Трехфазный статический феррорезонансный преобразователь частоты
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советски»
Социалистическик
Республик (it>785933
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07. 06. 78 (21) 2625438/24-07 . с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 071280 ° Бюллетень № 45
Аата опубликования описания О71280 (5f)M Кл 3
Н 02 М 5/16
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.
° 314. 254 .(088. 8) (72) Автор изобретения
A А. Артемьев (71) Заявитель
Ивановский текстильный институт им. M. В. Фрунзе (54 ) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к трехфазным статическим феррорезонансным преобра.зователям частоты, используемым в промышленной энергетике, где требуется напряжение пониженной частоты, например для питания асинхронных двигателей, с целью получения скорости в 3 раза меньше номинальной, а также для питания сварочных машин, силовых цепей автоматики, размагничивающих устройств1О и т. д.
Известны статические феррорезонансные преобразователи частоты (ФПЧ) с трехфазным входом и трехфазным выходом С и линейные дроссели L, электрически связанные между собой таким образом, что НЭ > С и L образуют в каждой 20 фазе последовательный феррорезонансный контур, в котором возбуждаются субгармонические колебания. Конденсаторы С подключены по схеме "звезда" с выведенной к сети нулевой точкой. Нагрузка может сниматься либо с концов обмотки нелинейных дросселей, либо с части обмотки нелинейных дросселей НЭ по автотрэнсформаторной схеме. Цепь управления содержит ло- 30 гическую схему на реле, позволяющую осуществить поочередное возбуждение третьей субгармоники в каждой иэ фаз с помощью автоматического пускового устройства (АПУ). Пускатели обеспечивают получение начального заряда на конденсаторах С от сетевого напряжения, причем катушки пускателей получют питание последовательно от фазных напряжений 0А, 0В, 0б. Напряжение обратной связи снимается непосредственно с выхода ФПЧ. После того,как во всех фазах установится режим деления частоты, пускатель подключит нагрузку. Время пуска составляет около 2 с. Логическая схема реле с автоматически пуск>вым устройством позволяет получить на выходе ФПЧ напряжение частоты 16 2/3 Гц с фиксированным порядком чередования фаз, когда относительное значение напряжения прямой последовательности будет не менее 85%.Воэможйо применение ФПЧ, снабженного автоматическим пусковым устройством без логической схемы на реле. Силовая цепь подключена к сети по четырехпроводной схеме, а нагрузку возможно подсоединять как по трех-, так и по четырехпроводнои линии. Силовая цепь ФПЧ содержит в фазах линейные дроссели, рас785933 ширяющие зону устойчивой работы в режиме холостого хода и улучшающие форму кривой выходного напряжения. АПУ размыкает и замыкает цепь нормально замкнутых контактов промежуточных реле. Когда они замкнуты, нелинейные дроссели НЭ шунтированы и конденсаторы заряжаются от сети. При размыкании контактов в силовую цепь включаются нелинейные дроссели НЭ, заряженные конденсаторы и линейные дроссели. В режиме деления частоты уровень стабилизации соответствует расчетному выходному напряжению. Схема позволяет осуществить более быстрый запуск ФПЧ, однако она не обеспечивает фиксированного порядка чередования фаз выходного напряжения. Недостатком описанных схем является сравнительно большое время пуска и невозможность получения оптимального расположения векторов выходных линейных напряжений, что снижает вра.— щающий момент асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя. Известен также трехфазный статический преобразователь частоты, содержащий в каждой фазе цепь, состоящую иэ последовательно соединенных линейного дросселя, конденсатора и первичной обмотки нелинейного дросселя, причем свободные концы первичных обмоток всех нелинейных дросселей объединены в общую точку, а каждый иэ свободных концов линейных дросселей подключен к соответствующему выводу для подключения источника переменного тока, имеющего нулевой вывод, и автоматическое пусковое устройство с двумя пускателями, каждый из контактов одного иэ которых шунтирует первичную обмотку нелинейного дросселя соответствующей фазы, а каждый из контактов другого включен между вто- ричной обмоткой нелинейного дросселя соответствующей фазы и одним из выходных выводов. Однако преобразователь имеет низкую надежность пуска ФПЧ, так как существует вероятность возникновения режима деления частоты только в одной или в двух фазах, что обуславливает трудности при выделении сигнала обратной связи, соответствующего оптимальному расположению векторов выходных линейных напряжений. Кроме того, этс устройство имеет значительные маосогабаритные показатели из-эа использования нелинейных дросселей на отдельных магнитопроводах. Целью изобретения являются повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей. Указанная цель достигается тем, что в трехфазный статический феррорезонансный преобразователь частоты содержащий в каждой фазе цепь, состо. ящую иэ последовательно соединенных линейного дросселя, конденсатора и первичной обмотки нелинейного дросселя, причем свободные концы первичных обмоток всех линейных дросселей объединены в общую точку, а каждый иэ свободных концов линейных дросселей подключен к соответствующему выводу для подключения источника переменного тока, имеющего нулевой вывод,и автоматическое пусковое устройство с двумя пускателями, каждый иэ контактов одного из которых шунтирует первичную обмотку нелинейного дросселя соответствующей фазы, а каждый из контактов другого включен между вторичной обмоткой нелинейного дросселя соответствующе фазы и одним из выходных выt5 водов, введены амплитудный селектор и трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между нулевым входным выводом и указанной общей точкой соединения первичных обмоток неЩ линейных дросселей, его вторичная обмотка подключена к входу амплитудного селектора, выход которого соединен с выводами обратной связи автоматического пускового устройства, а сво бодные концы вторичных обмоток всех нелинейных дросселей объединены в общую точку, причем все обмотки нелинейных дросселей расположены на одном Ш-образном магнитопроводе. Зр, На чертеже представлена схема устройства. К каждой иэ фаз А, В, С источника питания подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных линейного дросселя, конденсатора С и первичной обмотки нелинейного дросселя Wg, Все первичные обмотки нелинейных дросселей М«,ЯЛЭ, W < объединены в общую точку, причем между нулевой фазой О и указанной общей точкой включена пер40 вичная обмотка трансформатора тока ТТ, ко вторичной обмотке которого подключен вход амплитудного селектора (AC), выход которого соединен с выводами обратной связи АПУ. 4$ Каждый из контактов пускателя Kl АПУ шунтирует одну из первичных обмоток нелинейных дросселей, Вторичные обмотки W2A W25 >2с соединены в звезду и каждая иэ них свободным концом через соответствующий контакт пускателя К 2 АПУ соединена с одним иэ выходных Все обмотки нелинейного дросселя расположены на одном Ш-образном магнитопроводе.Автоматическое пусковое устройство питается от источника переменного напряжения и может быть выполнено по любой известной схеме. Амплитудный селектор может быть выполнен, 49 например на пяти элементах серии "Логика Т". Преобразователь работает следующим образом. При включении преобразователя в сеть 220 В частотой 50 Гц конденса785933 торы С, СВ, Сс получают начальный заряд по цепям, содержащим фазы А В, С, линейные дроссели А ц конденсаторы Сд, С В, Сс, нормально :замкнутые контакты пускателя K первичная обмотка трансформатора тока, "нуль" сети. Одновременно получают питание амплитудный селектор и автоматическое пусковое устройство, на выходе которого появляется напряжение, и контакты пускателя К размыкаются. В последовательных феррорезонансных контурах каждой фазы, содержащих конденсаторы СА, С8, СС и первичные обмотки Ч(4, M(s, И о нелинейного дросселя, возникают субгармонические колебания частоты 16 2/3 Гц. Если эти колебания возникли одновременно во всех трех фазах и имеют относительные значения симметричных составляющих, равные 0,85 для прямой 0,45 — для обратной и 0,3 для нулевой последовательности, то на вход амплитудного селектора со вторичной обмотки трансформатора тока ТТ поступит сигнал обратной связи, равный 3,5+ +0,5 В. При напряжении входного сигнала, превышающем или равным нижнему уровню срабатывания на выходе АС, появляется сигнал "1". С выхода AC напряжение обратной связи подается на элемент задержки времени АПУ, который ,настраивается на выдержку времени,определяемую временем переходного процесса возникновения третьей субгармо « ники в феррорезонансной цепи преобразователя частоты. После чего амплитуда колебаний принимает установившееся значение. Возможен вариант, когда субгармонические колебания возникнут одновременно в трех фазах преобразователя, тогда относительные значения симметричных составляющих будут равны 0,8 для прямой; 0,3 для обратной и 0,45 для нулевой последовательности. В этом случае на выходных выводах имеет меето обратный порядок чередования фаз и более сильным угловая несимметрия векторов линейных напряжений. На вход AC поступит сигнал обратной связи, равный 2=0,5 В. Это напряжение меньше нижнего уровня срабатывания. В этом случае на выходе АС появляется сигнал "0", поступающий на элемент задержки времени АПУ и являющийся значительно ниже уровня напряжения стабилизации, при этом обеспечивается повторный пуск преобразователя. Если после размыкания контактов К, возникнут субгармонические коле- бания в трех фазах с.относительными значениями симметричных составляющих равными 0,45 для прямой, 0,3 для обратной и 0,85 для нулевой последовательности, то этот вариант расположения векторов напряжений пониженной частоты не позволяет подключать к преобразователю динамическую нагрузку в виде асинхронного двигате5 ля,так как субгармонические колебания при этом срываются. Такой вариант дает сигнал обратной связи, равный 5,5+ +0,5 В. Это напряжение больше верхнего уровня срабатывания. В этом слу о чае на выходе AC будет сигнал "0", который поступает в АПу. Пуск преобразователя частоты повторится. Таким образом, параметры феррорезонансных контуров преобразователя подобраны так, что практически всег15 да колебания возбуждаются во всех трех фазах. Но если колебания возбуж30 Трехфазный статический 4åððoðåзонансный преобразователь частоты, содержащий в каждой фазе цепь, состоящую из последовательно соединенных линейного дросселя, конденсатора и .первичной обмотки нелинейного дрос, селя, причем свободные концы первичных обмоток всех нелинейных дросселей объединены в общую точку, а каждый из свободных концов линейных дросселей подключен к соответствующему выводу для подключения источника переменного тока, имеющего нулевой вывод, и автоматическое пусковое устройство с двумя пускателями, каждый из контактов одного из которых шунтирует первичную обмотку нелинейного дросселя соответствующей фазы, а каждый из контактов другого включен между вторичной обмоткой линейного дросселя соответствующей фазы и одним из выходных выводов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных показателей, введены амплитудный селектор, и трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между нулевым входным выводом и указанной общей точкой соединения первичных обмоток линейных дросселей, к его вторичной обмотке подключен вход амплитудного селектора, выход которого соединен с выводами обратной свя,зи автоматического пускового устрой.ства, а свободные концы вторичных обмоток всех нелинейных дросселей S0 65 даются только в двух фазах, то сигнал обратной связи будет больше 4В, и автоматиКа повторит пуск преобразователя в описанной выше последовательности. Время пуска при этом не превышает 1 с. АПу проводит пусковую операцию всегда в режиме холостого хода. Пуск будет повторяться до тех пор, пока на выходе преобразователя не появит-. ся напряжение пониженной частоты. Формула изобретения 785933 Составитель Л. Устинкина Редактор Г . Петрова Техред A.Ùåïàíñêàÿ-. Корректор М. Шароши Заказ 8858/56 Тираж 783 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4 объединены в общую точку, причем все обмотки нелинейных дросселей расположены на одном Ш-образном магнитопро воде. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Журнал Энергетика" Известия высших учебных заведений Минвуза СССР М 1, с. 53-59, рис. 1, 1973. 2. Артемьев А. И. н др. Трехфазный феррорезонансный преобразователь пониженной частоты "Тематический сборник научных трудов", Новые методы исследования в теоретической электротех нике и инженерной электрофизике, МВ, ССО РСФСР, Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина. 1973, с. 114-122, рис. 1 (прототип).
