Трехфазный утроитель частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ р 535689

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.02.75 (21) 2117305/07 (51) М. Кл. Н 02М 5/16 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров CGCP по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 18.11.7б (53) УДК 621.314.263 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Ешелькин и В, С. Козулин

Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ УТРОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение касается преобразования электроэнергии, а именно получения повышенной частоты при помощи трансформаторов с насыщенными магнитопроводами одновременно с трансформацией энергии по основной частоте, и может быть использовано для получения трехфазной системы напряжений утроенной частоты.

Известны устройства для утроения частоты с одноврсменным питанием потребителей на основной частоте 1, 21.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, содержащее две группы трансформаторов по три в каждой, с расположенными на них обмотками повышенной частоты, соединенными по схеме Скотта, первичными и вторичными обмотками основной частоты, каждая из которых состоит из двух секций с равным числом витков, причем обмотки основной частоты трансформаторов первой группы соединены зигзагом в звезду (2).

Основным недостатком этих устройств, является невозможность заземлить или соединить с нулевым проводом нейтрали обмоток основной частоты, что в ряде случаев необходимо по условиям работы питающей сети, а также использование соединения обмоток основной частоты в треугольник для сдвига магнитных потоков отдельных групп по фазе и получение трехфазной системы напряжений утроенной частоты.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что обмотки основной частоты второй группы трансформаторов соединены зигзагом в треугольник, причем их количество витков в ) 3 раз больше, чем количество витков соответствующих обмоток трансформаторов первой группы.

На фиг. 1 приведена схема соединения обмоток преобразователя, причем обмотки одного трансформатора изображены по вертикали; на фиг. 2 — 4 — векторные диаграммы.

Преобразователь состоит пз двух групп трансформаторов 1 и II (фиг. 1) по трп в ка>кдой группе. Трансформаторы первой группы I имеют по пять обмоток каждый: две обмотки первичные основной частоты W z, Wz, две вторичные основной частоты W и W zz и одна обмотка повышенной частоты W zzz. Обмотки

W z u W z, а также W zz и W zz имеют равное количество витков. Первичные обмотки Wz u вторичные Wzz соединены встречно зигзагом в

25 звезду. Обмотки повышенной частоты соединены в разомкнутый треугольник. Трансформаторы второй группы II имеют по шесть обмоток: две первичные обмотки основной частоты Wz и Г2т, две вторичные W zz, Юп и две

30 обмотки повышенной частоты W zzz) W-"zzz, Оо535689

)5

Зо

55

3 мотки W i и W i, а также %"и и М Рп как и в первой группе имеют одинаковое количество витков, но по сравнению с соответствующими трансформаторами первой группы число витков этих обмоток в /3 раз больше. Обмотки повышенной частоты W in u W i» второй группы трансформаторов в сумме имеют в 1,15 раз большее количество витков, чем обмотки повышенной частоты трансформаторов первой группы. Первичные и вторичные обмотки основной частоты трансформаторов второй группы соединены встречно зигзагом в треугольник. Обмотки повышенной частоты Р ш и

Ж"ш соединены в разомкнутый треугольник, образуя две группы обмоток.

Первичные и вторичные обмотки соединены таким образом, что осуществляется параллельная работа двух трансформаторов по основной частоте. Отдельные группы обмоток повышенной частоты соединены по схеме фиг. 1.

При подключении преобразователя к питающей сети магнитные потоки основной частоты в сердечниках соответствующих трансформаторов 1 и II групп сдвинуты по фазе на 30, в то время как потоки утроенной частоты сдвинуты на 90 .

Напряжение на первичных и вторичных обмотках синусоидальное, так как обмотки

В"i, W i и W n, W д включены встречно, а гармоники, кратные трем в трехфазной системе, образуют нулевую последовательность и, следовательно, э.д.с. этих обмоток направлены встречно. Таким образом на нейтрали первичных и вторичных обмоток трансформаторов

1 группы напряжение утроенной частоты отсутствует, благодаря чему нейтрали могут быть заземлены.

По той же причине не исчезают гармоники магнитных потоков, кратные трем, в сердечниках трансформаторов второй группы при соединении их обмоток в треугольник. Трехфазное напряжение утроенной частоты выделяется на зажимах а, b, с .

Таким образом предлагаемое устройство позволяет получить трехфазную систему напряжений утроенной частоты при независимости электромагнитного режима работы от схемы соединения обмоток основной частоты.

Работа устройства поясняется также векторными диаграммами.

Векторные диаграммы по первым гармоникам для режима холостого хода трансформаторов 1 группы изображены на фиг. 2, для трансформаторов II группы на фиг. 3. При построении считаем, что потери в стали и меди, а также рассеяние обмоток отсутствует.

Трансформаторы 1 группы подключены на фазные напряжения питающей сети U>, Ua, Ус путем соединения первичных обмоток зигзагом в звезду. Намагничивающие токи 1,, 1в, с, и намагничивающие силы F =I W, F —— IâW, F —— 1сК отстают по фазе от соответствующих напряжений на 90 . Результирующие намагничивающие силы трансформа4 торов F, F, F определяются разностью соответствующих намагничивающих сил F>, F>, Fc, так как первичные обмотки W i, W i каждого из трансформаторов включены встречно.

Магнитные потоки в сердечниках трансформаторов Фь Ф, Фз совпадают по фазе с соответствующими намагничивающими силами F<, Fz F3. Первые гармоники э.д. с. в обмотках трансформаторов Е, Е . Е> отстают по фазе от магнитных потоков на 90 . Результирующие э.д. с. в фазах Е>, Ев, Ес равны разности э.д. с. в обмотках, подключенных к соответствующим фазам и содержат только первую гармонику, так как третьи и кратные им гармонические составляющие в этих обмотках равны по величине, совпадают по фазе и, следовательно, в результирующих э.д.с. Е>, Ев, Ес, отсутствуют, так как обмотки включены встречно.

Трансформаторы II группы включены на линейное напряжение, благодаря чему первые гармоники соответствующих величин оказываются сдвинутыми по фазе на 30 по отношению к трансформаторам 1 группы (фиг. 3).

При этом третьи гармонические э. д. с, в трансформаторах 1 группы Ет сдвинуты по фазе относительно третьих гармоник э. д. с. трансформаторов II группы Е п на 90 (фиг. 4). Так как число витков обмотки %"iir трансформаторов первой группы в V 3 раза больше числа витков обмотки 1Рni трансформаторов второй группы, то между зажимами а и с появляется э.д.с. Е„, сдвинутая по фазе относительно э.д.с. Е,b и Eb, на 120 . Таким образом на зажимах а, b, с образуется трехфазная система напряжений утроенной частоты.

При подключении нагрузки к зажимам а, b, с мощность на основной частоте передается из первичной обмотки во вторичную. При этом трехфазное напряжение утроенной частоты остается неизменным, так как намагничивающие токи I>, I>, 1с (реактивные составляющие первичных токов) и, следовательно, результирующие намагничивающие силы F, F, F, не изменяются.

При подключении нагрузки к зажимам а, b, с, мощность выдается на утроенной частоте.

Формула изобретения

Трехфазный утроитель частоты, содержащий две группы трансформаторов, по три трансформатора в каждой, с расположенными на них обмотками повышенной частоты, соединенными по схеме Скотта, первичными и вторичными обмотками основной частоты, каждая из которых состоит из двух секций с равным числом витков, причем обмотки основной частоты трансформаторов первой группы соединены зигзагом в звезду, о т л и ч а ю535689

Ф щи и ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, обмотки основной частоты второй группы трансформаторов соединены зигзагом в треугольник, причем их количество витков в) 3 раза больше, чем количество витков, соответствующих обмоток трансформаторов первой группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Л. Л. Рожанский «Статические электромагнитные преобразователи частоты», Госэнергоиздат, М.— Л., 1959 г., стр. 21.

2. Патент Великобритании № 1105486, кл. Н 2F, 1968 г.