабеля и четвертую клемму нулевого провода, три конденсатора, три дросселя, выходные клеммы, первое, второе и третье реле напряжения, каждое из которых снабжено одним размыкающим и двумя замыкающими контактами, указанные дроссели соответствующих фаз включены между соответствующих фаз кабеля и одноименными выходными клеммами, введены три идентичных параллельных коммутатора тока и три идентичных последовательных коммутатора тока. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока и состоит из понижающего автотрансформатора, имеющего три катушки (1, 2 и 3) первичной обмотки и шесть соединенных между собой узлами A, B, C, D, E, F катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) вторичных обмоток, имеющих каждая по две отпайки (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21) от витков. Каждая катушка (4,5,6,7,8,9) вторичной обмотки является стороной шестиугольника, преобразующего симметричную трехфазную систему напряжений в симметричную шестифазную. Отпайки (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ,21) от витков катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) вторичной обмотки представляют собой выходы напряжений двенадцатифазной системы напряжений. Технический результат - сокращение расхода активных материалов при замене трехфазного трансформатора трехфазным автотрансформатором за счет сокращения числа витков первичной обмотки, кроме того уменьшение потерь. 2 ил. Референт Головинова И.В.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока и преобразовательных подстанций для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности. Техническим результатом является сокращение расхода активных материалов, улучшение весогабаритных показателей преобразователя, упрощение технологии его изготовления, уменьшение потерь и стоимости. В двенадцатипульсном понижающем автотрансформаторном преобразователе две катушки вторичной обмотки каждой фазы на стержне каждой фазы обеспечивают два вторичных напряжения с противоположной полярностью (со сдвигом на 180°). При трех напряжениях сети, сдвинутых по фазе на 120°, получают шесть вторичных напряжений, сдвинутых по фазе на 60°. При соединении шести катушек (4-9) вторичных обмоток так, как указано в материалах заявки, получают «шестиугольник» с симметричной шестифазной системой напряжений на указанных катушках вторичной обмотки. На витках указанных катушек вторичных обмоток можно найти двенадцать точек, потенциалы которых равны по величине, но отличаются по фазе на одну двенадцатую часть периода (на 30°), и получить двенадцатифазную симметричную систему напряжений. Подключение к выходам двенадцатифазной системы напряжений вентилей (10-21) обеспечивает двенадцатипульсное выпрямленное напряжение. 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в четыре раза содержит трехфазный трансформатор с искусственной нулевой точкой в первичной обмотке и двумя вторичными обмотками с одинаковым уровнем выходного напряжения. К вторичным обмоткам трансформатора подключены четыре дросселя насыщения, каждый с двумя секциями обмоток, которые соединены по мостовой схеме. Одни диагонали моста подсоединены к вторичным обмоткам трансформатора, а вторые - объединены, и к ним подсоединена активно-индуктивная нагрузка. Одна из секций обмоток каждого дросселя насыщения и нагрузка зашунтированы однополупериодными ключами, причем шунтирующие ключи и ключ нагрузки связаны между собой и с блоком управления ключами. Технический результат - повышение коэффициента мощности. 2 ил.
Наверх