Девятифазный преобразователь числа фаз

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков, а также на преобразовательных подстанциях. Устройство состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки первичной обмотки: катушка (1) первичной обмотки, катушка (2) первичной обмотки и катушка (3) первичной обмотки, которые соединены по схеме «звезда» (или «треугольник») и подключены к трехфазной сети, шесть соединенных между собой катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) основных вторичных обмоток, имеющих отпайки от витков (10, 11, 12, 13, 14, 15) и три катушки добавочной вторичной обмотки (16, 17, 18). При этом начало катушки (4) вторичной обмотки соединено с началом катушки (8) вторичной обмотки, конец катушки (8) - с концом катушки (6) вторичной обмотки, начало катушки (6) - с началом катушки (5) вторичной обмотки, конец катушки (5) - с концом катушки (9) вторичной обмотки, начало катушки (9) - с началом катушки (7) вторичной обмотки, конец катушки (7) - с концом катушки (4), замыкая контур катушек вторичных обмоток. Каждая катушка основных вторичных обмоток трансформатора является стороной «шестиугольника». Катушки добавочной вторичной обмотки подсоединяются своими началами каждая к одной вершине «шестиугольника», с которой не связаны основные вторичные обмотки того же стержня, на котором находится добавочная обмотка. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить технический результат - сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым. 2 ил.

 

Предлагаемое 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, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.

Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянное с 18 кратной частотой пульсаций выпрямленного напряжения (см., например, Федосеев П.Г. «Выпрямители и стабилизаторы» М.: Искусство, 1960, с.127-128; RU №33276, МПК 7 Н02М 7/08, 2003).

Недостатком известных преобразователей является сложная схема трансформатора, обусловленная необходимостью получения соответствующего сдвига вторичных фазных напряжений.

Из уровня техники известен также многофазный преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с первичной и двумя группами вторичных обмоток, соединенных между собой по схеме шестифазной звезды с нулевой точкой, и вентильные элементы, подключенные к фазам вторичных обмоток, причем к одной из них вентильные элементы подключены по нулевой схеме. Трансформатор снабжен дополнительной группой вторичных обмоток. В одном варианте они так же соединены звездой и каждая фазная обмотка одной группы вторичных обмоток через вентильные элементы соединена с разноименными фазами дополнительной вторичной обмотки, а между нулевыми точками соединения основных вторичных обмоток и дополнительной включена нагрузка. Во втором варианте дополнительная группа вторичных обмоток состоит из шести одинаковых фазных обмоток, по две в каждой фазе, причем каждый из зажимов основной группы вторичных обмоток соединен непосредственно с разноименными зажимами двух фазных вторичных обмоток дополнительной группы, при этом свободные зажимы всех групп вторичных обмоток подключены к входу девятифазной мостовой схемы, к выходу которой подключена нагрузка. При этом в обоих вариантах отношение витков фазной обмотки группы, связанной с дополнительной фазной обмоткой, к виткам фазной обмотки двух других групп равно 2 (Патент RU №2286644 С1).

Недостатком этого устройства является большее число вторичных обмоток, что значительно усложняет конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и приводит к перерасходу материалов.

Наиболее близким решением из уровня техники к предлагаемому, принятым за прототип, является девятифазный преобразователь числа фаз, используемый для получения постоянного напряжения с 18-кратной частотой пульсации, состоящий из трех однофазных трансформаторов, содержащих каждый по одной первичной обмотке и по пять вторичных обмоток. Таким образом, прототип требует для своей реализации трехфазную сеть, три однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены к трехфазной сети по одной из схем «звезда» или «треугольник» и содержащих по пять вторичных обмоток каждый, создающих девять выходов девятифазной системы напряжений (Варфоломеев Г.Н. и др. «Восемнадцатипульсный выпрямитель на основе трехфазных мостов Ларионова»: Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока: Научный журнал №2, 2006 г.).

Недостатком известного из уровня техники устройства является тот факт, что групповой трехфазный трансформатор уступает трехфазному трехстержневому трансформатору по своим весогабаритным показателям, а также преобразователь имеет большее число вторичных обмоток, что значительно усложняет конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и приводит к перерасходу материалов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание такой архитектуры преобразователя, которая позволяет 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.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в девятифазном преобразователе числа фаз, представляющем собой трехфазный трансформатор, состоящий из трех катушек первичной обмотки и девяти катушек вторичной обмотки с выходами девятифазного напряжения, согласно изобретению катушки вторичной обмотки выполнены в двух вариантах - шесть катушек в виде основных по две на каждом стержне трансформатора и три - в виде добавочных по одной на каждом стержне трансформатора, при этом основные катушки выполнены с отпайками, делящими число витков каждой из катушек в отношении (1-0,5/Cos40°)/(0,5/Cos40°) от начала катушки и соединены между собой узлами в один контур в виде «шестиугольника» таким образом, что напряжения между узлами образуют шестифазную систему напряжений, а каждая дополнительная катушка одним из ее выводов подсоединена к узлу контура «шестиугольника», не связанному с основными вторичными обмотками той фазы, на стержне которой находится дополнительная обмотка, а другой вывод дополнительной обмотки совместно с шестью отпайками от катушек основных вторичных обмоток представляет собой один из выходов девятифазной системы напряжений преобразователя.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена схема девятифазного преобразователя числа фаз, на фиг.2 - векторная диаграмма потенциалов на вторичных обмотках.

Девятифазный преобразователь числа фаз состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки первичной обмотки: катушка 1 первичной обмотки, катушка 2 первичной обмотки и катушка 3 первичной обмотки, которые соединены по схеме «звезда» (или «треугольник») и подключены к трехфазной сети, шесть соединенных между собой катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 основных вторичных обмоток, имеющих отпайки 10, 11, 12, 13, 14, 15 от витков, и три катушки 16, 17, 18 добавочной вторичной обмотки. При этом начало катушки 4 вторичной обмотки соединено с началом катушки 8 вторичной обмотки, конец катушки 8 - с концом катушки 6 вторичной обмотки, начало катушки 6 - с началом катушки 5 вторичной обмотки, конец катушки 5 - с концом катушки 9 вторичной обмотки, начало катушки 9 - с началом катушки 7 вторичной обмотки, конец катушки 7 - с концом катушки 4, замыкая контур катушек вторичных обмоток. Каждая катушка основных вторичных обмоток трансформатора является стороной «шестиугольника».

При этом основные катушки выполнены с отпайками, делящими число витков каждой из катушек в отношении (1-0,5/Cos40°)/(0,5/Cos40°) от начала катушки и соединены между собой узлами в один контур в виде «шестиугольника». Определим теперь положение отпаек от витков основных вторичных обмоток. Для этого воспользуемся векторной диаграммой (фиг.2), приняв число витков катушки пропорциональным длине соответствующего вектора. Анализ проведем на примере катушки 5. Примем напряжение шестифазного многоугольника за единицу. Тогда число витков от начала обмотки до отвода может быть представлено отрезком (0,5-11F), где 11F - катет прямоугольного треугольника 0-F-11, противолежащий углу 10°:11-F=U9Sin10°, где U9 - фазное напряжение девятифазной системы: U9=U6 (Cos30°/Cos10°), U6 - напряжение на зажимах катушки основной вторичной обмотки.

Геометрический анализ векторной диаграммы дает следующее число витков дополнительных вторичных обмоток: W16=W17=W18=0,121W2. Здесь W2 - число витков одной катушки главной вторичной обмотки. Отношение величины линейного напряжения девятифазной системы Uл к фазному Uф равно отношению длин векторов F-13 и 0-15.

Величина токов, протекающих по катушкам основных вторичных обмоток 4, 5, 6, 7, 8, 9, равна линейному току Iл при симметричной девятифазной нагрузке, соединенной по схеме «звезда», а величина токов, протекающих по катушкам дополнительных вторичных обмоток 16, 17, 18, равна фазному току Iф симметричной девятифазной нагрузки. Соотношение между величинами этих токов определим из равенства полных мощностей: UлIл=UфIф, Iл=Uф/UлIф=1,462 Iф.

Таким образом, заявленная архитектура позволяет 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.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования при создании регулируемых электроприводов постоянного тока;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Девятифазный преобразователь числа фаз, представляющий собой трехфазный трансформатор, состоящий из трех катушек первичной обмотки и девяти катушек вторичной обмотки с выходами девятифазного напряжения, отличающийся тем, что катушки вторичной обмотки выполнены в двух вариантах - шесть катушек в виде основных по две на каждом стержне трансформатора, и три - в виде добавочных по одной на каждом стержне трансформатора, при этом основные катушки выполнены с отпайками, делящими число витков каждой из катушек в отношении (1-0,5/Cos40°)/(0,5/Cos40°) от начала катушки и соединены между собой узлами в один контур в виде «шестиугольника» таким образом, что напряжения между узлами образуют шестифазную систему напряжений, а каждая дополнительная катушка одним из ее выводов подсоединена к узлу контура «шестиугольника», не связанному с основными вторичными обмотками той фазы, на стержне которой находится дополнительная обмотка, а другой вывод дополнительной обмотки совместно с шестью отпайками от катушек основных вторичных обмоток представляет собой один из выходов девятифазной системы напряжений преобразователя.



 

Похожие патенты:

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

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.

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 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.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в восемь раз выполнен на базе восьми двухобмоточных дросселей насыщения, соединенных по мостовой схеме, которые подключены одной диагональю к двум четырехпроводным сетям, сдвинутым между собой на угол α=±/4, а второй диагональю - к двухобмоточным трансформаторам. Вторичные обмотки трансформаторов соединены согласно-параллельно и с нагрузкой, а первичные обмотки зашунтированы однополупериодными ключами, которые связаны через блок управления с однополу-периодными ключами, установленными параллельно одной обмотке каждого дросселя насыщения. Блок управления выполнен на основе широтно-импульсного модулятора. Регулирование выходного напряжения увосьмеренной частоты осуществляется симметрично середине каждого периода напряжения сети, решая поставленную задачу и получая технический результат: повышение энергетических показателей - коэффициента мощности и кпд, снижение массы и габаритов, обеспечивая независимость диапазона регулирования от характера и параметров нагрузки. 2 ил.

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты относится к преобразовательной технике и может быть использован в качестве статического регулируемого источника питания электротехнологических установок. Задачей изобретения является повышение коэффициента мощности, обеспечение независимости диапазона регулирования от характера нагрузки, снижение массы и габаритов. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты содержит в каждой фазе трехфазной сети (17, 18, 19) последовательно соединенные обмотку дросселя насыщения (1, 2. 3) и первичную обмотку трансформатора (9), параллельно которым установлены однополупериодные регулирующий (4, 5, 6) и нулевой (13, 14, 15) ключи, при этом вторичные обмотки трансформатора (10, 11, 12) соединены в открытый треугольник, подключенный к однофазной нагрузке (16). Блок управления (7) выполнен на базе широтно-импульсного модулятора, сигналы управления с которого поданы на встречно соединенные упомянутые ключи. Регулирование выходного напряжения осуществляется симметрично середине каждого полупериода напряжения сети, решая поставленную задачу и обеспечивая технический результат: повышение энергетических показателей - коэффициента мощности и КПД, снижение массы и габаритов, обеспечивая независимость диапазона регулирования от характера параметров нагрузки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

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

Наверх