Трехфазный преобразователь числа фаз

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 555523 (М) Лоп.-.—:.нательное к авт. свнд-ву (22) Заявлено15.06. 73 (21) 1931122/07 (51) М. Кл.з

Н 02 М 5/14 с присоединением заявки № 1931123/07, 1931 150/07 (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.04,77,Бтоллетень № 15 (45) Дата опубликования описания 27.05.77 (53) УДК 621.314, . 254 (088.6 ) (72) Ав ор изобретения

С. В. Шапиро и Ю. А. Лось

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧИСЛА ФАЗ

Изобретение относится к трехфазным электромагнитным статическим преобразователям числа фаз и может быть использо= ано в качестве преобразователя числа фаз магнитно-тиристорных умножителей частотьт с непосредственной связью, а также чля питания мощных выпрямительных устP вестен трехфазный преобразователь числа фаз, состоящий из трехстержневого 10 магнитопровода, на каждом стержне которого размещены основные, подключенные к входным зажимам, и дополнительные обмотки 11 .

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что основные обмотки имеют отпайки, а каждая пз дополнительных включена между co -: —:.-.=åòcòâóþøåé отпайкой основной обмотки смежной фазы и выходным зажимом. 20

Это позволяет снизить расход активных материалов и уменьшить габариты и потери преобразователя.

Кроме того, для получения восьмнфазной системы напряжений на двух стержнях 2й магнитопровода размещено «о шесть, -.. а третьем — пять обмоток, причем и:-:пят из них соединены треут ольником. и: iëó-, входную цепь, а остальные явля ;.-т. :;:.,о:: л-.,;тельньп н,, Л. тя пп. ц чения певятифа зной « .. . (ы

:.,-.ряжений на каждом стержне ..а ",.i;.;;, c вода размещено по пять обмо-. - ", «х. девять из них с пе да иены пос -.с; -:и, г;;,; и, образуя входную цепь, Для получения двенадцатифазной систе мы напряжений на каждом стержне магнитопровода размещено по пять обмоток, две

-=. кота . ь х соединены последовательно, прим образованные пары соединены в звезду и поди; —.юноны к входным зажимам.

На ф г. 1 изображена векторная диаграмма на пр я ж ен ий пр е обо аз о вате ля трехф аз ног о па. ряжения в девятифазное; ча фит . 2 — схе. ма соединений обмоток этого преобразователя; на фиг, 3 — векторная диаграмма напряжений преобразователя трехфазно г;.: напряжения в двенадцатифазное; на ф -. -. 4 схема соединения "i.сток этого преобразпвателя; на фиг. 5 — векторная диаграмма иапражений преобразователя трехфазного на пражениа в восьмифазное; на фиг. 6 - схема соединения обмоток етого преобразователи, Устройство содержит выходные зажимы

1-9.

Входные фазные цепи образованы согпасgbJM соединением обмоток 10, 11 и 12, расположенных на одном стержне, 13, 14 и 15на другом и 16, 17 и 18 - на третьем. IO

Конец обмотки 12 соединен с началом обмотки 13, конец обмотки 15 - с началом обмотки 16, конец обмотки 18 - с началом обмотки 10. К началам обмоток 10, 13 и 16 подведена входная система напра- Й жений.

Выходные фазы 1, 4 и 7 соответствуют входным фазам.

Фаза 2 образуется соединением конца обмотки 10 с концом обмотки 19, фаза 3 - P соединением начала обмотки 12 с началом обмотки 20, фаза 5 - соединением конJJa обмотки 13 с концом обмотки 21, фаза

6 — соединением начала обмотки 15 с началом обмотки 22, фаза,8 - соединением М конпч обмотки 16 с концом обмотки 23, фаза 9 - соединением начала обмотки 18 с началом обмотки 24.

Преобразователь может быть выполнен как с групповым, так и с трехстержневым ЗО магнитопроводом. На каждом стержне (сер1 дечнике). магнитопровода размещено по пять обмоток.

Соотношения между числами витков этих обмоток следующие! Зб

- иР@а %80:wQ:NI3: N2I: 9и 9 0ã -Nü wl0 ®гЗ ".иа ииг4 " @ 0,28: 0,52: 1,18„0,52:

0,28: 0,28: 0,52: 1,18: 0,52: 0,28: 0,28;

0,52: 1,18; 0.,52: 0,28.

Расчетная мощность одного стержня определяется по формуле е е

" ъ вт= 0 5йо 1ю+ и In Uè Iiã Uû 4ã Uãç Iãç) J где Uцо, U, U „Ог, U з - деиствуюшие зна4ения напряжений на концах соответствую- М ших обмоток, выраженные в долах от фазного, выходного напряжения О, е ! значения тбков в соответствуюших обмот50 ках, выраженные через фазные выходной ток I

Из векторной диаграммы напряжений (см. фиг. 1) имеют:

О и0 0,28 0

0„=1,I8 U

Комплексные выражения токов I, .;1 а I<, определяются из уравнения баланса намаг« ничиваюших сил (3), а комплексы токов 60

I u I - известны. и равны. гг гз з ,1, =1 е ао

IÄ=1Ä e

O,И I, +1; 81, 0 PBI г+О 521гз 0 521гг О 3

Выразив I, и I через I и решив тревиеиие (3 отеооитеивко еого тока, получают: т®иf I2I Å о

I, и 1, I2 I+9

Подставив результаты выражений (2)

jJJ (4) в выражение (1), получают

g е05Ц,1 (028->,g 2+>,Q О26+О,52 I 2)и0,0ЯЦ Др, Учитывая, что Уф, р —, имек т 5 =0 ц 5,, у Ал где Вн - номинальная выходная мощность щзеобраэоватепя. Определенная по приве-. денной методике расчетная мощность одное го стержня известного устройства рав на 0,234, )„.

На (фиг. 4-) обозначены 25 - 37 выходные зажимы.

Входные фазные цепи образованы сот ласным соединением обмоток 38 и 39, расположенных на одном стержне, обмоток,40 и 41 — на другом, обмоток 42 и 43 - на третьем.

Для получения соединения звездой концы обмоток 38, 40 и 42 обьединяются. К началам обмоток 39, 41 и 43 в точках 44, 45 и 4-6 подведена входная система напряжений.

Выходные фазы 26, 30 и 34 соотвеч ствуют входным фазам.

Фаза 27 образуется соединением начала обмотки 39 с концом обмотки 47, фаза 28.соединением начала обмотки 38 с концом обмотки 48, фаза 29 - соединением начала обмотки 41 с концом обмотки 49, фаза 31соединением начала обмотки 41 с концом обмотки 50, фаза 32 - соединением начала обмотки 40 с концом обмотки 51, фаза 33 соединением начала обмотки 43 с концом обмотки 52, фаза 35 - соединением нача-. ° ла обмотки 43 с концом обмотки 53,l фаза 36 соединенйем начала. обмотки 42 с концом обмотки 54, фаза 37 — соединением начала обмотки.39 с концом обмотки 55. . Соотношения между числами витков этих обмоток следующие:, Ьа Ьв а ЮВ ®зо +« +

:0,155: 0,578:. 0,578: 1: 1: 0,15,э: 0,578:

:0,578: 1: 0,578, 555523

Расчетная мощность одного стержня определяется по формуле о оВт Э6 Э8 39 Э9 49 49 )5315Э 5Ч 6Ц) ® е )98„V 9 U40, U5ý и 054 - ДействУюшие б значения йапряжений на концах соответствующих обмоток, выраженные в долях от фазного выходного напряжения U

Э81 Э9" 49 > 5Эт 54 значения токов в соответствующих обмот- 10 ках, выраж.нные через фазный в. гходной ток I

Из векторной диаграммы напряжений имеют

ЗЯ 54 Ф

Ц = O,f55 U, (6) с

Комплексные выражения токов 1 и I

38 определяются из уравнения баланса намат ничивающих сил

36 99.0,И5 4 1 . 0,570 4 195 0,578 4 1Зб 1 =О, (7)

Ф В где 1 „ 5, ) э, - комплексные значения соответствующих фазных токов

iü8 4 iãü гтirã8 1эт эя =I4 г7 Э7. (ь)

Подставив выражение (6) и (8) в выражение (5), получают авт=о " н где Ь„- номинальная выходная мощность преобразователя. 85

Проведенный анализ различных методов формирования симметричной двенадцатифазной системы напряжений позволяет заключить, что предлагаемая схема имеет минимальное значение расчетной мощности. На 4 фиг, 6 позициями 55 - 62 обозначены выходные зажимы.

Входные фазные цепи образованы согласным соединением обмоток 63, 64 и 65, размещенных на одном стержне, обмоток 4в

66, 67 и 68 — на другом и обмоток 69, 70 и 71 — на третьем.

Конец обмотки 65 соединен с началом обмотки 66, конец обмотки 68 с началом обмотки 69, конец обмотки 71 — с началом 50 обмотки 63. К точкам 72, 73 и 74 подведена входная система напряжений.

Фаза 55 образуется соединением начала обмотки 71 с началом обмотки 75, фаза

56 - соединением конца обмотки 63 с кон- 55 цом обмотки 76, фаза 57 - соединением начала обмотки 65 с началом обмотки 77, фаза Г8 - соединением начала обмотки 66 с началом обмотки 78, фаза 59 — соединением конца обмотки 66 с концом обмотки 60

79, фаза 60 «соединением начала обмотки

68 с началом обмотки 80, фаза 61 соединением начала обмотки 69 с концом обмотки 81, фаза 62 - соединением коьца обмотки 69 с концом обмотки 82.

Соотношение между числами витков обмоток следующие ф ° бЭ 7б б4 7Г 65

79 б7 ЯО б8 и и

Цо Фт т4 0,09: 0,34:1,6:

: 0,58: 0,44; 0,12: 0,24: 0,50; 1,25:

0,50: 0,24: 0,12: 0,44: 0,58: 1,19:

;0,34;0,09.

Расчетная мощность стержня с обмотками 63, 64, 65, 80, 81 и 82 определяется по формуле где (бэ, (б4 "б5 ° во 8 Ugg- действУюшие значения напряжений на соответствующих обмотках, выраженные & долях от фазного выходного напряжениями,; .

I64 значения токов в соответствующих обмотках, выраженные через фаэный выходной ток I+ °

Действующие значения напряжений на соответствующих обмотках определяются из векторной диаграммы (см,фиг. 5). Действующие значения токов в соответ с твующих обмотках определяются иэ уравнения баланса намагничиваюших сил для д нного стержня.

Определив действующие значения токов и напряжений и подставив их в выражение (9), получают

В, „вт= O,ИЫн, где 8„- номинальная выходная мощность преобразователя.

Расчетная мошн стержня с обмотками 69, 70, 71, 77, 78 и 79 равна

«Ус,вт =0 07М и.

Проведенный анализ различных методов формирования симметричной восьмифазной системы напряжений позволил заключить, что предлагаемая схема имеет минимальное значение расчетной мощности.

Формул а изобретения

1. Трехфазный преобразователь числа фаэ, состоящий из трехстержневого магнитопровода, на каждом стержне которого размещены основные; подключенные к входным зажимам, и дополнительные обмоки, о т

l л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью снижения расхода активных материалов, уменьшения габаритов и потерь, основные.

555523 фиг. 1 обмотки имеют отпайки, а каждая из до- полнительных включена между соответствующей отпайкой основной обмотки смежной фазы и выходным зажимом.

2. Преобразователь по п., 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью получения восьмифазной системы напряжений, на двух стержнях магнитопровода размещено по шесть, а на третьем — пять обмоток, причем девять из них соединены треуголь- 10 ником, образуя входную цепь, а остальные являются дополнительными.

3. Преобразователь по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью полу« чения девятифазной системы напряжений, на М каждом стержне магнитопровода размещено по пять обмоток, причем девять из них соединены последовательно, образуя входную цепь.

4. Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что с целью получения двенадцатифазной системы напряжений, на каждом стержне магнитопровода размещено по пять обмоток, две из которых соединены последовательно, причем образованные пары соединены в звезду и подключены к входным зажимам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бамдас А. М. и др. "Статические электромагнитные преобразователи частоты и числа фаз" Госэнергоиздат, 1961,с.18з.

ЮО 62 оо 5.5 5З 58 Х7

Фиг. b ,Составитель Л. Устинкина.

Редактор Г. Киселем Техред д. Богдан Koppe op >y, есле, Заказ 471/28 Гираж 9 © ° Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иеобретений н- открытий

113О35, Москва, ЖЗБ, Раушскан наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4